دتکتور گاز نیمه‌هادی چیست؟

دتکتورهای گاز هشدارهایی را به کارکنان تأسیسات درباره نشت گاز قابل اشتعال ارائه می‌دهند تا اقدامات لازم، چه به‌صورت خودکار و چه دستی، برای کنترل نشت قبل از بروز خسارت جدی انجام گیرد. این اقدامات می‌توانند شامل خاموش کردن سیستم فرآیند، فعال‌سازی سامانه‌های سرکوب یا کاهش اثرات باشند. یک دتکتور گاز که به‌درستی طراحی و نصب شده باشد، سطح ایمنی تأسیسات را افزایش می‌دهد.

تعیین هدف از نصب دتکتور گاز در آغاز طراحی و استفاده از مدل‌سازی انتشار و پراکندگی گاز برای ایجاد یک طرح مؤثر ضروری است. مگر آن‌که بودجه‌ای نامحدود داشته باشید و بتوانید در هر نقطه‌ی ممکن از نشت، یک دتکتور نصب کنید، استفاده از مدل‌سازی‌های رایانه‌ای می‌تواند در تعیین محل دتکتورها به‌صورت مقرون‌به‌صرفه کمک کند. دامنه و هدف دتکتور گاز باید از ابتدا مشخص شود تا در طول طراحی، سازگاری در انتخاب تجهیزات و نحوه نصب حفظ گردد.

هدف دتکتور گاز
هدف اصلی از استفاده از دتکتور گاز باید کاهش احتمال آتش‌سوزی و/یا انفجار و پیشگیری از خسارات گسترده به تجهیزات، توقف تولید، آسیب به افراد و تلفات جانی باشد. عامل مهم دیگر، خطر سمیت ناشی از نشت گازهایی است که هم خاصیت سمی و هم خاصیت قابل اشتعال دارند.

هدف از نصب دتکتور گاز باید در ابتدای پروژه به‌صورت شفاف تعریف شود تا تحلیل خطرات، انتخاب نوع دتکتور و محل نصب آن‌ها متناسب با هدف نصب باشد. این پارامترها بسته به منطقه مورد نظر در تأسیسات متفاوت هستند. برای مثال، در ناحیه ذخیره‌سازی گاز مایع، دتکتورها ممکن است فقط جهت ایجاد هشدار به‌کار روند، زیرا منابع احتراق وجود ندارد و آن ناحیه از سایر فرآیندها جدا است. در مقابل، در بخش‌های دیگر کارخانه ممکن است هدف از نصب دتکتور، خاموش‌سازی فرآیند یا فعال‌سازی سامانه‌های پاشش آب برای رقیق‌سازی نشت گاز باشد.

بخشی از طراحی کامل سیستم باید شامل رویه‌هایی باشد که اقدامات کارکنان تأسیسات را هنگام فعال شدن هشدار دتکتور گاز مشخص می‌کند. این رویه‌ها باید شامل اقداماتی باشند که در هر سطح هشدار انجام می‌شوند، واکنش‌های لازم در بخش‌های مختلف کارخانه، و تأثیر شرایط کاری کارخانه (حالت عادی، توقف، یا ناپایداری) بر تصمیمات عملیاتی را نیز در بر گیرند.

ویژگی‌های شیمیایی و شرایط فرآیندی

پس از تعیین هدف از نصب دتکتور گاز، مرحله بعدی جمع‌آوری داده‌هاست. موادی که قرار است توسط دتکتور شناسایی شوند باید مشخص گردند. شناسایی نشت شامل ارزیابی ویژگی‌های شیمیایی و فیزیکی مواد مورد نظر و همچنین شرایط فرآیندی حاکم است. این ویژگی‌ها و شرایط در محاسبات مدل‌سازی برای تعیین خصوصیات مختلف نشت مانند نرخ نشت ماده و شکل و اندازه‌ی ابر نشت مورد استفاده قرار می‌گیرند.

دامنه‌ی اشتعال‌پذیری مواد بررسی می‌شود. این ویژگی اطلاعاتی درباره‌ی احتمال اشتعال نشت قبل از پراکنده شدن آن فراهم می‌کند. نقطه‌ی جوش و گرمای نهان تبخیر هر ماده در سناریوهای مشخص‌شده بررسی می‌شود. این ویژگی‌های فیزیکی برای ارزیابی میزان فرّاری بودن مواد در شرایط استفاده شده، مفید هستند.

موادی که در شرایط محیطی به صورت گازهای قابل اشتعال وجود دارند، در صورت نشت به عنوان گاز در نظر گرفته می‌شوند. موادی که در دمای محیط به صورت مایع هستند، بسته به شرایط فرآیندی، ممکن است به‌صورت مایع یا بخار ارزیابی شوند.

پارامترهای فرآیندی شامل دما، فشار و نرخ جریان همراه با ویژگی‌های ماده برای ارزیابی احتمال آتش‌سوزی و انفجار بررسی می‌شوند. برای مثال، یک مایع قابل اشتعال که دمای آن پایین‌تر از نقطه اشتعال باشد، ممکن است در صورت نشت مشکلی ایجاد نکند؛ اما اگر از بخشی از فرآیند با دمایی ۱۰۰ درجه فارنهایت بالاتر از نقطه اشتعال نشت کند، مشکل‌ساز خواهد بود. این پارامترها به همراه مقدار ماده‌ای که ممکن است نشت کند، برای ارزیابی اندازه احتمالی نشت در نظر گرفته می‌شوند. همچنین این اطلاعات برای تعیین ماهیت نشت‌ها در سناریوهای مشخص کاربرد دارند.

در ادامه نمونه‌ای از معیارهای انتخاب سناریوی نشت در یکی از پروژه‌های اخیر آورده شده است. بخش‌هایی از فرآیند که باید از نظر جانمایی دتکتور گاز بررسی شوند، شامل تجهیزاتی هستند که یکی از شرایط زیر در آن‌ها وجود دارد:

• گازهای قابل اشتعال به‌صورت مایع‌شده در فرآیند درگیر هستند
• مواد قابل اشتعال/احتراق در دمایی بالاتر از نقطه اشتعال خود قرار دارند
• گازهای قابل اشتعال/احتراق در فشاری بیش از ۵۰۰ psig قرار دارند

این معیارها صرفاً یک نمونه هستند. باید محدوده‌ی تحلیلی مورد نظر مشخص شود. اگر این محدوده بیش از حد گسترده باشد، تحلیل پیچیده و دشوار می‌شود؛ و اگر بیش از حد محدود باشد، احتمال نادیده گرفتن سناریوهای نشت مهم وجود دارد.

اکثر ویژگی‌های مواد و شرایط فرآیندی در تحلیل خطر فرآیند (PHA) قابل دسترسی هستند. اگر تحلیل PHA انجام نشده یا اطلاعات کافی نداشته باشد، داده‌ها می‌توانند از نقشه‌های فرآیند (P&ID) و نمودارهای جریان فرآیند استخراج شوند. مهندسان فرآیند و اپراتورهای واحد، مطلع‌ترین افراد نسبت به فرآیند خاص هستند و می‌توانند اطلاعات ارزشمندی در این زمینه ارائه دهند.

انتخاب حالت‌های خرابی

باید نوع نقاط احتمالی نشت که قرار است تحلیل شوند مشخص گردد. فرض بر این است که خرابی‌های معقول می‌توانند رخ دهند. تحلیل سناریویی مانند پارگی آنی یک مخزن بزرگ یا شکست کامل لوله‌ی فولادی جوش‌خورده برای تعیین محل نصب دتکتور گاز منطقی نیست. اگرچه این رخدادهای فاجعه‌آمیز ممکن‌اند اتفاق بیفتند، اما تشخیص مؤثر باید بر رویدادهای محتمل‌تر تمرکز داشته باشد؛ یعنی همان نشت‌های کوچک‌تری که اگر به‌موقع شناسایی شوند و اقدام مناسب انجام شود، می‌توان آن‌ها را کنترل کرد.

نمونه‌هایی از خرابی‌هایی که باید در نظر گرفته شوند عبارت‌اند از:

• خرابی آب‌بند پمپ یا کمپرسور
• خرابی فلنج‌ها
• خرابی اتصالات لوله‌کشی
• خرابی اتصالات ابزار دقیق
• خرابی شیلنگ‌ها و اتصالات انعطاف‌پذیر

مکان‌های نشت

گام بعدی تعیین مکان‌های احتمالی نشت است. این مکان‌ها جایی هستند که نوع ماده، شرایط ماده و نوع خرابی معمول در آن نقطه با یکدیگر تطابق دارند. هر مکان نشت باید به‌صورت جداگانه تحلیل شود تا داده‌های مورد نیاز برای مدل‌سازی نشت و پراکندگی جمع‌آوری شود. این اطلاعات شامل اندازه دهانه، ارتفاع و جهت‌گیری آن و همچنین پارامترهای فرآیندی در محل نشت خواهد بود.

سناریوهای نشت و موقعیت آن‌ها باید پیش از آغاز مدل‌سازی اولیه توسط افرادی که مستقیماً با واحد یا کارخانه درگیر هستند، بررسی و تأیید شوند. مهندس فرآیند و اپراتور واحد اطلاعات دقیقی درباره منطقه مورد نظر دارند و می‌توانند اطلاعاتی ارائه دهند که اعتبار سناریوهای نشت انتخاب‌شده را افزایش دهد. در صورت امکان، بهتر است از ابتدا این افراد در تیم پروژه حضور داشته باشند.

ملاحظات هواشناسی

پیش از شروع مدل‌سازی پراکندگی، شرایط هواشناسی محل باید بررسی شود. پارامترهای هواشناسی شامل سرعت باد غالب، جهت باد، آشفتگی جو و شرایط حرارتی باید مدنظر قرار گیرد. پارامترهایی انتخاب می‌شوند که بدترین شرایط ممکن برای معیارهای نصب دتکتور را نشان دهند. ممکن است بدترین شرایط هواشناسی برای تشخیص، همان شرایط غالب در محل نباشند، اما باید در محدوده شرایط قابل وقوع در آن محل باشند.

مدل‌سازی نشت و پراکندگی

پس از گردآوری تمام اطلاعات مربوط به سناریوهای نشت و ترکیب آن با اطلاعات فیزیکی خاص هر محل نشت، مرحله مدل‌سازی آغاز می‌شود. مدل پراکندگی اطلاعاتی در خصوص اندازه و غلظت گاز پراکنده‌شده در زمان‌های مختلف نشت ارائه می‌دهد.

مدل کامپیوتری می‌تواند نرخ نشت ماده و شرایط آن در نقطه نشت را مشخص کند. ماده ممکن است به‌صورت بخار، مایع یا مایع فوران‌کننده (flashing liquid) آزاد شود. سرمایش ناشی از انبساط ممکن است دمای ماده را تغییر داده باشد که می‌تواند تأثیر قابل توجهی بر نحوه پراکندگی داشته باشد. این مدل اطلاعات لازم برای تعیین میزان خطر ناشی از نشت را فراهم می‌کند.

گروه‌بندی نشت‌های مشابه

نشت‌های مشابه باید در یک گروه قرار گیرند تا از انجام مدل‌سازی‌های غیرضروری جلوگیری شود. برای مثال، اگر هفت نشت احتمالی از یک ماده وجود دارد که فقط در دمای آن‌ها ۲۰ درجه فارنهایت اختلاف است، اجرای مدل پراکندگی برای هر هفت مورد سود چندانی نخواهد داشت. باید بررسی حساسیت نتایج مدل پراکندگی انجام شود تا تأثیر پارامترهای ورودی متغیر مانند شرایط آب‌وهوایی و جهت‌گیری نشت بر نتایج پراکندگی مشخص شود.

بسیاری از مدل‌ها در تخمین غلظت گاز در نزدیکی محل نشت (منبع نشت) دقت بالایی ندارند، اما می‌توانند اطلاعاتی درباره وسعت خطر ارائه دهند. این اطلاعات می‌توانند برای ارزیابی و مقایسه میزان خطر نشت‌ها به تأسیسات و/یا جوامع اطراف مورد استفاده قرار گیرند. برای مثال، یک نشت ممکن است فقط در همان محل تأثیر داشته باشد، در حالی که نشت دیگری ممکن است ابری از گاز قابل اشتعال ایجاد کند که تا بخاری‌های شعله‌دار مجاور گسترش می‌یابد. حالت دوم خطر بیشتری دارد، زیرا احتمال رسیدن مخلوط قابل احتراق به منبع جرقه وجود دارد. مدل‌سازی می‌تواند در اولویت‌بندی محل نصب دتکتور گاز کمک کند.

نرم‌افزارهای مدل‌سازی نشت و پراکندگی

نرم‌افزارهای متعددی برای مدل‌سازی پراکندگی گاز وجود دارند. هدف این متن بررسی این نرم‌افزارها نیست، بلکه اشاره به این است که چگونه می‌توان از آن‌ها برای تعیین محل نصب دتکتور گاز استفاده کرد. برخی از این نرم‌افزارها عبارت‌اند از:

• SuperChems® از شرکت A. D. Little
• CHARM® از شرکت Radian
• نرم‌افزارهای متن‌باز مانند ARCHIE، DEGADIS، CAMEO و SLAB

هر برنامه مزایا و معایب خاص خود را از نظر سهولت استفاده، گزینه‌های خروجی و توانمندی مدل‌سازی دارد. برخی مدل‌ها می‌توانند نشت و پراکندگی را در یک مرحله مدل‌سازی کنند، در حالی که برخی دیگر نیاز دارند که مدل نشت و مدل پراکندگی به‌صورت جداگانه اجرا شوند و خروجی مدل نشت به مدل پراکندگی وارد شود. باید بررسی شود که مدل انتخاب‌شده برای شرایط خاص پروژه مناسب است یا خیر.

تعیین محل نصب دتکتور

معیارهای نصب دتکتور گاز بر اساس شناسایی نشت قبل از تشکیل ابری از بخار قابل احتراق است که می‌تواند منجر به انفجار شود. اگرچه برای یک انفجار، حداقل پنج تن ماده نیاز است، اما حتی مقادیر بسیار کمتر نیز می‌توانند باعث آتش‌سوزی‌های شدید شوند. بنابراین، شناسایی نشت باید در سریع‌ترین زمان ممکن انجام شود تا پیش از تشکیل ابر بخار، فرصت انجام اقدامات اصلاحی فراهم باشد.

برای نواحی مختلف یک تأسیسات معمولاً معیارهای متفاوتی جهت مکان‌یابی دتکتورها تدوین می‌شود. به‌عنوان مثال، در نواحی فرآیندی نیاز به تشخیص سریع‌تر حتی مقادیر کم گاز وجود دارد، اما در نواحی ذخیره‌سازی این الزام کمتر است. در نواحی فرآیندی، منابع احتراق متعددی وجود دارند. اگر بخار قابل احتراق به منبع احتراقی با انرژی کافی برخورد کند، آتش‌سوزی سریع رخ خواهد داد. همچنین ازدحام تجهیزات در این مناطق می‌تواند منجر به تسریع گسترش آتش شود. بنابراین، در نواحی فرآیندی تشخیص سریع مقادیر کم گاز مناسب و ضروری است.

 

نشت‌های بزرگ‌تر معمولاً در نواحی ذخیره‌سازی قابل‌تحمل‌تر هستند، زیرا در این نواحی منابع احتراق محدودتری وجود دارد، تجهیزات و سازه‌ها کمتر متراکم هستند و جرم بیشتر تجهیزات و سازه‌ها، زمان بیشتری برای جذب اثرات حرارتی در هنگام آتش‌سوزی فراهم می‌کند. در نتیجه، در این مناطق می‌توان نشت‌های بزرگ‌تری را مدنظر قرار داد.

مثال

یک نمونه از شناسایی سناریوی نشت، مدل‌سازی پراکندگی گاز و معیارهای تعیین محل نصب دتکتور گاز که در یک پروژه اخیر به‌کار گرفته شده، بر پایه تشخیص در سطح غلظت ۲۰ درصد حد انفجار پایین (LEL) از یک ماده است که از فرآیند از طریق یک روزنه به قطر یک‌چهارم اینچ در مدت یک دقیقه یا قبل از آزاد شدن ۱۰۰۰ پوند ماده نشت می‌کند. این معیار به‌منظور ایجاد زمان کافی برای اقدام اصلاحی توسط کارکنان بهره‌بردار جهت کاهش میزان ماده نشت‌شده در نظر گرفته شده است. همچنین این معیار از نصب دتکتورهایی که بیش از حد حساس بوده و منجر به هشدارهای مزاحم می‌شوند جلوگیری می‌کند.

مکان‌یابی دتکتورها در این پروژه وابسته به جهت باد نیست. در این حالت، جهت غالب باد متغیر است. معیار تعیین محل دتکتور گاز در این پروژه، نصب دتکتورها در ناحیه‌ای است که توسط پهنای ایزوپلت غلظت پراکندگی در نقطه نشت تعریف می‌شود. پهنای ایزوپلت در نقطه نشت یک ناحیه دایره‌ای را تعریف می‌کند که فاصله احتمالی گسترش نشت در خلاف جهت باد را مشخص می‌سازد. این رویکرد منجر به نصب دتکتورها با احتمال بالاتر شناسایی نشت در شرایط مختلف جهت باد می‌شود و اتکا به جهت غالب باد را کاهش می‌دهد. قانون مورفی بیان می‌کند که اگر نشت رخ دهد و مکان دتکتور بر اساس جهت غالب باد تعیین شده باشد، احتمال زیادی وجود دارد که باد از جهت مخالف (۱۸۰ درجه) بوزد.

استفاده از روش‌های مدرن جمع‌آوری داده، مدل‌سازی رایانه‌ای و تجهیزات دتکتور گاز جایگزین قضاوت منطقی نمی‌شود. هنگام نصب دتکتورها، باید دقت شود که در مکان‌هایی قرار نگیرند که از منبع نشت گاز پنهان باشند.

اجزای سیستم دتکتور گاز و عملکرد آن‌ها

یک سیستم دتکتور گاز قابل اشتعال از چند جزء تشکیل شده است، از جمله دتکتور، مانیتورهای نمایش‌دهنده، آلارم‌های صوتی و آلارم‌های نوری. این سیستم ممکن است قابلیت اتصال به سایر سیستم‌های کنترل و پایش تأسیسات را نیز داشته باشد.

سیستم‌های دتکتور گاز قابل اشتعال معمولاً به‌گونه‌ای طراحی می‌شوند که در دو سطح متفاوت از غلظت گاز هشدار دهند. این سیستم می‌تواند دستگاه‌های هشداردهنده خروجی را فعال کرده و همچنین نشان دهد که سطح خاصی از گاز قابل اشتعال وجود دارد. دو نقطه هشدار رایج ۲۰ درصد LEL و ۴۰ درصد LEL هستند. در سطح ۲۰ درصد LEL، سیستم چراغ هشدار را روی پنل روشن کرده و آلارم محلی را در ناحیه‌ای که دتکتور فعال شده ایجاد می‌کند. این کار می‌تواند منجر به تخلیه منطقه، افزایش نرخ تهویه و/یا بررسی فوری منطقه توسط پرسنل مجرب شود.

در سطح ۴۰ درصد LEL، سیستم هشدار دیگری را فعال کرده، آلارم‌های صوتی و نوری را به فراتر از منطقه محلی گسترش می‌دهد، تجهیزات فرآیندی را به‌صورت خودکار خاموش یا تخلیه می‌کند، سامانه‌های پراکندگی بخار را فعال کرده و پرسنل اضطراری را مطلع می‌سازد تا اقدامات لازم را انجام دهند.

فارغ از چیدمان خاص سیستم، اجزای ضروری آن شامل قابلیت تشخیص دتکتوری است که آلارم را فعال کرده (و در نتیجه موقعیت آن)، گازی که شناسایی شده، و غلظت گاز. بدون این اطلاعات، اقدامات مؤثر محدود خواهند بود. روش‌های متعددی برای سازمان‌دهی این اطلاعات و بازیابی آن در مواقع نیاز وجود دارد. برچسب‌گذاری ساده می‌تواند برای سامانه‌های کوچک کافی باشد. برای برخی دیگر، استفاده از برگه‌های داده جمع‌آوری‌شده کاربرد دارد. با این حال، در اغلب نصب‌های امروزی از سامانه‌های منطقی قابل برنامه‌ریزی استفاده می‌شود که قابلیت اتصال به تجهیزات دتکتور گاز را دارند. بدین ترتیب، قابلیت‌های مناسبی برای بازیابی اطلاعات فراهم می‌شود. بنابراین، پس از شناسایی گاز قابل اشتعال توسط یک دتکتور، کلیه اطلاعات مربوط به حادثه می‌تواند به‌صورت فوری بر روی صفحه‌نمایش رایانه نشان داده شود.

انواع دتکتور گاز

امروزه دو نوع دتکتور گاز برای گازهای قابل اشتعال استفاده می‌شود: نوع نقطه‌ای و نوع بیم. هر دو نوع کاربردها، مزایا و معایب خاص خود را دارند.

در نوع نقطه‌ای از یک مهره کاتالیستی به‌عنوان دتکتور استفاده می‌شود. این مهره گرم می‌شود تا زمانی‌که گاز قابل اشتعال در مجاورت آن قرار گیرد، بسوزد و دمای مهره افزایش یابد. این افزایش دما باعث تغییر مقاومت الکتریکی در مهره می‌شود. این تغییر مقاومت با مهره مرجع در داخل دتکتور مقایسه می‌شود تا شرایط محیطی در نظر گرفته شود. سیستم این تغییر مقاومت را به‌صورت درصدی از حد انفجار پایین (LEL) تفسیر می‌کند.

دتکتورهای نوع بیم بر اساس این اصل عمل می‌کنند که هیدروکربن‌ها تابش مادون قرمز را در طول موج‌های مشخصی جذب می‌کنند. دتکتور نوع بیم، یک پرتو آشکارساز و یک پرتو مرجع را در فضا منتشر می‌کند. این پرتو یا به یک گیرنده جداگانه می‌رسد یا در صورت ترکیب فرستنده/گیرنده، از آینه بازتاب داده می‌شود. این پرتو می‌تواند تا فاصله ۱۰۰ متر (۳۲۸ فوت) ارسال شود.

مشخصات معمول هر دو نوع دتکتور در ادامه آمده است. این ویژگی‌ها بسته به سازنده خاص دتکتور ممکن است متفاوت باشد. هر یک از این عوامل باید هنگام انتخاب دستگاه مناسب مورد توجه قرار گیرد.

دتکتورهای نوع نقطه‌ای:
− مناسب برای پایش در محل‌های خاص یا اجزای تجهیزات، مانند ورودی هوای اتاق‌های کنترل یا تجهیزات مجزا
− اندازه‌گیری کمی غلظت گاز در یک مکان معین
− قیمت نسبتاً پایین
− تعویض دتکتور ساده است
− مستعد مسمومیت توسط برخی مواد مانند ترکیبات سیلیکونی
− گاز باید به دتکتور برسد (در صورت قرارگیری نادرست یا کم‌بودن تعداد دتکتورها، دقت کاهش می‌یابد)
− احتمال قرائت نادرست به دلیل تداخل‌ها وجود دارد
− نیاز به نگهداری مکرر جهت بررسی کالیبراسیون
− طول عمر عملکردی ممکن است در حضور گازهای پس‌زمینه دائمی کاهش یابد

 

دتکتورهای نوع بیم:
− ممکن است در صورتی‌که محل‌های بالقوه نشت در یک خط قرار داشته باشند (مانند ردیفی از پمپ‌ها در امتداد یک مسیر لوله‌کشی)، از نظر هزینه نسبت به دتکتورهای نقطه‌ای مقرون‌به‌صرفه‌تر باشند
− نیاز به نگهداری کم، زیرا تجهیزات در معرض مسمومیت قرار نمی‌گیرند
− پایش نشت گاز در یک منطقه وسیع را فراهم می‌کند
− تحت تأثیر سطوح بالای گاز پس‌زمینه قرار نمی‌گیرد
− میانگین غلظت در یک فاصله کوتاه را ارائه می‌دهد (غلظت دقیق در یک نقطه خاص را نشان نمی‌دهد)
− فرستنده پرتو باید دید مستقیم با گیرنده یا بازتاب‌دهنده داشته باشد (فعالیت در یک ناحیه ممکن است پرتو را مختل کرده و باعث شود آن منطقه بدون پایش باقی بماند)
− سرویس‌دهی پرهزینه و زمان‌بر است، زیرا تعویض دتکتورهای معیوب نیاز به تکنسین‌های ماهر دارد

استفاده از دتکتورهای نقطه‌ای در مقایسه با دتکتورهای نوع بیم ممکن است برای مناطقی مناسب‌تر باشد که در آن، همپوشانی دایره‌های پراکنش، امکان شناسایی نشت از بیش از یک منبع را با یک دتکتور فراهم می‌کند. دتکتور نوع بیم زمانی مناسب‌تر است که یک سری نقاط نشت احتمالی در یک خط مستقیم قرار دارند یا زمانی که هدف، شناسایی نشت گاز پیش از عبور از مرز یک واحد فرایندی باشد. یک سیستم کامل ممکن است شامل استفاده از هر دو نوع دتکتور به‌صورت متناسب با شرایط باشد.

خلاصه
در ابتدای تحلیل باید هدف مشخصی برای سیستم دتکتور گاز تعیین شود. آنچه که انتظار دارید به آن دست یابید باید مشخص شود تا بتوان برنامه‌ای برای رسیدن به این هدف تدوین کرد.

استفاده از مدل‌های نشت و پراکنش می‌تواند در مکان‌یابی مؤثر دتکتور گاز مفید باشد، زیرا اطلاعاتی در مورد اندازه نشت بر اساس نوع خرابی‌های فرض‌شده ارائه می‌دهد. ممکن است مدل نشان دهد که برخی از خرابی‌های احتمالی در یک منطقه، مقدار گاز کافی برای ایجاد نگرانی فوری را آزاد نمی‌کنند. به این ترتیب می‌توان تلاش‌ها را بر روی نشت‌های مهم‌تر متمرکز کرد و بودجه را به‌صورت مؤثرتری خرج نمود.

نصب دتکتور گاز در ناحیه‌ای که با چند ایزوپلت غلظت پراکنش همزمان باشد می‌تواند تعداد نقاط مورد نیاز برای شناسایی را کاهش دهد. یک دستگاه در موقعیتی قرار می‌گیرد که می‌تواند نشت را از چند محل نزدیک شناسایی کند. به‌عنوان مثال، دتکتوری که بین دو پمپ مجاور قرار دارد، بسته به فاصله بین آن‌ها، می‌تواند نشت از هر دو پمپ را شناسایی کند.

استفاده از روش‌های پیشرفته جمع‌آوری داده، مدل‌سازی رایانه‌ای، و تجهیزات دتکتور گاز، جایگزینی برای قضاوت فنی نیست. مدل‌سازی فقط تقریب شرایطی است که ممکن است رخ دهد. حتماً نظر افرادی که با کارخانه آشنایی دارند را جویا شوید، زیرا ممکن است اطلاعاتی داشته باشند که با فرض‌های اشتباه، نتایج پیشرفته‌ترین مدل‌ها را بی‌اثر کند.

دتکتورهای نوع بیم و نقطه‌ای هر دو کاربردهای مناسب خود را دارند که بسته به موقعیت، متفاوت خواهد بود. یک راه‌حل مقرون‌به‌صرفه نیازمند بررسی همه گزینه‌های موجود برای شناسایی است. آنچه که در یک بخش از کارخانه مؤثر است، ممکن است در بخشی دیگر کاملاً ناکارآمد باشد.

بخش ۱ – اصول عملکرد
بیم دتکتور دودی اعلام حریق با پرتو بازتابی شامل یک واحد فرستنده/گیرنده است که یک پرتو را به سمت ناحیه تحت حفاظت ارسال، پایش و دریافت می‌کند.

بیم دتکتور بر اساس اصل تضعیف نور کار می‌کند. عنصر حساس به نور در شرایط عادی، نوری که توسط واحد فرستنده/گیرنده تولید می‌شود را دریافت می‌کند. واحد فرستنده/گیرنده بر اساس درصدی از تضعیف کل نور، روی یک سطح حساسیت از پیش تعیین‌شده کالیبره می‌شود. این سطح حساسیت توسط سازنده و بر اساس طول پرتو و فاصله بین واحد فرستنده/گیرنده و رفلکتور تعیین می‌گردد. برای بیم دتکتورهای دارای تأییدیه UL، تنظیم حساسیت باید با استاندارد UL 268 «دتکتورهای دود برای سیستم‌های اعلام حریق» مطابقت داشته باشد.
بیم دتکتورهای دودی اعلام حریق بر اساس اصل تضعیف عمل می‌کنند. هنگامی که میدان دود تشکیل می‌شود، بیم دتکتور تضعیف تجمعی — درصد مسدود شدن نور ناشی از ترکیب غلظت دود و فاصله خطی میدان دود در طول پرتو — را تشخیص می‌دهد. آستانه معمولاً توسط سازنده و بر اساس شرایط نصب تعیین می‌شود.
انتخاب حساسیت مناسب، احتمال آلارم‌های مزاحم ناشی از انسداد پرتو به‌وسیله یک جسم جامد که به‌طور ناخواسته در مسیر قرار گرفته را به حداقل می‌رساند. از آنجا که انسداد ناگهانی و کامل پرتو نوری مشخصه معمول دود نیست، بیم دتکتور این حالت را به‌عنوان وضعیت خطا تشخیص می‌دهد نه آلارم.
همچنین تغییرات بسیار کوچک و آهسته در کیفیت منبع نور مشخصه معمول دود نیست. این تغییرات ممکن است به دلیل شرایط محیطی مانند تجمع گرد و غبار و آلودگی بر روی مجموعه اپتیکی واحد فرستنده/گیرنده یا سطح بازتابی رخ دهد.

وقتی بیم دتکتور برای اولین بار روشن و برنامه راه‌اندازی آن اجرا می‌شود، سطح سیگنال نوری آن لحظه را به‌عنوان نقطه مرجع شرایط عادی در نظر می‌گیرد. با کاهش کیفیت سیگنال نوری در طول زمان، کنترل خودکار بهره (AGC) این تغییر را جبران می‌کند. با این حال، سرعت جبران محدود است تا اطمینان حاصل شود که بیم دتکتور همچنان به آتش‌سوزی‌های تدریجی یا دودکردن حساس می‌ماند. هنگامی که AGC دیگر قادر به جبران کاهش سیگنال نباشد، مثلاً به علت تجمع بیش از حد گرد و غبار، بیم دتکتور وضعیت خطا را اعلام می‌کند.

لوازم جانبی
لوازم جانبی بیم دتکتور دودی اعلام حریق با پرتو بازتابی ممکن است شامل تابلوی اعلام از راه دور و ایستگاه‌های تست از راه دور باشد که امکان تست دوره‌ای الکترونیکی و/یا حساسیت بیم دتکتور را فراهم می‌کنند. سیستم‌های هوشمند اعلام حریق می‌توانند یک آدرس اختصاصی به بیم دتکتور بدهند تا مکان دقیق آتش بهتر مشخص شود.

سایر لوازم جانبی قابل استفاده شامل کیت نصب سطحی، کیت نصب چندحالته، و کیت برد بلند هستند. کیت نصب سطحی برای زمانی است که سیم‌کشی به‌صورت روکار انجام شود. کیت نصب چندحالته امکان نصب بیم دتکتور و رفلکتور را بر روی دیوار یا سقف فراهم می‌کند و برای نصب این کیت بر روی بیم دتکتور باید از کیت نصب سطحی نیز استفاده شود. کیت برد بلند امکان نصب بیم دتکتور را در فاصله‌های بیشتر از رفلکتور، معمولاً بین ۷۰ تا ۱۰۰ متر (۲۳۰ تا ۳۲۸ فوت) فراهم می‌کند.
هیترها باعث می‌شوند سطح اپتیکی بیم دتکتور و رفلکتور دمایی کمی بالاتر از دمای هوای اطراف داشته باشد، که به کاهش میعان در محیط‌هایی با تغییرات دمایی کمک می‌کند.

بخش ۲ – مقایسه بیم دتکتور دودی اعلام حریق با دتکتورهای نقطه‌ای دود
بیم دتکتورها تحت استاندارد UL و NFPA 72، 2013، بخش A.17.7.3.7 قرار دارند. لازم است طراحان این الزامات را به‌طور کامل در انتخاب و کاربرد بیم دتکتورها برای سیستم‌های اعلام حریق در نظر بگیرند.

پوشش‌دهی
بیم دتکتورهای دودی اعلام حریق می‌توانند سطحی را پوشش دهند که نیازمند بیش از یک دوجین دتکتور نقطه‌ای باشد. تعداد کمتر دستگاه به معنی هزینه نصب و نگهداری کمتر است.
این دتکتورها معمولاً حداکثر برد ۱۰۰ متر (۳۳۰ فوت) و حداکثر فاصله بین دو دتکتور ۱۸ متر (۶۰ فوت) دارند، که پوشش تئوریک ۱۸۳۹ مترمربع (۱۹,۸۰۰ فوت مربع) ایجاد می‌کند. توصیه‌های سازنده و عواملی مانند شکل اتاق ممکن است این مقدار را در عمل کاهش دهند.
دتکتورهای نقطه‌ای دود حداکثر پوشش ۸۳ مترمربع (۹۰۰ فوت مربع) دارند. حداکثر فاصله بین دو دتکتور ۱۲.۵ متر (۴۱ فوت) است، زمانی که عرض ناحیه تحت حفاظت بیش از ۳ متر (۱۰ فوت) نباشد، مانند یک راهرو.

ارتفاع سقف
اگرچه زمان پاسخ دتکتور نقطه‌ای دود معمولاً با افزایش فاصله آن از آتش/کف افزایش می‌یابد، این موضوع لزوماً در مورد بیم دتکتورهای دودی اعلام حریق صدق نمی‌کند، زیرا این دتکتورها برای سقف‌های بلند ایده‌آل هستند. با این حال، برخی سازندگان ممکن است با افزایش ارتفاع سقف، به دتکتورهای اضافی نیاز داشته باشند، که این امر به دلیل رفتار مورد انتظار ستون دود است.

آتش‌سوزی‌ها معمولاً در نزدیکی یا در سطح کف آغاز می‌شوند. هنگامی که این اتفاق می‌افتد، دود به سمت بالا یا نزدیک سقف حرکت می‌کند. به طور معمول، ستون دود در مسیر حرکت از نقطه شروع خود، شروع به گسترش کرده و به شکل یک مخروط وارونه در می‌آید.

تراکم میدان دود می‌تواند تحت تأثیر سرعت رشد آتش قرار گیرد. آتش‌های سریع تمایل دارند تراکم یکنواخت‌تری ایجاد کنند نسبت به آتش‌های کندسوز، که در آن ممکن است در بخش‌های بالایی میدان دود رقیق‌سازی رخ دهد. در برخی کاربردها، به ویژه جایی که سقف‌های بلند وجود دارد، بیم دتکتور دودی اعلام حریق ممکن است نسبت به آتش‌های کند یا دودزا واکنش‌پذیرتر از دتکتورهای نقطه‌ای باشند، زیرا آنها کل میدان دود را در طول پرتو بررسی می‌کنند. دتکتورهای نقطه‌ای تنها دود را در «نقطه» خاص خود نمونه‌برداری می‌کنند. دودی که وارد محفظه می‌شود ممکن است آن‌قدر رقیق باشد که به سطح لازم برای فعال کردن آلارم نرسد.

یکی از محدودیت‌های بیم دتکتور دودی اعلام حریق این است که به عنوان دستگاه‌های خط دید، در معرض تداخل هر جسم یا شخصی هستند که وارد مسیر پرتو شود. بنابراین، استفاده از آنها در بیشتر مناطق اشغال‌شده با ارتفاع سقف معمولی عملی نیست.

با این حال، بیم دتکتور دودی اعلام حریق اغلب انتخاب اصلی در مکان‌هایی با سقف بلند، مانند آتریوم‌ها، لابی‌ها، سالن‌های ورزشی، ورزشگاه‌ها، موزه‌ها، آشیانه‌های هواپیما و تالارهای کلیسا، همچنین کارخانه‌ها و انبارها هستند. بسیاری از این کاربردها مشکلات ویژه‌ای را برای نصب دتکتورهای نقطه‌ای و حتی مشکلات بیشتری را برای نگهداری صحیح آنها ایجاد می‌کنند. استفاده از بیم دتکتور دودی اعلام حریق در بسیاری از این مناطق ممکن است مشکلات را کاهش دهد، زیرا به دستگاه‌های کمتری نیاز است و این دستگاه‌ها می‌توانند روی دیوارها که دسترسی به آنها آسان‌تر از سقف‌هاست، نصب شوند.

کاربردها برای مناطق با سقف بلند در NFPA 92، راهنمای سیستم‌های کنترل دود توصیف شده‌اند. برای اطلاعات بیشتر به پیوست B این راهنما مراجعه کنید.
بیم دتکتور: ۱۹٬۸۰۰ فوت مربع (۳۳۰ فوت × ۶۰ فوت)
حداکثر پوشش تئوریک

سرعت بالای جریان هوا
مناطق با جریان هوای بالا مشکل ویژه‌ای برای دتکتورهای نقطه‌ای ایجاد می‌کنند، زیرا انتشار دود که در شرایط عادی رخ می‌دهد ممکن است اتفاق نیفتد. از آنجا که سرعت بالای هوا ممکن است دود را از محفظه تشخیص خارج کند، باید عملکرد دتکتور نقطه‌ای زمانی که سرعت هوا بیش از ۱٬۵۰۰ فوت در دقیقه یا زمانی که نرخ تعویض هوا در منطقه محافظت‌شده بیش از ۷٫۵ بار در ساعت است، به دقت بررسی شود. محدوده تشخیص بیم دتکتور دودی اعلام حریق می‌تواند به اندازه یک زمین فوتبال باشد (حداکثر محدوده پرتو معمولاً ۳۳۰ فوت است)، در مقایسه با ابعاد یک یا دو اینچی محفظه تشخیص دتکتور نقطه‌ای. بنابراین، احتمال اینکه دود از محدوده تشخیص بیم دتکتور دودی اعلام حریق خارج شود کمتر است. از آنجا که جریان هوای بالا تأثیر زیادی بر بیم دتکتور ندارد، معمولاً نیاز نیست که برای این نوع محیط‌ها فهرست‌شده باشند.

لایه‌بندی (Stratification)

لایه‌بندی زمانی رخ می‌دهد که دود حاصل از مواد دودزا یا در حال سوختن گرم شده و از هوای خنک‌تر اطراف خود کمتر متراکم شود. دود بالا می‌رود تا زمانی که دیگر تفاوت دمایی بین دود و هوای اطراف وجود نداشته باشد (به NFPA 2013، A.17.7.1.10 مراجعه کنید). بنابراین، لایه‌بندی ممکن است در مکان‌هایی رخ دهد که دمای هوا در سطح سقف بالا باشد، به ویژه جایی که تهویه وجود ندارد.

روی سقف‌های صاف، بیم دتکتور دودی اعلام حریق عموماً باید در محدوده فاصله مشخص‌شده نصب شوند. در برخی موارد، محل و حساسیت دتکتورها باید نتیجه یک ارزیابی مهندسی باشد که شامل موارد زیر است:

• ویژگی‌های سازه‌ای
• اندازه و شکل اتاق‌ها و دهانه‌ها
• نوع استفاده و اشغال فضا
• ارتفاع سقف
• شکل سقف
• سطح و موانع
• تهویه
• شرایط محیطی
• ویژگی‌های سوختن مواد قابل احتراق موجود
• چیدمان محتویات منطقه تحت حفاظت

نتایج ارزیابی مهندسی ممکن است نیاز به نصب در فاصله بیشتری از سقف و در ارتفاع‌های متفاوت برای مقابله با اثرات لایه‌بندی یا موانع دیگر داشته باشد.

پیش‌لایه‌بندی / نرخ آزادسازی حرارت
پیش‌لایه‌بندی باید در نظر گرفته شود، زیرا این یک عامل غالب در آتریوم‌هایی با سقف شیشه‌ای است. در دوره‌های آفتابی، گرما می‌تواند در بالای آتریوم تجمع پیدا کند و پیش از آغاز آتش‌سوزی یک لایه لایه‌بندی‌شده در سطح سقف ایجاد کند. عمق این لایه هوای گرم بسته به دمای بیرون و شدت تابش خورشید بر سقف تغییر می‌کند. گرمای ناشی از آتش می‌تواند به این لایه هوای گرم اضافه شده و عمق آن را افزایش دهد (به شکل‌های ۵ تا ۷ مراجعه کنید).

نرخ آزادسازی حرارت یک آتش تعیین می‌کند که دود تا چه ارتفاعی در آتریوم بالا می‌رود. نرخ آزادسازی حرارت بسته به ماده در حال سوختن، جرم آن و متغیرهای دیگر متفاوت است.

هنگام تعیین ارتفاع نصب بیم دتکتور دودی اعلام حریق، باید سناریوهای مختلف آتش در نظر گرفته شوند. سناریوهای آتش باید نه تنها بر اساس اشیای معمول موجود در محل، بلکه بر اساس خطرات موقت مانند وسایل مورد استفاده در بازسازی یا در طول دوره جابه‌جایی مستأجران نیز باشند.

کاربردهای ویژه
یکی از مهم‌ترین محدودیت‌های دتکتورهای دودی نقطه‌ای، ناتوانی آنها در کارکرد در محیط‌های نامساعد مانند دماهای بسیار بالا یا پایین، آلودگی، رطوبت و گازهای خورنده است. هرچند بیم دتکتور دودی اعلام حریق نیز ممکن است در معرض برخی از این عوامل تضعیف‌کننده قرار گیرد، اما در بسیاری موارد یک جایگزین مناسب به شمار می‌رود، زیرا محدوده دمای کاری آنها ممکن است بسیار وسیع‌تر از دتکتورهای دودی نقطه‌ای باشد. کاربردهای احتمالی بیم دتکتور شامل فریزرها، انبارهای نگهداری مواد سرد، انبارهای حمل‌ونقل، پارکینگ‌های سرپوشیده، سالن‌های کنسرت و اصطبل‌ها می‌شود.

با این حال، بیم دتکتور نباید در محیط‌هایی نصب شود که فاقد کنترل دما هستند و احتمال تشکیل میعان یا یخ‌زدگی وجود دارد. اگر در این مکان‌ها رطوبت بالا و تغییرات سریع دما پیش‌بینی شود، احتمال تشکیل میعان وجود دارد و این شرایط برای کاربرد بیم دتکتور مناسب نیست. همچنین، بیم دتکتور نباید در محل‌هایی نصب شود که واحد فرستنده-گیرنده، رفلکتور یا مسیر نوری بین آنها ممکن است در معرض شرایط جوی بیرونی مانند باران، برف، تگرگ یا مه قرار گیرد. این شرایط عملکرد صحیح دتکتور را مختل می‌کند.

 

بخش ۳ – ملاحظات طراحی
عوامل زیادی بر عملکرد دتکتورهای دودی تأثیر می‌گذارند. نوع و مقدار مواد قابل احتراق، سرعت رشد آتش، فاصله دتکتور از آتش و عوامل تهویه همگی ملاحظات مهمی هستند. بیم دتکتور دودی اعلام حریق دارای تأییدیه UL تحت استاندارد UL 268 (دتکتورهای دود برای سیستم‌های اعلان حریق حفاظتی) هستند و باید طبق NFPA 72 (کد ملی اعلان حریق) و دستورالعمل سازنده نصب و نگهداری شوند.

حساسیت
هر سازنده مشخص می‌کند که حساسیت دتکتور باید با توجه به طول پرتو مورد استفاده در یک کاربرد خاص تنظیم شود. دتکتور باید در محدوده حداقل و حداکثر طول پرتو مجاز طبق دستورالعمل سازنده نصب شود، که این مقادیر توسط فهرست UL محدود شده‌اند.

محل و فاصله‌گذاری
پارامترهای محل نصب و فاصله‌گذاری توسط سازندگان توصیه می‌شود. به‌عنوان مثال، در سقف‌های صاف، فاصله افقی بین پرتوهای پیش‌بینی‌شده نباید بیش از ۶۰ فوت (۱۸٫۳ متر) باشد و فاصله بین پرتو و دیوار کناری (دیوار موازی مسیر پرتو) می‌تواند حداکثر نصف این مقدار باشد. هرچند این مثال حداکثر فاصله ۶۰ فوت را مجاز می‌داند، برخی سازندگان ممکن است محدودیت بیشتری اعمال کنند.

در سقف‌های صاف، بیم دتکتور دودی اعلام حریق باید حداقل ۱۲ اینچ (۰٫۳ متر) پایین‌تر از سطح سقف یا زیر موانع سازه‌ای مانند تیرها، خرپاها، کانال‌های هوا و غیره نصب شود. همچنین، بیم دتکتور باید حداقل ۱۰ فوت (۳٫۰ متر) بالاتر از کف نصب شود تا از موانع رایج ناشی از استفاده روزمره ساختمان دور باشد.

ملاحظات نصب بیم دتکتور بازتابی
برای عملکرد صحیح، بیم دتکتور به یک سطح نصب پایدار نیاز دارد. سطحی که حرکت کند، جابه‌جا شود، دچار لرزش یا تغییر شکل شود، باعث آلارم‌های کاذب یا بروز خطا خواهد شد. در فواصل طولانی، جابه‌جایی تنها ۰٫۵ درجه در فرستنده باعث می‌شود نقطه مرکزی پرتو تقریباً ۳ فوت (۰٫۹ متر) تغییر مکان دهد.

دتکتور باید روی سطوح نصب پایدار مانند آجر، بتن، دیوار باربر محکم، ستون نگهدارنده، تیر سازه‌ای یا سطح دیگری که انتظار نمی‌رود دچار لرزش یا جابه‌جایی شود، نصب شود. دتکتور نباید روی دیوار فلزی موج‌دار، دیوار فلزی نازک، پوشش خارجی ساختمان، نمای خارجی، سقف معلق، خرپای فلزی باز، تیرهای غیرباربر، الوار یا سطوح مشابه نصب شود. در مواردی که تنها یک سطح پایدار قابل استفاده است، واحد فرستنده-گیرنده باید روی سطح پایدار نصب شود و رفلکتور روی سطح کمتر پایدار قرار گیرد، زیرا رفلکتور نسبت به محل نصب ناپایدار تحمل بیشتری دارد.

از آنجا که بیم دتکتور دودی اعلام حریق دستگاه خط دید است و در صورت قطع کامل و ناگهانی سیگنال وارد وضعیت خطا می‌شود، باید همیشه از وجود هرگونه مانع مات در مسیر پرتو جلوگیری کرد.

«در برخی موارد، پروژکتور پرتو نوری (همان فرستنده/گیرنده) در یک دیوار انتهایی نصب می‌شود و گیرنده پرتو نوری (همان رفلکتور) در دیوار مقابل نصب می‌شود. با این حال، همچنین مجاز است که پروژکتور و گیرنده از سقف آویزان شوند، به شرطی که فاصله آنها از دیوارهای انتهایی بیش از یک‌چهارم فاصله انتخاب‌شده نباشد.» — NFPA 72-2013, A.17.7.3.7

همچنین باید نیاز به واکنش سریع به دلیل عوامل ایمنی جانی یا ارزش بالای دارایی‌های محافظت‌شده در نظر گرفته شود. در این شرایط، فاصله‌گذاری باید کاهش یابد، یا زمانی که آتش پیش‌بینی‌شده دود کمی به‌ویژه در مراحل اولیه تولید می‌کند. برای مثال، دتکتورهای نصب‌شده روی سقف یک آتریوم بسیار بلند در یک هتل ممکن است نیاز به تکمیل با دتکتورهای اضافی در ارتفاعات پایین‌تر داشته باشند.

در کاربردهایی که نیاز به کاهش فاصله‌گذاری است، باید دقت شود که دو پرتو موازی به حداقل فاصله از یکدیگر برسند تا گیرنده یک دتکتور نتواند منبع نور دتکتور دیگر را ببیند. در مواردی که دو یا چند دتکتور با پرتوهایی در زوایا نصب می‌شوند، باید اطمینان حاصل شود که گیرنده هر دتکتور تنها نور فرستنده خودش را تشخیص دهد. رعایت روش‌های آزمون ذکرشده در دفترچه راهنمای سازنده بسیار مهم است.

ملاحظات تکمیلی نصب برای بیم دتکتور دودی اعلام حریق بازتابی

باید یک خط دید شفاف و دائمی بین دتکتور و رفلکتور وجود داشته باشد. اجسام بازتابنده نباید در نزدیکی خط دید بین دتکتور و رفلکتور قرار گیرند. اجسام بازتابنده‌ای که بیش از حد به خط دید نزدیک باشند می‌توانند پرتو نور را از فرستنده به گیرنده منعکس کنند. اگر این اتفاق رخ دهد، دتکتور قادر به تشخیص این بازتاب‌ها از بازتاب‌های رفلکتور نخواهد بود و فضای تحت حفاظت دچار اختلال می‌شود. اجسام بازتابنده باید حداقل ۱۵ اینچ (۳۸٫۱ سانتی‌متر) از خط دید بین دتکتور و رفلکتور فاصله داشته باشند.

منابع نوری با شدت بسیار زیاد، مانند نور خورشید و لامپ‌های هالوژن، اگر مستقیماً به سمت گیرنده هدایت شوند، می‌توانند تغییرات شدیدی در سیگنال ایجاد کرده و باعث بروز سیگنال خطا یا آلارم شوند. برای جلوگیری از این مشکل، باید از تابش مستقیم نور خورشید به واحد فرستنده-گیرنده اجتناب شود. حداقل زاویه ۱۰ درجه بین مسیر منبع نور (نور خورشید) و دتکتور، و خط دید بین دتکتور و رفلکتور باید رعایت شود.

باید از عملکرد دتکتور از طریق شیشه اجتناب شود. از آنجا که بیم دتکتور تک‌سَر بر اساس اصل بازتاب عمل می‌کند، یک شیشه که به‌طور عمود بر خط دید بین دتکتور و رفلکتور قرار گرفته باشد، می‌تواند پرتو نور را از فرستنده به گیرنده بازتاب دهد. اگر این اتفاق رخ دهد، دتکتور قادر به تشخیص این بازتاب‌ها از بازتاب‌های رفلکتور نخواهد بود و فضای تحت حفاظت دچار اختلال می‌شود. شیشه همچنین مقداری از نور را هنگام عبور جذب می‌کند. این جذب نور فاصله مجاز نصب بین دتکتور و رفلکتور را کاهش می‌دهد.

در مواردی که اجتناب از عبور پرتو از شیشه ممکن نیست، برخی شیوه‌های خاص نصب می‌توانند اثرات شیشه را به حداقل برسانند. این روش‌ها شامل خودداری از عبور پرتو از چندین لایه شیشه، قرار دادن شیشه به‌گونه‌ای که به‌طور عمود بر خط دید بین دتکتور و رفلکتور نباشد (حداقل ۱۰ درجه انحراف از حالت عمود توصیه می‌شود) و اطمینان از شفاف، صاف و محکم بودن شیشه است. آزمون مسدودسازی کامل رفلکتور می‌تواند برای تعیین قابل قبول بودن نصب استفاده شود.

در مکان‌هایی که ارتفاع سقف بیش از ۳۰ فوت (۹٫۱ متر) است، ممکن است نیاز به نصب بیم دتکتور دودی اعلام حریق اضافی در ارتفاع‌های مختلف برای تشخیص دود در سطوح پایین‌تر باشد. برای اطلاعات بیشتر به بخش لایه‌بندی در این راهنما مراجعه کنید.

پیوست A – واژه‌نامه اصطلاحات

پنل اعلان (Annunciator)
دستگاهی که وضعیت یا شرایطی مانند حالت عادی، خطا یا آلارم دتکتور دودی یا سیستم را به صورت دیداری یا شنیداری نمایش می‌دهد.

کنترل خودکار بهره (Automatic Gain Control – AGC)
قابلیت بیم دتکتور دودی اعلام حریق برای جبران افت سیگنال نوری ناشی از گردوغبار یا آلودگی. نرخ جبران محدود است تا اطمینان حاصل شود که دتکتور همچنان به آتش‌های کند و دودزا حساس باقی می‌ماند.

بیم دتکتور دودی اعلام حریق (بازتابی)
دستگاهی که با ارسال یک پرتو نور از واحد فرستنده-گیرنده به سمت یک رفلکتور که سیگنال نوری را به واحد فرستنده-گیرنده بازمی‌گرداند، وجود دود را تشخیص می‌دهد. ورود دود به مسیر پرتو باعث کاهش سیگنال نور شده و آلارم فعال می‌شود.

برد بیم (Beam Range)
فاصله بین فرستنده-گیرنده و رفلکتور.

پوشش دتکتور (Detector Coverage)
منطقه‌ای که یک دتکتور دود یا دتکتور حرارت قادر به تشخیص مؤثر دود و/یا حرارت است. این منطقه توسط فهرست‌ها و کدهای مربوطه محدود می‌شود.

لیست‌شده (Listed)
قرار گرفتن یک دستگاه در فهرست منتشرشده توسط یک سازمان آزمون معتبر که نشان می‌دهد دستگاه با موفقیت طبق استانداردهای پذیرفته‌شده آزمایش شده است.

تیرگی (انسداد تجمعی) (Obscuration / Cumulative Obscuration)
کاهش توانایی عبور نور از یک نقطه به نقطه دیگر به دلیل وجود مواد جامد، مایع، گاز یا ذرات معلق. انسداد تجمعی ترکیبی از چگالی این ذرات مانع نور به ازای هر فوت و فاصله خطی‌ای است که این ذرات اشغال می‌کنند، یعنی چگالی دود ضرب‌در فاصله خطی میدان دود. (معمولاً با واحدهایی مانند درصد بر فوت یا درصد بر متر بیان می‌شود).

رفلکتور (Reflector)
دستگاهی که سیگنال نوری را به واحد فرستنده-گیرنده بازمی‌گرداند.

حساسیت (Sensitivity)
توانایی یک دتکتور دود برای واکنش به یک سطح مشخص دود.

دود (Smoke)
محصولات جامد و گازی حاصل از احتراق که در هوا معلق هستند.

رنگ دود (Smoke Color)
روشنی یا تیرگی نسبی دود که از نامرئی تا سفید، خاکستری و سیاه متغیر است.

چگالی دود (Smoke Density)
مقدار نسبی محصولات جامد و گازی حاصل از احتراق در یک حجم معین.

دتکتور نقطه‌ای (Spot-Type Detector)
دستگاهی که تنها در محل نصب خود دود و/یا حرارت را تشخیص می‌دهد. دتکتورهای نقطه‌ای دارای یک محدوده تعریف‌شده پوشش هستند.

لایه‌بندی (Stratification)
اثری که زمانی رخ می‌دهد که دود، که از هوای اطراف خود گرم‌تر است، بالا می‌رود تا به دمای برابر با هوای اطراف برسد و در نتیجه، از بالا رفتن بازمی‌ایستد.

فرستنده-گیرنده (Transceiver)
دستگاهی در یک بیم دتکتور دودی اعلام حریق بازتابی که نور را به سمت فضای تحت حفاظت می‌تاباند و آن را پایش می‌کند.

صفحات شفاف (فیلترها) (Transparencies / Filters)
صفحه‌ای از شیشه یا پلاستیک با سطح مشخص تیرگی که می‌تواند برای آزمودن سطح حساسیت صحیح بیم دتکتور دودی اعلام حریق استفاده شود.

وضعیت خطا (Trouble Condition)
وضعیتی از یک دستگاه یا سیستم که عملکرد صحیح آن را مختل می‌کند، مانند مدار باز در حلقه شروع‌کننده. اعلان وضعیت خطا که روی پنل کنترل یا پنل اعلان نمایش داده می‌شود یک «سیگنال خطا» است.

 

پیوست B – استاندارد NFPA 92 برای سیستم‌های کنترل دود (ویرایش ۲۰۱۲)

A.6.4.4.1.5(1)
هدف از استفاده از یک پرتو رو به بالا برای تشخیص لایه دود، شناسایی سریع تشکیل لایه دود در هر شرایط دمایی موجود است. یک یا چند پرتو باید با زاویه رو به بالا به گونه‌ای هدف‌گیری شوند که لایه دود را بدون توجه به سطح لایه‌بندی دود قطع کنند. باید از بیش از یک بیم دتکتور دودی اعلام حریق استفاده شود. هنگام استفاده از این دستگاه‌ها برای این کاربرد، باید توصیه‌های سازندگان بررسی شود. دستگاه‌هایی که به این روش نصب می‌شوند ممکن است نیازمند فعالیت نگهداری بیشتری باشند.

A.6.4.4.1.5(2)
هدف از استفاده از پرتوهای افقی برای تشخیص لایه دود در سطوح مختلف، شناسایی سریع تشکیل لایه دود در هر شرایط دمایی موجود است. یک یا چند بیم دتکتور در سقف نصب می‌شوند. دتکتورهای اضافی در سطوح پایین‌تر حجم فضا نصب می‌شوند. موقعیت دقیق پرتوها تابعی از طراحی خاص است، اما باید شامل پرتوهایی در پایین هر فضای بدون تهویه (هوای مرده) شناسایی‌شده و در محل یا نزدیک به ارتفاع طراحی لایه دود، به همراه موقعیت‌های میانی پرتوها در سایر سطوح باشد.

سازمان بین‌المللی استانداردسازی (ISO) یک نهاد مستقل و غیردولتی است که استانداردهای بین‌المللی را برای تضمین کیفیت، ایمنی و کارایی در صنایع مختلف تدوین می‌کند. استانداردهایISO در سطح جهانی پذیرفته شده و به بهبود عملکرد سیستم‌های مختلف، از جمله سیستم‌های اعلام حریق، کمک می‌کنند. یکی از مهم‌ترین استانداردهای مرتبط با اعلام حریق، ISO 7240-12است که به بیم دتکتورهای دودی اختصاص دارد. این استاندارد دستورالعمل‌های دقیقی را برای طراحی، عملکرد، نصب و آزمون این تجهیزات ارائه می‌دهد تا عملکرد صحیح و دقت بالای آن‌ها تضمین شود.

بیم دتکتور تجهیزاتی است که با استفاده از پرتو نوری مادون قرمز یا لیزری کاهش شفافیت هوا ناشی از دود را تشخیص می‌دهند. این دتکتورها به‌طور کلی در دو نوع اصلی طبقه‌بندی می‌شوند:

(Projected Beam Smoke Detector)

در این نوع، فرستنده و گیرنده در دو نقطه جداگانه قرار دارند و پرتو نوری از فرستنده به گیرنده ارسال می‌شود. در صورت کاهش شدت نور به دلیل وجود دود، آلارم فعال می‌شود.

(Reflective Beam Smoke Detector)

در این مدل، فرستنده و گیرنده در یک واحد قرار دارند و یک بازتابنده در سمت مقابل نصب می‌شود. پرتو پس از برخورد به بازتابنده، به گیرنده بازمی‌گردد و کاهش شدت آن نشانه وجود دود است.

الزامات بیم دتکتورها در استاندارد ISO 7240-12

استاندارد ISO 7240-12 دستورالعمل‌هایی برای طراحی، نصب، آزمایش و نگهداری بیم دتکتورها ارائه می‌دهد. برخی از مهم‌ترین الزامات این استاندارد عبارت‌اند از:

1. معیارهای عملکردی

2. شرایط محیطی و محدودیت‌ها

3. الزامات نصب

4. الزامات نگهداری و آزمون‌های دوره‌ای

روش‌های آزمون بیم دتکتورها بر اساس ISO 7240-12

ISO 7240-12 شامل مجموعه‌ای از آزمون‌های عملکردی و محیطی است که دقت و قابلیت اطمینان بیم دتکتورها را تأیید می‌کند. برخی از این آزمون‌ها عبارت‌اند از:

مقاومت در برابر عوامل مزاحم و هشدارهای کاذب

بیم دتکتورها باید دارای فیلترهای نوری و الگوریتم‌های پردازش هوشمند باشند تا در برابر عوامل مزاحم مقاوم باشند. مهم‌ترین عوامل مزاحم که بیم دتکتورها باید در برابر آن‌ها ایمن باشند عبارت‌اند از:

نتیجه‌گیری

استاندارد ISO 7240-12 مجموعه‌ای از الزامات فنی، نصب، آزمایش و نگهداری برای بیم دتکتورها ارائه می‌دهد که رعایت آن‌ها باعث افزایش دقت و کاهش هشدارهای کاذب می‌شود. انتخاب مناسب، نصب اصولی و نگهداری منظم این تجهیزات مطابق با استاندارد ISO نقش مهمی در بهبود عملکرد سیستم‌های اعلام حریق دارد. این استاندارد باعث می‌شود بیم دتکتورها در شرایط مختلف محیطی و عملکردی بهینه عمل کنند و ایمنی ساختمان‌ها و تأسیسات حساس را تضمین نمایند.

پیش‌زمینه دتکتور گاز
مقررات ایمنی و سلامت کار (معدن‌ها و محل‌های نفت و گاز) ۲۰۲۲ شامل الزامات مربوط به کیفیت هوای تأمین‌شده درون معدن و حدود مجاز آلاینده‌ها در آن هوا است. برای رعایت این الزامات، بهره‌بردار معدن باید تجهیزات دتکتور گاز را در نقاط استراتژیک سراسر معدن فراهم کند. در انتخاب این تجهیزات، بهره‌بردار معدن باید از این موضوع اطمینان داشته باشد که دتکتور گاز انتخاب‌شده می‌تواند در شرایط محیطی متغیر داده‌های دقیقی ارائه دهد.

مطابق با بندهای ۱۸۷(۱)(e) و (f) مقررات، طراحی تجهیزات زیر (که در این برگه اطلاعات به آن‌ها «دتکتور گاز» گفته می‌شود) در صورتی که در یک معدن زغال‌سنگ زیرزمینی استفاده شوند، باید به ثبت برسد:
(e) تجهیزاتی دستی با نیروی برق که برای تعیین یا پایش حضور گاز به‌کار می‌روند.
(f) نصب‌های ثابت با نیروی برق و نصب‌شده بر روی تجهیزات متحرک که برای تعیین یا پایش حضور گاز به‌کار می‌روند، اما شامل سیستم‌های لوله‌ای نیست که آنالایزر آن‌ها در سطح نصب شده باشد.

اصطلاح «دتکتور گاز» به مجموعه کامل اجزایی اطلاق می‌شود که تجهیزات تشخیص گاز را تشکیل می‌دهند. اجزای یک دتکتور گاز شامل دتکتور گاز، محفظه محافظ، واسط‌های ارتباطی مانند کابل، فیبر نوری و ارتباطات رادیویی، و نیز واحدهای کنترل و فرستنده‌هایی هستند که امکان نمایش مقادیر گاز و نشان دادن خروجی را فراهم می‌کنند تا بهره‌بردار معدن بتواند سطح گاز را تعیین کند.

هدف از ثبت طراحی این است که تأیید شود تجهیزات دتکتور گاز به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند که حداقل نتایج عملکردی مورد نظر را برآورده کنند. طراحی تحت شرایط آزمون تعیین‌شده توسط یک مرکز آزمون مستقل مورد آزمایش قرار می‌گیرد و نتایج مستند می‌شوند.

طراحی و نتایج آزمون توسط فردی که در طراحی تجهیزات مشارکت نداشته و خود در زمینه طراحی تجهیزات دتکتور گاز دارای صلاحیت است، به‌صورت همتا‌خوانی بازبینی می‌شود. تأییدکننده طراحی باید با طراح درباره اینکه طراحی و عملکرد دتکتور گاز تمام الزامات رسمی‌شده را برآورده می‌کند، از جمله هرگونه ادعای معادل‌بودن برای پیشبرد ثبت، توافق داشته باشد. هرگونه اختلاف نظر درباره طراحی و عملکرد ادعاشده باید به طراح ارجاع داده شود تا حل‌وفصل شود.

اسناد زیر اطلاعات بیشتری درباره فرآیند ثبت طراحی ارائه می‌دهند:
• راهنما: ثبت تجهیزات و اقلام برای معدن‌ها و محل‌های نفت و گاز
• مقاله موضع‌گیری – تناسب، فرم، عملکرد
• اطلاعیه عمومی – معیارهای صلاحیت برای تأییدکنندگان طراحی
• سیاست: ثبت طراحی‌ها

دستور طراحی دتکتور گاز
نهاد نظارتی یک دستور طراحی منتشر کرده است که برای دریافت ثبت طراحی دتکتور گاز، باید از آن تبعیت شود. این دستور حداقل الزامات عملکردی را که طراحی دتکتور گاز باید برآورده کند، مشخص می‌کند.

همچنین، این دستور طراحی شایستگی‌های مورد نیاز برای یک مرکز آزمون را نیز تعیین می‌کند.

طراحی دتکتورهای گاز
استانداردهای مربوط به طراحی دتکتور گاز در دستور طراحی مشخص شده‌اند. این دستور اجازه می‌دهد از استانداردهای جایگزین نیز در طراحی دتکتورهای گاز استفاده شود، اما طراح باید استانداردهای فنی منتشرشده یا اصول مهندسی مورد استفاده برای شناسایی کنترل‌هایی که سطح ایمنی معادل را فراهم می‌کنند، مستند کند.

این معادل‌سازی فقط به طراحی دتکتور گاز مربوط می‌شود و شامل نتایج عملکردی که دتکتور باید در حین آزمون نشان دهد، نمی‌شود.

عملکرد دتکتورهای گاز
دستور طراحی الزام می‌کند که دتکتور گاز تحت شرایط مشخص توسط یک مرکز آزمون مناسب مورد آزمایش قرار گیرد. مرکز آزمون عملکرد دتکتور گاز را تحت شرایط محیطی مختلف، از جمله تغییرات دما، رطوبت، فشار هوا، سرعت جریان هوا، قرارگیری مداوم در معرض سطح بالای گاز، و تأثیر گازهای دیگر بر دتکتور، ارزیابی خواهد کرد. تمام این عوامل در محیط معدن زیرزمینی اهمیت دارند.

آزمون‌های آزمایشگاهی همچنین مقدار پایه‌ای برای زمان‌های پاسخ‌گویی (t(50) و t(90)) دتکتور گاز در مواجهه با افزایش و کاهش سطح گاز را تعیین می‌کنند. این آزمون‌ها همچنین مشخص می‌کنند که عملکرد دتکتور گاز، از جمله نمایشگرها و سیگنال‌های خروجی، چگونه تحت تأثیر عواملی همچون موارد زیر قرار می‌گیرد:
• مدت‌زمان مورد نیاز پس از برق‌دار شدن تا آغاز تشخیص دقیق گاز
• انتشار امواج الکترومغناطیسی از تجهیزات برقی نزدیک به دتکتور و سایر اجزای دتکتور مانند کابل‌ها

دستور طراحی الزام می‌کند که دتکتورهای گاز مطابق با معیارهای مشخص‌شده برای گازهای قابل اشتعال، گازهای سمی و اکسیژن (در صورت لزوم) مورد آزمون قرار گیرند. این موضوع تضمین می‌کند که عملکرد دتکتور، شامل زمان پاسخ و تأثیر شرایط محیطی و سایر عوامل مانند برق‌دار شدن و انتشار امواج الکترومغناطیسی، به‌صورت یکنواخت ارزیابی شود.

نمایشگرها، سیگنال‌ها و نشانگرهای خروجی دتکتور گاز
دستور طراحی الزام می‌کند که دتکتورهای گاز به‌گونه‌ای طراحی شوند که دارای دتکتورهای داخلی، دتکتورهای از راه دور، یا ترکیبی از این دو باشند. دتکتورهایی که با این الزامات مطابقت دارند، نمایشگر وضعیت، عملکرد هشدار، کنتاکت‌های خروجی و/یا سیگنال‌های هشدار خروجی ارائه می‌دهند که تصمیم‌گیری در مورد مدیریت هوای تهویه، محیط و عملکرد تجهیزات را امکان‌پذیر می‌سازند.

دتکتورهای گاز همچنین باید به‌گونه‌ای طراحی شوند که سیگنال الکترونیکی تنظیم‌شده یا نشانگر خروجی فراهم کنند که بتوان از آن برای نمایش مقدار گاز در یک نمایشگر دور از دتکتور یا واحد کنترل، به‌عنوان ورودی برای سیستم هشدار یا قطع‌کننده جداگانه، یا به‌عنوان ورودی برای سیستم‌های برداشت و کنترل داده‌های معدن جهت نمایش و بررسی روند سطح گاز استفاده کرد.

دتکتورهای گاز ممکن است به‌گونه‌ای طراحی شوند که انتقال سیگنال الکترونیکی تنظیم‌شده یا نشانگر خروجی را در داخل واحد کنترل دتکتور گاز انجام دهند یا آن را به‌صورت یک واحد فرستنده جداگانه حفظ کنند.

سیگنال‌های استاندارد پذیرفته‌شده در صنعت
سیگنال‌های استاندارد پذیرفته‌شده در صنعت، سیگنال‌هایی هستند که کاربر نهایی می‌تواند بدون استفاده از قطعات خاص انحصاری برای رمزگشایی و بازفرمت‌کردن داده، آن‌ها را تفسیر کند.

بند ۳.۲.۱۱ از استاندارد AS/NZS 60079.29.1 یک سیگنال الکترونیکی تنظیم‌شده یا نشانگر خروجی را چیزی مانند حلقه جریان ۴ تا ۲۰ میلی‌آمپر تعریف می‌کند.
بند ۱.۳.۸.۱۰ از استاندارد AS/NZS 4641:2018 نیز سیگنال الکترونیکی تنظیم‌شده یا نشانگر خروجی را به‌صورت مثال‌هایی مانند حلقه جریان ۴–۲۰ میلی‌آمپر یا سیگنال ۳–۱۵ psi بیان می‌کند.

سیگنال‌های آنالوگ دتکتور گاز
سیگنال آنالوگ، مانند حلقه جریان ۴–۲۰ میلی‌آمپر، یک سیگنال الکتریکی است که می‌توان آن را با تجهیزات تست الکتریکی اندازه‌گیری و نمایش داد. این سیگنال ممکن است به‌عنوان ورودی برای واحدهای کنترل دتکتور گاز مجزا یا سایر سیستم‌های کنترل و پایش، با استفاده از اجزای جانبی مانند واحد نمایشگر یا واحد هشدار و قطع‌کننده به‌کار رود. همچنین این سیگنال می‌تواند ورودی‌ای برای یک کنترل‌کننده قابل برنامه‌ریزی باشد تا عملکرد هشدار و قطع را آغاز کند یا داده را به سیستم‌های برداشت داده معدن منتقل نماید.

سیگنال‌های آنالوگ محدود به حلقه جریان ۴–۲۰ میلی‌آمپر نیستند.

سیگنال‌های دیجیتال دتکتور گاز
یک دتکتور گاز ممکن است سیگنال خروجی دیجیتال ارائه دهد، به‌جای سیگنال آنالوگ. برای اینکه سیگنال دیجیتال قابل استفاده توسط بهره‌بردار معدن باشد، ساختار سیگنال دیجیتال باید شناخته‌شده باشد. بدون داشتن پروتکل جریان داده دیجیتال، امکان تفسیر محتوای سیگنال ارسالی از سوی دتکتور، از جمله مقدار گاز شناسایی‌شده، وجود ندارد. معمولاً یک مبدل پروتکل برای رمزگشایی سیگنال و امکان استفاده از داده دتکتور گاز توسط بهره‌بردار معدن مورد نیاز است. این اجزای جانبی بخشی از تجهیزات ثبت‌شده طراحی‌شده تلقی می‌شوند.

آزمایش دتکتور گاز
برای دستیابی به ثبت طراحی، باید گزارشی از آزمون ارائه شود که تأیید کند دتکتور گاز، شامل دتکتور و تمام اجزای لازم برای اینکه بهره‌بردار معدن بتواند محتوای گاز در جو معدن را تعیین کند، الزامات عملکردی مشخص‌شده در استانداردهای مربوطه را برآورده می‌سازد. اجزای اضافی شامل ماژول‌های نمایشگر، ماژول‌های فرستنده، ترکیب نمایشگر و فرستنده، یا رله‌های هشدار و قطع هستند. در صورتی که دتکتور به‌صورت از راه دور باشد، آزمون شامل کابل‌های ارتباطی‌ای خواهد بود که طراح آن‌ها را مناسب تشخیص داده است.

چنانچه یک دتکتور گاز شامل عملکرد یک فرستنده دتکتور گاز باشد و فرستنده دتکتور گاز سیگنال داده دیجیتال ارائه دهد، تمام ماژول‌های اختصاصی لازم برای اینکه بهره‌بردار معدن بتواند از سیگنال دیجیتال استفاده کند، باید همراه با دتکتور توسط مرکز آزمون مورد آزمایش قرار گیرند. این ماژول‌های اضافی به‌عنوان بخشی از طراحی ثبت‌شده دتکتور گاز محسوب می‌شوند.

این آزمون برای تأیید این موضوع لازم است که سیگنال الکترونیکی تنظیم‌شده یا نشانگر خروجی، به‌طور دقیق سطح گازی را که دتکتور در معرض آن قرار گرفته، تحت شرایط متغیر نشان دهد.

پروتکل هرگونه درایور نرم‌افزاری که توسط مرکز آزمون در زمان آزمون دتکتور گاز استفاده می‌شود، باید مستند شده و به‌عنوان بخشی از مستندات ثبت طراحی درج شود. این امر توسعه درایورهای نرم‌افزاری سازگار با رابط‌های ارتباطی موجود در آن معدن را ممکن می‌سازد.

1 کلیات

این فصل تغییرات، اصلاحات و اضافات لازم برای کاربردهای دریایی را بیان می‌کند. تمامی الزامات دیگر NFPA 2001 برای سیستم‌های کشتی‌بردی اعمال می‌شود، مگر اینکه توسط این فصل اصلاح شده باشد. در صورتی که مفاد فصل 13 با مفاد فصل‌های 1 تا 11 تضاد داشته باشد، مفاد فصل 13 اولویت دارد.

13.1.1 دامنه

این فصل محدود به کاربردهای سیستم‌های اطفاء حریق با عامل تمیز در کشتی‌های تجاری و دولتی است. سیستم‌های بی‌اثرکننده انفجار در توسعه این فصل مد نظر قرار نگرفته‌اند.

13.2 استفاده و محدودیت‌ها

13.2.1* سیستم‌های اطفاء حریق با عامل تمیز به‌طور عمده باید برای حفاظت از خطراتی که در محفظه‌ها یا تجهیزاتی هستند که خود شامل یک محفظه برای نگهداری عامل می‌باشد، استفاده شوند.

13.2.2* علاوه بر محدودیت‌های ذکر شده در 4.2.2، سیستم‌های اطفاء حریق با عامل تمیز نباید برای حفاظت از موارد زیر استفاده شوند:

13.2.3 تأثیرات محصولات تجزیه عامل و محصولات احتراق بر مؤثر بودن سیستم اطفاء حریق و تجهیزات باید در هنگام استفاده از عوامل تمیز در محیط‌هایی با دماهای محیطی بالا (مانند اتاق‌های سوزاندن، ماشین‌آلات داغ و لوله‌ها) در نظر گرفته شود.

13.3 خطرات برای پرسنل

13.3.1 به‌جز اتاق‌های موتورخانه که در 13.3.1.1 مشخص شده‌اند، سایر فضاهای اصلی ماشین‌آلات باید به‌عنوان فضاهای معمولی اشغال شده در نظر گرفته شوند.

13.3.1.1 اتاق‌های موتورخانه با حجم 6000 فوت‌مکعب (170 مترمکعب) یا کمتر که فقط برای نگهداری به آن دسترسی دارند، نیازی به رعایت 13.3.1 ندارند.

13.3.2* برای سیستم‌های دریایی، فاصله‌های الکتریکی باید مطابق با 46CFR، زیرمجموعه J، “مهندسی الکتریکی” باشد.

13.4 تأمین عامل

13.4.1 این استاندارد از ذخایر اضافی عامل نیاز ندارد.

13.4.2* ترتیب ذخیره‌سازی مخازن باید مطابق با 5.1.3.1 و 5.1.3.3 تا 5.1.3.5 باشد. در صورتی که تجهیزات در معرض شرایط آب و هوایی شدید قرار گیرند، سیستم باید مطابق با دستورالعمل‌های طراحی و نصب تولیدکننده نصب شود.

13.4.2.1 به‌جز در مورد سیستم‌هایی که سیلندرهای ذخیره‌سازی در داخل فضای محافظت شده قرار دارند، مخازن فشاری مورد نیاز برای ذخیره‌سازی عامل باید مطابق با 13.4.2.2 باشد.

13.4.2.2 در صورتی که مخازن عامل خارج از فضای محافظت شده قرار دارند، باید در اتاقی ذخیره شوند که در یک مکان امن و به‌راحتی قابل دسترسی قرار داشته باشد و به‌طور مؤثر تهویه شود به‌طوری‌که مخازن عامل در معرض دماهای محیطی بالاتر از 130°F (55°C) قرار نگیرند. دیوارها و عرشه‌های مشترک بین اتاق‌های ذخیره‌سازی مخازن عامل و فضاهای محافظت شده باید با عایق‌بندی ساختاری کلاس A-60 طبق تعریف 46CFR 72 محافظت شوند. اتاق‌های ذخیره‌سازی مخازن عامل باید بدون نیاز به عبور از فضای محافظت شده قابل دسترسی باشند. درها باید به‌صورت بیرون‌چرخشی باز شوند و دیوارها و عرشه‌ها، از جمله درها و سایر وسایل بستن هرگونه بازشو در آن‌ها، باید مرزهایی بین این اتاق‌ها و فضاهای مجاور باشند و محکم و غیر قابل نفوذ به گاز باشند.

13.4.3 زمانی که مخازن عامل در فضای اختصاصی ذخیره می‌شوند، درهای خروجی باید به‌صورت بیرون‌چرخشی باز شوند.

13.4.4 در صورتی که مخازن در معرض رطوبت قرار گیرند، باید به‌طوری نصب شوند که فاصله‌ای حداقل 2 اینچ (51 میلی‌متر) بین عرشه و قسمت پایین مخزن فراهم شود.

13.4.5 علاوه بر الزامات 5.1.3.4، مخازن باید با حداقل دو بست محکم شوند تا از حرکت ناشی از حرکات کشتی و لرزش جلوگیری شود.

13.4.6* برای کاربردهای دریایی، تمامی لوله‌ها، شیرها و اتصالات از مواد آهنی باید از داخل و خارج در برابر خوردگی محافظت شوند، مگر اینکه در 13.4.6.1 مجاز باشد.

13.4.6.1

بخش‌های بسته لوله و شیرها و اتصالات داخل بخش‌های بسته لوله باید تنها از خارج در برابر خوردگی محافظت شوند.

13.4.6.2

جز در مواردی که در 13.4.6.1 مجاز است، قبل از آزمایش پذیرش، داخل لوله‌ها باید تمیز شود بدون اینکه مقاومت آن‌ها در برابر خوردگی تحت تأثیر قرار گیرد.

13.4.7*

لوله‌ها، اتصالات، نازل‌ها و آویزها، از جمله مواد پرکننده جوشکاری، در داخل فضای محافظت شده باید دارای دمای ذوب بالاتر از 1600°F (871°C) باشند. استفاده از قطعات آلومینیومی مجاز نیست.

13.4.8

لوله‌ها باید حداقل 2 اینچ (51 میلی‌متر) از نازل آخر در هر خط شاخه‌ای فراتر بروند تا از مسدود شدن جلوگیری شود.

13.5 سیستم‌های شناسایی، راه‌اندازی و کنترل

13.5.1 کلیات

13.5.1.1 سیستم‌های شناسایی، راه‌اندازی، آلارم و کنترل باید مطابق با الزامات مقامات صلاحیت‌دار نصب، آزمایش و نگهداری شوند.

13.5.1.2* برای فضاهای بزرگتر از 6000 فوت مکعب (170 مترمکعب)،آزادسازی خودکار عامل اطفاء حریق مجاز نیست، مگر اینکه راه‌اندازی سیستم در ایمنی حرکت کشتی تداخل نکند. آزادسازی خودکار عامل اطفاء حریق در هر فضایی که راه‌اندازی سیستم موجب تداخل در ایمنی حرکت کشتی نشود، مجاز است.

13.5.1.2.1 آزادسازی خودکار برای هر فضای 6000 فوت مکعب (170 مترمکعب) یا کمتر مجاز است.

13.5.2 شناسایی خودکار

13.5.2.1 سیستم‌های شناسایی الکتریکی، سیگنال‌دهی، کنترل و راه‌اندازی باید حداقل دو منبع انرژی داشته باشند. منبع اصلی باید از باس اضطراری کشتی باشد. برای کشتی‌هایی که باس اضطراری یا باتری دارند، منبع پشتیبان باید یا باتری هشدار عمومی کشتی یا باتری داخلی سیستم باشد. باتری‌های داخلی باید قادر به راه‌اندازی سیستم برای حداقل 24 ساعت باشند. تمامی منابع انرژی باید تحت نظارت باشند.

13.5.2.1.1 برای کشتی‌هایی که باس اضطراری یا باتری ندارند، منبع اصلی مجاز است که تأمین انرژی اصلی الکتریکی کشتی باشد.

13.5.2.2 علاوه بر الزامات ذکر شده در بخش 9.3، مدارهای راه‌اندازی نباید از داخل فضای محافظت شده عبور کنند، مگر در سیستم‌های دریایی که راه‌اندازی الکتریکی دستی استفاده می‌شود.

13.5.2.2.1 برای سیستم‌هایی که با 13.5.2.4 مطابقت دارند، عبور مدارهای راه‌اندازی از داخل فضای محافظت شده مجاز است.

13.5.2.3*

راه‌اندازی دستی برای سیستم‌ها نباید قادر به اجرا شدن با یک اقدام واحد باشد. جز در مواردی که در 13.5.2.3.1 مشخص شده است، ایستگاه‌های راه‌اندازی دستی باید در یک محفظه قرار گیرند.

13.5.2.3.1

راه‌اندازی دستی باید به‌صورت راه‌اندازی دستی محلی در محل سیلندرها مجاز باشد.

13.5.2.4

سیستم‌هایی که فضاهای بزرگتر از 6000 فوت مکعب (170 مترمکعب) را محافظت می‌کنند، باید یک ایستگاه راه‌اندازی دستی در مسیر اصلی خروجی خارج از فضای محافظت‌شده داشته باشند. علاوه بر این، سیستم‌هایی که فضاهای بزرگتر از 6000 فوت مکعب (170 مترمکعب) را محافظت می‌کنند و سیلندرهایی در داخل فضای محافظت‌شده دارند و همچنین سیستم‌هایی که فضاهای ماشین‌آلات اصلی بدون نظارت را محافظت می‌کنند، باید یک ایستگاه راه‌اندازی در یک ایستگاه کنترل که به‌طور مداوم نظارت می‌شود، خارج از فضای محافظت‌شده داشته باشند.

13.5.2.4.1

سیستم‌هایی که فضاهای 6000 فوت مکعب (170 مترمکعب) یا کمتر را محافظت می‌کنند، مجاز هستند که یک ایستگاه راه‌اندازی واحد در یکی از مکان‌های توضیح داده‌شده در 13.5.2.4 داشته باشند.

13.5.2.5

نور اضطراری باید برای ایستگاه‌های راه‌اندازی از راه دور که سیستم‌های محافظت‌کننده از فضاهای ماشین‌آلات اصلی را سرویس می‌دهند، فراهم شود. تمامی دستگاه‌های عملیات دستی باید برچسب‌گذاری شوند تا خطرات محافظت‌شده را شناسایی کنند. علاوه بر این، اطلاعات زیر باید فراهم شود:

13.5.2.5.1

برای سیستم‌هایی که سیلندرها را در داخل فضای محافظت‌شده دارند، باید یک وسیله برای نشان دادن تخلیه سیستم در ایستگاه راه‌اندازی از راه دور فراهم شود.

13.6 الزامات اضافی برای سیستم‌های محافظت‌کننده از خطرات کلاس B بزرگتر از 6000 فوت مکعب (170 مترمکعب) با سیلندرهای ذخیره‌شده در داخل فضای محافظت‌شده.

13.6.1*

یک سیستم شناسایی آتش خودکار باید در فضای محافظت‌شده نصب شود تا هشدار اولیه برای آتش‌سوزی ارائه دهد و از خسارات بالقوه به سیستم اطفاء حریق قبل از فعال شدن دستی آن جلوگیری کند. سیستم شناسایی باید در صورت شناسایی آتش، آلارم‌های شنیداری و بصری را در فضای محافظت‌شده و بر روی پل هدایت کشتی فعال کند. تمامی دستگاه‌های شناسایی و آلارم باید از نظر الکتریکی برای پیوستگی تحت نظارت باشند و هرگونه مشکل باید در پل هدایت کشتی اعلام شود.

13.6.2*

مدارهای برق متصل به مخازن باید برای شرایط خرابی و از دست دادن برق تحت نظارت باشند. باید آلارم‌های بصری و شنیداری برای نشان دادن این وضعیت فراهم شود و آلارم‌ها باید در پل هدایت کشتی اعلام شوند.

13.6.3*

در داخل فضای محافظت‌شده، مدارهای الکتریکی که برای آزادسازی سیستم ضروری هستند باید در برابر حرارت مقاوم باشند، مانند کابل‌های معدنی با عایق مطابق با ماده 332 از NFPA 70، یا معادل آن. سیستم‌های لوله‌کشی ضروری برای آزادسازی سیستم‌هایی که برای عملیات هیدرولیکی یا پنوماتیکی طراحی شده‌اند باید از فولاد یا مواد مقاوم در برابر حرارت معادل آن باشند.

13.6.4*

چیدمان‌های مخازن و مدارهای الکتریکی و لوله‌کشی که برای آزادسازی هر سیستم ضروری هستند، باید به‌گونه‌ای باشند که در صورت آسیب به هر یک از خطوط آزادسازی برق به دلیل آتش‌سوزی یا انفجار در فضای محافظت‌شده (یعنی مفهوم خطای واحد)، تمام بار اطفاء حریق مورد نیاز برای آن فضا هنوز بتواند تخلیه شود.

13.6.5*

مخازن باید برای کاهش فشار ناشی از نشت و تخلیه تحت نظارت باشند. باید سیگنال‌های بصری و شنیداری در فضای محافظت‌شده و یا در پل هدایت کشتی یا در فضایی که تجهیزات کنترل آتش متمرکز است، برای نشان دادن وضعیت فشار پایین فراهم شود.

13.6.6*

در داخل فضای محافظت‌شده، مدارهای الکتریکی ضروری برای آزادسازی سیستم باید با استانداردهای Class A طبق NFPA 72 طراحی شوند.

13.7 پوشش

13.7.1*

برای جلوگیری از خروج ماده اطفاء حریق از طریق منافذ به خطرات یا مناطق کاری مجاور، منافذ باید یکی از طراحی‌های زیر را داشته باشند:

13.7.1.1

در مواردی که حبس ماده اطفاء حریق عملی نباشد یا در صورتی که سوخت بتواند از یک بخش به بخش دیگر جریان یابد (مانند از طریق بیلج)، محافظت باید گسترش یابد تا بخش‌های مجاور یا مناطق کاری متصل شده را شامل شود.

13.7.2*

قبل از تخلیه ماده اطفاء حریق، تمامی سیستم‌های تهویه باید بسته و ایزوله شوند تا از انتقال ماده به دیگر بخش‌ها یا خارج از کشتی جلوگیری شود. باید از خاموش‌شونده‌های خودکار یا خاموش‌شونده‌های دستی که توسط یک نفر از مکانی که ایستگاه تخلیه ماده اطفاء حریق در آن قرار دارد، قابل بسته شدن باشد، استفاده شود.

13.8 الزامات غلظت طراحی

13.8.1 ترکیب سوخت‌ها

برای ترکیب سوخت‌ها، غلظت طراحی باید از مقدار اطفاء شعله برای سوختی که بیشترین غلظت را نیاز دارد، استخراج شود.

13.8.2 غلظت طراحی

برای هر سوخت خاص، غلظت طراحی که در 13.8.3 ذکر شده است باید استفاده شود.

13.8.3 اطفاء شعله

حداقل غلظت طراحی برای مایعات آتش‌زا و قابل اشتعال کلاس B باید طبق دستورالعمل‌های ذکر شده در IMO MSC/Circ. 848، “دستورالعمل‌های اصلاح‌شده برای تأیید سیستم‌های اطفاء حریق ثابت گازی معادل” طبقSOLAS 74 برای فضاهای ماشین‌آلات و اتاق‌های پمپ بارگیری، که به‌روزرسانی‌شده توسط IMO MSC.1/Circ. 1267، “اصلاحات دستورالعمل‌ها برای تأیید سیستم‌های گاز اطفاء حریق ثابت معادل” است، تعیین شود.

13.8.4* مقدار کل سیلابی

مقدار ماده اطفاء حریق باید بر اساس حجم خالص فضای محافظت‌شده و مطابق با الزامات بند 5 از IMO MSC/Circular 848 تعیین شود.

13.8.5* مدت زمان محافظت

مهم است که غلظت طراحی ماده اطفاء حریق نه تنها باید تحقق یابد بلکه باید برای مدت زمان کافی برای اقدام اضطراری موثر توسط پرسنل آموزش‌دیده کشتی حفظ شود. در هیچ موردی مدت زمان نگهداری نباید کمتر از 15 دقیقه باشد.

13.9 سیستم توزیع

13.9.1 نرخ کاربرد

حداکثر نرخ طراحی کاربرد باید بر اساس مقدار ماده اطفاء حریق مورد نیاز برای غلظت دلخواه و زمان لازم برای دستیابی به آن غلظت تعیین شود.

13.9.2 زمان تخلیه

13.9.2.1

زمان تخلیه برای مواد هالوکربنی نباید از 10 ثانیه بیشتر باشد یا طبق نیازمندی‌های مقامات ذی‌صلاح دیگر باشد.

13.9.2.2

برای مواد هالوکربنی، زمان تخلیه باید به‌عنوان زمانی تعریف شود که 95 درصد از جرم ماده اطفاء حریق [در دمای 70°F (21°C)] از نازل‌ها تخلیه شده باشد، که برای دستیابی به غلظت طراحی حداقل ضروری است.

13.9.2.3

زمان تخلیه برای مواد گاز بی‌اثر نباید از 120 ثانیه برای 85 درصد غلظت طراحی بیشتر باشد یا طبق نیازمندی‌های مقامات ذی‌صلاح دیگر باشد.

13.10 انتخاب و موقعیت نازل

برای فضاهایی که در 13.10.1 شناسایی نشده‌اند، نازل‌ها باید از نوع فهرست‌شده برای هدف مورد نظر باشند. محدودیت‌ها باید بر اساس آزمایش‌های انجام‌شده طبق IMO MSC/Circular 848، “دستورالعمل‌های اصلاح‌شده برای تأیید سیستم‌های اطفاء حریق ثابت گازی معادل” مطابقSOLAS 74 برای فضاهای ماشین‌آلات و اتاق‌های پمپ بارگیری تعیین شوند. فاصله نازل‌ها، پوشش منطقه‌ای، ارتفاع و هم‌راستایی نباید از محدودیت‌ها تجاوز کند.

13.10.1

برای فضاهایی که فقط سوخت‌های کلاس A وجود دارند، محل قرارگیری نازل‌ها باید مطابق با محدودیت‌های فهرست‌شده برای نازل‌ها باشد.

13.11 بازرسی و آزمایش

حداقل سالیانه، تمامی سیستم‌ها باید توسط پرسنل متخصص بازرسی و آزمایش شوند تا عملکرد صحیح آن‌ها تضمین شود. آزمایش‌های تخلیه الزامی نیستند.

13.11.1

گزارش بازرسی همراه با توصیه‌ها باید به فرمانده کشتی و نماینده مالک ارائه شود. این گزارش باید برای بازرسی توسط مقامات ذی‌صلاح در دسترس باشد.

13.11.2

حداقل سالیانه، مقدار ماده اطفاء حریق در مخازن قابل بازسازی باید توسط پرسنل متخصص بررسی شود. فشار مخزن باید حداقل ماهی یک بار توسط خدمه کشتی تأیید و ثبت شود.

13.11.3*

برای مواد هالوکربنی تمیز، اگر یک مخزن بیش از 5 درصد از ماده اطفاء حریق را از دست دهد یا فشار آن بیش از 10 درصد کاهش یابد، باید دوباره پر شود یا تعویض شود.

13.11.3.1*

اگر یک مخزن ماده گاز بی‌اثر فشار خود را بیشتر از 5 درصد از دست دهد، باید دوباره پر شود یا تعویض شود. زمانی که از گیج‌های فشار برای این منظور استفاده می‌شود، آن‌ها باید حداقل سالیانه با یک دستگاه کالیبره مقایسه شوند.

13.11.4

پیمانکار نصب باید دستورالعمل‌هایی برای ویژگی‌های عملیاتی و روش‌های بازرسی خاص برای سیستم ماده تمیز نصب‌شده روی کشتی فراهم کند.

13.12 تأیید نصب‌ها

قبل از پذیرش سیستم، مستندات فنی مانند راهنمای طراحی سیستم، گزارش‌های آزمایش یا گزارش فهرست‌شده باید به مقامات ذی‌صلاح ارائه شود. این مستندات باید نشان دهند که سیستم و اجزای آن با یکدیگر سازگار بوده، در محدوده‌های آزمایش‌شده مورد استفاده قرار می‌گیرند و برای استفاده دریایی مناسب هستند.

13.12.1 وظایف سازمان فهرست‌بندی

سازمان فهرست‌بندی باید عملکردهای زیر را انجام دهد:

13.13 آزمایش فشار دوره‌ای

آزمایشی طبق بند 10.4.15 باید در فواصل زمانی 24 ماهه انجام شود. برنامه آزمایش دوره‌ای باید شامل آزمایش عملیاتی تمامی آلارم‌ها، کنترل‌ها و تأخیرهای زمانی باشد.

13.14 انطباق

سیستم‌های الکتریکی باید مطابق با زیرشاخه 46 CFR بخش 1 باشند. برای کشتی‌های کانادایی، نصب‌های الکتریکی باید مطابق با TP 127 E، استانداردهای الکتریکی ایمنی کشتی‌ها انجام شوند.