راهنمای نصب بیم دتکتور Thefirebeam

مقدمه
تشخیص گاز و نشت‌یابی دو فعالیت مجزا هستند که به موضوعی یکسان می‌پردازند، اما روش‌های آن‌ها بسیار متفاوت است.
تشخیص گاز شامل آنالیز نمونه‌های هوا برای تعیین وجود گاز مبرد است.
نشت‌یابی، بازرسی نظام‌مند یک سیستم تبرید به‌منظور مشخص کردن وجود نشتی است.
اصطلاحات تشخیص گاز و نشت‌یابی قابل جایگزینی با یکدیگر نیستند و نباید با هم اشتباه گرفته شوند.

دتکتورهای نشت معمولاً تجهیزات دستی هستند که توسط افراد حمل می‌شوند و برای شناسایی نشتی‌ها در سیستم‌های تبرید مورد استفاده قرار می‌گیرند.
انواع مختلفی از دتکتورهای نشت در دسترس است، از روش‌های ساده‌ای مانند آب صابون گرفته تا ابزارهای الکتریکی پیشرفته.

دتکتورهای گاز معمولاً در نصب‌های ثابت به کار می‌روند و شامل تعدادی دتکتور هستند که در مکان‌هایی قرار می‌گیرند که در صورت نشت از تأسیسات، احتمال تجمع گاز مبرد وجود دارد.
این مکان‌ها به چیدمان اتاق ماشین‌آلات و فضاهای مجاور، پیکربندی سیستم و نوع مبرد بستگی دارند.

پیش از انتخاب دتکتور مناسب تشخیص گاز، باید به چند پرسش پاسخ داده شود:

• کدام گازها باید اندازه‌گیری شوند و در چه مقادیری؟
  – کدام اصل عملکرد دتکتور برای این کار مناسب‌تر است؟
  – چه تعداد دتکتور مورد نیاز است؟
  – دتکتورها در کجا و چگونه باید نصب و کالیبره شوند؟
• حدود هشدار مناسب کدام است؟
  – چند سطح هشدار لازم است؟
  – اطلاعات هشدار چگونه باید پردازش شود؟

این راهنمای کاربردی به این پرسش‌ها پاسخ خواهد داد.

 

فناوری دتکتور

انتخاب فناوری دتکتور برای تشخیص گاز مبرد به نوع گاز هدف و محدوده ppm مورد نیاز بستگی دارد.
دتکتورهای مختلفی وجود دارند که با گازهای رایج، محدوده‌های ppm مناسب و الزامات ایمنی برای سیستم‌های تبرید سازگارند.

EC – دتکتور الکتروشیمیایی
دتکتورهای الکتروشیمیایی عمدتاً برای گازهای سمی استفاده می‌شوند و برای آمونیاک مناسب هستند.
این دتکتورها شامل دو الکترود هستند که در یک محیط الکترولیت غوطه‌ور شده‌اند.
واکنش اکسایش/کاهش جریان الکتریکی تولید می‌کند که با غلظت گاز متناسب است.
این دتکتورها بسیار دقیق هستند (±۲٪) و عمدتاً برای گازهای سمی که به روش دیگری قابل شناسایی نیستند یا در مواردی که دقت بالا نیاز است، استفاده می‌شوند.
دتکتورهای EC مخصوص آمونیاک با محدوده تا ۰ تا ۵۰۰۰ ppm عرضه می‌شوند و طول عمر مورد انتظار آن‌ها حدود ۲ سال است که بستگی به میزان تماس با گاز هدف دارد.
تماس با نشت‌های بزرگ آمونیاک یا وجود دائمی آمونیاک در پس‌زمینه، طول عمر دتکتور را کاهش می‌دهد.
دتکتورهای EC تا زمانی که حساسیت آن‌ها بالای ۳۰٪ باشد، قابل کالیبراسیون مجدد هستند.
این دتکتورها بسیار انتخاب‌پذیر هستند و به ندرت دچار تداخل متقابل می‌شوند. ممکن است به تغییرات ناگهانی رطوبت واکنش نشان دهند اما به سرعت پایدار می‌شوند.

SC – دتکتور نیمه‌رسانا (حالت جامد)
عملکرد دتکتور نیمه‌رسانا بر پایه اندازه‌گیری تغییر مقاومت است (متناسب با غلظت)، زمانی که گاز روی سطح یک نیمه‌رسانا که معمولاً از اکسیدهای فلز ساخته شده، جذب می‌شود.
این دتکتورها برای طیف گسترده‌ای از گازها از جمله گازهای قابل اشتعال، سمی و گازهای مبرد قابل استفاده هستند.

ادعا می‌شود که این نوع دتکتورها در تشخیص گازهای قابل احتراق در غلظت‌های پایین تا ۱۰۰۰ ppm عملکرد بهتری نسبت به نوع کاتالیستی دارند. این دتکتورها کم‌هزینه، با طول عمر بالا، حساس هستند و می‌توان از آن‌ها برای تشخیص طیف گسترده‌ای از گازها از جمله تمامی مبردهای HCFC، HFC، آمونیاک و هیدروکربن‌ها استفاده کرد.

با این حال، این دتکتورها انتخاب‌پذیر نیستند و برای تشخیص یک گاز خاص در مخلوط یا در مواردی که احتمال وجود غلظت بالایی از گازهای تداخل‌زا وجود دارد، مناسب نیستند.

تداخل ناشی از منابع کوتاه‌مدت (مانند گاز اگزوز کامیون) که منجر به هشدارهای اشتباه می‌شود، را می‌توان با فعال کردن تأخیر در آلارم برطرف کرد.

دتکتورهای نیمه‌رسانا برای هالوکربن‌ها می‌توانند بیش از یک گاز یا یک مخلوط را به طور هم‌زمان تشخیص دهند. این ویژگی به‌ویژه در نظارت بر اتاق ماشین‌آلات با چندین مبرد مختلف مفید است.

P – دتکتور پلستور
پلستورها (که گاهی مهره یا کاتالیتیکی نیز نامیده می‌شوند) عمدتاً برای گازهای قابل احتراق از جمله آمونیاک استفاده می‌شوند و در سطوح بالای تشخیص، محبوب‌ترین دتکتورها برای این کاربرد هستند. عملکرد این دتکتور بر اساس سوزاندن گاز در سطح مهره و اندازه‌گیری تغییر مقاومت حاصل‌شده در مهره (که متناسب با غلظت است) می‌باشد.

این دتکتورها نسبتاً کم‌هزینه، جاافتاده و قابل‌فهم هستند و طول عمر خوبی دارند (عمر مورد انتظار ۳ تا ۵ سال). زمان پاسخ‌دهی معمولاً کمتر از ۱۰ ثانیه است.

در برخی کاربردها ممکن است دچار مسمومیت شوند.
مسمومیت به کاهش واکنش دتکتور نسبت به گاز هدف در اثر وجود (آلودگی) یک ماده دیگر در سطح کاتالیست گفته می‌شود که یا با آن واکنش می‌دهد یا لایه‌ای روی آن تشکیل می‌دهد که ظرفیت واکنش با گاز هدف را کاهش می‌دهد. رایج‌ترین مواد مسموم‌کننده ترکیبات سیلیکونی هستند.

پلستورها عمدتاً برای گازهای قابل احتراق استفاده می‌شوند و بنابراین برای آمونیاک و مبردهای هیدروکربنی در غلظت‌های بالا مناسب هستند. این دتکتورها تمامی گازهای قابل احتراق را تشخیص می‌دهند اما با نرخ‌های مختلف، و بنابراین می‌توان آن‌ها را برای گازهای خاص کالیبره کرد. نسخه‌های خاصی برای آمونیاک وجود دارد.

IR – مادون قرمز
فناوری مادون قرمز از این واقعیت بهره می‌برد که بیشتر گازها دارای باند جذب مشخصی در ناحیه مادون قرمز طیف هستند و از این ویژگی برای تشخیص آن‌ها استفاده می‌شود. مقایسه با پرتو مرجع امکان تعیین غلظت را فراهم می‌سازد.

اگرچه نسبت به دتکتورهای دیگر نسبتاً گران‌قیمت هستند، اما طول عمر بالایی تا ۱۵ سال، دقت زیاد و حساسیت متقابل پایین دارند.

به دلیل اصل اندازه‌گیری، دتکتورهای مادون قرمز ممکن است در محیط‌های دارای گرد و غبار دچار مشکل شوند، زیرا حضور ذرات زیاد در هوا ممکن است خوانش را مختل کند.

این دتکتورها برای تشخیص دی‌اکسید کربن توصیه می‌شوند و رایج هستند. اگرچه فناوری آن برای گازهای دیگر نیز وجود دارد، اما معمولاً در راه‌حل‌های تجاری مشاهده نمی‌شود.

کدام دتکتور برای مبرد خاص مناسب است؟
بر اساس گاز مبرد هدف و محدوده ppm مورد نظر، جدول زیر نمای کلی از مناسب‌بودن فناوری‌های مختلف دتکتورهای ارائه‌شده توسط دانفوس را ارائه می‌دهد.

زمان پاسخ‌دهی دتکتور
زمان پاسخ‌دهی، مدت‌زمان لازم برای خواندن درصد مشخصی از مقدار واقعی در اثر تغییر ناگهانی غلظت گاز هدف توسط دتکتور است.
زمان پاسخ‌دهی برای اغلب دتکتورها به صورت t90 بیان می‌شود، به این معنا که مدت‌زمانی که طول می‌کشد دتکتور ۹۰ درصد از غلظت واقعی را بخواند. شکل ۴ نمونه‌ای از دتکتوری با زمان پاسخ‌دهی t90 برابر با ۹۰ ثانیه را نشان می‌دهد.

همان‌طور که در نمودار مشخص است، واکنش دتکتور پس از عبور از ۹۰ درصد کندتر شده و مدت‌زمان بیشتری برای رسیدن به ۱۰۰ درصد نیاز دارد.

نیاز به تشخیص گاز
دلایل متعددی برای نیاز به تشخیص گاز وجود دارد. دو دلیل آشکار، محافظت از افراد، تولید و تجهیزات در برابر تأثیر نشت احتمالی گاز و رعایت مقررات است. دلایل مهم دیگر عبارتند از:

• کاهش هزینه خدمات (هزینه گاز جایگزین و مراجعه تعمیرکار)
  • کاهش هزینه مصرف انرژی به دلیل فقدان مبرد
  • خطر آسیب به محصولات ذخیره‌شده در اثر نشت گسترده
• امکان کاهش هزینه‌های بیمه
  • مالیات یا سهمیه مربوط به مبردهای ناسازگار با محیط زیست
  کاربردهای مختلف سامانه‌های تبرید به دلایل متفاوتی نیازمند تشخیص گاز هستند.

آمونیاک به عنوان ماده‌ای سمی با بوی بسیار خاص طبقه‌بندی می‌شود، بنابراین به‌طور طبیعی «هشداردهنده» است. با این حال، استفاده از دتکتورهای گاز برای صدور هشدار اولیه و پایش نواحی‌ای که همواره افراد حضور ندارند (مانند اتاق‌های ماشین‌آلات) الزامی است. باید توجه داشت که آمونیاک تنها مبرد رایج است که از هوا سبک‌تر می‌باشد. در بسیاری از موارد، این ویژگی باعث می‌شود آمونیاک به بالای ناحیه تنفسی صعود کرده و شناسایی نشتی برای افراد دشوار شود. استفاده از دتکتور گاز در نواحی مناسب، هشدارهای اولیه در صورت نشتی آمونیاک را تضمین می‌کند.

هیدروکربن‌ها به‌عنوان مواد قابل اشتعال طبقه‌بندی می‌شوند. بنابراین، ضروری است که غلظت آن‌ها در اطراف سامانه تبرید از حد اشتعال فراتر نرود.

مبردهای فلوئوردار همگی دارای اثرات منفی خاصی بر محیط زیست هستند و به همین دلیل باید از هرگونه نشتی آن‌ها جلوگیری کرد.

دی‌اکسید کربن (CO₂) مستقیماً در فرآیند تنفس دخیل است و باید متناسب با آن با آن برخورد شود. حدود ۰٫۰۴٪ دی‌اکسید کربن به‌طور طبیعی در هوا وجود دارد. در غلظت‌های بالاتر، برخی واکنش‌های منفی مشاهده شده است که با افزایش نرخ تنفس (حدود ۱۰۰٪ در غلظت ۳٪) آغاز شده و به از دست دادن هوشیاری و مرگ در غلظت‌های بالاتر از ۱۰٪ منجر می‌شود.

مقررات و استانداردها
الزامات مربوط به تشخیص گاز در کشورهای مختلف جهان متفاوت است. در صفحات بعد نمایی کلی از قوانین و مقررات رایج ارائه شده است.

اروپا
استاندارد ایمنی فعلی برای سامانه‌های تبرید در اروپا، EN 378:2016 است.

سطوح هشدار مشخص‌شده در EN 378:2016 به‌گونه‌ای تعیین شده‌اند که امکان تخلیه ایمن ناحیه را فراهم کنند. این سطوح بازتابی از اثرات ناشی از مواجهه بلندمدت با مبردهای نشت‌یافته نیستند. به‌عبارت‌دیگر، در EN 378 وظیفه دتکتور گاز، هشدار در هنگام وقوع نشتی ناگهانی و زیاد است، در حالی که تهویه اتاق ماشین و اقدامات کیفی سامانه باید اطمینان حاصل کنند که نشتی‌های کوچک تأثیرات منفی برای سلامتی ایجاد نکنند.

توجه
الزامات مربوط به دتکتور گاز در اروپا تحت پوشش قوانین ملی کشورهای مختلف قرار دارد و ممکن است با الزامات مندرج در EN 378 تفاوت داشته باشد.

با چند استثناء، دتکتور گاز مطابق با استانداردهای EN 378:2016 و ISO 5149:2014 برای تمام نصب‌هایی که احتمال دارد غلظت گاز در اتاق از حد عملی فراتر رود، الزامی است.

در مورد مبردهای سمی و قابل اشتعال، این موضوع تقریباً شامل تمام سامانه‌های صنعتی و تجاری می‌شود. در مورد مبردهای گروه A1، امکان طراحی سامانه‌های کوچکی وجود دارد که نیازی به دتکتور گاز ندارند. اما در بیشتر تأسیسات بزرگ، در صورت بروز نشتی عمده، احتمالاً غلظت مبرد از حد عملی فراتر خواهد رفت و در نتیجه استفاده از دتکتور گاز الزامی می‌گردد.

راهنمایی‌هایی در بخش ۳ استاندارد EN 378:2016 یا بخش ۳ استاندارد ISO 5149:2014 ارائه شده‌اند. الزامات این دو استاندارد بسیار مشابه بوده و در شکل ۵ خلاصه شده‌اند.

در صورتی که با انجام محاسبات مشخص شود غلظت مبرد در یک اتاق هرگز به حد عملی نمی‌رسد، دیگر نیازی به استفاده از دتکتور گاز ثابت نیست، به‌جز در مورد خاصی در استاندارد EN 378 که سیستم در زیرزمین نصب شده و بار مبرد آن از مقدار m2 فراتر رود (تقریباً معادل ۱ کیلوگرم پروپان). ISO 5149 چنین استثنایی را ندارد.

مقدار m2 برابر است با ۲۶ مترمکعب ضرب در LFL (حد پایین اشتعال‌پذیری). برای پروپان، این مقدار برابر است با:
۲۶ m³ × ۰٫۰۳۸ kg/m³ = ۰٫۹۸۸ kg
یا اگر LFL برحسب گرم اندازه‌گیری شود:
۲۶ m³ × ۳۸ g/m³ = ۹۸۸ g
در نتیجه، m2 دارای واحد نیست، چرا که واحد نهایی آن به واحد انتخاب‌شده برای LFL بستگی دارد.

بیشتر هیدروکربن‌ها دارای مقدار LFL مشابه هستند، بنابراین مقدار m2 معمولاً در حدود ۱ کیلوگرم است.

با این حال، اگر غلظت بتواند به حد عملی برسد، حتی برای مبردهای گروه A1، نصب دتکتور ثابت الزامی است – البته با چند استثناء جزئی.
حدود عملی برای مبردهای مختلف در پیوست II که از بخش ۱ استاندارد EN 378-2016 استخراج شده، ارائه شده است. در این جداول، حد عملی آمونیاک بر اساس سمیت آن تعیین شده است. حدود عملی هیدروکربن‌ها بر اساس قابلیت اشتعال آن‌ها و معادل ۲۰ درصد از حد پایین اشتعال‌پذیری تعیین شده‌اند. حدود عملی برای تمامی مبردهای گروه A1 بر اساس حد مواجهه با سمیت حاد (ATEL) تعیین شده است.
اگر کل بار مبرد در یک اتاق تقسیم بر حجم خالص اتاق بیشتر از «حد عملی» (مطابق پیوست II) باشد، به‌طور منطقی می‌توان نتیجه گرفت که باید سامانه دتکتور گاز ثابت نصب شود.
هر دو استاندارد EN378:2016 و ISO 5149:2014 الزام می‌کنند که دستگاه نمایشگری برای نشان دادن فعال شدن شیر اطمینان در سامانه‌هایی با مبرد ۳۰۰ کیلوگرم یا بیشتر نصب شود. یکی از روش‌ها، نصب دتکتور گاز در خط تخلیه است.

مقررات F-Gas
مقررات F-Gas (EC) شماره ۵۱۷/۲۰۱۴
یکی از اهداف مقررات F-Gas محدود کردن، جلوگیری و کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای فلوئوردار تحت پوشش پروتکل کیوتو است. این دستورالعمل برای همه کشورهای عضو اتحادیه اروپا و همچنین سه کشور منطقه اقتصادی اروپا (EEA) شامل ایسلند، لیختن‌اشتاین و نروژ اجباری است.
این مقررات موضوعات متعددی از جمله واردات، صادرات و استفاده از گازهای سنتی HFC و PFC در تمام کاربردهایشان را پوشش می‌دهد. این مقررات از اول ژانویه ۲۰۱۵ لازم‌الاجرا شده است.

الزامات بازرسی نشتی به منظور پیشگیری از نشت و تعمیر هرگونه نشتی کشف‌شده، بر اساس معادل‌های دی‌اکسید کربن مبرد در هر مدار محاسبه می‌شود. معادل دی‌اکسید کربن برابر است با مقدار شارژ (کیلوگرم) ضرب در پتانسیل گرمایش جهانی (GWP) مبرد.

بازرسی دوره‌ای نشتی توسط افراد مجاز با فرکانس زیر لازم است که بستگی به مقدار مبرد مصرفی دارد:
• معادل ۵ تن CO2 یا بیشتر: حداقل یک‌بار در هر ۱۲ ماه – به استثناء سیستم‌های کاملاً بسته که کمتر از ۱۰ تن معادل CO2 دارند
• معادل ۵۰ تن CO2 یا بیشتر: حداقل یک‌بار در هر ۶ ماه (۱۲ ماه در صورت وجود سامانه مناسب تشخیص نشتی)
• معادل ۵۰۰ تن CO2 یا بیشتر: حداقل یک‌بار در هر ۶ ماه. سامانه مناسب تشخیص نشتی الزامی است. سامانه تشخیص نشتی باید حداقل هر ۱۲ ماه یک‌بار بررسی شود.

 

کابل دتکتور حرارتی خطی LHS™، یک دتکتور دمای ثابت منعطف، بادوام و مقرون‌به‌صرفه است که برای حفاظت از طیف وسیعی از کاربردهای اعلام حریق تجاری و صنعتی مناسب می‌باشد.

دتکتور حرارتی خطی LHS کابلی با قطر کم است که قابلیت تشخیص حرارت ناشی از حریق را در تمام طول خود دارد. این کابل شامل یک زوج به‌هم‌تابیده از هادی‌های فولادی با روکش مس (۱۹ AWG) است که توسط یک عایق حساس به دما پوشیده شده و برای کاربردهای محیطی مختلف با یک روکش یا بافت پلاستیکی محافظت می‌شود (به شکل ۱ مراجعه شود).

دتکتور حرارتی خطی LHS برای تشخیص در فضای باز و همچنین در مجاورت مستقیم طراحی شده است. طیف گسترده‌ای از روکش‌ها و دماهای عملکردی (به جدول ۱ مراجعه شود) برای طراحی مناسب سیستم در دسترس هستند، از جمله برای فضاهای محدود یا محیط‌های سخت که استفاده از سایر روش‌های تشخیص را غیرممکن می‌سازد. کابل دتکتور حرارتی خطی LHS با هر پنل اعلام حریقی که قابلیت پذیرش تجهیزات تحریک‌کننده از نوع تماس خشک را داشته باشد، سازگار است.

دتکتور حرارتی خطی معتبر توسط lسازمان های معتبر غیرانتفاعی مانند UL  تأیید شده است. برای نصب مورد تأیید FM، باید کابل دتکتور حرارتی خطی به یک پنل اعلام حریق مورد تأیید FM متصل شود.

عملکرد

حرارت ناشی از آتش‌سوزی باعث ذوب‌شدن عایق ویژه کابل دتکتور حرارتی خطی در دمای خاصی می‌شود که این امر باعث اتصال کوتاه شدن دو هادی شده و وضعیت هشدار را در پنل اعلام حریق ایجاد می‌کند. همچنین می‌توان از این کابل به‌عنوان یک تجهیز تماسی مستقل نیز استفاده کرد. وضعیت عملکردی نرمال کابل دتکتور حرارتی خطی مدار باز است.

ملاحظات طراحی

طراحی و نصب سیستم باید مطابق با اصول پذیرفته‌شده مهندسی حفاظت در برابر حریق و همچنین مطابق با کدها و استانداردهای قابل اجرا انجام شود:

* NFPA-72، کد ملی اعلام حریق

* NEC 760، کد ملی برق

* هرگونه الزامات محلی نصب

* الزامات مرجع قانونی ذی‌صلاح (AHJ)

۱. انتخاب شماره قطعه مناسب برای هر کاربرد خاص باید با در نظر گرفتن دمای خطر، دمای محیط و شرایط محیطی محل نصب دتکتور انجام شود.

۲. برای حفاظت در فضای باز، دتکتور حرارتی خطی باید در سقف نصب شود، با رعایت فاصله‌های مورد تأیید FM بین خطوط موازی. فاصله از دیوارها باید نصف فاصله‌های ذکر شده باشد. مسیر انتقال حرارت به دتکتور نباید مسدود شود. برای تشخیص سریع‌تر، فاصله ۲۵ میلی‌متر (۱ اینچ) از سقف رعایت شود.

۳. برای تشخیص در مجاورت مستقیم، دتکتور حرارتی خطی باید به‌صورت محکم روی جسم مورد حفاظت نصب شود تا انتقال حرارت مؤثر صورت گیرد. دقت شود که لرزش و لبه‌های تیز باعث ساییدگی کابل نشوند، زیرا ممکن است منجر به فعال‌سازی نادرست شود.

۴. در کاربردهای بیرونی، ممکن است نیاز باشد دتکتور حرارتی خطی از تابش مستقیم نور خورشید محافظت شود تا از تجاوز دمای عملکرد و/یا دمای محیطی حداکثری آن جلوگیری گردد، زیرا این امر ممکن است منجر به فعال‌سازی نادرست شود.
۵. برای استفاده از دتکتور حرارتی خطی در مکان‌های خطرناک (کلاس ۱ گروه‌های A،B،C،D و کلاس ۲ گروه‌های E،F،G)، باید از موانع ایمنی ذاتی مورد تأیید FM برای ایزوله‌کردن دتکتور از پنل کنترل استفاده شود.

سیم‌کشی مدار تحریک

دتکتور حرارتی خطی به‌عنوان یک تجهیز تحریک‌کننده با تماس خشک به هر پنل اعلام حریق متصل می‌شود. برای الزامات الکتریکی خاص مدار تحریک، دستورالعمل نصب پنل اعلام حریق را دنبال کنید (به شکل ۲ مراجعه شود).

• دتکتور حرارتی خطی می‌تواند به‌صورت یک حلقه مدار کلاس B یا کلاس A اجرا شود، بدون انشعاب
  ۲. حداکثر طول منطقه دتکتور حرارتی خطی توسط مشخصات الکتریکی مدار تحریک پنل اعلام حریق تعیین می‌شود. برای محاسبه حداکثر طول، از مقاومت و ظرفیت خازنی دتکتور حرارتی خطی طبق جدول ۱ استفاده کنید. به‌عنوان مثال، یک پنل اعلام حریق با مقاومت ورودی حلقه برابر ۵۰ اهم اجازه می‌دهد تا ۸۲۰ فوت (=۵۰/(۲ × ۰٫۰۳۰۴۸)) کابل دتکتور حرارتی خطی نصب شود.
• 
• ۳. اگر پنل اعلام حریق از فضای تحت حفاظت فاصله دارد، کابل دتکتور حرارتی خطی فقط در فضای تحت حفاظت نصب شود و از کابل رابط برای اتصال آن به پنل اعلام حریق استفاده گردد. کابل رابط می‌تواند هر نوع سیم مسی مورد تأیید برای استفاده در سیستم اعلام حریق باشد.

. دتکتور حرارتی خطی در فضای تحت حفاظت نیازی به پیوستگی ندارد. می‌توان از سیم‌کشی مسی مورد تأیید برای اتصال بخش‌های جداگانه کابل دتکتور حرارتی خطی استفاده کرد.
۵. اگر مدار تحریک به‌صورت کلاس B (دو سیمه) اجرا می‌شود، باید در انتهای کابل دتکتور حرارتی خطی یک تجهیز انتهایی مطابق با پنل اعلام حریق نصب گردد.
۶. در صورت تأیید مرجع قانونی ذی‌صلاح (AHJ)، تجهیزات تحریک‌کننده دیگر (مانند دتکتور دود، شستی دستی و…) نیز می‌توانند در همان منطقه با دتکتور حرارتی خطی نصب شوند. کابل دتکتور حرارتی خطی می‌تواند مستقیماً بین این تجهیزات سیم‌کشی شود.

نصب کابل دتکتور حرارتی خطی

کابل دتکتور حرارتی خطی باید به‌صورت حرفه‌ای و مطابق با تمامی کدها و الزامات قابل اجرا نصب گردد. روش‌های نصب توصیه‌شده در زیر، استفاده از روش‌های جایگزین مناسب با نصب خاص را منتفی نمی‌کنند، به‌شرطی‌که این روش‌ها مورد تأیید مرجع قانونی ذی‌صلاح (AHJ) باشند.

⚠️ هشدار
در مکان‌هایی که احتمال آسیب مکانیکی وجود دارد، کابل دتکتور باید محافظت شود تا از آسیب‌دیدگی که ممکن است باعث فعال‌سازی نادرست شود، جلوگیری گردد.

هنگام طراحی چیدمان دتکتور حرارتی خطی، کابل‌ها باید در مکان‌هایی نصب شوند که در معرض آسیب فیزیکی نباشند.
اگر از بست‌های فلزی استفاده می‌شود، باید از بوش‌های غیر فلزی برای جلوگیری از ساییدگی یا له‌شدگی کابل دتکتور حرارتی خطی استفاده گردد.

۱. کابل باید به‌طور مناسب پشتیبانی شود تا از آویزان شدن آن جلوگیری شود. کشیدن کابل ضروری نیست، اما در مسیرهای مستقیم توصیه می‌شود کابل در هر ۱ متر (۳ فوت) پشتیبانی شود. در صورت نیاز، می‌توان فاصله‌های کمتری را برای انطباق با مقررات محلی یا شرایط خاص مانند گوشه‌ها و نقاط انتقال به‌کار برد. کشش وارد بر دتکتور حرارتی خطی نباید از ۵۰ نیوتن تجاوز کند. دتکتور حرارتی خطی را می‌توان با شعاعی نه کمتر از ۵۰ میلی‌متر (۲ اینچ) خم کرد.

۲. در صورت امکان، دتکتور حرارتی خطی باید به‌صورت یکپارچه و با حداقل تعداد اتصالات نصب شود.

۳. دتکتور حرارتی خطی باید آخرین تجهیز نصب‌شده در پروژه باشد. در صورتی که آخرین تجهیز نصب نشود، باید موقتاً با بست‌های پلاستیکی مهار شود تا خطر آسیب دیدگی کاهش یابد. باید از آسیب ناشی از رفت‌وآمد افراد، ضربات مکانیکی، پیچ‌خوردگی یا منابع حرارتی خارجی جلوگیری شود.

. کانکتور ضدآب برای ایجاد رهایی مناسب از تنش در محل ورود دتکتور حرارتی خطی به جعبه یا محفظه الکتریکی استفاده می‌شود. توصیه می‌شود در انتهای مسیر طولانی دتکتور حرارتی خطی، تنش کابل تثبیت شود. این کانکتور برای پیچ شدن به دهانه استاندارد جعبه برق ریخته‌گری شده ¾ اینچ (NPT ¾”) طراحی شده است.

۵. دتکتور حرارتی خطی باید در نواحی در معرض دید که محل تشخیص نیستند، برای محافظت در برابر آسیب مکانیکی در داخل لوله فلزی الکتریکی (EMT) نصب شود. همچنین در محل‌هایی که کابل باید از دیوارها یا جداکننده‌ها عبور کند، باید از قطعات کوتاه EMT استفاده شود. در انتهای لوله EMT باید از بوشینگ‌های غیر فلزی استفاده شود تا از آسیب به دتکتور حرارتی خطی جلوگیری گردد.

. انتخاب سخت‌افزار نصب مناسب با توجه به تجهیزات یا سازه‌های پشتیبان در منطقه محافظت‌شده انجام می‌گیرد. شرایط محیطی و امکان‌پذیری نصب بست‌ها نیز باید مدنظر قرار گیرد. دتکتور حرارتی خطی باید همواره به پشتیبانی متصل شود که کمترین میزان حرکت را مجاز بداند، بدون اینکه عایق کابل فشرده یا له شود. سه نوع بست استاندارد (بست اصلی، بست فلنچی، بست نایلونی) امکان نصب ایمن و مطمئن دتکتور حرارتی خطی را در اغلب کاربردها فراهم می‌کنند.

۷. بست اصلی بست چندمنظوره‌ای است که بر روی تمام فلنج‌های تیرآهن تا ضخامت ۱۳ میلی‌متر (½ اینچ) نصب می‌شود و در برابر لرزش مقاوم است. برای اتصال دتکتور حرارتی خطی به بست اصلی، از بست نایلونی استفاده کنید.

۸. بست فلنچی در دو اندازه عرضه می‌شود: شماره قطعه برای فلز با ضخامت تا ۴ میلی‌متر (۳/۱۶ اینچ) و برای فلز با ضخامت ۴ تا ۶ میلی‌متر (¼ اینچ). این بست‌ها به‌راحتی روی فلنج‌های فلزی در خرپاهای سقف یا قفسه‌ها کوبیده می‌شوند و اتصال محکم و مقاوم در برابر لرزش ایجاد می‌کنند. برای اتصال دتکتور حرارتی خطی به هر دو نوع بست فلنچی، از بست نایلونی با شماره قطعه استفاده شود.

. بست کمربندی نایلونی، یک بست کمربندی سنگین با زبانه نصب است که برای اتصال به لوله‌های اسپرینکلر یا دیگر لوله‌های سامانه اعلام و اطفای حریق تا قطر ۸ اینچ (۲۰ سانتی‌متر) طراحی شده است. استفاده از این روش برای نصب دتکتور حرارتی خطی (LHS) در صورتی مجاز است که توسط مرجع محلی ذی‌صلاح (AHJ) تأیید شود. برای اتصال کابل دتکتور به بست کمربندی نایلونی باید از بست نایلونی کابل) استفاده شود.

⚠️ هشدار
هنگام نصب کابل دتکتور حرارتی خطی در محیط‌هایی با دمای زیر صفر، باید احتیاط ویژه‌ای انجام شود تا از تماس یا حرکت ناگهانی کابل جلوگیری گردد. در دماهای زیر ۳۲ درجه فارنهایت (۰ درجه سلسیوس)، ممکن است بست نایلونی به‌دلیل ضربه یا تماس فیزیکی دچار شکستگی شود.

۱۰. کابل نگهدار (Messenger cable) باید در مواقعی استفاده شود که نیاز به آویزان نگه‌داشتن کابل دتکتور حرارتی خطی در فاصله‌ای از یک شیء یا در ناحیه‌ای بدون سقف وجود داشته باشد. در این موارد باید از کابل استیل ضدزنگ تجاری با سایز مناسب به‌عنوان کابل نگهدار استفاده شود و کابل نگهدار باید به‌طور مناسب کشیده و سفت شود. کابل دتکتور را می‌توان با استفاده از بست‌های کمربندی، به‌فاصله تقریبی هر ۳ فوت (۱ متر) به کابل نگهدار متصل نمود.

اتصال کابل دتکتور (SENSOR CABLE SPLICING)

کابل دتکتور حرارتی خطی باید به‌صورت حرفه‌ای و مطابق با استانداردها و مقررات مربوطه متصل یا انشعاب داده شود. روش‌های پیشنهادی برای اتصال کابل در ادامه ارائه شده‌اند، اما این به معنای عدم استفاده از روش‌های جایگزین مناسب برای شرایط خاص نمی‌باشد.
به دلیل حساسیت عایق کابل دتکتور به گرما، استفاده از لحیم‌کاری یا لوله‌های حرارتی (heat-shrink) در هیچ شرایطی مجاز نیست.

روش ترجیحی – استفاده از جعبه تقسیم (Junction Box):
روش پیشنهادی برای اتصال دو بخش کابل دتکتور، یا اتصال کابل دتکتور به کابل رابط مسی (lead-in)، یا اتصال به تجهیز انتهایی (End-of-Line)، استفاده از جعبه تقسیم است.

۱. کابل دتکتور می‌تواند با استفاده از روش‌های استاندارد صنعتی برای اتصال هادی‌های مسی متصل شود. اتصالات باید از نوع فشاری و ایمن باشند، مانند:

• کانکتورهای پیچی (Wire Nuts) مانند 3M/Highland H-30 یا معادل آن
• اتصال‌دهنده‌های استوانه‌ای (Butt Splices) مانند Panduit BSN18 یا معادل آن
• ترمینال دوپین (2-Position Terminal Block) مانند Molex/Beau C1502-151 یا معادل آن

اتصال باید مطابق با دستورالعمل نصب سازنده انجام شود.

۲. استفاده از جعبه تقسیم:
هر جعبه تقسیم استاندارد برق با درپوش قابل استفاده است. در مکان‌های مرطوب یا نمناک، استفاده از جعبه ضدآب الزامی است. برای ایجاد رهایی از تنش در کابل دتکتور در محل ورود به جعبه، باید از کانکتور ضد آب با شماره قطعه P/N 73-117068-027 یا معادل آن استفاده شود. استفاده از گیره‌های کابل سبک “Romex” مجاز نیست، زیرا ممکن است باعث فشار بر کابل شده و در نتیجه هشدار کاذب ایجاد شود.

💡 روش جایگزین – اتصال درون‌خطی (In-line Splice):
در صورت تأیید مرجع ذی‌صلاح (AHJ)، اتصال درون‌خطی دو رشته کابل دتکتور ممکن است مجاز باشد. با این حال، این نوع اتصال برای اتصال کابل دتکتور به سیم رابط مسی، کابل بین‌اتصالی یا تجهیز انتهای خط (EOL) توصیه نمی‌شود. همچنین در صورت وارد شدن تنش قابل‌توجه به کابل دتکتور، استفاده از اتصال درون‌خطی توصیه نمی‌گردد.

در کاربردهای تشخیص مجاورت، باید کابل دتکتور به صورت حلقه‌ای نصب شود، زیرا ناحیه اتصال در پوشش تشخیص قرار نمی‌گیرد.

مراحل اتصال درون‌خطی:

۱. کابل دتکتور باید با استفاده از کانکتورهای فشاری عایق‌دار نایلونی (مانند Panduit BSN18 یا معادل آن) متصل شود. محل دو اتصال را نسبت به یکدیگر جابجا کنید (offset).

۲. ژاکت و عایق کابل‌ها را مطابق شکل ۷ جدا کرده و دو رسانا را با اختلاف طول موردنظر برش دهید.

۳. دو اتصال فشاری را با ابزار پرس مورد تأیید، مطابق شکل ۸ پرس کنید.

۴. در مکان‌های خشک، محل اتصال را با نوار چسب برق (مانند 3M/Scotch Super 33+ یا معادل آن) مطابق دستورالعمل سازنده عایق کنید. نوار را بکشید و هر دور آن را حدود نصف عرضش با دور قبلی هم‌پوشانی دهید. نوار باید حدود ۵۰ میلی‌متر (۲ اینچ) از دو سر بریدگی ژاکت کابل دتکتور فراتر برود (مطابق شکل ۹).

۵. در مکان‌های مرطوب یا نمناک، محل اتصال را با نوار سیلیکونی همجوش (مانند Tyco Electronics/Amp 608036-1 یا معادل آن) مطابق دستورالعمل سازنده آب‌بندی کنید. نوار باید مانند روش بالا، ۵۰ میلی‌متر از دو سر بریدگی ژاکت کابل دتکتور فراتر برود (مطابق شکل ۹).

🧪تست عملکردی (TESTING):

تست عملکردی کابل دتکتور حرارتی LHS باید مطابق با دستورالعمل‌های مربوط به دتکتورهای حرارتی نوع خطی با دمای ثابت و غیرقابل بازنشانی در فصل ۷ کد ملی اعلام حریق NFPA 72 انجام شود. برای الزامات اضافی، با مرجع ذی‌صلاح (AHJ) مشورت شود. تست عملکردی، کارکرد الکتریکی کابل دتکتور را تأیید می‌کند و نیازی به منبع حرارتی ندارد.

مراحل تست:

۱. در انتهای ناحیه LHS، یک اتصال کوتاه بر روی تجهیز انتهای خط (EOL) قرار دهید و اطمینان حاصل کنید که زون به وضعیت آلارم می‌رود.

۲. (در صورت الزام مرجع ذی‌صلاح) یک رشته از EOL را جدا کرده و اطمینان حاصل کنید که زون به وضعیت خطا (trouble) می‌رود.

۳. (در صورت الزام مرجع ذی‌صلاح) هر دو رسانای ناحیه LHS را از پنل کنترل حریق (FCP) جدا کرده، و یک اتصال کوتاه بر روی تجهیز انتهای خط (EOL) ایجاد نمایید. سپس در انتهای زون (سمت FCP)، مقاومت کلی حلقه کابل دتکتور را اندازه‌گیری و ثبت کنید. این مقدار را با مقدار آزمون پذیرش اولیه مقایسه نمایید.

✅ نگهداری
کابل دتکتور حرارتی خطی (LHS) به جز بازبینی چشمی برای اطمینان از صحت نصب، نیاز به هیچ‌گونه تعمیر و نگهداری ندارد.

🔧 آسیب به کابل دتکتور:
در صورت آسیب فیزیکی به کابل دتکتور، ممکن است هادی‌های داخلی با یکدیگر اتصال کوتاه پیدا کنند که منجر به آلارم می‌شود.
برای یافتن محل اتصال کوتاه، می‌توان از روش‌های زیر استفاده کرد:

• بررسی چشمی
• استفاده از اهم‌متر و مقایسه مقدار با مقدار ثبت‌شده در تست پذیرش
• استفاده از تولیدکننده تُن و دستگاه ردیاب (tone generator & probe)
  در صورت یافتن محل آسیب، باید یک قطعه جدید از کابل دتکتور به محل آسیب متصل شود.
  حداقل یک متر (۳ فوت) از کابل در هر سمت نقطه آسیب‌دیده باید تعویض شود.

🔥 پس از وقوع آتش‌سوزی:
از آنجا که کابل دتکتور حرارتی خطی از نوع غیرقابل بازیابی است، پس از تشخیص حریق، باید جایگزین شود.
اگر قرار نیست کل زون تعویض شود، لازم است حداقل ۳ متر (۱۰ فوت) از کابل دتکتور در هر سمت بخش آسیب‌دیده جایگزین شود.

مقدمه

سامانه‌های شناسایی گاز به طور گسترده‌ای در صنعت فرایندی برای شناسایی و کاهش اثرات نشت گاز و کمینه‌سازی پیامدهای احتمالی آن‌ها به کار گرفته شده‌اند. مکانیسم‌های شناسایی با توجه به نوع مواد شیمیایی متفاوت هستند و باید با دقت فناوری مناسب برای هر کاربرد انتخاب شود؛ همراه با ملاحظات عملی مربوط به نصب، راه‌اندازی و نگهداری. بیشتر کاربردهای کنونی هشدارهایی برای اپراتور ایجاد می‌کنند که بر اساس قرائت‌های بالا از دتکتورهای گازی فعال می‌شوند. با این حال، با فشار صنعت برای ادغام دتکتورهای ایمنی گاز در سامانه‌های توقف اضطراری، نیاز به طراحی، کالیبراسیون و راه‌اندازی صحیح این دتکتورها برای کاهش آلارم‌های کاذب، به‌طور فزاینده‌ای اهمیت یافته است.

 

فناوری‌های شناسایی گاز

دو دسته کلی برای دتکتورهای گازی وجود دارد: دتکتورهای نقطه‌ای و دتکتورهای ناحیه‌ای.

• دتکتورهای گازی نقطه‌ای دارای یک محل واحد برای دتکتور هستند که در آن ابر گازی باید مستقیماً با دتکتور تماس پیدا کند. انواع دتکتورهای نقطه‌ای شامل دتکتورهای کاتالیتیکی، الکتروشیمیایی، حالت جامد و مادون‌قرمز (IR) هستند. دتکتورهای کاتالیتیکی و IR به‌طور گسترده‌ای در صنعت استفاده می‌شوند و در این مقاله به‌طور مفصل بررسی شده‌اند.
• دتکتورهای ناحیه‌ای قادرند بدون نیاز به تماس مستقیم ابر گازی با دتکتور، رهایش گاز را شناسایی کنند. انواع دتکتورهای ناحیه‌ای شامل مسیر باز (خط دید – LOS) و صوتی هستند.

 

دتکتورهای گازی نقطه‌ای

دتکتورهای گازی کاتالیتیکی

دتکتورهای کاتالیتیکی (شکل ۱) از نوع دتکتورهای نقطه‌ای هستند که از یک مقاومت پلاتینی داغ پوشیده‌شده با کاتالیست برای واکنش با گازهای قابل احتراق استفاده می‌کنند. هنگامی‌که گاز قابل احتراق با این مقاومت تماس پیدا می‌کند، پوشش آن اکسید می‌شود و مقاومت پوشیده‌شده گرم می‌گردد. افزایش دما در این مقاومت در مقایسه با یک مقاومت کنترلی اندازه‌گیری می‌شود تا درصد حد پایین اشتعال (٪LFL) تعیین شود.

 

مزایا:

• عملکرد ساده
• مقاوم و آسان برای استفاده و کالیبراسیون
• دارای قابلیت اطمینان بالا
• به‌راحتی برای گازهای خاصی مانند هیدروژن کالیبره می‌شود

 

معایب:

• نیاز به کالیبراسیون مکرر به‌دلیل غیرفعال شدن یا آلودگی
• قرارگیری طولانی‌مدت در معرض گازهای قابل اشتعال باعث کاهش حساسیت می‌شود

 

ملاحظات عملی:

• دتکتورهای کاتالیتیکی معمولاً برای شناسایی گازهایی مانند هیدروژن مفید هستند، در حالی‌که دیگر دتکتورهای نقطه‌ای واکنش‌پذیری کمتری دارند.
• دانه‌های دتکتور ممکن است نیاز به تعویض داشته باشند یا کالیبراسیون دتکتورها باید به‌صورت مکرر انجام شود تا قابلیت اطمینان بالا حفظ گردد.
• کیت‌های کالیبراسیون از فروشندگان مختلف در دسترس هستند تا امکان کالیبراسیون از راه دور را فراهم کنند، زیرا دتکتورها ممکن است در ارتفاعاتی نصب شوند که دسترسی به آن‌ها آسان نباشد.
• نیاز توان مصرفی دتکتورهای کاتالیتیکی بالا نیست و معمولاً با توان حلقه‌ای از کنترلر تغذیه می‌شوند.
• دقت اندازه‌گیری بین ۳ تا ۵ درصد است که بستگی به بازه ٪LFL دارد.
• زمان پاسخ معمول برای رسیدن به ۵۰٪ LFL حدود ۱۰ ثانیه و برای رسیدن به ۹۰٪ LFL حدود ۳۰ ثانیه است. این زمان، مدت‌زمانی است که دتکتور برای تشخیص غلظت صحیح گاز و تولید سیگنال پس از تماس گاز با دتکتور نیاز دارد.
• قابلیت عملکرد در بازه دمایی گسترده از ۴۰- درجه سلسیوس تا ۷۵+ درجه سلسیوس را دارد.
• قابلیت اطمینان بسیار بالا در محیط‌هایی با دمای شدید، رطوبت بالا و ارتعاشات

 

 

دتکتورهای گازی مادون‌قرمز (InfraRed – IR)

دتکتورهای مادون‌قرمز از جذب مادون‌قرمز توسط گازهای هیدروکربنی در طول موج ۳.۴ میکرومتر برای شناسایی حضور گازهای قابل احتراق استفاده می‌کنند. این دتکتورها از یک فرستنده نور مادون‌قرمز استفاده می‌کنند که در طول موج گاز هدف و نیز برای کنترل طول موج عمل می‌کند. الگوریتم‌های پیچیده‌ای برای محاسبه ٪LFL بر اساس عبور اندازه‌گیری‌شده نور به‌کار گرفته می‌شود.

 

مزایا:

• رایج‌ترین سامانه شناسایی گاز
• تنوع بالای تأمین‌کنندگان و رقابت قیمتی مناسب
• نصب و راه‌اندازی و کالیبراسیون آسان
• کالیبراسیون به دفعات کمتری نسبت به دتکتورهای کاتالیتیکی مورد نیاز است
• ایمنی در برابر نویز و آلودگی‌ها
• عملکرد مداوم در حضور گازهای قابل اشتعال بدون افت عملکرد

 

معایب:

• هزینه اولیه خرید و نصب بالا است
• گاز باید در ناحیه مادون‌قرمز فعال باشد؛ مانند گازهای هیدروکربنی

• در شرایط دمایی شدید، رطوبت بالا یا محیط‌های با ارتعاش زیاد عملکرد مؤثری ندارد
• برای کاربردهای چندگازه مناسب نیست

 

ملاحظات عملی:

• دتکتورهای IR معمولاً برای شناسایی گازهای هیدروکربنی مفید هستند.
• نیاز توان مصرفی این دتکتورها بین ۵ تا ۲۰ وات است و معمولاً با توان حلقه‌ای از کنترلر تغذیه می‌شوند.
• دقت اندازه‌گیری بین ۱ تا ۵ درصد است که بستگی به بازه ‌٪LFL دارد.
• زمان پاسخ معمول برای رسیدن به ۵۰٪ LFL حدود ۵ ثانیه و برای رسیدن به ۹۰٪ LFL حدود ۱۰ ثانیه است.
• این دتکتورها می‌توانند در بازه دمایی وسیع بین ۴۰- درجه سلسیوس تا ۷۵+ درجه سلسیوس کار کنند.
• دتکتورهای IR برای گاز خاصی مانند متان یا پروپان کالیبره می‌شوند. اگر گازهای دیگر با همان دتکتور اندازه‌گیری شوند، فروشندگان باید منحنی‌های تصحیح برای تعیین غلظت ارائه دهند که دقت این اندازه‌گیری‌های تصحیح‌شده محدود خواهد بود.
• اگر دتکتور در اثر تماس با گاز «اشباع» شود، ممکن است مدت زمان زیادی برای بازگشت مقدار خوانده‌شده به سطح نرمال نیاز باشد. این مورد به‌ویژه در صورت استفاده از فیلتر آب‌گریز (hydrophobic) یا حفاظ هوا (weather baffle) صادق است.
• هرگونه انحراف در نصب دتکتور نسبت به زاویه توصیه‌شده توسط سازنده ممکن است منجر به خطاهای بزرگ در مقادیر غلظت اندازه‌گیری‌شده شود.

 

دتکتورهای ناحیه‌ای (Area Detectors)

دتکتورهای مسیر باز (Open Path)

دتکتورهای ناحیه‌ای مسیر باز به دو نوع تقسیم می‌شوند: مادون‌قرمز (IR) و طیف‌سنجی لیزری.
دتکتور مادون‌قرمز مسیر باز از همان فناوری دتکتورهای نقطه‌ای مادون‌قرمز استفاده می‌کند. در این نوع، فاصله بین فرستنده و گیرنده مادون‌قرمز بسته به قابلیت دتکتور می‌تواند از ۱۵ فوت تا ۶۵۰ فوت متغیر باشد.
در نوع طیف‌سنجی لیزری، چندین طول موج مختلف برای شناسایی غلظت خاصی از گاز اندازه‌گیری می‌شود.
در این مقاله، تمرکز بر دتکتورهای مسیر باز مادون‌قرمز است، زیرا این نوع در صنعت به‌طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد.

مزایا:

• به‌طور گسترده در سکوهای فراساحلی (Offshore) و تأسیسات خشکی (On-shore) برای شناسایی نشت گاز در یک ناحیه وسیع استفاده می‌شوند.
• هم به‌عنوان آژیر هشدار اولیه و هم برای فعال‌سازی فرآیند تخلیه (Evacuation) کاربرد دارند.
• در صورتی که هدف صرفاً تشخیص نشت گاز و نه اندازه‌گیری غلظت آن باشد، نسبت به دتکتورهای نقطه‌ای به تجهیزات نصب‌شده کمتری نیاز دارند.

 

معایب:

• دتکتورهای مسیر باز بسیار حساس به حفظ خط دید مستقیم بین فرستنده و گیرنده هستند.
  این موضوع، راه‌اندازی اولیه (راه‌اندازی و کالیبراسیون) را بسیار دشوار و زمان‌بر می‌کند.
• نسبت به موانع موقتی مانند واگن‌های ریلی، داربست‌ها، تجهیزات یا وسایل نقلیه دیگر بسیار آسیب‌پذیر هستند.
• میزان هشدارهای اشتباه (False alarms) یا تریپ‌های ناخواسته در آن‌ها بسیار زیاد است و این ویژگی آن‌ها را بدنام کرده است.

 

معایب دتکتورهای مسیر باز:

• این دستگاه مقدار درصد حد انفجار پایین (LFL) را گزارش نمی‌دهد، بلکه مقدار LFL-متر را نشان می‌دهد.
• هزینه اولیه خرید و نصب این تجهیزات به‌طور قابل توجهی از دتکتورهای نقطه‌ای IR بیشتر است.
• لرزش‌ها ممکن است باعث عدم‌ترازی بین فرستنده و گیرنده شوند.

 

ملاحظات کاربردی:

• سنسورهای مسیر باز عمدتاً برای تشخیص گازهای هیدروکربنی مفید هستند. با این حال، تعداد کمی دتکتور مسیر باز برای گازهای سمی در بازار موجود است.
• مصرف برق این دتکتورها بین ۲۰ تا ۵۰ وات متغیر است. برخی مدل‌ها در صورت عدم نیاز به تنظیمات دقیق برای حفظ خط دید، توان بالاتری مصرف می‌کنند تا به‌طور مداوم پرتو IR را در ناحیه گسترده‌تری ارسال کنند. در صورت عدم محدودیت در توان مصرفی، استفاده از این مدل‌ها می‌تواند زمان کالیبراسیون را کاهش دهد.
• دقت عملکرد حدود ۱٪ است، بسته به محدوده اندازه‌گیری LFL-m.
• زمان پاسخ به ۹۰٪ LFL در حدود ۵ ثانیه است.
• این دتکتورها در بازه دمایی ۵۰– تا ۵۰+ درجه سانتی‌گراد قابل‌استفاده هستند.
• این دتکتورها به یک گاز خاص کالیبره نمی‌شوند، بنابراین قادر به ارائه مقادیر LFL-m برای طیفی از گازهای هیدروکربنی هستند. اما در مدل‌های سمی، مانند تشخیص سولفید هیدروژن یا آمونیاک، فقط باید برای همان گاز طراحی‌شده استفاده شوند.
• ترازی دقیق بین منبع و گیرنده زمان‌بر و دشوار است، و ممکن است به دلیل لرزش، شرایط آب‌وهوایی یا برخوردهای ناخواسته از بین برود.
• با وجود اینکه این دتکتورها نیازی به تماس مستقیم گاز با سنسور ندارند، قرارگیری صحیح آن‌ها برای عملکرد مؤثر بسیار حیاتی است. گاز باید با پرتو IR برخورد داشته باشد تا آلارم فعال شود.

 

دتکتورهای صوتی (Acoustic Gas Detectors)

دتکتورهای صوتی با تشخیص امواج فراصوت تولید شده توسط نشت گازهای فشرده عمل می‌کنند. زمانی که نشت در یک سامانه تحت فشار رخ می‌دهد، امواج صوتی تولیدی به محدوده مافوق‌صوت (بالاتر از ۲۰ کیلوهرتز) وارد می‌شوند. شدت صدا به عواملی مانند فشار، دبی نشت، ویسکوزیته گاز و فاصله از منبع نشت بستگی دارد.

مزایا:

• زمان پاسخ تقریباً صفر است.
• تشخیص مستقل از نوع گاز انجام می‌شود.
• بسیاری از دتکتورهای صوتی می‌توانند الگوهای نشت خاص را بر اساس داده‌های تاریخی یاد بگیرند و این امر به افزایش دقت کمک می‌کند.

معایب:

• در صورت تنظیم نادرست، به دلیل حساسیت به هر نوع نشت، ممکن است دچار آلارم‌ها یا تریپ‌های اشتباه (Nuisance Alarm/Trip) شود؛ مثلاً نشت نیتروژن یا هوای ابزار می‌تواند باعث فعال‌سازی هشدار شود.

 

ملاحظات کاربردی:

• فناوری صوتی در تشخیص نشت گاز طی سال‌های اخیر پیشرفت زیادی داشته، اما همچنان تحقیقات برای کاهش هشدارهای اشتباه ادامه دارد.
• بهتر است از دتکتورهای صوتی به عنوان آلارم اولیه استفاده شود، در حالی که دتکتورهای نقطه‌ای یا مسیر باز برای فعال‌سازی فرمان‌های قطع استفاده شوند.
• اکثر این دتکتورها باتری‌خور و کم‌مصرف (۱ تا ۲ وات) هستند.
• نصب ساده و هزینه بسیار کمتر نسبت به دتکتورهای گازی دارند.
• جانمایی دقیق آن‌ها مانند دتکتورهای گازی حیاتی نیست، زیرا نیاز به تماس مستقیم با گاز ندارند.
• در بازه دمایی ۵۰– تا ۷۵+ درجه سانتی‌گراد قابل‌استفاده هستند.

 

جانمایی دتکتورهای گازی (Placement of Gas Detectors)

تاریخچه:

تشخیص گاز ابتدا با استفاده از قناری‌ها در معادن آغاز شد و با پیشرفت فناوری به وضعیت کنونی رسیده است.
در سال ۱۹۹۱، مؤسسه نفت آمریکا (API) مستند API 2031 را منتشر کرد تا راهنمایی‌هایی برای جانمایی دتکتورهای گازی ارائه دهد، اما این مستند به دلیل نگرانی‌هایی به‌زودی از انتشار خارج شد.

در حال حاضر استاندارد مشخص و جهانی برای محل نصب دتکتورهای گاز در نواحی فرایندی وجود ندارد، و بیشتر شرکت‌ها از استانداردهای داخلی خود استفاده می‌کنند.

مطالعات سنتی محل نصب دتکتورها بر پایه تجربه مهندسین انجام می‌شود. استفاده از مدل‌سازی CFD (دینامیک سیالات محاسباتی) نیز رایج است، اما بسیار پرهزینه است.
گزارش HSE بریتانیا از ۸ سال داده‌های سکوهای فراساحلی نشان داده که تنها ۶۰٪ از نشت‌های شناخته‌شده توسط دتکتورها شناسایی شده‌اند.

 

طراحی کمی تشخیص گاز (Quantitative Detection Design)

پوشش جغرافیایی (Geographic Coverage)

طبق استاندارد ISA84 TR7، پوشش جغرافیایی عبارت است از:

«بخشی از ناحیه هندسی (در یک ارتفاع مشخص از ناحیه تحت پایش) که اگر نشت در آن رخ دهد، توسط تجهیزات شناسایی گاز (با در نظر گرفتن آرایش رأی‌گیری سیستم) شناسایی خواهد شد.»

در این روش، دتکتورها دارای حجم مؤثر در ناحیه خطر تعریف‌شده هستند. سپس تحلیل‌هایی برای تعیین ضریب پوشش سناریویی (درصد ناحیه‌ای که توسط دتکتورها پوشش داده می‌شود) انجام می‌شود.

معایب دتکتورهای مسیر باز (Open Path):

• این دستگاه مقدار درصد LFL را گزارش نمی‌دهد، بلکه مقدار LFL-m را ارائه می‌دهد.
• هزینه اولیه ابزار و نصب آن به‌طور قابل‌توجهی بیشتر از دتکتورهای نقطه‌ای مادون‌قرمز است.
• لرزش‌ها می‌توانند موجب برهم‌خوردن هم‌راستایی منبع و گیرنده شوند.

 

ملاحظات عملیاتی:

• دتکتورهای دارای خط دید (Line of Sight) عمدتاً برای شناسایی هیدروکربن‌ها مفید هستند، اما نسخه‌های سمی این دتکتورها بسیار محدود هستند.
• مصرف توان حسگرهای IR مسیر باز بین ۲۰ تا ۵۰ وات است. برخی مدل‌ها که نیاز به تنظیم دقیق ندارند، مصرف توان بالاتری دارند زیرا پرتوهای مادون‌قرمز را به‌طور مداوم در ناحیه‌ای وسیع ارسال می‌کنند؛ اگر تأمین توان مشکلی نداشته باشد، این نوع از دتکتورها به دلیل کاهش زمان کالیبراسیون مناسب‌اند.
• دقت عملکرد این دتکتورها در حدود ۱٪ (وابسته به بازه LFL-m) است.
• زمان پاسخ معمول تا ۹۰٪ LFL حدود ۵ ثانیه است.
• بازه دمایی عملکرد این دتکتورها از ۵۰– درجه سانتی‌گراد تا ۵۰+ درجه است.
• دتکتورهای ناحیه‌ای به گاز خاصی کالیبره نمی‌شوند، لذا می‌توانند مقدار %LFL-m را برای طیفی از گازهای هیدروکربنی ارائه دهند. اما دتکتورهای سمی فقط باید برای گاز خاص کالیبره‌شده مانند سولفید هیدروژن یا آمونیاک استفاده شوند.
• تنظیم و تراز کردن فرستنده و گیرنده بسیار زمان‌بر است و ممکن است به‌دلیل لرزش، شرایط آب‌وهوایی یا برخوردهای ناخواسته، دچار عدم هم‌راستایی شوند.
• با اینکه گاز نیاز ندارد مستقیماً با حسگر تماس داشته باشد، اما محل نصب صحیح همچنان حیاتی است تا ابر گاز با پرتوی IR برخورد کند و هشدار فعال شود.

 

دتکتورهای آکوستیک (Acoustic Detectors):

دتکتورهای گاز آکوستیک امواج فراصوتی ناشی از نشت گاز تحت فشار را شناسایی می‌کنند. هنگامی‌که نشت تحت فشار رخ می‌دهد، صدای تولیدشده شامل فرکانس‌هایی فراتر از حد شنوایی انسان (بالاتر از ۲۰ کیلوهرتز) است.

به نقل از [Det-Tronics, 2014]، شدت صدای نشتی به عواملی مانند فشار، نرخ نشت، ویسکوزیته گاز و فاصله از منبع نشت بستگی دارد.

 

مزایا:

• زمان پاسخ بسیار ناچیز است.
• نسبت به نوع گاز مستقل است و می‌تواند هر نوع نشت گازی را شناسایی کند

• اغلب مدل‌ها قابلیت یادگیری الگوهای خاص نشتی گاز را با استفاده از داده‌های تاریخی دارند که باعث بهبود دقت اندازه‌گیری می‌شود.

 

معایب:

• اگر به‌درستی پیکربندی نشده باشد، هشدارها یا تریپ‌های ناخواسته ایجاد می‌کند؛ به‌عنوان مثال، نشت نیتروژن یا هوای ابزار نیز ممکن است آلارم فعال کند.

 

ملاحظات عملیاتی:

• فناوری آکوستیک در سال‌های اخیر پیشرفت قابل‌توجهی داشته، اما همچنان تحقیقات برای کاهش هشدارهای اشتباه ادامه دارد.
• بهترین کاربرد این دتکتورها به‌عنوان آلارم اولیه است، در حالی‌که دتکتورهای نقطه‌ای یا ناحیه‌ای برای توقف فرآیند به‌صورت خودکار یا توسط اپراتور استفاده می‌شوند
• .
• اغلب دتکتورهای آکوستیک با باتری کار می‌کنند و مصرف توان آن‌ها ۱ تا ۲ وات است.
• نصب آن‌ها بسیار ساده و کم‌هزینه‌تر از سایر دتکتورهاست. همچنین، محل نصب نسبت به دتکتورهای گاز حساسیت کمتری دارد.
• بازه دمایی عملکرد آن‌ها از ۵۰– تا ۷۵+ درجه سانتی‌گراد است.

 

جانمایی دتکتورهای گاز (Placement of Gas Detectors)

در گذشته، از قناری در قفس به‌عنوان سیستم هشدار نشت گاز استفاده می‌شد! با پیشرفت فناوری، صنعت پتروشیمی به‌تدریج از فناوری‌های نوین بهره‌مند شده است.

در سال ۱۹۹۱، مؤسسه نفت آمریکا (API) استاندارد API 2031 را منتشر کرد که مربوط به جانمایی دتکتورهای گاز بود، اما به‌زودی برای جلوگیری از مشکلات صنعتی از انتشار خارج شد

.

در حال حاضر هیچ استاندارد حاکم و رسمی جهانی برای محل نصب دتکتورهای گاز در مناطق فرآیندی وجود ندارد، ولی اکثر شرکت‌ها استاندارد داخلی برای این منظور دارند.

 

طراحی مبتنی بر پوشش کمی (Quantitative Detection Design)

پوشش جغرافیایی (Geographic Coverage):

طبق ISA 84 TR7:
«پوشش جغرافیایی، درصدی از سطح هندسی یک ناحیه فرآیندی تعریف‌شده در یک ارتفاع خاص است که اگر نشتی گاز در آن ناحیه رخ دهد، توسط دتکتورها شناسایی می‌شود (با در نظر گرفتن طرح رأی‌گیری).»

در این روش:

• دتکتورها دارای حجم مؤثر در منطقه خطر تعریف‌شده هستند.
• با انجام تحلیل، درصد ناحیه‌ای که توسط دتکتورها تحت پوشش قرار گرفته محاسبه می‌شود

معایب این روش:

• نیازی به مدلسازی اضافی ندارد.
• اما اثربخشی دتکتورها باید فرض شود که این فرض برای دتکتورهای نقطه‌ای و مسیر باز ممکن است خوش‌بینانه (Non-conservative) باشد، زیرا ابر گاز باید حتماً با دتکتور تماس مستقیم داشته باشد تا تشخیص انجام شود.

 

پوشش سناریو (Scenario Coverage):

طبق ISA 84 TR7:
پوشش سناریو، درصدی از سناریوهای نشت است که ناشی از شکست در تجهیزات ناحیه فرآیندی تعریف‌شده بوده و می‌تواند توسط دتکتورها شناسایی شود (با در نظر گرفتن فراوانی و شدت نشت و طرح رأی‌گیری)

در این روش:

• از نرم‌افزارهای مدلسازی انتشار (Dispersion Modeling) برای پیش‌بینی پخش گاز استفاده می‌شود.
• خروجی تحلیل، درصد سناریوهای قابل شناسایی توسط دتکتورها خواهد بود.

 

مزایا:

• دتکتورها می‌توانند براساس شرایط واقعی فرآیند در تجهیزات و لوله‌کشی‌ها، به‌درستی جانمایی شوند.
• این روش از نصب دتکتورها در مناطق کم‌خطرتر جلوگیری می‌کند؛ چرا که به‌جای در نظر گرفتن صرفاً موقعیت فیزیکی، عوامل مؤثری مانند جهت باد، شرایط آب‌وهوایی، و تراکم تجهیزات فرآیندی در منطقه لحاظ می‌شود.

 

معایب:

• نیازمند تحلیل دقیق برای هر سناریوی نشت است؛ این فرآیند ممکن است پرهزینه و زمان‌بر باشد.
• با این حال، اکثر سایت‌هایی که تحت پوشش مدیریت ایمنی فرآیند (PSM) هستند، معمولاً یک مطالعه تعیین محل تجهیزات (Facility Siting Study) انجام داده‌اند که در آن سناریوهای محتملِ از دست رفتن ایزولاسیون (Loss of Containment) بررسی شده‌اند.
• بنابراین، اطلاعات این مطالعات می‌تواند مستقیماً برای محاسبه پوشش سناریویی استفاده شود و هزینه یا زمان اضافی زیادی نیاز ندارد.

 

چکیده

دتکتور دود نوری تصویری (OSID) یکی از نوآورانه‌ترین فناوری‌های کشف دود در فضاهای باز و شرایط محیطی دشوار به شمار می‌رود. این سیستم با استفاده از طول‌موج‌های دوگانه (UV و IR) و فناوری تصویر‌برداری، قادر است به دقت بین دود واقعی و ذرات مزاحم تمایز قائل شود. در این مقاله، عملکرد OSID در محیط‌های پر گرد‌و‌غبار، مرطوب، دارای میعان، مه، نور خورشید مستقیم، و نوسانات دمایی بررسی شده و راهکارهای فنی جهت بهبود عملکرد در این شرایط ارائه می‌شود.

 

۱. مقدمه

دتکتورهای دود در فضاهای باز و صنعتی اغلب با چالش‌هایی مانند گرد و غبار، رطوبت بالا، تابش نور مستقیم خورشید و نوسانات دمایی مواجه هستند. فناوری OSID به عنوان یک گزینه مناسب برای چنین محیط‌هایی، با بهره‌گیری از امواج مادون قرمز و فرابنفش و استفاده از تصویربرداری نوری، راهکاری نوین برای کاهش آلارم‌های کاذب ارائه می‌دهد.

 

۲. اصول عملکرد طول‌موج دوگانه

OSID با ارسال و دریافت هم‌زمان امواج نوری با دو طول‌موج متفاوت (UV و IR)، قادر است به‌طور مؤثر اندازه ذرات را تشخیص دهد.

• UV: تأثیرگذار بر ذرات ریز و درشت
• IR: عمدتاً حساس به ذرات بزرگ‌تر

این روش باعث می‌شود سیگنال‌های ناشی از ذرات مزاحم مانند گرد و غبار موقتی حذف شده و تنها دود واقعی تشخیص داده شود.

 

۳. اصطلاحات کلیدی

• راه‌اندازی کامل (Full Commissioning): ثبت موقعیت‌ها و سطوح مرجع اولیه
• راه‌اندازی جزئی: استفاده مجدد از اطلاعات ذخیره‌شده بدون بازتنظیم مرجع
• خطای ورود جسم: انسداد ناگهانی شدید
• خطای تضعیف: کاهش سیگنال به‌دلیل ذرات محیطی
• تصویر ناپایدار: ناشی از لرزش یا انسداد مکرر

 

۴. خطاهای رایج در سیستم OSID

• انسداد کامل: ناشی از اشیای بزرگ مانند لیفتراک، بنر، نردبان
• تضعیف متوسط: ناشی از گرد و غبار، بخار آب، مه
• نابسامانی تصویر: اغلب به دلیل ارتعاش شدید، تغییرات شدید دما یا جریان هوای گرم

 

۵. استقرار ایمن در محیط‌های دشوار

۵.۱ محیط‌های پرگرد‌و‌غبار

• در محیط‌هایی با غبار موقت: استفاده از حالت صنعتی و فعال‌سازی فیلتر غبار توصیه می‌شود.
• در محیط‌های با غبار دائم: استفاده از سیستم OSID توصیه نمی‌شود؛ چون خطای مداوم در سطح مرجع منجر به نارضایتی کاربران می‌شود.

۵.۲ محیط‌های مرطوب

• مه پاش (Water Mist): اگر به‌صورت مقطعی باشد، مشکلی ایجاد نمی‌کند؛ اما اگر دائمی و متراکم باشد، باعث تضعیف سیگنال می‌شود.
• 

• میعان (Condensation): در صورت وقوع، لنزها باید با گرم‌کن محافظت شوند.
• 

• مه (Fog): مه شدید و یکنواخت باعث آلارم‌های کاذب می‌شود، به‌ویژه در فضاهای نیمه‌باز.

۶. تجهیزات محافظتی

• پوشش IP66: برای محافظت در برابر رطوبت و گرد‌و‌غبار

• قفس محافظ فلزی: برای جلوگیری از آسیب فیزیکی در محیط‌های ورزشی یا عمومی
• 

• سایبان نوری: کاهش اشباع ناشی از نور مستقیم خورشید
• 

• میخ ضد پرنده: جلوگیری از نشستن پرندگان و آلودگی لنزها

 

۷. آلارم‌های کاذب استثنایی

با وجود سیستم فیلترینگ دوگانه، در برخی شرایط خاص مانند دود اگزوز یا ذرات معلق مشابه دود ممکن است آلارم کاذب ایجاد شود. با این حال، ناحیه اطمینان در فناوری OSID بسیار گسترده‌تر از بیم‌دتکتورهای سنتی است.

۸. جمع‌بندی و توصیه‌ها

• در محیط‌هایی با آلودگی مستمر بالای ۲۰٪، استفاده از سیستم OSID توصیه نمی‌شود.
• نصب در شرایط تمیز و بدون غبار، کلیدی برای عملکرد دقیق سیستم است.
• برای محیط‌های بسیار دشوار، دتکتورهای مکشی (ASD) گزینه مناسب‌تری هستند.
• تست‌های مقدماتی و استفاده از نرم‌افزار پایش‌گر داخلی برای ارزیابی عملکرد توصیه می‌شود.

 

نصب دتکتور حرارتی خطی روی سینی کابل

یک الگوی موج سینوسی،  باید هنگام نصب دتکتور حرارتی خطیدر کاربرد سینی کابل استفاده شود. حداکثر فاصله بین هر قله یا دره نباید از ۶ فوت (۱٫۸ متر) بیشتر باشد. سیم دتکتور در کناره‌های سینی کابل با استفاده از مناسب‌ترین گیره نصب، بر اساس ساختار سینی، در جای خود محکم می‌شود.

دتکتور بر روی تمامی کابل‌های برق و کنترل موجود در سینی نصب می‌شود و فاصله‌گذاری آن مطابق شکل انجام می‌گیرد. در آینده هنگامی که کابل‌های اضافی به داخل سینی کشیده می‌شوند، باید در زیر دتکتور حرارتی خطی  قرار گیرند.

برآورد طول دتکتور حرارتی خطی برای سینی کابل
نیاز است که دتکتور حرارتی خطی به‌صورت الگوی موج سینوسی اجرا شود، بنابراین ممکن است برآورد طول کلی مورد نیاز دتکتور حرارتی خطی برای یک مسیر مشخص دشوار باشد. محاسبه زیر به تعیین مقدار تقریبی دتکتور حرارتی خطی مورد نیاز برای نصب در سینی کابل کمک می‌کند.

برای تعیین تعداد کلیپ یا گیره نصب در طول سینی کابل، طول سینی کابل را بر ۳ تقسیم کرده و عدد ۱ را به آن اضافه کنید.