آشکارساز شعله ای چیست و چه اجزا و قطعاتی دارد؟

آشکار ساز شعله ای یا همان دتکتور شعله ای یکی از ابزارها در حوزه آتش نشانی است که در سیستم اعلام حریق برای آشکارسازی و حس کردن تشعشعات مرئی و نامرئی به کار می رود. این آشکارساز به گونه ای طراحی شده که قادر است حتی کوچک ترین شعله های آتش را در کسری از ثانیه تشخیص دهد. به همین دلیل آن را در پالایشگاه ها و محیط های صنعتی که امکان حریق بالا است، نصب می کنند تا نسبت به کوچک ‌ترین حریق ها و شعله ها واکنش نشان دهد. در ادامه انواع، اجزا و مشخصات آشکارساز شعله ای را که جزئی از تجهیزات آتش نشانی است، مورد بررسی قرار می دهیم.

چرا آشکارساز شعله ای؟

خطر انفجار و حریق از دیرباز کارخانه ها و محیط های صنعتی را در معرض تهدید قرار داده است. هر شعله کوچک می تواند منجر به آتش سوزی بزرگی شود و خسارات مالی و جانی جبران ناپذیری وارد کند. پیشگیری بهتر از هر کار دیگری است؛ از این رو امروزه دتکتور شعله ای برای این اهداف به کار می رود تا این خسارات وارده را به حداقل میزان  ممکن برساند. این می تواند در کسری از ثانیه شعله های آتش را تشخیص دهد. این دتکتور یا آشکارساز مورد توجه مراکز صنعتی به خصوص صنایعی که با مواد شیمیایی سروکار دارند قرار گرفته است.

شعله چیست؟

در هنگام آتش سوزی و حریق از شعله ها علاوه بر دود، تشعشعات مرئی و نامزئی، حرارت و گازهای سمی نیز خارج می شوند. آشکارسازهایی برای تشخیص هرکدام از این خروجی ها هنگام حریق ساخته شده اند. دتکتور دودی، دتکتور حرارتی، آشکارساز گازی و آشکارساز شعله ای برای همین خروجی های حریق ساخته شده اند. در این مقاله توجه ما بیشتر به آشکارساز شعله ای است.

آشکارساز شعله ای چیست؟

دتکتور شعله ای نوعی حسگر است که برای تشخیص شعله و آتش دیزاین و طراحی شده است. همچنین این وسیله قادر است تا مواد اشتعال زا که دود تولید می کنند را شناسایی و اعلام کند. حتی می تواند مایعی که بدون دود آتش ایجاد می کند را هم تشخیص دهد.

با توجه به مؤلفه های دیگر آتش، آشکارساز شعله ای می تواند حریق و آتش را تشخیص دهد.  این مؤلفه ها به شرح زیر است.

• آشکارساز شعله ای با توجه به دمای هوا و تغییرات حرکت هوا می تواند وجود حریق را شناسایی کند.
• آشکارساز شعله ای قادر است تا امواج الکترومغناطیسی ساطع شده از آتش را شناسایی و اعلام کند.

واکنش آشکارساز نسبت به نحوه نصب آن متفاوت است. برای مثال می تواند زنگ هشدار حریق را به صدا در آورد و مسیر سوختن را توسط یک شیر برقی مسدود کند یا می تواند سیستم اطفای حریق را روشن کند. آشکار ساز شعله ای از مکانیسم های خاصی پیروی می کند. به این علت است که کمتر از یک ثانیه می تواند شعله های آتش را تشخیص دهد. این نکته نیز شایان ذکر است که واکنش آشکارساز شعله ای نسبت به آشکارساز های دودی و حرارتی بیشتری است.

دتکتور شعله معمولی

یکی از پرکاربردترین نوع آشکارسازها، دتکتور شعله معمولی است. دتکتور شعله حسگری است که می‌تواند وجود شعله یا آتش‌سوزی را تشخیص دهد و به آن واکنش نشان دهد. این دستگاه یکی از مهم‌ترین تجهیزات در انواع سیستم اعلان حریق محسوب می‌شود. از آنجایی که در این آشکارساز از مکانیزم سریع برای تشخیص و واکنش به شعله استفاده می‌شود، می‌تواند سریع‌تر و دقیق‌تر از سایر دتکتورها عمل کند.

نحوه عملکرد این دتکتورها به این شکل است که می توانند امواج را شناسایی کنند. شعله آتش امواج الکترومغناطیسی از خود ساطع می کند. نوع این امواج بستگی به سوختی دارد که آتش از آن تولید شده ات. به همین دلیل فناوری های سنجش شعله نوری با استفاده از اشعه ماورا بنفش، UV و همچنین مادون قرمز در چند طیف توسعه یافته اند. این که دتکتور چگونه شعله را تشخیص می دهد و آن را شناسایی می کند و به آن پاسخ می دهد، بستگی به نحوه نصب دتکتور شعله دارد. پاسخ به شعله می تواند به صورت به صدا درآوردن زنگ خطر، غیر فعال کردن یک خط سوخت و یا فعال کردن سیستم مهار آتش باشد.

اجزا و قطعات آشکارساز شعله ای

جزء اصلی این دستگاه، حسگر شعله است و از طریق این حسگر ها است که می تواند شعله و تشعشعات ساطع شده از آن را شناسایی کند. آشکارساز شعله ای از اجزا و قطعات زیر تشکیل می شود:

• مدارهای ورودی و خروجی
• سیستم ریزپردازنده
• مدارهای آشکارساز فوتوالکتریک
• مدارهای تهویه سیگنال
• سیستم خنک کننده بادی

آشکارساز شعله ای از طریق مدارهای آشکارساز فوتوالکتریک، سیگنال تشعشع شعله را به سیگنال ولتاژ تبدیل می کند. این سیگنال در یک ریزپردازنده مجزا پردازش می شود و به خروجی مورد نظر تبدیل می گردد. حال یا به صورت زنگ خطر یا به صورت فعال کردن سیستم اطفای حریق.

انواع آشکارسازهای شعله ای و نحوه کارکرد آن ها

یکی از انواع این آشکارساز، آشکارساز شعله ای نوری است. دتکتور شعله ای نوری در محیط های خطرناک کاربردهای متعددی دارد. از آن ها در سیستم های گرمایشی صنعتی، توربین های گازی صنعتی، تأسیسات نفت و گاز و پتروشیمی می توان استفاده کرد. به خاطر همان قابلیت که در کسری از ثانیه قادر به تشخیص آتش است.

حسگر های به کار رفته در آشکارساز های شعله ای به سه دسته تقسیم می شوند:

• حسگر امواج مادون قرمز (IR)
• حسگر امواج فرابنفش (UV)
• حسگر نور مرئی

حال با توجه به اینکه هرکدام از آشکارسازهای شعله ای چه نوعی از تشعشعات شعله را حس می کنند، می توان از انواع حسگرها استفاده کرد. آشکارسازهای شعله ای با توجه به حسگر به کار رفته در آن ها به ترتیب به شرح زیر هستند:

1. UV یا فرابنفش
2. UV/IR
3. UV/IR2
4. UV/IR3
5. IR یا مادون قرمز
6. IR2 یا IR/IR
7. IR3
8. IR4
9. MSIR یا Multi Spectrum IR
10. MSIR+Visible

دتکتور شعله مادون قرمز ir

یکی از انواع دتکتورهای شعله ای، دتکتور شعله یاب مادون قرمز است که یک دوربین دارد و می تواند تابش های حرارتی را تشخیص دهد و نسبت به تغییرات سیگنال های نوری دریافت شده، حساسیت نشان دهد. به عبارت دیگر این دتکتور به حرارت حساس است و در زمان وقوع حریق به واسطه امواج مادون قرمز فعال می شود. دو عامل آب و قرار گرفتن در معرض نور مستقیم خورشید هر دو روی لنز ردیاب اثر دارند. هر دو این عوامل باعث کاهش دقت آشکارساز می شوند و گاهی ممکن است به اشتباه سطوح داغ در آشکارساز شعله ای مادون قرمز باعث به صدا در آمدن آلارم شود.

این دتکتور معمولا به طول موج های بالاتر از 1.1 میکرو متر حساسیت نشان می دهد و حدود 3 تا 5 ثانیه طول می کشد تا به این حساسیت واکنش نشان دهد. رنج فرکانس ویژه این دتکتور از 4.3 تا 4.4 است که این فرکانس نقطه تشدید کربن دی اکسید است و طی فرایند سوختن هیدروکربن ها، گرما و کربن دی اکسید زیادی از آن آزاد می شود. کربن دی اکسیدی که به همراه گرما آزاد می شود، در نقطه تشدید فرکانس 4.3 انرژی بسیار زیادی منتشر می کند. این موضوع باعث می شود تا انتشار امواج به اوج خود برسد اما اگر کربن دی اکسید در مجاورت سرما قرار بگیرد باعث اکاهش انتشار امواج می شود.

دتکتور شعله فرابنفش uv

یکی دیگر از انواع دتکتورهای شعله ای، دتکتور شعله ای فرابنفش است. این دتکتور به اشعه های UV حساس است و در مدت زمان 3 تا 4 میلی ثانیه می تواند به اشعه فرابنفش واکنش نشان دهد. در دتکتورهای شعله ای، شرکت های تولید کننده برای این که آلارم های اشتباه در زمان های جوشکاری و رعد و برق را کاهش دهند، یک تاخیر 2 تا 3 ثانیه برای واکنش دتکتور در نظر می گیرند. لایه های روغنی که ممکن است روی دتکتور قرار گیرد بر حساسیت و عملکرد آن تاثیرگذار خواهد بود. دتکتور شعله ای فرابنفش طول موج کمتر از 300 نانومتر را می تواند به خوبی تشخیص دهد.

تستر دتکتور شعله

تستر دتکتور شعله می تواند آشکارسازهای اشعه مادون قرمز، اشعه فرابنفش و اشعه UV را که در محدوده فرکانس 185-235 نانومتر UV و 4.4 میکرون IR را شناسایی کرده و سیستم را فعال کند. برای آشکارسازهای هم UV می تواند فقط فاصله 8 متری از آن را در حالت پیوسته شناسایی کند. تستر این آشکارساز را می توان با استفاده از یک سوئیچ انتخاب در سمت چپ لامپ آزمایشی در حالت پالس قرار داد. لامپ هم می تواند انرژی پالسی را با فرکانس تقریبی ساطع کند. 2 هرتز پس از زمان تاخیر زنگ هشدار، آشکار ساز شعله ای فعال می شود.

تستر آشکارساز شعله ای چگونه کار می کند؟

آشکارسازهای شعله ای دارای سیستم خودآزمایی هستند؛ اما خودآزمایی کافی نیست. طبق درخواست گواهی نامه SIL2، سازمان استاندارد های NFPA توصیه می کند که حداقل سالی یکبار به صورت کلی، کل سیستم هشدار حریق آزمایش شود تا بتوان از صحت کارکرد آن مطمئن شد. این کار به معنای تست کامل سیستم از دتکتور گرفته تا کنترل پنل و سیم کشی و حتی مدارهای هشداردهنده است. برای اینکه در آزمایش هنگام  ایجاد شعله، اوضاع از کنترل خارج نشود می توان این آزمایش را از طریق یک تستر شبیه ساز شعله خارجی انجام داد. تسترها برای شبیه سازی یک شعله آتش، لامپ مخصوص تست دارند که از پیش تعیین شده به صورت خودکار فعال می شوند. باید توجه داشت که دتکتورهای هر برند با تستر منحصر به خود آزمایش می شوند.

آشکارساز شعله را کجا می توان نصب کرد؟

آشکارساز شعله ای به دلیل اینکه دقت بالایی در شناسایی حریق دارد جزو گران ترین دتکتورها به شمار می رود. انواع دتکتورهای شعله ای با توجه به مکانی که در آن نصب و استفاده می شوند به دو دسته تقسیم می شوند:

• آشکارساز شعله ای معمولی
• آشکارساز شعله ای ضد انفجار

برای محیط داخلی باید از آشکارسازهای UV استفاده کرد و برای محیط خارجی باید از آشکارساز MSIR استفاده کرد. اما به طور کلی آشکارسازهای شعله ای باید در این اماکن نصب شوند:

• مکان هایی که در آن مواد اشتعال زا و قابل احتراق وجود دارد.
• مکان هایی که نظارت در آن ها صورت نمی گیرد و باید در صورت وجود حریق اطلاع رسانی صورت بگیرد.
• در مکان های حساس که نیاز به واکنش سریع در برابر شعله دارند.
• مکان های ارزشمند که در آن سرمایه گذاری کلانی صورت گرفته است.

 کاربردهای آشکارساز شعله ای

حال می خواهیم با کاربرد های دتکتور شعله ای در مکان های مختلف بیشتر آشنا شویم.

• سلول های آزمایش موتور جت
• آشیانه ی هواپیما
• پالایشگاه ها
• معادن و صنایع وابسته به آن
• تونل های زیر زمینی
• نیروگاه های برق
• نیروگاه های هسته ای
• پمپ بنزین
• پمپ گاز
• انبار مواد منفجره
• کارگاه های جوشکاری
• فروشگاه های وسایل چوبی
• و غیره

چه نکاتی را در هنگام خرید دتکتور شعله ای باید در نظر گرفت؟

یک نکته این است که شما به چه نوع آشکارسازی احتیاج دارید.  یک سری نکات دیگر است که هنگام خرید دتکتور شعله ای باید به آن ها توجه داشته باشید. در ادامه به شرح آن بیشتر می پردازیم.

• تاسیسات محل مورد نظر شما با چه نوع سوختی سروکار دارد؟

شما در مرحله ی اول باید بدانید که با چه نوع سوختی سروکار دارید. بنزین، الکل، گازوئیل، حلال ها و … . با در نظر گرفتن این نکته می توانید تشخیص دهید که به چه نوع فناوری تشخیص شعله نیاز دارید تا دتکتور شعله ای خود را به صورت دقیق تر انتخاب کنید.

• در محل مورد نظر انرژی تابشی دیگری جز شعله ی آتش ممکن است وجود داشته باشد؟

اگر شما در محل خود با اجسام بسیار داغ، جوشکاری، نور مستقیم خورشید و … سروکار دارید، باید آشکارسازی تهیه کنید تا فرق این موارد را با آتش واقعی تشخیص دهد.

• خطر ذرات معلق در هوا هنگام آتش سوزی چه قدر است؟

یک سری از ذرات معلق در هوا مانند دود ناشی از برش کاری، روغن، بخارات شیمیایی و … می توانند دقت حسگر UV/IR آشکارساز را پایین بیاورند و اگر آتش سوزی رخ دهد، حسگر آن را با تأخیر حس کند. در این صورت اگر درمحل مورد نظر شما این ذرات معلق وجود دارد باید آشکارسازی تهیه کنید دارای حسگر MSIR است.

آشکارساز گازی

دتکتور یا آشکار ساز گازی وسیله ای برای شناسایی وجود گاز در یک مکان یا منطقه است که می توان عنوان سیستم ایمنی عمل کند. آشکارسازها برای یافتن نشت گاز و یا سایر نشت ها، مورد استفاده قرار می گیرند. از آن جایی که این دتکتور می تواند با سیستم کنترل در ارتباط باشد، پس می تواند به طور اتوماتیک خاموش شود و یا ایجاد صدا و آلارم کند. آشکارسازهای گازی می توانند کمبود اکسیژن، گازهای سمی و اشتعال زا همچون گاز طبیعی، بوتان، متان، پروپان و غیره و حتی الکل و مونوکسید کربن را تشخیص دهند.

انواع آشکارسازهای کروماتوگرافی گازی

آشکارسازهای کروماتوگرافی گازی را می توان براساس نوع عملکرد به دسته های مختلفی تقسیم بندی کرد:

• آشکارساز انتخاب گر که به شناسایی طیف خاصی از ترکیبات با ویژگی های شیمایی و فیزیکی مشترک می پردازد.
• آشکارساز غیر انتخاب گر که به شناسایی کلیه ترکیبات موجود در گاز حامل به جز خود گاز حامل می پردازد.
• آشکارساز ویژه که در زمان انجام آنالیزگری با دستگاه گاز کروماتوگراف ها نسبت به شناسایی یک ترکیب خاص پاسخ می دهد.
• آشکارساز وابسته به غلظت برای پاسخ به واکنش نیاز به غلظت حل شونده دارد.

آشکارسازها در کروماتوگرافی

تعدادی از آشکارسازها در کروماتوگرافی هستند که با توجه به نیاز های بشر، امروزه جز پرکاربردترین آشکارسازها در آزمایشگاه آنالیتیکال محسوب می شوند. انواع آشکارسازها در کروماتوگرافی شامل موارد زیر می باشند:

• دتکتور یونیزاسیون شعله ای FID
• دتکتور هدایت حرارتی TCD
• دتکتور ربایش الکترون ECD
• دتکتور نیتروژن فسفر NPD
• دتکتور فلیم فتومتر FPD
• دتکتور فتویونیزاسیون PID
• دتکتور هدایت الکترولیتی ELCD
• دتکتور جرمی Mass

نحوه انتخاب بهترین آشکارساز شعله ای

اگر شما در این کار سر رشته و اطلاع ندارید می توانید این کار را به یک مهندس حریق بسپارید. کار مهندس حریق این است که نوع خطرات ناشی از آتش سوزی و تمام شرایط موجود درباره محل نصب آشکارساز مورد بررسی قرار دهد و طبق شرایط بهترین آشکارساز را برای آن محل انتخاب کند.