تجهیزات پایش گاز و آتش یا سیستم F&G چیست؟

سیستم F&G مخفف سیستم پایش گاز و آتش (Fire and Gas Detection System) سامانه‌ای است که وظیفه‌ی شناسایی شعله و گازهای سمی یا قابل انفجار در محیط را برعهده دارد. این سیستم در صنایع بسیار حساس و پیشرفته مانند کارخانه ‌ها، پتروشیمی ها، پالایشگاه ها، نیروگاه ها و محیط‌های شیمیایی که معمولا مایعات و گازهای قابل اشتعال و سمی در آنها به وفور یافت می‌شود، مورد استفاده قرار می‌گیرد. با اینکه وظیفه‌ی این سیستم تشخیص و پیشگیری از حریق است اما با سیستم اعلام حریق تفاوت‌های متعددی دارد.

سیستم F&G برای خودکارسازی اقدامات اضطراری کنترل و حفاظت کاملا یکپارچه برای جلوگیری از تشدید خطر و گسترش حریق مورد استفاده قرار می‌گیرد. سیستم پایش گاز و آتش بخشی از یک سیستم ترکیبی شامل اجزا و مدارهایی است که برای نظارت بر محیط و ارسال سیگنال یا اعلام هشدار در مورد وجود شعله، گازهای سمی یا قابل اشتعال و غبارات قابل اشتعال در محیط طراحی شده‌اند.

همچنین استفاده از این سیستم برای بازگشت سریع از شرایط غیرعادی و راه اندازی مجدد تمامی فعالیت‌ها به شکل عادی، بسیار اهمیت دارد. ار این سیستم ها در ارتقای ایمنی و حفاظت صنایع حساس استفاده می گردد.

انواع سیستم های حفاظت در برابر حریق در صنعت

سیستم های حفاظت غیر عامل در برابر حریق
پوشش های ضد حریق
درب های ضد حریق
شیشه های ضد حریق
نرده های ضد حریق
سیستم های حفاظت عامل در برابر حریق
سیستم های اطفاء حریق فوق پیشرفته اتوماتیک
سیستم های اطفاء حریق بر مبنای آب
سیستم های اطفاء حریق بر مبنای گازهای CO2 , FM200
سیسنم های اطفاء حریق بر مبنای فوم
سیستم های پایش گاز و آتش یا سیستم F&G
سیستم اعلام حریق (Fire Detection System)

سیستم اعلام حریق مجموعه‌ای از تجهیزات است که برای آشکارسازی علائم حریق و هشدار دادن از طریق تجهیزات شنیداری و دیداری در زمانی که دود، آتش، مونوکسید کربن و یا دیگر علائم حریق بوجود می‌آید، استفاده می‌شود و شامل کنترل پنل اعلان حریق، انواع آشکارسازهای دود، حرارت، شعله، شستی و نیز خروجی هایی نظیر آژیرها و فلاشرها هستند.

انواع سیستم های اعلام حریق بر اساس نوع کارکرد

سیستم های اعلام حریق متعارف Conventional

در سیستم هاي متعارف مسیرهای کابل کشی به صورت شعاعی یا خطی (Radial) است وکلیة تجهیزات اعم از آشکارسازها و شستی ها در یک منطقه از محل تحت پوشش سیستم اعلام حریق به وسیلة دو رشته سیم به هم وصل می شوند و سپس به پنل کنترل مرکزی متصل می شوند. در صورت بروز حریق، علاوه بر روشن شدن لامپ های منطقة آتش سوزی، آژیرهای تابلوی مرکزی نیز به صدا در می آیند .شمای کلی کابل کشی تجهیزات یک نمونه از این سیستم ها را در شکل زیر می بینید.

سیستم های اعلام حریق آدرس پذیر Addressable

سیستم اعلام حریق آدرس پذیر، نسل جدیدتری از سیستم های اعلام حریق محسوب می شود که علاوه برداشتن رفتار هوشمندانه در کشف حریق، دارای سرعت بالاتری در اطلاع رسانی پس از کشف حریق است. در این نوع سیستم ها پنل کنترل مرکزی از یک یا چند حلقه، جهت کنترل آشکارسازها، شستی ها و زنگ ها استفاده می کند. به هر قطعه یک شمارة خاص یا همان آدرس اختصاص می یابد و سیستم بدون نیاز به کابل کشی مجزا برای هر قطعه، محل قرارگیری آنها را به خوبی از روی آدرس ها می شناسد. لذا در این سیستم ها، علاوه بر آنکه می توان منطقه ای را که در آن حریق اتفاق افتاده است تشخیص داد، می توان محل دقیق تر وقوع حریق را نیز تشخیص داد. همچنین می توان هشدار دهنده های مربوط به آن محل را فعال نمود.

سیستم های اعلام حریق هوشمند بی سیم Wireless

آخرین نسل سیستم های اعلام حریق، هوشمند بی سیم است که با حذف کابل کشی سرعت اجرا و راه انداری سیستم های اعلام حریق را بسیار بالا برده است. در این نوع سیستم ها تجهیزات کشف حریق دستی و اتوماتیک از طریق امواج بی سیم با پنل مرکزی در ارتباط می باشند. از بزرگ ترین مزایای این سیستم امکان استفاده از آن برای محیط های در حال بهره برداری، موزه ها، آثار تاریخی و مناطق حساس و لوکس اشاره کرد.

سیستم های گاز سنجی (Gas Detection System)

این سیستم ها بر مبنای سنجش و اندازه گیری میزان گازهای قابل انفجار و سمی در محیط های مستعد خطر نظیر، پتروشیمی ها، پالایشگاه ها، نیروگاه ها، صنایع شیمیایی و سایر فضاهایی که احتمال وجود خطر گازهای قابل انفجار و سمی وجود دارند استفاده می شوند. این سیستم ها شامل کنترل پنل مرکزی گاز سنجی، انواع آشکارسازهای گازهای قابل انفجار و سمی و نیز آژیرها و فلاشرها ضد انفجار هستند.

​​​​نشت گاز های سمی و قابل اشتعال از جمله عوامل حادثه آفرین با پیامد های جانی و مالی در صنایع مختلف به شمار می رود و مشاهده و کنترل آن از اهمیت ویژه ای برخوردار است.

خطرات نشت گازهای سمی و قابل انفجار
-خطرات کاهش یا نوسان اکسيژن برای تنفس
-خطرات گازهای انفجاری و احتراق پذير
-خطرات گازهای زيان آور و سمی
-​​​​​​​آشکار سازهای گاز با توجه به نوع گاز هدف از سنسور های مختلفی بهره می برند.

انواع سنسورهای گاری براساس عملکرد و نحوه تشخیص گاز

-نوری
-الکتروشیمیایی
-کاتالیتیک
-PID

اهداف سیستم F&G

کاهش ریسک و عواقب ناشی از حوادث
کاهش احتمال وقایع خطرناک
تضمین یک محیط کاری ایمن برای افراد
تضمین وجود تجهیزات فرار به میزان کافی
فراهم کردن تجهیزات ایمنی کافی برای تشخیص، جداسازی و به حداقل رساندن نشت گازها و مایعات سمی و قابل اشتعال در محیط
فراهم کردن سیستم‌های حفاظت حریق مناسب به جهت کنترل و اطفای سریع هرگونه حریق قابل پیش‌بینی که در شرایط و عملیات عادی قابل انتشار است
به حداقل رساندن احتمال آلودگی محیط در اثر نشت، تخلیه یا شعله‌ور شدن تصادفی مواد خطرناک

انواع سیستم های گاز سنجی

-سیستم سنجش گاز قابل حمل ( گازسنج های پرتابل یا دیجیتالی)
-سیستم سنجش گاز ثابت ( دتکتورهای قابل نصب در محل)
-انواع تیوب های سنجش گاز
-کالیبرسیون دستگاهای سنجش گاز
سیستم های پایش گاز و آتش (Fire & Gas Detection System)
این سیستم ها ترکیبی از سیستم های اعلان حریق و سیستم های گازسنجی می باشند.

سیستم پایش گاز و آتش بخشی از یک سیستم ترکیبی شامل اجزا و مدارهایی است که برای نظارت بر محیط و ارسال سیگنال یا اعلام هشدار در مورد وجود شعله، گازهای سمی یا قابل اشتعال و غبارات قابل اشتعال در محیط طراحی شده‌اند. این سیستم پیوسته تمامی فضاها را برای یافتن این شرایط غیر نرمال بررسی کرده و به افراد حاضر در شرایط خطر هشدار داده و متناسب با سطح خطر شناسایی شده اقدامات لازم را انجام می‌دهد.

سیستم F&G برای خودکارسازی اقدامات اضطراری کنترل و حفاظت کاملا یکپارچه برای جلوگیری از تشدید خطر و گسترش حریق مورد استفاده قرار می‌گیرد. همچنین استفاده از این سیستم برای بازگشت سریع از شرایط غیرعادی و راه اندازی مجدد تمامی فعالیت‌ها به شکل عادی، بسیار اهمیت دارد.

معرفی انواع سیستم های F&G

سیستم های مستقل (Stand Alone)

برای مانیتور کردن تعداد محدودی از I/O ها می توان از این سیستم ها استفاده کرد. در این سیستم های فقط یک آشکارساز گاز به صورت آنالوگ و چند آشکارساز گاز به صورت دیجیتال می توانند به این سیستم وصل گردند. سیستم های Stand Alone یا تک کاناله می توانند به صورت پیوسته سیگنال آنالوگ 4-20 میلی آمپری را در یک صفحه نمایش دیجیتال مانیتور نمایند. این سیستم های معمولا دارای رله های خروجی آلارم و خطای سیستم کنترل برای انتقال سیگنال به سیستم دیگر هستند.

سیستم های برنامه پذیر PLC Based

زمانی که میزان ایمنی و خطای سیستمی پر اهمیت می شود سیستم های PLC مورد استفاده قرار می گیرند. هدف استفاده از این سیستم ها این است که در هنگام بروز خطا سیستم سریعا به حالت ایمن برود و در همان حالت باقی بماند. بدیهی است که استفاده از این سیستم ها، هزینه پروژه را افزایش می دهد.

پیکره بندی سیستم های PLC Based

سیستم PLC برای سیستم کنترل مرکزی یا CIE استفاده می شوند.
سخت افزار هر PLC متشکل است از CPU، کارت ماژول های I/O، منبع تغذیه و پردازنده ارتباطی.
سیستم های PLC Based دارای کارت ماژول های ورودی کانوشنال نیستند. منظور از سیگنال های ورودی کانوشنال سیگنال هایی است که به صورت صفر و یکی نیستند و آلارم و فالت هر کانال با استفاده از تغییرات جریانی مشخص می گردند.
سیستم های PLC Based دارای کارت ماژول های سیگنال های آنالوگ 4-20 میلی آمپری و دیجیتال 0 یا 1 هستند.
این سیستم ها تاییدات مربوط به استانداردهای NFPA72 یا EN54 را ندارند.
سیستم های PLC Based که به عنوان سیستم F&G استفاده می شوند غالبا به صورت Fail Safe طراحی می گردند.
این سیستم ها دارای کارت ماژول های پروتکل های اعلان حریق آدرس پذیر نیستند.

سیستم های F&G به صورت Rack Mount

یک پلنت فرآیندی از سه سیستم با نام های DCS ،ESD و FGS تشکیل شده است.

FGS : سیستم تشخیص گاز و آتش
DCS : سیستم توزیع کنترل
ESD : سیستم خاموش کننده اورژانسی
یک سیستم F&G مطابق با شکل بالا باید تمامی سیگنال های مربوطه از قبیل اعلام حریق، گازسنجی و اطفا حریق را به همراه الزامات استانداردی آن پوشش دهد. از طرفی باید به دلیل سطح ایمنی بالا، برای این سیستم ها سطوح یکپارچه ایمنی نیز تعربف گردد. سیستم های F&G به صورت Rack Mount تنها سیستم هایی هستند که تمامی این قابلیت ها را به صورت یک پکیج دارا می باشند و به عنوان بهترین سیستم F&G کارایی دارد.

پیکره بندی سیستم های F&G به صورت Rack Mount

سیستم Rack Mount برای سیستم کنترل مرکزی یا CIE استفاده می شود.
سخت افزار این سیستم ها متشکل است از CPU، کارت ماژول های I/O، منبع تغذیه و پردازنده ارتباطی.
سیستم های Rack Mount دارای کارت ماژول های ورودی کانوشنال هستند. منظور از سیگنال های ورودی کانوشنال سیگنال هایی هستند که به صورت صفر و یکی نیستند و آلام و فالت هر کانال با استفاده از تغییرات جریانی مشخص می گردند. هر کانال این کارت ماژول ها دقیقا مانند یک زون سیستم کانوشنال عادی کار می کند.
سیستم های Rack Mount دارای کارت ماژول های سیگنال های آنالوگ 4-20 میلی آمپری هستند.
این سیستم ها تاییدات مربوط به استانداردهای NFPA72 یا EN54 را دارند.
سیستم های Rack Mount که به عنوان سیستم F&G استفاده می شوند غالبا به صورت Fail Safe طراحی نمی گردند.
این سیستم ها دارای کارت ماژول های پروتکل های اعلان حریق آدرس پذیر هستند.
هزینه این سیستم ها غالبا از سیستم های PLC Based کمتر می باشد.

تقسیم بندی عمده دتکتورهای گاز

دتکتور گازهای قابل اشتعال
دتکتور گازهای سمی
دتکتور یا سنسورهای گاز بر اساس قابلیت تشخیص
کاتالیستی (Catalytic / Pellistor)
الکتروشیمیایی (Electro Chemical)
فروسرخ (IR)
خطی (Open Path)

دتکتورهای آتش و شعله (Fire & Flame Detector)

لیست اجزای سیستم F&G

یک سیستم پایش گاز و آتش مناسب، دتکتورهای شعله و گاز را در کنار کنترل پنل های متعارفی و آدرس پذیر و سیستم‌های اطفای حریق مانند Inert Gas ها استفاده می‌کند.

برای طراحی یک سیستم F&G مناسب، باید آنالیز ریسک انجام گردد. گزارش این آنالیز، ملزومات سیستم را مشخص خواهد کرد اما مهم‌ترین تجهیزات این سیستم همان دتکتورهای شعله و دتکتورهای گاز هستند.

دتکتورهای گاز (Gas detector)

انواع دتکتورهای تشخیص حریق براساس طیف نوری

دتکتور فروسرخ
دتکتور فرابنفش
دتکتور مادون قرمز / ماورابنفش
دتکتور دوگانه فروسرخ
دتکتور سه گانه فروسرخ

براساس گازها و مواد قابل اشتعال موجود در محیط و میزان دقت و سرعت واکنش مورد نیاز دتکتور شعله‌ی مناسب انتخاب خواهد شد.

برند های مطرح سیستم F&G

از بزرگترین و به نام ترین سازندگان کنترل پنل های F&G می توان به موارد زیر اشاره نمود:

هیما آلمان (HIMA)

هانیول آمریکا (Honeywell)

اسکامه ایتالیا (SCAME)

ام اس ای آمریکا (MSA)

جنرال الکتریک آمریکا (General Electric)

دراگر (Draeger)

مزایای استفاده از سیستم F&G

به علت حساسیت فوق العاده بالای پروژه ها و مناطق تحت حفاظت، اغلب این سیستم ها دارای استانداردهای سطح بالای جهانی نظیر UL, FM, LPCB, Atex, SIL و … می باشند.
در برخی از این سیستم ها امکان اتصال تجهیزات سیستم های اعلام حریق آدرس پذیر نیز وجود دارد.
در برخی از این سیستم ها امکان اتصال تجهیزات سیستم های اعلام حریق کانونشنال نیز وجود دارد.
برخی از اینگونه سیستم ها را می توان جهت کنترل سیستم های اطفاء حریق نیز به کار برد.
امکان نمایش آنلاین میزان گازهای سمی و قابل انفجار بر رو کنترل پنل (بر حسب LEL و یا PPM)
امکان اتصال برخی از سیستم های F&G به سیستم های DCS, SCADA, ESD, DCS, PLC و … از طریق پروتکل های ارتباطی استاندارد نظیر Modbus وجود دارد.
برنامه ریزی کنترل پنل های F&G و نوشتن توابع منطقی و کنترلی (Cause & Effect پیچیده)
امکان اتصال به سیستم کامپیوتر و مانیتورینگ آنلاین و ثبت لحظه ای وقایع
برخی از کنترل پنل های F&Gبه صورت ماژولار بوده و بر حسب نیاز می توان ماژول های مورد نیاز را خریداری، نصب و استفاده کرد.