آشکارساز شعله (Flame Detector) یک دتکتور طراحی شده برای کشف و شناسایی یک شعله یا آتش است.
واکنش ها به یک شعله شناسایی شده بستگی به پیکره بندی سیستم طراحی شده دارد، اما می تواند شامل بصدا در آوردن آژیر خطر، غیرفعال کردن یک خروجی ماندد غیر فعال کردن خط سوخت (مانند یک خط متان و یا گاز طبیعی)، و فعال کردن سیستم اطفای حریق باشد. هنگامی که در تاسیساتی مانند کوره های صنعتی (مانند کوره های نیروگاه های سوختی) استفاده می شوند، وظیفه آنها تایید این است که کوره به درستی روشن است؛ در این موارد هیچ گونه اقدام مستقیمی فراتر از آگاه ساختن اپراتور یا سیستم کنترل انجام نمی دهند. یک آشکارساز شعله بخاطر مکانیزم هایی که برای تشخیص شعله بکار می برد اغلب می تواند سریع تر و دقیق تر از آشکارساز دود یا حرارت واکنش نشان دهد.
جهت نمایش و نشان دادن رنج کارکرد دتکتور شعله می بایست هر دو پارامتر vertical و horizontal مد نظر قرار گیرد. همچنین می بایست در طراحی حتما همپوشانی دتکتورها لحاظ گردد. در شکل زیر نمونه ای از این همپوشانی را ملاحضه می فرمایید:
- آشکارسازهای شعله، از لحاظ قیمت
- طیف های مختلف نوری ناشی از شعله
- نواع آشکارسازهای شعله
- آشکارسازهای شعله ماورای بنفش (UV)
- آرایه IR نزدیک
- آشکارساز شعله مادون قرمز (IR)
- دوربین های حرارتی مادون قرمز
- آشکارساز شعله ترکیبی UV/IR
- آشکارساز شعله ترکیبی IR/IR
- آشکارساز شعله ترکیبی IR3
- حسگرهای قابل مشاهده
- آشکارسازهای شعله ویدئویی
- آشکارساز شعله ترکیبی IR
- انواع دیگر دتکتورهای شعله
- شخیص شعله جریان یونیزاسیون
- تشخیص شعله ترموکوپل
کاربردهای دتکتورهای شعله
آشکارسازهای شعله، تاثیرگذار در مناقصات
آشکارسازهای شعله که معمولا در بازار آن را با نام دتکتورهای شعله نیز می شناسند. چرا که اینگونه دتکتورها، جزو گرانقیمت ترین دتکتورهای مورد استفاده در سیستم های اعلان حریق هستند. نوع معمولی و ساده این نوع آشکارسازها نظیر دتکتورهای شعله IR که دارای بدنه پلاستیکی (ضد انفجار نیستند)، دارای رنج قیمتی پایینی هستند. و یا دتکتور های شعله نوع UV معمولی مورد کاربرد در پروژه های ساختمانی و غیر صنعتی دارای محدوده قیمتی ۹۰۰ تا ۱،۵ میلیون تومان هستند. این در حالی است که محدوده قیمتی انواع صنعتی و ضد انفجار این نوع آشکارسازها بسته به نوع و برند مورد استفاده محدوده قیمتی ۴ تا ۵۵ میلیون تومان را می توانند داشته باشند. بدیهی است که شناسایی انواع این نوع آشکارسازها و انتخاب درست هر یک از انواع این آشکارسازهای شعله، تاثیر بسزایی در قیمت نهایی مناقصه خواهد داشت و بسیاری از پیمانکاران به دلیل عدم آشنایی و اطلاعات کافی در خصوص این نوع آشکارسازها به سادی مناقصات را از دست داده اند.
عواملی که معمولا در قیمت یک Flame detector تاثیر گذار است می توان به: نوع تکنولوژی آشکارسازی، برند سازنده، تاییدیه های آن آشکارساز، کشور سازنده، جنس بدنه آشکارساز (آلومینیوم یا فولاد ضد زنگ)، خروجی هایی که آشکارساز ارائه می دهد، پروتکل هایی که آشکارساز پشتیبانی می کند و سایر عوامل مشابه تاثیر قابل توجهی در قیمت یک آشکارساز شعله ای دارند.
به عنوان مثال دتکتور شعله با بدنه آلومینیومی معمولا بین ۵۰۰ هزار تا یک میلیون تومان ارزانتر از آشکارساز شعله با بدنه فولاد ضد زنگ است. حال اگر تعداد مورد نیاز کارفرما ۵۰ تا دتکتور شعله ای با بدنه آلومینیومی باشد، خودتان حساب کنید با پیشنهاد دادن آشکارساز شعله ای با بدنه از جنس فولاد ضد زنگ (Stainless Steel) چقدر از میدان مناقصه پرت خواهید شد.
طیف های نوری ناشی از شعله
انواع آشکارسازهای شعله
آشکارسازهای شعله ماورای بنفش
آشکارسازهای شعله ماورای بنفش (UV) از طریق تشخیص اشعه UV ساطع شده در لحظه احتراق عمل می کنند. اگرچه قادر به تشخیص آتش سوزی و انفجار در عرض ۴-۳ میلی ثانیه هستند، ولی معمولا یک تاخیر زمانی از ۳-۲ ثانیه ای اغلب در ساختار آنها توسط سازنده گنجانده می شود تا اعلام خطرهای کاذب که ممکن است بوسیله دیگر منابع UV مانند رعد و برق، جوشکاری با قوس الکتریکی، تابش اشعه، و نور خورشید تحریک شود را به حداقل برساند. آشکارسازهای UV معمولا با طول موج های کوتاهتر از ۳۰۰ نانومتر کار می کنند. وجود آلاینده های چرب (نظیر گریس و روغن) بر روی شیشه این آشکارسازها، باعث ایجاد ضعف در عملکرد این نوع دتکتورهای شعله می شود.
آشکارساز شعله IR
آشکارسازهای شعله آرایه ای مادون قرمزIR نزدیک، که با نام آشکارسازهای شعله بصری نیز شناخته شده هستند، از فن آوری تشخیص شعله برای اعلام آتش سوزی از طریق تجزیه و تحلیل اشعه مادون قرمز نزدیک با استفاده از یک سنسور CCD ( Charge Copled Device) استفاده می کنند.
آشکارساز شعله مادون قرمز (IR)
آشکارسازهای شعله مادون قرمز (IR) تشعشعات ساطع شده باند طیفی مادون قرمز ناشی از گازهای داغ را نظارت و اعلام می کند. این آشکارسازها شعله را با استفاده از یک دوربین تصویربرداری حرارتی (TIC) حس می کنند. آلارم های کاذب (اعلام خطرهای کاذب) ممکن است بوسیله دیگر سطوح داغ و اشعه حرارتی پس زمینه در ناحیه ایجاد شود. آب روی لنزهای آشکارساز و همچنین هنگامی که در معرض نور مستقیم خورشید قرار بگیرد، تا حد زیادی دقت و صحت آشکارساز را کاهش می دهد. یک آشکارساز شعله تک فرکانس IR معمولا به طول موج های حدود ۴٫۴ میکرومتر حساس است، که یک اوج ویژه طیفی دی اکسید کربن داغ است که در یک آتش سوزی تولید می شود. زمان واکنش معمول یک آشکارساز مادون قرمز ۳ تا ۵ ثانیه است.
دوربین های حرارتی مادون قرمز
دوربین های مادون قرمز MWIR را می توان برای شناسایی گرما بکار برد و با الگوریتم های خاص می توانند نقاط داغ در یک صحنه و همچنین شعله های آتش را برای مقاصد تشخیص و همچنین پیشگیری از شروع آتش سوزی و خطرات آتش سوزی استفاده نمود. این دوربین ها را می توان در تاریکی کامل بکار برد و هم در محیط داخل ساختمان و هم خارج ساختمان نیز می توان آنها را بکار برد.
آشکارساز شعله ترکیبی UV/IR
این آشکارسازها به هر دو طول موج اشعه ماوراء بنفش و مادون قرمز حساس هستند، و شعله را از طریق مقایسه سیگنال آستانه هر دو محدوده شناسایی می کنند. این کار کمک می کند تا آلارم های کاذب به حداقل برسد.
آشکارساز شعله ترکیبی IR/IR
آشکارسازهای شعله دوگانه مادون قرمز ( IR/ IR) (که معمولا به آنها دتکتورهای شعله IR2 نیز می گویند)، سیگنال آستانه در دو محدوده مادون قرمز را مقایسه می کنند. اغلب یکی از حسگرها در نقطه نشر دی اکسید کربن (CO2) 4.4 میکرومتر است، در حالی که سنسور دیگر در فرکانس باند کناری می باشد. آشکارسازی اشعه های ساطع شده از گازهای داغ CO2 برای سوخت های هیدروکربنی مناسب است.
آشکارساز شعله ترکیبی IR3
آشکارسازهای شعله مادون قرمز سه گانه سه باند طول موج خاص درون ناحیه طیفی مادون قرمز و نسبت آنها با یکدیگر را مقایسه می کنند. در این آشکارساز یکی از سنسورهای مادون قرمز در محدوده باند اصلی ۴٫۴ میکرومتر است در حالی که حسگرهای دیگر در طول موج های مرجع بالا و پایین ۴٫۴ هستند. این ویژگی به آشکارساز اجازه می دهد تا منابع مادون قرمز غیر شعله و شعله های واقعی که CO2 گرم در فرایند احتراق منتشر می کنند را از هم تشخیص دهد. در نتیجه، محدوده تشخیص و ایمنی در برابر آلارم کاذب بطور چشمگیری افزایش می یابد. آشکارسازهای IR3 می توانند یک آتش سوزی با بنزین به حجم 1/0 مترمربع (یک فوت مربع) را تا فاصله ۶۵ متر (۲۱۵ فوت) و در کمتر از ۵ ثانیه تشخیص دهند. آشکارسازهای IR سه گانه، مانند دیگر انواع آشکارسازهای مادون قرمز، مستعد اعلام خطر کاذب بوسیله لایه آب روی پنجره آشکارساز هستند.
اکثر آشکارسازهای مادون قرمز برای دوری از اشعه مادون قرمز ثابت پس زمینه که در همه محیط ها وجود دارد طراحی می شوند. در عوض برای شناسایی ناگهانی تغییر و یا افزایش منابع تابش طراحی می شوند. آشکارسازهای IR و UV /IR هنگام قرار گرفتن در معرض الگوهای تغییر اشعه مادون قرمز غیر شعله، بیشتر مستعد اعلام خطر کاذب هستند، در حالی که آشکارسازهای شعله ترکیبی IR3 تا حدودی کمتر حساس هستند، اما ایمنی بیشتر در مقابل اعلام خطر کاذب دارند.
حسگرهای قابل مشاهده
در برخی از آشکارسازها، یک حسگر برای اشعه (نور) مرئی به منظور تشخیص بهتر در مقابل آلارم کاذب و یا برای بهبود دامنه تشخیص به طراحی افزوده می شود.
آشکارسازهای شعله ویدئویی
می توان دوربین مدار بسته یا یک دوربین وبکم برای تشخیص تصویری شعله (طول موج های بین ۴/۰ تا ۷/۰ میکرومتر) بکار برد. دود یا مه ممکن است دامنه موثر این نوع دتکتور شعله را محدود کند، چرا که آنها تنها در طیف مرئی عمل می کنند.
آشکارساز شعله مادون قرمز IR4
از این نوع آشکارساز برای شناسایی شعله ناشی از گاز هیدروژن که معمولا به رنگ آبی می سوزد استفاده می شود.
انواع سایر دتکتورهای شعله
تشخیص شعله جریان یونیزاسیون
یونیزاسیون شدید در بدنه یک شعله را می توان با استفاده از یک جریان هنگام بکار بردن یک ولتاژ توسط پدیده های یکسو کنندگی شعله اندازه گیری کرد. این جریان را می توان جهت بررسی وجود و کیفیت شعله بکار برد. چنین آشکارسازهایی در فرآیندهای صنعتی کوره های گازی بزرگ استفاده می شود و به سیستم کنترل شعله متصل هستند. معمولا هم به عنوان کنترل کننده کیفیت شعله عمل می کنند و هم نارسایی شعله را تشخیص می دهند.
این نوع حسگرها در برخی از انواع مختلف اجاق گازهای خانگی نیز رایج است.
تشخیص شعله ترموکوپل
ترموکوپل ها به طور گسترده برای کنترل وجود شعله در سیستم های گرمایشی احتراق و اجاق های گاز استفاده می شود. استفاده رایج در این تجهیزات برای قطع تامین سوخت در صورت نارسایی شعله به منظور جلوگیری از تراکم سوخت سوزانده نشده است. این حسگرها گرما را اندازه گیری می کنند و بنابراین معمولا برای تعیین عدم وجود شعله بکار می روند. می توان برای بررسی وجود یک شعله پیلوت نیز از آن استفاده کرد.
موارد استفاده از دتکتورهای شعله
آشکارسازهای شعله معمولا در فضاهایی استفاده می شوند که مایعات و گازهای قابل اشتعال وجود دارند، نظیر انبارهای و سالن های رنگ، ایستگاه های پمپ گاز و بنزین، پتروشیمی و پالایشگاه ها، نیروگاه ها و …
برخی از برندهای معروف تولید کننده دتکتور آتش (Flame Detector)
- http://www.esp.com.ru/ دتکتور شعله ی IPES
- spectrex.net دتکتور شعله SPECTREX
- net-safety.com دتکتور شعله net safety
- …