Endüstriyel tesislerde yangın güvenliği

Endüstriyel kuruluşlar, malların üretimden depolamaya ve nakliyata kadar bütün yaşam zincirinde kir, toz, nem ve aşındırıcı atmosferler oluşmasına sebep olmaktadırlar.

Giriş

Endüstriyel tesisler, insanların rutin yaşam alanlarından önemli farklılıkları olan yerlerdir. Tesislerde malzemelerin üretimi ve geliştirilmesi, depolanması, üretim sırasında tehlikeli kimyasalların kullanılması ya da ortaya çıkması, nakliye yapılması gibi etkenler endüstriyel tesislere özgü risklerve bunlara karşı davranış biçimleri ortaya çıkarmaktadır. Endüstriyel kuruluşlar, malların üretimden depolamaya ve nakliyata kadar bütün yaşam zincirinde kir, toz, nem ve aşındırıcı atmosferler oluşmasına sebep olmaktadırlar. Kötü çevre koşullarından aşırı etkilenen geleneksel yangın alarm tekniklerinin yanlış alarm verme eğilimi artmakta ve azımsanmayacak oranda maliyeti yüksek bakım masraflarına sebebiyet vermektedir. Ağır çevre koşullarından etkilenen geleneksel yangın algılama teknikleri güvenilir bir yangın algılama konseptinin hayata geçirilmesinde sıkça başarısız olmaktadır.

Yüksek koruma talep edilen endüstriyel tesis projelerinde kullanılan bir yangın sisteminin performans ve teknolojik açıdan aşağıdaki kriterlere sahip olması istenmektedir.

• Normal çalışma sırasında düşük bakım maliyetleri ve yanlış alarmlara karşı güvenlik.
• Kir ve aşındırıcı gazlara karşı dayanıklılık. (aşındırıcı gazlar, nem, toz, kir gibi çevresel faktörler)
• Yüksek hava akımlarından ve çevresel faktörlerden etkilenmemesi.
• Parazit alanlarına karşı bağışıklık. (EMC. gibi)
• Sıcaklık dalgalanmaları nedeniyle hassasiyet değişimi olmaması. (ortam hava değişimi v.d.)
• Kararlı bir sistem yapısı.
• Tehlikeli durumlarda güvenilir alarm tetiklemesi sağlaması. Yangınla mücadele stratejisi gereği alınması gereken önlemleri başarı ile gerçekleştirmesi. (Sesli ve görsel uyarının devreye girmesi, duman tahliye ve söndürme gibi koruyucu önlemlerin alınması v.b.)
• Radyant ve konveksiyon ısısının saptanması.
• Tam bir yangın çıkmadan önce hızlı ve güvenilir alarm algılamasının gerçekleştirilmesi.
• Yangının ilerleme yönü, alarm bölgesi (durmuş, cihaz yönünde ilerleyen, cihazdan uzakta) gibi spesifik verileri doğrulukla mücadele ekiplerine aktarabilmesi.

Bu nedenlerle endüstriyel tesislerde kullanılan günümüzdeki yangın algılama metotları, tesislerin ihtiyaçları ve teknolojinin de gelişmesine paralel olarak bir hayat koruma sisteminin gereksinimlerini karşılayacak yapıda,en son teknolojinin uygulanması, yüksek kaliteli malzeme kullanılması, bakım ve işletme kolaylığı sağlaması ilkelerini gözetmektedir. Bu yazımızda endüstriyel tesislerde kullanılan yangın algılama sistemleri konusunda hakkında bilgiler verilmeye çalışılmıştır.

Fiberoptik yangın algılama ve kontrol sistemleri

Fiber optik ve foton teknolojileri konusunda yapılan çalışmalar günümüzde birçok farklı alanda uygulamalara girmiş durumdadır. Bu yeni teknoloji bizlere yangın alarm sistemleri alanında da birçok yenilikler sunmaktadır. Geleneksel yangın alarm sistemleri ile gerçekleştirilmesi çok güç veya maliyetli olan sistemler yenilikçi bir bakış ile çok daha basit ve ekonomik çözümlerle uygulanabilmektedir.

Fiberoptik yangın algılama sistemleri özellikle toz, kir ve rutubetin yüksek olduğu karayolu tünel, raylı sistem metro hatları, endüstriyel tesislerdeki gibi zorlu şartlarda yangın algılama sistemi olarak kullanılmaktadır.

“Lineer Heat Serisi” – bu uygulamalar için en iyi seçenektir.

Uygulama   Çözüm

Tünel // Büyük çaplı tesisler                                       … sadece bir kablo

Kablo kanalı // Transformatör // Generatör           … en yüksek derecede EMV güvenliği

Taşıma bandı // Silo                                                     … kir ve tozdan etkilenmez

Asma tavan // Girilemez alanlar                                … bakım gerektirmez

Soğutma tesisleri                                                            … nemden etkilenmez

Madenler // Rafineri // Yüzen tavanlı tank               … ATEX sertifiklalı

Nükleer santraller // Çöp arıtma-toplama                 … radyoaktif dalgalardan ve aşındırıcı

tesisleri atmosferlerden etkilenmez

Sistem sadece değişik yangın türlerini hızlı ve güvenilir şekilde tespit etmekle kalmayıp aynı zamanda yangının yerini birkaç metre hassasiyetle tam olarak tespit edebilmektedir. Sistem rüzgârdan etkilenmeden sadece konveksiyon ısı dalgalarını değil aynı zamanda termik ısı dalgalarını da algılayabilmektedir.

Tüm bu özelliklerine ek olarak sistem, sensör kablonun izleme kabiliyetini kaybetmeden 1000°C kadar olan sıcaklıklara dayanabilmesi sayesinde yangının büyüklüğü ve genişleme yönünü uzun bir süre takip edebilme özelliğine sahiptir. Bu özellikler sayesinde karşı tedbirler etkin olarak kontrol edilebilmekte ve olaya müdahale eden sorumlulara yangınla alakalı yangın yeri, büyüklüğü, ısı tahliyesi gibi önemli bilgiler verilebilmektedir.

Fiberoptik yangın algılama sistemleri hiçbir alanı denetim dışı bırakmaz. Sistem, tüm koruma alanı içinde gerçek zamanlı olarak sıcaklık gelişimini ve yayılımı sürekli olarak denetlenmesine olanak tanır.“Lineer HeatSerisi“ kuantum mekanik RAMAN etkisini ve patentli ölçüm yöntemini (CodeCorrelation – OTDR) temel alarak, binlerce metre uzunluğunda fiber optik kablolar boyunca ve her 10 saniyede bir binlerce ısı değeri okuyarak, mükemmel bir ısı profili çıkartır.

Sensör kablonun her metresi için ayrı alarm kriterleri tanımlanabilir veya otomatik olarak ortam şartları üzerine set değer eklenebilir. Sistemde aynı sensör kablo üzerinde hedefe yönelik farklı alarm kriter ve hassasiyetleri tanımlayabilmektedir. Sistem bizlere 5 parametreli alarm kriteri tanımlamamıza olanak sağlamaktadır. Bunlar;

• Statik yüksek değer
• Adaptif en yüksek değer (çevrenin sıcaklık değerini dikkate alır, °C cinsinden bölge ortalamasına pozitif delta)
• Farklı sıcaklık yükseliş karakteristikleri için 3 kademeli ısı eğrisi (Isı artış hızı ve sabit değer aşılması)

Değişken ısı şartlarıyla baş edebilmek için “Lineer HeatSerisi“ kablo üzerinde farklı alanlar için değişik alarm duyarlılıkları tanımlayabilmektedir. Sistem aynı zamanda buzlanma ikazında kullanılan “negatif“ alarmların konfigürasyonunu da mümkün kılmaktadır.

Sensör kablonun patlayıcı atmosfere sahip alanlarda bile ek güvenlik tedbirleri alınmaksızın kullanılması mümkündür. Bu özelliği sayesinde ATEX sertifikasına sahiptir. Ortamda kir, toz, aşındırıcı atmosferler, organik buharlar, aşırı sıcaklıklar ya da radyoaktif dalgalar bulunsa bile proje için en uygun tipte sensör kablo çözümü sunulabilmektedir.

Fiberoptik yangın algılama ve kontrol sistemi yönetim platformunuza (Örn. SCADA sistemleri) basit şekilde entegre edilebilir. Bunun için Ethernet (TCP/IP) ya da standart protokoller olan Modbus, RS-232, RS-422, RS-485 üzerinden SCPI (Standard CommandsforProgrammableInterface) kullanılarak doğrudan iletişim sağlanabilir.

Grafik yazılım ya da scada entegrasyonu ile yangın lokasyonu veya sıcak-hareketli bölgenin tam koordinatları ve ilgili alarm bölgesinin ölçüleri grafik yazılımdan takip edilebilecektir. Yangının ilerleme yönü, alarm bölgesi (durmuş, cihaz yönünde ilerleyen, cihazdan uzakta) gibi veriler grafik yazılımdan anlık olarak takip edilebilmektedir.

Fiber optik yangın algılama ve kontrol sisteminde bulunan röle kontakları aracılığıyla yangın kontrol panelinden (FCP) sistemin zon alarm bilgileri izlenebilmektedir. Sistem, önceden programlanmış kontrol işlemlerini yerine getirebilmekte, örnek olarak havalandırma aktivasyonu, video sistemleri, yangın söndürme sistemleri ile entegre edilebilmektedir. Fiberoptik sistemlerdeki sensör kablo uygun bir kablo kelepçesiyle ya da gergi teli uygulamasıyla kolaylıkla sabitlenebilmektedir. Mümkünse, sensör kablosunun montajı, inşaat işinin ilerleyişi ile birlikte gerçekleştirilebilir, aksi takdirde bir mobil silindir bloğu veya makara sehpası kullanılarak kablo serilebilmektedir.

Fiber optik yangın algılama sistemleri basit ve kararlı bir sistem mimarisine sahiptir. Lineer sıcaklık sensörü olarak yüksek derecede hassasiyetle çalışan bir fiber optik kabloyu temel alan koruma konsepti sunmaktadır. Sensör kablo çok kolay monte edilebilen, bakım gerektirmeyen, çok uzun ömürlü bir kablo olup, binlerce metre uzunluğunda kullanılabilmektedir.

PC= DTS konfigüratörü ile birlikte kişisel bilgisayar

FP= Yangın paneli veya scada sistemi

UPS=Kesintisiz güç kaynağı veya batarya grubu

 

 

 

 

 

 

Aktif hava çekmeli çok hassas duman dedektörleri

Günümüzde aktif hava çekmeli dedektörler; stratifikasyon ihtimali olan endüstriyel depo, üretim alanları, fabrikalar, enerji üretim tesisleri, fuar ve sergi alanları, konferans salonları, alışveriş merkezlerindeki atrium ve food courd alanları, spor salonları, hava limanları, uçak hangarları, müze ve tarihi yapılar, soğuk hava depoları, data center, server odaları gibi dumanın algılanmadan önce geniş bir alana yayıldığıyüksek tavanlı ve geniş mekanlarda ya da yapay/doğal havalandırma koşullarından ötürü diğer algılama yöntemlerinin yetersiz olduğu alanlarda duman algılama için kullanılır. Aktif hava çekmeli duman dedektörleri; korunan mahalden bir boru şebekesi vasıtasıyla çektiği havayı, çok hassas bir dedektörde sürekli olarak izleyerek çok küçük miktarlardaki dumanı algılayabilen sistemlerdir.

         Neden kullanılır?

• İşletme devamlılığı için en erken algılama
• Telekominikasyon tesisler
• Üretim tesisleri
• Bilgisayar odaları
• Bankacılık işlemleri

• Gereksiz gaz deşarjlarının önlenmesi,
• Güvenli tahliye için ekstra zaman,
• Dumanı algılama zorluğu,
• Toz-rutubet gibi zorlayıcı etkenler,
• Estetik ve göze batmayan algılama ihtiyacı,
• Bakım için dedektörlere erişim zorluğu,

 

Nüfus artışına ve tüketim alışkanlıklarındaki değişime paralel olarak mal ve hizmet üretim kapasitesi her geçen gün artmaktadır. Bu durum; daha geniş alanlarda üretim ve depolama yapan proseslerin kurulması, satış ve pazarlama alanında alışveriş merkezleri gibi büyük yapıların ortaya çıkması, hizmet üzerine daha komplike tesislerin kurulması gibi talepleri ortaya çıkarmıştır. Başta can güvenliği olmak üzere yatırımı koruma ve devamlılık olgusunun oldukça önemli olduğu bu gibi yapılarda, muhtelif sebeplerden ötürü ortaya çıkabilecek bir yangın riski her zaman göz önünde bulundurulması gereken bir durumdur.

Yangın algılama sistemleri tasarımstandardı EN 54-14’e göre noktasal bir dedektör için izin verilen maksimum çalışma yüksekliği 11 metredir. Işın tipi duman dedektörleri için ise bu değer, tavan yüksekliğinin yarısına da dedektör yerleştirmek kaydıyla 25 metredir. Günümüzdeki endüstriyel ve ticari amaçlı tesislerde bu değerlerler sıklıkla aşılır olmuştur. Çoğu zaman tavanın yarı yüksekliğine dedektör yerleştirmek de mümkün olmamaktadır.

Gün geçtikte bu gibi tesislerde klasik yangın algılama sistemleri yerine, ortam şartlarına göre hassasiyetin ayarlayabilen ve çalışma şartlarına göre duman algılama standartlarının değişimine imkân tanıyan, çok hassas ve erken algılama yapan, servis ve bakım maliyetleri düşük aktif hava çekmeli duman dedektörleri tercih edilmektedir.

Aktif hava çekmeli dedektörler, noktasal ya da ışın tipi dedektörlerin aksine dumanın kendisine ulaşmasını beklemekyerine ortamdan sürekli hava çekerek örnek alan “aktif” cihazlardır. Noktasal ya da ışın tipi dedektörler gibi dumanın birikmesini sağlayacak yatay bir yüzeye (tavan vb.) ihtiyaç duymazlar. Bu özellikleri sayesinde istenilen her yükseklikte çoklu algılama yapabilirler. Ayrıca noktasal ve ışın tipi dedektörlere kıyasla çok geniş bir hassasiyet aralığına sahiptirler. Örneğin bir aktif hava çekmeli duman dedektörü, mikro işlemci üretimi yapan ultra temiz bir tesiste de, dizel forkliftlerin girip çıktığı bir depoda da kullanılabilir.

 

Çalışma prensibi:

Algılama yapılacak bölgede belirli bir düzen çerçevesince örnekleme boruları yatay ya da dikey olarak döşenir ve boruların bir ucu cihaza girilir.

Bu boruların üzerine uygun görülen noktalarda delikler açılır. Cihaz, içindeki fan sayesinde bu örnekleme noktalarından hava emer. Her bir borudan gelen hava miktarı cihaza girer girmez sensörler yardımıyla ölçülür. (Hava miktarının gerekenden fazla olması boru tesisatındaki bir çatlağın ya da kopmanın işaretidir. Az   olması ise tıkanma anlamına gelir.)Emilen hava, bu ölçümden sonra havadaki büyük partikülleri tutan bir filtreden geçerek dedektör hücresine ulaşır. Buraya gelen hava lazer ışını ile taranır. Eğer havada duman partikülü yoksa ışın hücre duvarında sönümlenir. Eğer duman partikülü varsa partikül üzerine düşen ışık ile aydınlanır. İçbükey yansıtıcı bu ışığı toplayıp ışığa duyarlı hücre üzerine düşürür. Bu hücre ışığı elektriksel bir değere dönüştürür. Böylelikle algılama yapılmış olur.

 

Standartlar:

Aktif hava çekmeli duman dedektörlerinin planlama, tasarım, montaj, işletmeye alma, kullanım ve bakım esasları aşağıdaki standart ve kodlar tarafından belirlenir.

Avrupa normları

• En54-20 Fire Detectionand Fire Alarm Systems – Part 20: Aspiratingsmokedetectors (EN54-20); thestandardfortheinstallation of ASD systems in Europe

Amerikan normları 

• National Fire Alarm andSignalingCode (NFPA 72)
• Standard fortheProtection of Information TechnologyEquipment (NFPA 75)
• Standard forthe Fire Protection of TelecommunicationsFacilities (NFPA 76)

Işın tipi duman dedektörleri-BEAM

Beam dedektöler; endüstriyel depo, üretim alanları, fabrikalar, enerji üretim tesisleri, fuar ve sergi alanları, konferans salonları, alışveriş merkezlerindeki atrium ve foodcourd alanları, spor salonları, hava limanları, uçak hangarları, müze ve tarihi yapılar gibi, dumanın algılanmadan önce geniş bir alana yayıldığı yüksek tavanlı ve geniş mekanlarda kullanılmak üzere tasarlanmış duman algılama sistemidir.

 Alıcılı, Vericili Reflektörlü Motorlu+Reflektörlü Bir Alıcı + Birden Fazla Verici

Çalışma prensibi

Işın tipi duman dedektörü, alıcı ve vericiden oluşmaktadır. Çalışma prensibi olarak, vericiden çıkan kızılötesi ışığın engellenmesi prensibine dayanmaktadır.

Alıcı, sistemin kurulum aşamasında üzerine düşen ışık miktarını referans almaktadır. Çalışma durumunda alıcı, ışık miktarındaki azalmayı sürekli referans değerle karşılaştırarak ışığın engellenme yüzdesini bulur.

Vericiden çıkan kızılötesi ışın normalde hiçbir engele takılmadan alıcı üzerine düşer. Yangın esnasında çıkan dumanın, alıcı üzerine düşen ışın miktarını azaltması sonucunda dedektör yangın alarmı verir.

Alarm eşiği üreticiye göre değişmekle birlikte 12%, 25%, 35%, and 50% gibi farklı alarm seviyelerinde hassasiyet ayarı yapılabilmektedir.

Alıcı ve verici arasındaki mesafe üretici sınırlarına göre değişiklik göstermektedir.(5-100 metre arası)

OSID beam dedektörleri

OSID duman dedektörü ışın tipi duman dedektörlerinden farklı olarak hem IR+UV çift dalga boyu kullanmakta hem de video imaging teknolojisi ile CMOS sensörü üzerinden hacimsel görüntüleme metodu ile dumanı algılamaktadır.

OSID, kameralarda da kullanılan CMOS görüntüleme sensörüyle standart ışın tipi duman dedektörlerin sağlayamadığı üç boyutlu algılama yapabilmekte ve çok kararlı bir performans sunmaktadır.

Hacimsel görüntüleme metodu kullandığından Imager ile Emitter in tek bir hizada olmasına gerek yoktur. Bu sayede binada oluşabilecek vibrasyon v.b. sebeplerle alıcı veya verici konumundaki değişimler sistemin çalışmasını etkilemez, hatalı uyarılar oluşturmamaktadır.

Işın tipi duman dedektörleri bir çizgi şeklinde IR ışık azalmasına bakarak duman algılaması yapmaktadır. Özellikle bu sebeple toz partikülleri, yansıma veya alıcı-verici arasına cisim girmesi sebepleriyle hatalı alarm bilgileri sıklıkla karşılaşılmaktadır.

OSID duman dedektörlerinde ise IR+UV çift dalga boyu kullanılarak algılama yapılmaktadır. IR ve UV dalga boylarında iki farklı ışınla yapılan lineer duman algılaması, duman partiküllerini toz parçacıklarından ve daha büyük kütlelerden ayırt ederek pratikte hatalı alarmları ortadan kaldırmaktadır.

OSID, normal ışın dedektörlerinden çok daha hızlı ve kolay montaj ve ayarlama özellikleri sunmaktadır.

Çalışma prensibi

Alıcıya ulaşan UV ışını miktarı IR’ye oranla daha fazla azalıyorsa ortamda küçük partikül (muhtemelen duman) vardır. Alarm oluşur.

Alıcıya ulaşan hem UV ışını hem de IR ışını miktarı azalıyorsa ortamda büyük partikül (muhtemelen toz) vardır. Hata oluşur.

Alıcıya hem UV hem de IR ışını ulaşmazsa hata oluşur. (Vinç vb. cisimlerin girmesi durumu ya da verici arızası)

Emitter-UV/IR ışık veren bir LED

Imager-Lens ile ışığı üzerinde toplayan bir CMOS devresi

Alev dedektörleri

Alevli yangın riski bulunan ve korunan alanla doğrudan açık görüş hattı olan üretim prosesi, hammadde ihtiva eden depolarda alev dedektörleri kullanılmaktadır.

Alevler belirmeden önce çok miktarda duman oluşması halinde yangında oluşan mor ötesi ışıma(IR), detektöre ulaşmayabilir. Ayrıca imalat prosesi ve diğer proseslerin oluşturduğu radyasyonun alev dedektörlerinde hatalı alarm riski oluşturma riski göz önünde bulundurulmalıdır.

Harici üretim alanlarında kullanılacak alev dedektörleri için harici ortam şartlarına uygun(IP-67), Güneş ışınlarından etkilenmeyen, alev algılama özelliği yüksek teknolojiye sahip olması gerekmektedir.

Alev dedektörleri; Radyasyon tipi, ortama yayılan partikül ve ortamda bulunan hatalı alarm kaynakları göz önüne alındığında minimum double IR veya  UV+IR radyasyon teknolojilerine sahip olması önerilmektedir. Alev dedektörlerinin yanlış alarmların engellenmesi için ışın frekansı, şiddeti ve radyasyon süresi gibi analizleri yapabilecek özel spektrum analiz algoritmalarına ve mikroişlemci tabanlı mimariye sahip olması, hassasiyet ve gecikme süresi ayarları yapılabilmesi gibi teknolojik artılar sağlaması sistem güvenirliği açısından faydalı olacaktır.

                       

Gaz algılama sistemleri

Tesislerde parlayıcı ve patlayıcı gazların ortaya çıktığı, depolandığı ve nakledildiği ortamlarda, gaz kaçaklarının patlayıcı karışım oluşmadan algılanması ve gerekli önlemlerin alınması için ortam özellikleri göz önüne alınarak standart ya da ex-proof tipte sensörler kullanılmaktadır.

Gelişen teknoloji ile birlikte ortamda belirli bir seviyenin üzerinde bulunmaları halinde tehlike doğurabilecek gazların tespiti amacıyla farklı prensiplerle çalışan gaz sensörleri üretilmiştir.

İdeal bir gaz sensörü; seçicilik, kalibrasyon gereksinimi, tekrarlanabilirlik, kararlılık, geniş ölçüm aralığı, kullanım ömrü, hızlı cevap ve yüksek duyarlılık özelliklerine sahip olmalıdır. Son yıllarda özellikle uzun kullanım ömürleri, işletme ve bakım maliyetlerinin az olması, sıcaklık değişimlerindeki ve nem koşullarındaki yüksek performansları, yüksek seçicilik özelliği, hatalı alarm hassasiyeti sebebiyle IR(Infrared) teknolojili gaz dedektörlerinin kullanımı yaygınlaşmıştır.Bunun dışında gaz tipine hassasiyeti ve teknolojilerine göre Pelistör, Elektro kimyasal, Katalitik sensörlü gaz dedektörleri kullanılmaktadır.

Gelişen teknoloji ile beraber sensörler mikroişlemci tabanlı ve dijital göstergeli olabilmektedir. Bu sayede gaz algılama için ayrı bir santral tahsis etmeye gerek kalmamaktadır.