منابع شعله در مراکز صنعتی

با توسعه مراکز صنعتی و پیچیده شدن موادی که آنها بکار می برند، منابعی که تولید شعله می کنند به تبع تنوع بیشتری پیدا کرده اند. لذا ارائه دهندگان محصولات، پیچیدگی روز افزونی در بخش روشهای تشخیص شعله را تجربه می کنند. عمده منابع شعله در صنعت به قرار زیر می باشند:

  • حلالهای صنعتی
  • گوگرد
  • سوختهای فسیلی و پایه نفتی
  • اتیلن
  • گازهای LPG و CNG
  • هیدروژن
  • هیدروکربنها
  • پارچه، کاغذ و چوب
 

مبانی تشخیص شعله

عمده روشهای تشخیص شعله، مبتنی بر دریافت علائم دیداری یا نوری  (optical) است که در اثر دریافت انرژی نور در باندهای ماورای بنفش (UV) یا مادون قرمز (IR) صورت می گیرد. بطور مثال، در اثر سوختن مواد هیدروکربنی، مقداری دی اکسیدکربن و انرژی نورانی با طول موجهای متفاوت تولید می شود. یک دتکتور شعله، وظیفه دریافت انرژی تولید شده و تحلیل آنرا با هدف تشخیص شعله واقعی بر عهده دارد.

                  

روشهای متداول تشخیص شعله

در راهکارهای صنعتی چند روش زیر برای کشف شعله متداول است که هر روش، برای طیف معینی از شعله ها توصیه می شود:

تشخیص بر اساس نور ماورای بنفش (UV)

در این روش از سنسوری استفاده می شود که حساس به نور با طول موج بین 180 الی 260 نانومتر باشد. این نوع دتکتورها، سرعت و حساسیت خوبی در فاصله حداکثر 15 متر داشته و کابردهای فراوانی برای آنها می توان برشمرد. البته منابع نور دیگر مانند جوشکاری، لامپهای هالوژن و تخلیه الکتریکی باعث اختلال جدی در عملکرد آنها می شود، لذا توصیه می شود که در صرفاً محلهای داخلی (Indoor) آنها را به خدمت گرفت.

تشخیص ترکیبی با حسگرهای ماورای بنفش و مادون قرمز (UV/IR

اشکالی که در روش فوق مطرح شد، با بکارگیری و ترکیب المان مادون قرمز (با طول موج بین 1 الی 2.7 نانومتر) با هدف کاهش اختلال در کشف شعله و بالابردن ضریب اطمینان از نتیجه کار دتکتور، اصلاح می­گردد. این بهینه سازی، نصب دتکتور را در محیطهای داخلی و بیرونی (Outdoor) ممکن ساخته است. البته در سالهای اخیر، برای دستیابی به کیفیت بالاتر و مقاومت بیشتر در مقابل شرایط محیطهای صنعتی دتکتورهای (UV/IR2) با دو المان مادون قرمز عرضه شده اند.

          

 

حسگرهای مادون قرمز چندگانه

دقت تشخیص بالاتر خصوصاً برای شعله هایی که با دود غلیظ همراه هستند، تولید کنندگان را بر آن داشت که از المانهای چندگانه مادون قرمز (IR3) استفاده نمایند. محدوده تشخیص این دتکتورها تا حدود 70 متر عنوان شده است

 

 

تشخیص با المان ویدویی

در این روش با استفاده از تصاویر دریافتی از دوربینهای ویدویی و الگوریتم­های پردازش تصویر، به وجود شعله پی می­برند. این روش محدودیتهای خاصی داشته و استفاده از آن در بیشتر مناطق صنعتی توصیه نمی شوند. لیکن به جهت ترکیب دو سامانه­ی دوربین مداربسته و کشف شعله بر روی یک بستر، استفاده از آن در برخی کاربردها و اماکن دارای توجیه اقتصادی خواهد بود.

 

شعله گوگرد

شعله گوگرد به سختی با چشم عادی یا دوربین دیده می شود. این شعله آبی رنگ، مقدار کمی انرژی در طول موج UV تولید کرده و در باند IR شدت آن بسیار ناچیز می باشد و به این سبب، یکی از چالشهای روز دنیای فن آوری در کشف شعله به شمار می آید.

 

                        

 

هیچ یک از دتکتورهای متداول شعله IR یا حتی ترکیبی UV/IR که معمولا برای تشخیص شعله مواد هیدروکربنی ارائه شده اند، قدرت کشف شعله گوگرد را ندارند. در واقع این گونه دتکتورها، تحلیلهای خود را بر اساس دریافت انرژی مادون قرمز شکل داده اند که عدم وجود انرژی در این محدوده، باعث ناکارآمدی آنها در این مورد خاص شده است. ضمناً به علت عدم تولید بخار آب در این نوع شعله، حتی دتکتورهای UV متداول امکان تشخیص شعله را ندارند.

                

راه حل: در دتکتورهای متعارف ترکیبی (UV/IR)، مبنای تشخیص یا المان اولیه کشف شعله، بخش مادون قرمز می باشد و قسمت ماورای بنفش نقش تکمیلی با هدف کاهش آلارم اشتباه را بر عهده دارد. طی مراحل تحقیقاتی صورت گرفته با کمپانی سازنده و شرکت آوند انرژی، جهت کشف شعله گوگرد برخی تغییرات مانند تقدم تشخیص المان ماورای بنفش بر مادون قرمز و افزایش طول موج UV در فیلتر داخلی دتکتور، محصولی به بازار عرضه شده است که عملکرد چشمگیری در کشف شعله گوگرد حتی در محیطهای باز و با حضور نورمستقیم آفتاب ارائه می دهد. ضمناً جهت کاهش آلارمهای اشتباه و بی مورد، المان مادون قرمز دوگانه (IR2) بصورت ترکیبی با المان ماورای بنفش، در این دتکتور ویژه به خدمت گرفته شد.

هم اکنون این محصول در برخی مناطق صنعتی به خصوص مراکزی که تولید و انباشت گوگرد دارند، آزمایشهای متعددی را با موفقیت پشت سر گذاشته و جهت استفاده مورد تایید واقع شده است.

آزمایش:

دتکتور در فواصل 15، 20 و 25 متر از شعله نصب شد و در هر مورد با موفقیت با زمانهای 7، 10 و 14 ثانیه، قادر به کشف شعله شد. در مرحله بعد با توجه به انباشت ذرات گوگرد روی دتکتور در مراکز نگهداری آن و مشکلات لزوم سرویسکاری در این مناطق، آزمایش آلوده شدن لنز دتکتور با ذرات گوگرد انجام شد که در فاصله 25 متر آزمایش مثبت بود.