Endüstriyel Tesislerde ve Depolarda Yangın Güvenliği
Yangın Algılama ve Uyarı Sistemleri
Teknik Kılavuzu
Bölüm-1


ETP Yangın Algılama ve Alarm  Sistemleri Çalışma Grubu


 

“ETP Yangın Algılama ve Alarm Sistemleri Çalışma Grubu” olarak  sektörümüzün yararlanması amacıyla çalışmalarımıza devam ediyoruz. 

Endüstriyel Tesislerde ve Depolarda Yangın Güvenliği *Yangın Algılama ve Uyarı Sistemleri Teknik Kılavuzunu hazırlayarak bu konuda önder olan çalışma grubu üyemiz Sn. Akın Altın'a  bu çalışmaya görüş veren çalışma grubumuzdan Sn. Gökhan Aktaş , Sn. Sabri Günaydın'a  içtenlikle teşekkür ederiz.




Giriş

Endüstriyel tesisler yangın güvenliği açısından ciddi riskleri barındırmaktadır. Tesislerde malzemelerin üretimi ve geliştirilmesi, depolanması, üretim sırasında tehlikeli kimyasalların kullanılması ya da ortaya çıkması, nakliye yapılması gibi etkenler endüstriyel tesislere özgü riskler ve bunlara karşı davranış biçimleri ortaya çıkarmaktadır. 

Endüstriyel kuruluşlar, malların üretiminden depolanmasına ve nakliyesine kadar bütün yaşam döngüsünde kir, toz, nem ve aşındırıcı atmosferler oluşmasına sebep olmaktadırlar. Kötü çevre koşullarından aşırı etkilenen geleneksel yangın alarm tekniklerinin yanlış alarm verme eğilimi dışında geç algılama, ortam koşullarından dolayı kısa sürede yıpranma ve uzun süreli ayakta tutulması zorluğu bulunmaktadır. Yangın algılama sistemlerinin tasarım ve uygulama aşamalarında öncelik erken ve doğru algılama olmakla birlikte, sistemlerin uzun dönem sağlıklı şekilde ayakta tutulması da göz önünde bulundurulmalıdır. 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 koşullarına karşı dayanıklılık. (Aşındırıcı gazlar, nem, toz, kir gibi çevresel faktörler) 

• Yüksek hava akımlarından ve çevresel faktörlerden etkilenmemesi. 

• Elektromagnetik etkilere karşı bağışıklık. (EMC gibi) 

• Sıcaklık dalgalanmaları nedeniyle hassasiyet değişimi olmaması. (Ortam hava değişimi vb.) 

• 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 vb.) 

• Radyant ısısının ve konveksiyon (taşınım) akısının 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 verilerinin doğrulukla yangınla mücadele ekiplerine aktarabilmesi.

Bu nedenlerle endüstriyel tesislerde kullanılan günümüzdeki yangın algılama teknikleri, 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 gözetmelidir.

Yangın algılama ve kontrol çözümleri belirlenirken kapsamlı bir risk analizi yapılmalı, operasyonel süreçler ve tesisin niteliğine bağlı olarak uygun bir tasarım ve uygulama yapılmalıdır.

Tesislerde Yangın ve Patlamaların Kaynakları 

♦ Açık Alev: Kaynak, şaloma vb. işlemlerde alevin yanıcı maddeleri tutuşturması 

♦ Aşırı Isınma: Malzemelerin tutuşma sıcaklığını geçmesi 

♦ Bakım-Onarım: Bakım ve onarım işlemleri sırasında gerekli önlemlerin alınmaması 

♦ Dışarıdan Sirayet Etme (Etkisi altına almak): Tesisin dışında çıkan yangınların tesise sirayet etmesi 

♦ Mekanik Kıvılcım: Çeşitli makine ve aletlerin çalışması esnasında oluşan kıvılcımın yanıcı maddeleri tutuşturması 

♦ Elektriksel Kıvılcım: Elektrik tesisatından ve elektrikli cihazlardan çıkan kıvılcımın yanıcı maddeleri tutuşturması 

♦ Elektrik Tesisatında ve Cihazlardan Kaynaklı Arıza: Elektrik tesisatındaki ve cihazlarındaki bozukluklar 

♦ Kaçak/Sızıntı: Tank veya borulardaki yanıcı sıvıların kaçak sebebiyle dışarıya sızması 

♦ Kaynak/Kesme: Kaynak ve kesme işlemlerinin uygun yapılmaması 

♦ Yıldırım: Tesise yıldırım düşmesi 

♦ Sabotaj: Kişi veya kişilerce kasıtlı olarak yangın çıkarılması 

♦ Sigara Kullanımı: Uygun olmayan yerlerde sigara içilmesi veya izmaritlerin uygun olmayan yerlere atılması 

♦ Kimyasal Tepkime: İki farklı kimyasalın istek dışı veya istenilen ortam dışında tepkimeye girmesi.


Bu çalışmada, geleneksel algılama cihazları olan noktasal tip duman, sıcaklık ve kombine (duman+sıcaklık) dedektörler hariç, endüstriyel tesislerde kullanılabilecek aşağıdaki yangın algılama çözümleri incelenecektir. Geleneksel çözümler endüstriyel tesislerdeki ofis, misafirhane, toplantı salonu vb. mahallerde kullanılmaktadır, kullanım kriterleri TSE CEN/TS 54-14 standardında belirtilmiştir.

1.    Fiberoptik LHD (Linear Heat Detection / Doğrusal Sıcaklık Algılama) yangın algılama çözümleri

2.    Bakır iletkenli LHD (Linear Heat Detection / Doğrusal Sıcaklık Algılama) yangın algılama çözümleri

3.    Prob (çubuk) tipi sıcaklık algılama dedektörleri

4.    Çok sensörlü (CO, Duman, Sabit sıcaklık, ısı artış hızı kombine) yangın algılama dedektörleri

5.    Termal kamera yangın algılama çözümleri (EN54-10 onaylı)

6.    Kıvılcım dedektörleri

7.    Alev dedektörleri

8.    Aktif hava çekmeli duman dedektörleri

9.    Doğrusal (Işın Tipi) duman dedektörleri



1.    Fiberoptik LHD (Linear Heat Detection / Doğrusal Sıcaklık Algılama)  yangın algılama çözümleri
 

Fiberoptik 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. 

 

 

     Uygulama                                                                           Çözüm

►Tünel // Büyük çaplı tesisler                                        … sadece bir kablo

►Kablo kanalı // Transformatör // Generatör                 … en yüksek derecede EMC güvenliği

►Taşıma bandı // Silo                                                    … kir ve tozdan etkilenmez

►Asma tavan // Girilemez alanlar                                 … bakım gerektirmez

►Soğutma tesisleri                                                       … nemden etkilenmez

►Madenler // Rafineri // Yüzen tavanlı tank                  … ATEX sertifikalı

►Nükleer santraller  Çöp arıtma-toplama  tesisleri       … radyoaktif dalgalardan ve aşındırıcı 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. 

Buna ek olarak gereksinimlere ve isteğe bağlı olarak bazı firmalarda sensör kablo izleme kabiliyetini kaybetmeden yüksek sıcaklıklara dayanabildiği için (kablo 750° C sıcaklıkta 2 saat) yangının büyüklüğü ve genişleme yönünü uzun bir süre takip edebilme özelliğine sahiptir. Bu özellikler sayesinde karşı önlemler etkin olarak kontrol edilebilir ve olaya müdahale edenlere önemli bilgiler verilebilir.

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. Fiberoptik LHD sistem, kuantum mekanik RAMAN etkisini ve patentli ölçüm yöntemini (Code Correlation - OTDR) temel alarak, onlarca km uzunluğunda fiber optik kablolar boyunca dahi çok kısa sürelerde (üretici bazında değişmek üzere 5sn – 30sn arası sürelerde) 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 3 parametreli alarm kriteri tanımlanmasına 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 fiberoptik LHD kablo üzerinde farklı alanlar için değişik alarm duyarlılıkları tanımlayabilmektedir. Sistem aynı zamanda buzlanma ikazında kullanılan “negatif“ alarmların konfigürasyonunu da mümkün kılmaktadır.
 

Sensör kablo patlayıcı atmosfere sahip alanlarda bile ek güvenlik önlemleri alınmaksızın kullanılması mümkündür. Bu özelliği sayesinde LHD ünitesi 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 Scada yönetim platformuna kolaylıkla entegre edilebilir. Bunun için Ethernet (TCP/IP) veri yolu üzerinden Modbus TCP bağlantı veya standart bağlantı şekilleri olan RS-232, RS-422, RS-485 üzerinden SCPI (Standard Commands for Programmable Interface) 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.

Fiberoptik 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 gerçekleştirilmelidir, aksi takdirde bir mobil  platform veya makara sehpası kullanılarak kablo serilebilmektedir.

 

Fiberoptik Yangın Algılama Sistemleri basit ve kararlı bir sistem mimarisine sahiptir. LHD sensörü olarak yüksek derecede hassasiyetle çalışan bir fiberoptik kabloyu temel alan koruma konsepti sunmaktadır. Sensör kablo çok kolay monte edilebilen, bakım gerektirmeyen, çok uzun ömürlü bir kablo olup, kilometrelerce uzunluğunda kullanılabilmektedir. (Üretici bazlı farklılık göstermekle birlikte tek LHD ünite ile 1km’den 64km’ye kadar çözümler mevcuttur. 1 hat boyunca Class-A veya Class-B olarak en fazla 16km ye kadar çözümler mevcuttur. Tek LHD ünitede 1,2 veya 4 kanal çözümler mevcuttur. 16km/4 kanal ünite ile 64km’ye kadar tek LHD ünite ile çözüm sağlanabilmektedir.)
 

Doğrusal Sıcaklık Sensörü Kablo Yerleşim Aralıkları

TSE CEN/TS 54-14:2018 Standardı 

Bu teknik spesifikasyon, tavan yüksekliğine ve EN 54-22'ye göre sıcaklık sensörleri için aşağıdaki "Çalışma Yarıçapının" takip edilmesini önerir:

Almanya VDE DIN 0833-2:2017-10 ve VdS 2095:2019-05 Standardı

DIN 0833-2 ve VdS 2095 de belirli bir yüksekliği ve kapalı alanı şu şekilde ilişkilendirir:
 

 

NFPA72’ye göre UL521 Standardı 

⇒(ABD standardının yürürlükte olduğu ülkeler veya projeler için kullanılmalıdır)

NFPA72, sensör kablosu aralığına göre olası bir tavan yüksekliğini ilişkilendirir (duvarla olan aralık, sensör aralığının yarısı kadar olmalıdır):
 

VdS/EN54-22 Uyumlu Yapılandırmalar

■ Fiberoptik Yangın Sistemleri alarm kriterlerinin ayarlanmasında tam esneklik sunar. 

■ Ancak VdS/EN 54 22 ile uyumlu olmak amacıyla alarm seviyeleri için belirli değerlerin veya aralıkların seçilmesi zorunludur.

■ VdS/EN 54 22, Oda Koruma uygulamalarında A1N veya A2N yanıt sınıflarına ve Yerel Koruma uygulamalarında BN, CN, DN, EN yanıt sınıflarına göre uygulamaları birbirinden ayırır. Bu uygulamalar için farklı ölçüm ve alarm ayarları geçerlidir.
 

■ Oda Koruma Uygulaması : Tavan Kotunda Uygulama, Maksimum uygulama; sıcaklığı 50 °C (sınıf A1N ve A2N)

Örnekler : Otoparklar (açık veya kapalı), karayolu/demiryolu/metro tünelleri, zemin/tavan boşlukları, asansör boşlukları, soğuk hava depoları, depolar, tarihi binalar, uçak hangarları, sprey atölyeleri, kimyasal depolar, mühimmat depoları, rafineriler, silolar vb.

■ Lokal Koruma Uygulaması : Performans Algılaması, Maksimum uygulama sıcaklığı; 65°C (sınıf BN), 80°C (CN), 95°C (DN), 110°C (EN) 
Örnekler : GES’ler, boru hatları, taşıma bantları, yanmalı motorlar/türbinler, demiryolları, transformatörler, prosesler, kablo kanalları, yürüyen merdivenler, kimyasal proses ekipmanları, elektrikli ekipman panoları, havalandırma sistemleri (toz toplayıcı, davlumbaz kanalları, vb. anahtarlama donanımı, örneğin matbaa), vb.

Bundan sonraki bölümde "Fiberoptik LHD (Linear Heat Detection / Doğrusal Sıcaklık Algılama)"  yangın algılama çözümlerinin   "Genel Tesis Koruma Uygulamaları"   anlatılacaktır.