Endüstriyel Tesislerde ve Depolarda Yangın Güvenliği
Yangın Algılama ve Uyarı Sistemleri
Teknik Kılavuzu
Bölüm-4

[Yayım Tarihi: 28 Kasım 2024]
 

“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.




7.    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.

•    Başlangıç Evresi – Gözle görülmeyen gaz çıkışı 

•    Gelişme Evresi – Gözle görülür bir duman ile CO oluşumu 

•    Tutuşma Evresi – Alevle birlikte yüksek miktarda CO₂ oluşumu 

•    Yanma veya Patlama Evresi -  Gazlar ve aerosoller tutuşur 

Bazı yangınlarda başlangıç ve gelişme evresi olmaksızın direkt olarak tutuşma ve yanma evrelerinin ortaya çıkması, bu gibi yerlerde alev detektörünün kullanımını gerektirmektedir. 

■ Alev dedektörleri algılama olarak alevden gelen radyant emisyonlara tepki verir bu nedenle dedektörleri seçerken ilk olarak tutuşacak maddenin tipi ve emisyon spektrumu ile dedektörün spektrumu örtüşmelidir. 

 

■ UV ALEV DEDEKTÖRLERİ 

185nm ile 260nm arası gözle görülmeyen dalga boylarında çalışma sağlayan UV Alev dedektörleri yakıt kaynaklarının hidrojen ve hidrokarbon gazı olduğu yerlerde kullanımı uygundur. Temiz alev diye tabir edilen doğalgaz, saf etan veya bütan yangınlarını tespit ederken en iyi sonucu verir.   Elektriksel ark, quartz halojen lambalar ve yıldırım gibi etmenler dedektörde yanlış alarmlara yol açabilir. 

■ UV/IR ALEV DEDEKTÖRLERİ 

İki algılama teknolojisinin “and” kapısı ile birleşiminden oluşan bu dedektörler yanlış alarmların en aza indirgenmesini ve iyi algılama mesafesi sağlar. 

■ ÇOKLU IR ALEV DEDEKTÖRLERİ 

Her biri farklı radyasyon frekansına duyarlı IR sensörlerden oluşan Çoklu IR alev dedektörleri oluşabilecek yanlış alarmlara karşı oldukça duyarlıdır.  Algılama süresi tek sensörlü IR dedektörlere nispeten biraz daha uzundur. 
 

 

Alev Dedektörlerinin Yerleşimi ve Aralıkları

■ Her dedektörün kapsamı sınırlı olmalıdır. Sınırlamada dikkate alınması gereken bazı faktörler:

    a) İncelenen alandaki herhangi bir nokta ile en yakın dedektör arasındaki görüş mesafesi;

    b) Radyasyona karşı engellerin varlığı;

    c) Girişimsel radyasyon kaynaklarının varlığı.

■ Alev dedektörlerinin miktarı, konumlandırılması ve ayarlanması, yeterli ve mümkün olduğu kadar eşit bir kapsama sağlayacak şekilde olmalıdır. 

■ Alev ışıması, ışık gibi doğrusal bir şekilde yayıldığından, yangın yeri ve alev algılayıcı arasında doğrudan bir görüş hattı gereklidir.

■ Alev dedektörlerinin kapsamı, izlenen alan veya tehlike içindeki her noktanın en az bir dedektörün görüş alanı ve menzili dahilinde olduğunu doğrulamak için alanın çizim planında belgelendirilmelidir.
 

 

■ Algılama yapılacak alanda alev dedektörünün görüşünü engelleyebilecek yükseltilere dikkat edilmeli ve bu cisimlerin arkasında kalacak olan kör noktaları kapsayacak şekilde diğer kısımlara da dedektör yerleşimi yapılmalıdır.  Yerleşim yapılırken dedektörü etkileyebilecek dış etmenler ; quartz halojen lambalar, kaynak yapılacak yerler, radyal ısı kaynakları gibi noktalarında dedektörün algılama alanı içerisinde kalmamasına dikkat edilmelidir.

 

■ CEN/TS 54-14:2018 de belirtilen hassasiyet sınıflandırmasına göre ( Class-1 , Class-2, Class-3 ) hangi yükseklik ve açı ile montaj yapılması durumunda izin verilen maksimum kapsama alan bilgileri ayrıntılı olarak verilmiştir

 

 

Tank Sahalarında Uygulama

Petrol, gaz ve kimya tesislerindeki tank sahalarında kullanılır, (IR3, UV+IR2)

Alev dedektörleri çok yüksek tepki hızına (tipik olarak 3 ila 8 saniye) sahiptir, 

Yangının erken tespiti ve çevredeki diğer tanklara ulaşmadan önce önlemler alınmasına olanak sağlar,

Alev dedektörleri yüzer bir çatının üzerindeki tüm alanlar, dolum ve boşaltım ağızları için komple algılama sağlar,

Alev dedektörleri, dahili yüzer tank uygulamaları için flanşa monte edilebilir (gösterildiği gibi) veya çevrede bulunan direklere monte edilebilir,
 

 

•    Acil durum ekiplerinin yangınla mücadele faaliyetlerinin başlatılmasında zaman tasarrufu,

•    Köpüklü ve Sulu yangın söndürme sistemlerinin ilgili tankta otomatikman devreye sokulması, (Otomatik Deluge Tetikleme)

•    Otomatik söndürme olan projelerde alev dedektöründen alınan bilgiyle ve fiberoptik yangın sisteminden alınan bilgiyle cross-check yapılmakta, sistemin hatalı alarm verme olasılığı ortadan kaldırılarak otomatik söndürme devreye sokulmaktadır.

•    Yangın çıkan tank çevresinde otomatik soğutma sisteminin devreye sokulması ve bu sayede yangın riskinin diğer tanklara sirayetinin engellenmesi,
 

Konveyörlerde Uygulama

Termik santrallerdeki kömür konveyörlerinde, özellikle transfer bantlarında ve bunker girişlerinde,

Katı atık ve kağıt tesislerindeki konveyörlerde, (IR3, UV+IR2)

Alev dedektörleri çok yüksek tepki hızına (tipik olarak 3 ila 8 saniye) sahiptir ve bu sayede erken önlemler alınmasına olanak sağlar,

Erken alarm tespiti ve konveyörün durdurularak yangının geniş alanlara yayılımının engellenmesi,
 

 

Üretim Proseslerinde Uygulama Kullanım Alanları;

•    Kimyasal Tesisler        

•    Nükleer Güç Santralleri      
 
•    Makine Daireleri        

•    Boya Kabinleri        

•    İlaç Üretim Tesisleri        

•    Askeri Uygulamalar        

•    Denizcilik Endüstrisi    

•    LNG / LPG Üretimi        

•    Atık Geri Dönüşüm Tesisleri

•    Matbaa/Baskı

•    Rafineriler

•    Yakıt Yükleme Tankları

•    Depolama Tankları

•    Uçak Hangarları

•    Petrokimya (Karada / Açık Denizde)

•    Depolama ve Taşıma

•    Kömür Tesisleri

Alev dedektörleri için EN54-10 standardı esas alınmalıdır.


8.    Aktif hava çekmeli 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 (Atriyum/Avlu) ve foodcourdt (Alışveriş Merkezi Yemek Katı) (atriyum/orta avlu) alanları, spor salonları, hava limanları, uçak hangarları, müze ve tarihi yapılar, soğuk hava depoları, data center(veri merkezi) , server odaları gibi dumanın algılanmadan önce geniş bir alana yayıldığı yüksek tavanlı ve geniş mekanlarda ya da yapay/doğal havalandırma koşullarından ötürü diğer algılama yöntemlerinin yetersiz olduğu alanlarda duman algılama için kullanılır.
 

 

Hava Emişli Hassas duman algılama sistemleri EN54 standartlarına uygun algılama sınıflarında aşağıda ki teknolojiler kullanılan dedektörler kullanılır. Tek veya birden fazla farklı sensörlü (hidrid tip)  dedektörler bir veya çok borulu 

- Lazer sensör 

- Yüksek güçlü LED sensor (high power LED)

- Bulut Hücreli sensör (Cloud chamber)

- Fotoelektrik tip sensör

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 tesisleri
• 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 tasarım standardı 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 beklemek yerine 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, mikroişlemci 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 Standartları

•    EN54-20 Fire Detection and Fire Alarm Systems – Part 20: Aspirating smoke detectors (EN54-20); the standard for the installation of ASD systems in Europe 

Amerikan Standartları

•    National Fire Alarm and Signaling Code (NFPA 72) 
•    Standard for the Protection of Information Technology Equipment (NFPA 75) 
•    Standard for the Fire Protection of Telecommunications Facilities (NFPA 76) 


9.    Doğrusal (Işın Tipi) duman dedektörleri

Beam dedektörler; endüstriyel depo, üretim alanları, fabrikalar, enerji üretim tesisleri, fuar ve sergi alanları, konferans salonları, alışveriş merkezlerindeki atriyum ve alışveriş merkezlerinin yemek için ayrılmış  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.

 

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)

UV+IR ÇİFT IŞINLI BEAM DEDEKTÖRLER

UV+IR Çift ışınlı duman dedektörü IR 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.
 

 

Bu dedektör, 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. 

UV+IR Çift ışınlı 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. 

Normal ışın dedektörlerinden çok daha hızlı ve kolay montaj ve ayarlama özellikleri sunmaktadır. 

Çalışma Prensibi
 

Emitter -UV/IR ışık veren bir LED 
Imager-Lens ile ışığı üzerinde toplayan bir CMOS devresi

 

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)


Doğrusal (ışın tipi) duman dedektörleri için EN54-12 standardı esas alınmalıdır.