سیستم F&G نقش مهمی در افزایش ایمنی و پیشگیری از حریق، انفجار و ریسک های ناشی از انتشار گازهای سمی در صنایع پرخطر مثل نفت، گاز، پتروشیمی و پالایشگاه و صنایع مشابه دارد. به همین دلیل طراحی سیستم F&G و رفع چالش های مرتبط با آن دارای اهمیت حیاتی است. به همین دلیل در این مطلب از مقالات گنجینه پاوان به دیزاین سیستم F&G پایش شعله و گاز و چالش های آن می پردازیم.
سیستم پایش آتش و گاز F&G Sysytem چیست؟
سیستم پایش آتش و گاز (Fire and Gas Detection System) یا به اختصار F&G Sysytem یکی از اصطلاحات تخصصی پایش گاز و بخشی از یک سیستم ترکیبی شامل اجزا و مدارهایی است که برای نظارت، تشخیص و اعلام وجود آتش، شعله، دود، گازهای قابل احتراق و سمی جهت انجام واکنش مناسب طراحی و تنظیم شده اند. اهمیت سیستم پایش شعله و گاز به ویژه در صنایع نفت و گاز بر هر کارشناس این حوزه کاملا آشکار است.
به طور کلی سیستم F&G یک سیستم مدیریت ایمنی برای تشخیص آتش و گاز است. طراحی سیستم F&G به نحوی است که سیگنال های تشخیص شعله، دود، گاز قابل احتراق و گاز سمی را در محل صنعتی مورد نظر جمع آوری می کند و از طریق خروجی منطقی نرم افزار، فلاشرهای هشدار حریق، زنگ هشدار حریق و سیستم اطفای خودکار مثل اسپرینکلر و سیستم تهویه مطبوع و غیره را کنترل می کند.
اهمیت پایش آتش و گاز در صنایع پرخطر
هر کارخانه یا پروژه صنعتی باید به گونه ای طراحی شود که ایمن باشد. لایه های حفاظتی باید شناسایی و اجرا شوند تا خطرات روی تاسیسات و پرسنل کاهش یابد. این لایه های حفاظتی فرآیند و پرسنل آن را ایمن می کند.
یک سیستم تشخیص آتش و گاز F&G نیز یک سیستم ابزار دقیق ایمنی SIS (Safety Instrumented System) بسیار گسترده و مؤثر است که هر گونه خطر از نظر آتش سوزی یا نشت گازهای قابل احتراق و سمی را تشخیص داده و برای به حداقل رساندن خطر و جلوگیری از تبدیل آن به آتش سوزی یا انفجار یا آسیب های دیگر اقدام می کند.
یک سیستم پایش آتش و گاز F&G به طور مداوم تمام مناطق را نظارت می کند و اطلاعات سیستم های تشخیص / حفاظت را در اختیار اپراتور قرار می دهد. سیستم F&G در مورد هر موقعیت خطرناک به پرسنل هشدار می دهد و بسته به سطح خطر شناسایی شده، نسبت به کاهش خطر از طریق توقف فرآیندها و رهاسازی عوامل اطفا حریق، اقدام می کند. به همین دلیل اقدامات تشخیصی از طریق سیستم پایش گاز و آتش جهت حفاظت از حریق در صتایع پرخطر مثل پالایشگاه ها و صنایع نفت و گاز حیاتی است. از این رو سیستم F&G در پالایشگاه های نفت و گاز نقشی اساسی دارد.
چالش های طراحی سیستم F&G
یکی از دلایل اصلی که باعث ناکارآمدی یا خرابی یک سیستم پایش شعله و گاز می شود در اصل به دلیل وجود مشکلات و ضعف هایی در طراحی سیستم F&G آنها است. دلایل اصلی طراحی ضعیف سیستم F&G شامل موارد زیر است:
- دانش کم طراحان درباره دیزاین سیستم F&G
- نداشتن متدولوژی در دیزاین سیستم F&G
- عدم وجود معیارهای سنجش عملکرد یک سیستم F&G در مرحله طراحی.
- دیزاین سیستم F&G بدون توجه به سیستم های کاهش دهنده
در ادامه به بررسی هر یک از این چالش ها می پردازیم.
دانش کم طراحان درباره دیزاین سیستم F&G
ندانستن نحوه تعیین، انتخاب، کالیبره کردن و نصب دتکتورها بسته به نوع کاربرد می‌تواند منجر به عملکرد پایین سیستم پایش شعله و گاز F&G شود و باعث گردد که سیستم حضور آتش و یا گاز را هشدار ندهد یا برعکس با ایجاد هشدارهای کاذب باعث اخلال در فعالیت و تحمیل ضرر و زیان گردد.
تشخیص اشتباه و آلارم کاذب ممکن است به دلیل خرابی آشکارسازها یا به دلیل در نظر نگرفتن شرایط نصب آنها رخ دهد. یکی دیگر از جنبه های مهم مسائل تشخیص، پوشش کم است. زیرا ممکن است تعداد دتکتورها کمتر از مقدار لازم، پیش بینی شده باشد.
در مرحله طراحی سیستم F&G، انجام آنالیز و تجزیه و تحلیل پوشش دتکتورها بر اساس مدل های پراکندگی گاز یا آتش شناسایی شده مهم است. یعنی اگر در یک بخش از تأسیسات احتمال نشت گاز طبیعی زیاد باشد، پارامترسازی مدل پراکندگی با مقادیر اصلی که این گاز را مشخص می کند مانند ترکیب مولی، وزن مخصوص، فشار، دما و غیره، مهم است.
نداشتن متدولوژی در دیزاین سیستم F&G
طراحان از استانداردهای تجویزی زیادی برای سیستم های تشخیص حریق مانند استاندارد NFPA 72 و استاندارد EN54 استفاده می کنند. این استانداردها کاربرد وسیعی در تاسیسات ملکی دارند، اما در کارخانه ها و پروژه های صنعتی کاربرد کمی دارند.
همچنین انجمن بین‌المللی اتوماسیون (ISA) استانداردهایی برای دتکتورها بر اساس عملکرد مانند ISA 13.12.01 و ISA 92.0.01 را تدوین کرده است.این استانداردها بر عملکرد دتکتورها به عنوان یک عنصر جدا و بدون در نظر گرفتن سایر عناصر موجود در سیستم F&G تمرکز دارند.
بنابراین، صرف آشنایی و رعایت استانداردهای موجود برای طراحی سیستم F&G کارآمد کافی نیست. بلکه با در نظر تمام پارامترهای مؤثر، باید متدولوژی مشخصی را برای طراحی در نظر گرفت. یکی از این پارامترهای مهم توجه به معیارهای خاصی است که تولیدکنندگان تجهیزات سیستم پایش گاز و آتش F&G در طراحی آنها در نظر گرفته اند.
با توجه به چالش های فوق، در سال 2010 انجمن بین المللی اتوماسیون (ISA) یک توصیه فنی TR84.00.07 را منتشر کرد که در آن دستورالعمل های اساسی برای طراحی روش شناختی سیستم F&G در حوزه های فرآیندهای صنعتی ارائه می شود. از جمله نکات اصلی تحت پوشش این توصیه فنی دو مورد را می توان برجسته کرد:
- یک چرخه عمر F&G از طراحی تا از رده خارج کردن را ارائه می دهد.
- دیزاین سیستم F&G را با تمرکز بر کاهش ریسک کارخانه یا پروژه تا مقادیر قابل تحمل در نظر می گیرد.
عدم وجود معیارهای سنجش عملکرد سیستم F&G در مرحله طراحی
قبل از ارائه دسورالعمل TR84.00.07 هیچ راهی برای تضمین اینکه طراحی های انجام شده برای سیستم F&G کارآمد هستند و به خوبی عمل می کنند، وجود نداشت. از این رو، هیچ روشی برای بررسی عملکرد پوشش دتکتورهای گاز و دتکتورهای شعله و ارتباط متقابل آنها با کاهش خطر وجود نداشت.
به همین ترتیب، سعی شد مفاهیم امنیتی و در دسترس بودن عملکردی بر اساس استانداردهای شناخته شده IEC 61508 و IEC 61511 ترکیب شود. با این حال، هنگام تلاش برای تفسیر مفاهیم ارائه شده در این استانداردها، طراحان به دلیل ماهیت استانداردهای ایمنی عملکردی پیشگیری و به دلیل اصل کاهش که در طراحی سیستم F&G گنجانده شده است، سوالات زیادی را مطرح کرده اند.
دیزاین سیستم پایش بدون توجه به سیستم های کاهش دهنده
یک سیستم کاهش دهنده (mitigation system) عبارت از مجموعه ای از ترتیبات یا تجهیزات برای کاهش اثرات بد و مخرب چیزی (مثل اثرات مخرب یک حادثه) است. سیستم های اطفای حریق مثل اسپرینکلر یا انواع سیستم اطفای حریق گازی برای کاهش اثرات مخرب حریق نصب می کردند. بنابراین یک سیستم کاهش دهنده به حساب می آیند.
بسیاری از متدولوژی های طراحی، از جمله استاندارد TR84.00.07 ISA، مبتنی بر سه عامل پوشش دتکتورها، دسترس پذیری سیستم پایش، و اثربخشی عناصر کاهش هستند. با این حال، تأکید زیادی بر دو عامل اول انجام می شود و اثربخشی عناصر کاهش زیاد مورد توجه قرار نمی گیرد.
به همین دلیل، عناصر کاهش دهنده آن طور که انتظار می رود عمل نمی کنند زیرا انتخاب تکنیک های کافی و اقدامات کاهش لازم، در نظر گرفته نمی شود. بنابراین عواملی مانند منطقه کاهش، نوع آتش سوزی، شیوه عایق سازی جهت پیشگیری از نشت گازها یا مایعات قابل اشتعال، کاهش استحکام سیستم مربوط به تداوم عملیات در حضور آتش یا گازها، برای کاهش خطر و تخریب در طراحی سیستم F&G باید در نظر گرفته شوند.
سخن آخر طراحی سیستم F&G
در این مطلب از مقالات گنجینه پاوان به طراحی سیستم F&G و چالش های آن پرداختیم. رفع چالش های مذکور می تواند نقش مهمی در افزایش کارآمدی سیستم پایش و کاهش خطرات بالقوه داشته باشد. طراحی سیستم پایش گاز و آتش F&G فرایندی کاملا تخصصی است و استفاده از متخصصان مجرب در این زمینه ضرورتی حیاتی است.
شرکت گنجینه پاوان با تکیه بر دانش و تجربه متخصصان خود در اجرای موفق پروژه های بزرگ و متوسط در صنایعی چون نفت، گاز، پتروشیمی، نیروگاهی، سکوهای نفتی، پایانه های نفتی، معادن، آزمایشگاه ها، حفاری، مراکز شیمیایی، کارخانجات صنعتی (فولادسازی، سیمان و …) آماده طراحی و اجرای سیستم های پایش گاز و آتش F&G System برای صنایع و پروژه های پرخطر را دارد.
گنجینه پاوان متعهد است تا با ارزیابی کامل ریسک و شرایط محیطی و سایر عوامل موثر، کارآمدترین سیستم پایش شعله و گاز را برای فضای کاری کارفرمایان طراحی و اجرا نماید.
منابع:
