در محیطهای صنعتی و حساس همچون پالایشگاهها، پتروشیمی، نیروگاهها و تجهیزات نفت و گاز، خطر آتشسوزی و نشت گازهای اشتعالپذیر یا سمی همیشه وجود دارد. لذا داشتن یک سیستم یکپارچه که بتواند هم آتش و هم نشت گاز را در زمان مناسب تشخیص داده، هشدار دهد و آزادسازی اقدامات حفاظتی را انجام دهد، ضرورت حیاتی است.
سیستم F&G (Fire & Gas) به معنای پایش و تشخیص آتش و گاز است و یکی از اجزا کلیدی در دفاع ایمنی صنعتی به شمار میآید. در این مقاله، علاوه بر اینکه پاسخ میدهیم سیستم F&G چیست، به طراحی سیستم F&G، انواع آن، تجهیزات سیستم F&G، مزایا و چالشها خواهیم پرداخت.
تعریف و نقش سیستم F&G
سیستم F&G (Fire & Gas System) مجموعهای از تجهیزات، سنسورها، کنترلکنندهها و منطقهای حفاظتی است که به صورت یکپارچه برای تشخیص، هشدار و کنترل آتش و نشت گاز طراحی میشود.
عملکردهای اصلی سیستم F&G عبارتاند از:
- پایش (Monitoring): نظارت مداوم بر شرایط محیطی برای شناسایی دود، شعله، گاز قابل اشتعال یا گاز سمی
- هشدار (Warning / Alarm): ارسال سیگنالهای صوتی/نوری یا اطلاع به اتاق کنترل
- Trip / Shut-down: قطع یا متوقف کردن تجهیزات پرخطر (موتورها، پمپها، سیستم تهویه و غیره) در هنگام تشخیص خطر
- اقدام (Actuation / Mitigation): فعالسازی سیستمهای اطفا (مانند اسپری، گاز اطفا یا آب مه) و اقدامات حفاظتی دیگر
در حقیقت، سیستم F&G ترکیبی از سیستم اعلام حریق F&G و سیستم پایش گاز و آتش است که برای پوشش کامل مخاطرات صنعتی طراحی میشود.
انواع سیستمهای F&G
وقتی در مورد انواع سیستم های F&G صحبت میکنیم، معمولاً دو رویکرد وجود دارد:
سیستم F&G مبتنی بر استاندارد
در این روش، از استانداردها و دستورالعملهای از پیش تعیین شده (مثلاً NFPA، EN، استاندارد صنعتی) تبعیت میشود و طراحی بر اساس این قوانین انجام میشود. مثلاً استانداردهایی مانند NFPA 72، NFPA 76، ISA TR84.00.07 برای طراحی سیستم F&G در صنایع مرتبط توصیه میشوند.
طراحی مبتنی بر عملکرد
این روش، مدلی منعطفتر است و بر اساس تحلیل احتمال خطر طراحی میشود تا بهترین عملکرد ممکن با هزینه بهینه به دست آید.
برای مثال، در گزارش ISA TR84.00.07 به این موضوع پرداخته شده که در پروژههای صنعتی، رویکرد مبتنی بر عملکرد باعث میشود تا انتخاب سنسورها، تعداد و محل نصب آنان بر اساس ریسک و اثربخشی سیستم باشد و نه صرفاً براساس جدولهای قالبی استاندارد.
در بسیاری از پروژههای صنعتی بزرگ، ترکیبی از هر دو رویکرد نیز انجام میپذیرد.
تجهیزات سیستم F&G
برای اینکه سیستم F&G عملکرد مؤثری داشته باشد، باید از اجزای استاندارد و هماهنگ تشکیل شود. مهمترین تجهیزات سیستم F&G شامل موارد زیر هستند:
سنسورها و دتکتورها
سنسورها قلب سیستم هستند. انواع آنها عبارتاند از:
- دتکتور شعله: شامل IR، UV، ترکیبی UV/IR یا IR3 — برای تشخیص شعله در آتشهای هیدروکربنی یا گازی
- دتکتور گاز قابل اشتعال : سنسور کاتالیتیک، IR نقطهای، Open-path، و سنسورهای لیزری
- دتکتور گاز سمی: سنسورهای الکتروشیمیایی، نیمههادی و یا IR
- دتکتور حرارت و دود: برای پوشش تهدیدات آتش کلاس A یا نشانه اولیه آتش
- شستی دستی: برای فعالسازی دستی هشدار آتش
هر سنسور باید در محیط مناسب، با درجه حفاظت (IP) مناسب و با توجه به شرایط محیطی نصب شود.
کنترل پنل، PLC و منطق تابعی (Logic / Cause & Effect)
سیستم کنترل مرکزی یا پنل F&G دریافت سیگنالها را انجام میدهد و بر اساس منطق تعریفشده تصمیم میگیرد که آلارم صادر شود، تجهیزات قطع شوند یا سیستم اطفا فعال گردد.
در برخی پروژهها، سیستم F&G به ESD یا DCS متصل میشود تا برش فرآیند یا خاموشی ایمن انجام شود.
سیستمهای اطفا و اقدامات حفاظتی
بخشی از سیستم F&G، توانایی فعالسازی تجهیزات اطفا دارد:
- گاز اطفا (Clean Agent, Inert Gases, FM200، NOVEC)
- آب مه (سیستم واترمیست) یا سیستم deluge
- اسپری خاموشکننده
- سیستم مهار و تهویه اضطراری
تجهیزات جانبی و سیگنالینگ
- آژیرها، فلاشرها و چراغهای هشدار
- تجهیزات مانیتورینگ فشار، وضعیت شیرها
- ارتباط با اتاق کنترل، سیستمهای SCADA
- رکوردها، گرافیک نمایشی (Mimics)
مراحلی برای طراحی سیستم F&G و فازهای اجرایی
طراحی سیستم F&G باید با رعایت مراحلی اصولی و مستند انجام شود تا از کارایی و ایمنی آن مطمئن باشیم:
- فاز تحلیل خطر
ابتدا باید تمامی خطرات احتمالی آتش و نشت گاز را شناسایی کنید، نقاط بحرانی را مشخص کنید و تحلیل ریسک انجام دهید. - تعیین فلسفه سیستم
مشخص کردن اینکه سیستم F&G قرار است چه عملکردهایی داشته باشد (مثلاً آلارم، قطع برق، فعالسازی اطفا) و معیارهای تصمیمگیری (Voting، آستانهها، تأخیرها). - طراحی پوشش دتکتورها و نقشه F&G
با توجه به نوع گاز، شعله و محیط، محل نصب دتکتورها را طراحی کرده و پوشش بهینه را محاسبه کنید. این کار اغلب با نرمافزارهای شبیهسازی و تحلیل پراکندگی گاز انجام میشود. - طراحی منطق Cause & Effect و بلوک تابعی
منطق تصمیمگیری بین ورودیها و خروجیها طراحی میشود (مثلاً اگر دو دتکتور گازی همزمان آلارم دهند، قطع برق و فعالسازی سیستم اطفا). - انتخاب تجهیزات و هماهنگی با سیستمهای جانبی
انتخاب سنسور مناسب، پنل و دستگاههای اطفا، همچنین هماهنگی با سیستم برق، تهویه، سیستم ESD و غیره. - نصب، راهاندازی و تست
نصب فیزیکی، پیکربندی کنترل پنل، انجام تست کارایی، آزمون پوشش، خطا، تأیید از عملکرد سیستم. - نگهداری، بازبینی و بهروزرسانی
برنامه نگهداری دورهای، کالیبراسیون سنسورها، تست سیگنال، بازبینی منطق و تطبیق با تغییرات فرآیند.
مزایا سیستم F&G
- کاهش زمان پاسخ به حوادث
- اطلاع سریع از نشت گاز یا آتش پیش از گسترش
- اتخاذ تصمیمات کنترلی خودکار
- یکپارچگی با سیستمهای ایمنی و کنترلی دیگر
- کاهش خسارات و توقف عملیات
چالشها و محدودیتهای سیستم F&G
- هزینه اولیه بالا
- نیاز به مهندسی دقیق و دانش تخصصی
- احتمال آلارم کاذب (False Alarm)
- محیطهای صنعتی دشوار (گرد و غبار، خوردگی، رطوبت)
- تطبیق با استانداردها و مقررات ملی
- مشکلات پوشش مناسب سنسورها
در طراحی F&G باید با دقت به این چالشها پرداخته شود تا سیستم از عملکرد قابل اتکا بهرهمند باشد.
کاربرد سیستم F&G در صنایع پالایشگاهی، نفت و گاز
یکی از پرکاربردترین زمینهها برای سیستم F&G، پالایشگاهها، سکوی نفتی، واحدهای پتروشیمی و واحدهای فرآیندی حساس است. در این محیطها:
- احتمال نشتی گازهای هیدروکربنی زیاد است
- ترکیب آتش و گاز سمی ممکن است
- نیاز به ایمنی بسیار بالا وجود دارد
به همین دلیل تجهیزات سیستم F&G در پالایشگاه باید ضمن حساس بودن، مقاوم در شرایط محیطی سخت باشند. در این محیطها منطق تعامل بین سیستم F&G و سیستم ESD (قطع اضطراری فرآیند) حیاتی است.
مقایسه سیستم F&G با سیستم اعلام حریق معمولی
در بسیاری موارد، افرادی تصور میکنند سیستم F&G همان سیستم اعلام حریق است. اما تفاوتها عبارتاند از:
- سیستم اعلام حریق معمولی فقط آتش را تشخیص میدهد (دود، حرارت، شعله)
- سیستم F&G علاوه بر آتش، نشت گاز را نیز پایش میکند
- سیستم F&G معمولاً در محیطهای صنعتی نصب میشود و دارای امکانات کنترلی اضافی
- برخی بخشهای سیستم F&G با سیستم اعلام حریق مشترک هستند
پرسشهای متداول
۱. سیستم F&G چیست و چه تفاوتی با سیستم اعلام حریق دارد؟
سیستم F&G یا Fire & Gas، شامل تشخیص همزمان آتش و نشت گاز است؛ اما سیستم اعلام حریق صرفاً بر آتش تمرکز دارد.
۲. آیا سیستم F&G فقط برای صنایع بزرگ مناسب است؟
اکثر کاربردها در صنایع بزرگ است اما در پروژههای حساس متوسط هم استفاده میشود، اگر ریسک نشت گاز وجود داشته باشد.
۳. معیار SIL چه نقشی در سیستم F&G دارد؟
SIL (سطح امنیت عملکردی) نشاندهنده قابلیت اطمینان سیستم است و باید بر اساس ریسک و کاهش مخاطرات انتخاب شود.
۴. آیا سیستم F&G نیاز به نگهداری خاصی دارد؟
بله، باید کالیبراسیون ماهانه یا سالانه انجام شود، تست عملکرد، بررسی سیمکشی و سلامت سنسورها لازم است.
۶. آیا سیستم F&G میتواند فرآیند را خاموش کند؟
بله اگر به سیستم ESD متصل باشد، میتواند اقدامات کنترلی مانند خاموش کردن پمپ یا قطع برق را انجام دهد.
۷. در پالایشگاه چه نوع سنسوری بیشتر کاربرد دارد؟
سنسورهای شعله UV/IR، سنسورهای گاز هیدروکربنی (IR نقطهای یا Open-path) و سنسورهای سمی بسته به محیط.
جمعبندی و نتیجهگیری
در این مقاله به این سؤال پاسخ دادیم که سیستم F&G چیست؛ یعنی سیستمی جامع برای تشخیص آتش و گاز بهصورت همزمان در محیطهای صنعتی و حساس. توضیح داده شد چه اجزایی دارد، چگونه طراحی میشود، مزایا و چالشها چیست، و کجا کاربرد دارد.
اگر پروژه صنعتی یا حساس دارید و نمیدانید چه نوع سیستم F&G مناسب شماست، مشاوران تجهیزات آتشنشانی آکا ایمن آمادهاند شما را راهنمایی کنند تا با انتخاب صحیح، ایمنی محیط خود را به بهترین شکل تأمین کنید. شرکت آکا ایمن به عنوان مرجع فروش تجهیزات آتشنشانی استاندارد و خدمات طراحی ایمنی، تضمین کیفیت و طراحی مطابق استانداردهای بینالمللی و مقررات کشور را به شما میدهد.

