كواشف الحريق، وطرق توصيلها

وصف الموقف التعليمي التعلمي

طلب صاحب مصنع من شركة لبيع أنظمة الحماية والمراقبة مساعدته في اختيار كواشف نظام إنذار الحريق المناسبة؛ لتركيبها في مصنعه.

.1 أناقش سبب وجود عديد من أنواع كواشف إنذار الحريق. .2 أناقش أهم العوامل التي يجب مراعاتها في اختيار كواشف الحريق المناسبة لموقع التركيب.

تُقسّم كواشف الحريق، وفق حساسيتها لنواتج الحريق، إلى الأنواع الآتية:

.1 كاشف الدخان الأيوني: يُعدّ من الكواشف ذات التكلفة القليلة، والموثوقية العالية، خاصة في مراحل الحريق الأولى، مع توفّر كميات قليلة من الدخان، ويبين الشكل (1) الآتي كاشف الدخان الأيوني:

يبيّن الشكل (2) مكونات كاشف الدخان الأيوني، وهي: .1 صفيحتان معدنيتان. .2 مصدر إشعاع من نوع ألفا. .3 مصدر جهد مستمر.

يحتوي الكاشف على فتحة لدخول الهواء الموجود في المكان المراد حمايته، فتعمل المادة المشعة على تأيين الهواء بين الصفيحتين، فتعمل جسيمات الهواء المتأينة على تحرير إلكترونات، فتنجذب نحو الصفيحة الموجبة؛ ما يسبّب مرور تيار بين الصفيحتين بشكل مستمر. وعند حدوث حريق، تدخل جسيمات الدخان بين الصفيحتين؛ ما يؤدي إلى جذب الإلكترونات المارة بينهما، وبالتالي يتوقف التيار المار بين الصفيحتين، فيتم تفعيل الإنذار بوجود حريق.

.2 كواشف الدخان الكهروضوئية: يحتوي الكاشف على خلية كهروضوئية ⁦(Photoelectric)⁩ تكون مثبّتة داخل المجس، وتتكون من مرسل أشعة تحت الحمراء، ومستقبل أشعة تحت حمراء، ويبيّن الشكل (3) الآتي كاشف الدخان الكهروضوئي:

في الحالة الطبيعية عندما لا يوجد حريق، ينطلق الشعاع الضوئي من المصدر الضوئي، ولا يصطدم بالمستقبل الضوئي، مشيراً إلى عدم وجود حريق، وعند حدوث حريق، يدخل الدخان إلى حجرة الكاشف، وتصطدم جسيمات الدخان بالشعاع الضوئي، وتعمل على تشتيته، فينعكس جزء منه على المستقبل الضوئي، فيعمل الكاشف على إعطاء إشارة للوحة التحكم بوجود حريق، كما في الشكل (4) الآتي:

ملاحظة: يحيط بمداخل جميع كواشف الدخان الكهروضوئية شبك؛ لمنع دخول الحشرات؛ لكيلا تعترض الحزمة المرسلة، فينطلق إنذار كاذب.

.3 كواشف الدخان الخطية ⁦(Linear smoke Detectors)⁩: يُستخدم هذا النوع من الكواشف في الأماكن المرتفعة التي يزيد ارتفاعها عن 12 م، والقاعات ذات المساحة الكبيرة، وفق توصيات الشركة الصانعة.

يتكوّن كاشف الدخان الخطّي من مرسل أشعة تحت الحمراء، ومستقبل لها، ويصنع المرسل والمستقبل كل منهما بوحدة مستقلة عن الآخر، وغلاف مستقل، كما يبيّن الشكل (5) الآتي، ويركّبان بخط مستقيم:

يعمل المرسل على إرسال أشعة تحت الحمراء غير مرئية، ويتكوّن المستقبل من خلية ضوئية تستقبل الأشعة المرسلة تحت الحمراء، وفي حالة حدوث حريق، يعمل الدخان على اعتراض الحزمة الضوئية، فيعطي الكاشف إشارة للوحة التحكم بوجود حريق، كما في الشكل (6) الآتي:

الشكل (6): مبدأ عمل كاشف الدخان الخطّي ثانيًا- كواشف اللهب ⁦(Flame Detectors)⁩: تقوم كاشفات اللهب بالكشف عن الإشعاعات غير المرئية الناتجة من اللهب، حيث تُقسّم إلى نوعين، هما: .1 كاشف لهب الأشعة تحت الحمراء: يُستخدم في المناطق المغلقة، والمناطق الخارجية أيضاً. .2 كاشف لهب الأشعة فوق البنفسجية: يُستخدم في المناطق المغلقة فقط؛ بسبب احتواء أشعة الشمس على الأشعة فوق البنفسجية، فإذا تعرّض الكاشف لأشعة الشمس، سوف يعطي إنذاراً كاذباً بوجود حريق.

يعمل كاشف اللهب على تحسس الأشعة المنبعثة من اللهب، بوساطة مجس كهروضوئي معرّض للجو المحيط بالكاشف، كما هو موضح في الشكل (8)، والآخر داخل الكاشف، فعند حدوث حريق، يتعرّض الكاشف للأشعة المنبعثة من اللهب، فيعطي إشارة كهربائية للمقارن، فيعمل على تضخيمها، ويعطي إشارة للوحة التحكم؛ لإعطاء إنذار بوجود حريق.

ثالثًا- كواشف الحرارة ⁦(Heat Detectors)⁩: تعمل كواشف الحرارة على اكتشاف التغيّر المفاجئ في درجة الحرارة، أو معدل التغيّر في درجة الحرارة.

يتكوّن الكاشف من مجسّي حرارة، أحدهما معرّض للجو، والآخر مغلق بإحكام، وعند تغيّر درجة الحرارة في الجو المحيط بالمجس، فإن المجس الأول يتأثّر بالحرارة قبل الآخر، ويعمل المقارن على المقارنة بينهما، ويعطي إشارة بذلك للوحة التحكم. تُقسّم كواشف الحرارة تبعاً لمبدأ عملها، إلى الأقسام الآتية: .1 كواشف الحرارة الثابتة ⁦(Fixed Temp. Detector)⁩: في هذا النوع من الكواشف، يتم ضبط درجة الحرارة التي يعمل عندها الكاشف مسبقاً من الشركة الصانعة، وعادة ما يتم ضبطها أعلى من 55 درجة مئوية، فعند ارتفاع درجة الحرارة عن الدرجة المضبوطة، يعطي الكاشف إشارة إنذار بوجود حريق، ويبين الشكل (10) الآتي كاشف حرارة ثابت:

.2 كواشف معدل ارتفاع درجة الحرارة ⁦(Rate of Rise Temp Detectors)⁩: تُستخدم عادة في المناطق ذات درجة الحرارة العالية، مثل أماكن وجود أفران حرارية، وفي حال استخدام النوع السابق، سيعطي إنذاراً كاذباً. يعتمد مبدأ عمله على معدل التغيّر في درجة الحرارة، فعند تغيّر درجة الحرارة بشكل سريع خلال أجزاء من الثانية، يعطي الكاشف إنذاراً بوجود حريق للوحة التحكم، ويبين الشكل (11) الآتي كاشف معدل تغيّر درجة:

رابعًا- كواشف الحريق متعددة عناصر الاستشعار ⁦(Combination-Detectors)⁩: يحتوي الكاشف على أكثر من عنصر استشعار، وكل منها يستجيب لخاصية معينة من نواتج الحريق، مثل: الحرارة، والدخان، أو الحرارة الثابتة، أو معدل تغيّر درجة الحرارة، أو اللهب، أو الغاز، ولا يتم تفعيل الكاشف بوجود حريق إلا إذا تفعلت عناصر الاستشعار المكوّنة للكاشف جميعاً، ويقلل هذا النوع من الكواشف من الإنذارات الكاذبة بشكل كبير، ويبين الشكل (12) الآتي هذا النوع من الكواشف:

خامسًا- كواشف غازات الاحتراق ⁦(Gases detector)⁩: تُعدّ هذه الكاشفات من الأنواع التي تستجيب لنوع واحد أو أكثر من غازات الاحتراق، مثل غاز أول أكسيد الكربون، وثاني أكسيد الكربون، وغاز البروبان، وهذه الأنواع من الكاشفات عمرها محدود، فمن المهم أن يكون المستخدم على دراية بعمرها الافتراضي، وفق تعليمات الشركة الصانعة، وتوصياتها، بحيث يتم استبدالها بشكل دوري، والشكل (13) الآتي يبين أحد كواشف الغاز المستخدمة في أنظمة إنذار الحريق:

-1 يجب أن تُصنّع من مواد صلبة مغلقة بإحكام، تتحمل الصدمات، والاهتزازات. -2 يجب تثبيت الكاشف، وفكّه عن طريق ضغط، ودوران بسيط؛ لتسهيل عملية فك الكاشف، وتبديله، وصيانته. -3 يكون الكاشف مصمماً، بحيث يمكن تنظيفه بسهولة. -4 يمكن رؤية استجابة تشغيل الكاشف بوضوح من الخارج عن طريق باعث ضوء يثبت على جسم الكاشف.

-1 يجب أن تُركّب جميع كواشف الحريق لنظام معين على قاعدة قياسية واحدة. -2 يجب أن تكون نهايتها مجهزة بنقاط؛ لتوصيل الأسلاك مع كواشف أخرى، أو مع لوحة التحكم. -3 أن تكون نقاط التلامس قوية، وتتحمل الاهتزاز؛ نتيجة الضغط عند تركيب الكواشف، وفكّها. -4 يجب أن تُزوّد القاعدة بنظام ميكانيكي بسيط، يسمح بقفل رأس الكاشف بعد تركيبه؛ لمنع الفك العشوائي.

-1 تركيب الكاسر اليدوي: يجب أن يكون ارتفاعه عن مستوى الأرض 1.40 متر. -2 تركيب كاشف الدخان: يغطي كاشف الدخان مساحة نصف قطرها (7.5) متر، ولكن يتم احتساب نصف قطر التغطية الذي يساوي (5) أمتار؛ لضمان عدم وجود مناطق غير مغطاة، ويبين الشكل (15) الآتي التوزيع الصحيح لكواشف الدخان، ومساحة تغطيته:

الشكل (15): المسافات الواجب مراعاتها عند تركيب كواشف الدخان -3 عند تركيب الكاشف الحرارة: يغطي كاشف الحرارة مساحة نصف قطرها (5.3) متر، ولكن يتم احتساب نصف قطر التغطية الذي يساوي (4) أمتار؛ لضمان عدم وجود مناطق غير مغطاة، ويبين الشكل (16) الآتي التوزيع الصحيح لكواشف الحرارة، ومساحة تغطيته:

-1 أذكر مكونات كاشف الدخان الأيوني. -2 أشرح مبدأ عمل كاشف الدخان الكهروضوئي. -3 أشرح مبدأ عمل كاشف الدخان الأيوني. -4 أفرق بين كواشف الحرارة الثابتة، وكواشف معدل ارتفاع الحرارة. -5 أوضح مجال استخدام كواشف الدخان الخطّية. -6 أشرح بالرسم مساحة تغطية كاشف الدخان. -7 أشرح بالرسم مساحة تغطية كاشف الحرارة.