دتکتور شعله UV شارپ‌آی مدل Spectrex SharpEye 40/40U

دتکتور شعله SharpEye 40/40U برای تشخیص سریع تابش فرابنفش ایجادشده در فرآیند احتراق طراحی شده است. این آشکارساز می‌تواند طیف متنوعی از حریق‌ها، از جمله آتش سوخت‌های هیدروکربنی، گازهای قابل اشتعال و حتی شعله نامرئی هیدروژن را شناسایی کند. محدوده حساسیت سنسور UV آن بین 0.185 تا 0.260 میکرون، معادل 185 تا 260 نانومتر قرار دارد.

این Detector برای استفاده در صنایع نفت و گاز، پالایشگاه، پتروشیمی، مناطق ذخیره و انتقال سوخت، صنایع شیمیایی و سایر محیط‌های Hazardous Area طراحی شده است. طراحی صنعتی، Heated Optics، خروجی‌های متنوع و ارتباط RS-485/Modbus امکان اتصال آن را به سیستم‌های Fire & Gas فراهم می‌کند.

در پروژه‌هایی که Flame Detector بخشی از یک سیستم جامع تشخیص حریق است، انتخاب Detector باید همراه با طراحی Coverage و سیستم کنترل انجام شود. برای این موضوع می‌توانید صفحه طراحی و اجرای سیستم‌های اعلام حریق ایمن سازه وزین را نیز به‌عنوان لینک داخلی مرتبط در متن صفحه محصول قرار دهید.

تفاوت 40/40U با 40/40UB

Spectrex این محصول را در دو نسخه اصلی معرفی کرده است:

فناوری تشخیص UV در SharpEye 40/40U

سنسور UV  دستگاه دتکتور شعله SharpEye 40/40U به تابش در محدوده:

185 تا 260 نانومتر

حساس است.

شعله‌های واقعی در فرآیند احتراق انرژی قابل توجهی در بخش UV طیف الکترومغناطیسی تولید می‌کنند. 40/40U این تابش را دریافت می‌کند و سپس سیگنال دریافتی را از نظر شدت، فرکانس و مدت‌زمان بررسی می‌کند.

Spectrex در طراحی بخش UV از مدار منطقی مخصوصی برای کاهش اثر برخی منابع غیرحریق استفاده کرده است. همچنین حساسیت Detector در محدوده دمای کاری پایدار نگه داشته می‌شود.

یک نکته بسیار مهم درباره هشدار کاذب

از آنجا که 40/40U یک UV Detector خالص است، باید هنگام جانمایی آن به منابع مصنوعی UV توجه ویژه‌ای کرد.

Emerson صراحتاً هشدار می‌دهد که Detector نباید در معرض منابعی مانند:

• Arc Welding
• Sparks
• Electronic Arc

قرار گیرد، زیرا این منابع می‌توانند تابش UV تولید کنند و باعث False Alarm شوند.

بنابراین اگر محل نصب دائماً دارای عملیات جوشکاری یا Arc است، باید طراحی Detector با دقت بیشتری انجام شود. این نکته یکی از تفاوت‌های مهم UV-only با Detectorهای Multi-Spectrum یا UV/IR محسوب می‌شود.

برد تشخیص حریق تا 15 متر

طبق User Guide رسمی Emerson، در بالاترین Sensitivity Setting، 40/40U می‌تواند یک Pan Fire با مساحت تقریبی 0.1 مترمربع از n-Heptane یا Gasoline را تا فاصله:

50 ft معادل حدود 15 متر

تشخیص دهد.

برد تشخیص برای سوخت‌های مختلف متفاوت است:

این اعداد مربوط به شرایط تست تعریف‌شده سازنده هستند و نباید به همه Fire Scenarioها تعمیم داده شوند. برای Gas Flame نیز ابعاد مشخصی برای Plume Fire در تست تعریف شده است.

تشخیص شعله هیدروژن

یکی از نقاط قابل توجه 40/40U قابلیت تشخیص Hydrogen Flame است.

هیدروژن هنگام سوختن ممکن است شعله‌ای بسیار کم‌رنگ یا تقریباً نامرئی برای چشم انسان ایجاد کند. بااین‌حال، فرآیند احتراق آن تابش UV تولید می‌کند که برای UV Flame Detector قابل شناسایی است.

Manual رسمی Emerson برای 40/40U برد آزمایشی حدود 12 متر را برای Hydrogen Plume Fire تعریف‌شده اعلام می‌کند.

به همین دلیل، فناوری UV می‌تواند در برخی پروژه‌های Hydrogen Application مزیت مهمی داشته باشد؛ البته جانمایی، Fire Scenario و Approval پروژه باید جداگانه بررسی شوند.

Response Time سریع

زمان پاسخ Typical مدل 40/40U طبق دیتاشیت:

حدود 3 ثانیه

است.

همچنین سازنده برای برخی Fuel Tests حداکثر Response Time حدود 10 ثانیه را ذکر می‌کند.

در نتیجه، Response Time دقیق به نوع سوخت، اندازه حریق، فاصله، زاویه قرارگیری Detector و Sensitivity Setting بستگی دارد.

بنابراین برای صفحه محصول بهتر است بنویسیم:

Typical Response Time: حدود 3 ثانیه، بسته به شرایط حریق و تنظیمات.

این عبارت بسیار دقیق‌تر از ادعای یک زمان ثابت برای تمام حریق‌هاست.

Alarm Delay قابل تنظیم

SharpEye 40/40U امکان تنظیم Alarm Delay تا 30 ثانیه را دارد. گزینه‌های قابل برنامه‌ریزی شامل:

0، 3، 5، 10، 15، 20 و 30 ثانیه

هستند.

این قابلیت به مهندس اجازه می‌دهد رفتار سیستم را مطابق Fire Philosophy پروژه تنظیم کند.

البته در مناطق High Risk نباید Delay بدون بررسی مهندسی افزایش پیدا کند؛ زیرا هر ثانیه تأخیر می‌تواند زمان فعال‌شدن Alarm، ESD یا سیستم اطفا را افزایش دهد.

میدان دید 100 درجه

Field of View دتکتور 40/40U نیز نسبتاً گسترده است.

طبق Manual:

Field of View گسترده امکان پوشش یک ناحیه بزرگ‌تر را فراهم می‌کند، اما برای تعیین تعداد Detectorها باید Line of Sight نیز بررسی شود.

برای مثال، Pipe Rack، Vessel، Tank، Compressor، Steel Structure یا سایر تجهیزات ممکن است بخشی از Coverage را مسدود کنند.

چرا Coverage Mapping اهمیت دارد؟

دتکتور شعله SharpEye 40/40U برخلاف Smoke Detector باید تقریباً دید مستقیمی نسبت به Fire Scenario داشته باشد.

بنابراین در طراحی 40/40U باید محل احتمالی وقوع حریق، فاصله Detector، زاویه نصب، ارتفاع، Obstruction و منابع UV مزاحم بررسی شوند.

در پروژه‌های حرفه‌ای، Coverage Mapping به مهندس کمک می‌کند نقاط Blind Spot و درصد پوشش هر Detector را مشخص کند.

برای ارتباط این Detector با معماری کلی اعلام حریق، می‌توانید در همین صفحه به مقاله داخلی کنترل پنل اعلام حریق آدرس‌پذیر لینک دهید.

Heated Optics؛ عملکرد بهتر در شرایط محیطی سخت

تمام Detectorهای خانواده SharpEye 40/40 این نسل از Heated Optical Window استفاده می‌کنند.

Heater دمای سطح Optical Window را حدود:

3 تا 5 درجه سانتی‌گراد بالاتر از دمای محیط

نگه می‌دارد.

این قابلیت به کاهش مشکلات ناشی از:

یخ، Condensation و Snow

کمک می‌کند.

Heated Optics سه Mode دارد:

در حالت Auto می‌توان دمای شروع Heater را در محدوده 0 تا 30°C تنظیم کرد.

خروجی آنالوگ 0–20mA

بسته به Wiring Option، 40/40U می‌تواند به خروجی 0–20mA Stepped مجهز باشد.

حالات اصلی آن عبارت‌اند از:

در مدل 40/40UB وضعیت BIT Fault نیز معمولاً با 2mA مشخص می‌شود؛ اما چون محصول مورد بحث 40/40U است، نباید BIT را به‌عنوان قابلیت اصلی آن درج کنیم.

خروجی Relay

بسته به Wiring Configuration، مدل 40/40U می‌تواند خروجی‌های مختلف Relay داشته باشد.

Emerson برای خانواده محصول Alarm Relay، Fault Relay و در برخی Wiring Optionها Auxiliary Relay را ارائه کرده است. Rating حداکثر Relayها در Manual برابر:

2A @ 30VDC

اعلام شده است.

بنابراین در صفحه فروش بهتر است بنویسیم:

Relay Output بسته به Part Number و Wiring Option.

نباید تمام خروجی‌های Relay را بدون بررسی شماره کامل محصول به هر 40/40U نسبت داد.

ارتباط RS-485 و Modbus

40/40U از رابط RS-485 با پروتکل سازگار Modbus پشتیبانی می‌کند.

این شبکه می‌تواند ارتباط بین یک Controller و تا 247 Detector را فراهم کند.

این ویژگی برای پروژه‌های بزرگ Fire & Gas اهمیت زیادی دارد؛ زیرا Status، تنظیمات و Diagnostic Data می‌توانند از طریق سیستم مرکزی مانیتور شوند.

HART Communication

در Wiring Optionهای مجهز به 0–20mA مناسب، HART نیز در دسترس است.

Manual جدید Emerson مشخص می‌کند که HART در Wiring Options 2 و 3 ارائه می‌شود. از طریق HART می‌توان Setup، Configuration، Status، Diagnostic و Troubleshooting دستگاه را مدیریت کرد.

بنابراین بهتر است در صفحه محصول به‌جای نوشتن «دارای HART» به‌صورت مطلق، بنویسید:

قابلیت HART در Configurationهای مربوطه.

این عبارت از نظر فنی دقیق‌تر است.

ولتاژ تغذیه و مصرف انرژی

محدوده تغذیه 40/40U برابر:

18 تا 32VDC

است.

در شرایط Normal، مصرف توان بسته به Wiring Option حدود 1.5 تا 2 وات است و هنگام فعال بودن Heater یا Alarm می‌تواند افزایش پیدا کند.

حداکثر Current Consumption در بدترین وضعیت‌های ذکرشده در Manual می‌تواند تا حدود 160mA برسد.

این مشخصه هنگام طراحی Power Supply و محاسبه Voltage Drop اهمیت دارد.

بدنه Stainless Steel 316 یا Aluminum

SharpEye 40/40U در دو جنس Housing ارائه شده است:

نسخه آلومینیومی دارای پوشش قرمز صنعتی است.

ابعاد تقریبی دستگاه:

101.6 × 117 × 157 mm

است.

وزن نیز بسته به Housing متفاوت است:

IP66 و IP67

درجه حفاظت اعلام‌شده برای 40/40U:

IP66 و IP67

است و همچنین NEMA 250 Type 6P را پشتیبانی می‌کند.

این سطح حفاظت برای محیط‌های Outdoor، Offshore، پالایشگاه و صنایع سنگین مناسب است.

البته Cable Gland، Conduit و نحوه نصب نیز باید درجه حفاظت مشابه و Approval مناسب Hazardous Area داشته باشند.

محدوده دمای کاری

طبق Manual رسمی، Operating Temperature این محصول:

-50°C تا +75°C

است.

همچنین برخی Hazardous Area Approvalها محدوده‌های Ambient متفاوتی را تا +85°C نمایش می‌دهند؛ بنابراین برای پروژه باید Nameplate و Certificate همان Part Number بررسی شود.

رطوبت عملیاتی نیز تا حدود:

95% RH

اعلام شده است.

تأییدیه‌های Hazardous Area

40/40U دارای مجموعه‌ای از تأییدیه‌های مهم صنعتی بوده است.

اسناد رسمی شامل Approvalهایی مانند:

برای ATEX/IECEx، خانواده 40/40U در ساختار Explosion-Protected با Ex d / Ex e و حفاظت Optical ثبت شده است.

در پروژه‌های EPC و نفت و گاز باید Approval مربوط به Part Number، Temperature Class و Area Classification دقیقاً بررسی شود.

کاربردهای دتکتور UV 40/40U

این Detector می‌تواند برای مجموعه متنوعی از سوخت‌ها و Fire Scenarioها مورد استفاده قرار گیرد. حوزه‌های کاربردی مهم آن شامل صنایع نفت و گاز، پالایشگاه، پتروشیمی، ذخیره‌سازی سوخت، واحدهای گازی، صنایع شیمیایی، محیط‌های دارای Hydrogen Risk و سایر مناطق صنعتی Hazardous است.

در سیستم‌های پیچیده، 40/40U می‌تواند به‌صورت Stand-Alone به Alarm System متصل شود یا در یک Fire & Gas System همراه چند Detector و Controller مرکزی کار کند. این ساختار در Manual رسمی Spectrex نیز توضیح داده شده است.

برای معرفی سایر خدمات مرتبط، می‌توانید داخل همین بخش به وب‌سایت ایمن سازه وزین لینک داخلی بدهید.

کاربرد در صنایع نفت و گاز

آتش‌های Hydrocarbon در نواحی فرایندی می‌توانند رشد بسیار سریعی داشته باشند.

Pump Area، Loading Facility، Storage Area و بعضی نواحی Process Plant از جمله نقاطی هستند که Optical Flame Detection می‌تواند نقش مهمی داشته باشد.

برد 15 متری برای Fire Test استاندارد Gasoline/n-Heptane در کنار Response Time سریع باعث می‌شود 40/40U برای بسیاری از چنین کاربردهایی قابل بررسی باشد.

کاربرد در پروژه‌های هیدروژن

از آنجا که 40/40U به UV حساس است، قابلیت شناسایی شعله Hydrogen را نیز دارد.

این موضوع به‌خصوص در محیط‌هایی اهمیت دارد که شعله هیدروژن برای چشم انسان به‌سادگی قابل مشاهده نیست.

با این حال، برای پروژه جدید Hydrogen باید مدل‌های نسل جدید Spectrex نیز بررسی شوند، زیرا تکنولوژی‌های جدیدتر امکانات بیشتری برای False Alarm Immunity و Diagnostics ارائه می‌کنند.

تفاوت 40/40U با UV/IR Detector

این تفاوت برای صفحه محصول بسیار مهم است:

بنابراین اگر پروژه دارای Welding مداوم یا منابع UV مصنوعی است، باید UV-only Detector با احتیاط بیشتری انتخاب شود.

وضعیت تولید SharpEye 40/40U

یک نکته مهم تجاری و فنی این است که SharpEye 40/40U نسل قدیمی اکنون Discontinued است.

Emerson در نامه رسمی Transition سال 2021 اعلام کرد که سری قدیمی SharpEye 40/40 متوقف می‌شود و آخرین زمان سفارش آن 31 دسامبر 2021 بوده است. برای مدل‌های UV 40/40U و 40/40UB، سازنده خانواده‌های جدید 40/40C-LB یا 40/40D-LB با Channel Configuration مناسب را به‌عنوان مسیر جایگزینی معرفی کرده است.

این موضوع برای صفحه محصول شما بسیار مهم است، اما پیشنهاد می‌کنم محصول را حذف نکنید.

چون تعداد زیادی 40/40U هنوز در تأسیسات صنعتی نصب هستند، جستجو برای:

Replacement، Spare Unit، تعمیرات، مشخصات فنی و تأمین موجودی

همچنان وجود دارد.

بنابراین بهتر است وضعیت را به شکل زیر بنویسید:

«محصول Legacy / Discontinued؛ مناسب تأمین Spare و Replacement برای سیستم‌های Spectrex موجود.»

40/40U یا مدل نسل جدید؟

اگر مشتری دقیقاً یک Detector خراب 40/40U در پروژه Existing دارد، Replacement باید با بررسی Part Number، Wiring، Controller، Field of View و Fire Coverage انجام شود.

اما اگر پروژه جدید است، Emerson اکنون خانواده نسل جدید Spectrex 40/40D و 40/40C را عرضه می‌کند. صفحه رسمی سری جدید امکاناتی مانند Multi-Spectrum Detection، Continuous Diagnostics، HART/Modbus و طراحی نسل جدید را معرفی می‌کند.

مشاهده خانواده فعلی Spectrex 40/40 در سایت رسمی Emerson

جدول کامل مشخصات فنی SharpEye 40/40U

مشخصات فوق از User Guide و Approvalهای رسمی Spectrex/Emerson استخراج شده‌اند.

مزایای استفاده از SharpEye 40/40U

40/40U همچنان برای پروژه‌های Existing چند مزیت مهم دارد. Response سریع، امکان تشخیص هیدروژن، Heated Optics، Housing مقاوم، RS-485/Modbus و خروجی‌های صنعتی آن باعث شده تعداد زیادی از این Detectorها سال‌ها در سایت‌های صنعتی فعال بمانند.

بااین‌حال، باید بدانیم فناوری UV-only نسبت به منابع UV مصنوعی حساس‌تر است. بنابراین Quality of Design و محل نصب در عملکرد صحیح آن نقش اساسی دارند.

جمع‌بندی

دتکتور شعله SharpEye 40/40U یک Flame Detector صنعتی UV-only است که تابش فرابنفش در محدوده 185 تا 260 نانومتر را برای شناسایی آتش تحلیل می‌کند. دتکتور شعله SharpEye 40/40U می‌تواند آتش‌های Hydrocarbon، برخی Gas Fires و Hydrogen Flame را تشخیص دهد و برای Gasoline و n-Heptane در بالاترین Sensitivity، برد تست‌شده تا حدود 15 متر دارد. Typical Response Time نیز حدود 3 ثانیه است.

Field of View حدود 100 درجه افقی، Heated Optics، ارتباط RS-485/Modbus، 0–20mA و HART در Configurationهای مربوطه، Housing استیل یا آلومینیومی و IP66/IP67 از دیگر قابلیت‌های مهم آن هستند.

مدل دقیق 40/40U فاقد Built-In Test است و نسخه دارای BIT با نام 40/40UB شناخته می‌شود. این نکته باید در صفحه سایت شما دقیقاً رعایت شود.

همچنین این مدل اکنون Legacy/Discontinued محسوب می‌شود و Emerson نسل جدید 40/40C/40/40D را برای جایگزینی خانواده قدیمی معرفی کرده است. بااین‌حال، 40/40U همچنان برای Spare، Replacement و Maintenance سیستم‌های نصب‌شده اهمیت دارد.

برای بررسی طراحی کلی سیستم دتکتور شعله SharpEye 40/40U نیز می‌توانید کاربر را به صفحه داخلی طراحی و اجرای سیستم‌های اعلام حریق هدایت کنید.