Partner serwisu
13 września 2019

Zabezpieczenie przenośników taśmowych światłowodową liniową czujką ciepła DTS

Kategoria: Aktualności

Obiekty przemysłowe są szczególnymi obiektami pod względem systemów sygnalizacji pożarowej (SSP), ponieważ zgodnie z polskim prawem systemy SSP nie są w nich wymagane w sposób bezpośredni. Wynika to z faktu statystycznie mniejszego ryzyka utraty życia i zdrowia przez ludzi podczas pożarów w przemyśle w porównaniu do obiektów użyteczności publicznej.

Zabezpieczenie przenośników taśmowych światłowodową liniową czujką ciepła DTS

Dzisiaj to zakłady przemysłowe są zdecydowanie bardziej narażone na wystąpienie pożarów, których konsekwencją są statystycznie wielokrotnie większe straty materialne niż w obiektach użyteczności publicznej. Z tego względu systemy sygnalizacji pożarowej projektowane i wymagane są w przemyśle nie na zasadzie przymusu – z mocy prawa, lecz na zasadzie świadomego wyboru i sprecyzowanych wymagań inwestora, personelu technicznego, projektanta, rzeczoznawcy ds. zabezpieczeń przeciwpożarowych lub ubezpieczyciela obiektu.

Przenośniki taśmowe
W wielu rozległych obiektach przemysłowych jednym z zasadniczych elementów, kluczowych dla funkcjonowania zakładu i jednocześnie szczególnie zagrożonych pożarem, są rolkowe przenośniki taśmowe. Wysokie zagrożenie pożarem i/lub wybuchem wynika z braku stałego nadzoru przez personel techniczny i operatorów przy jednoczesnym ciągłym procesie transportu dużych mas materiałów, częstokroć paliw lub materiałów łatwopalnych, w bezpośredniej bliskości urządzeń elektrycznych i mechanicznych, będących elementami taśmociągu. Obracające się rolki i przemieszczająca się taśma mogą w skutek tarcia lub iskrzenia powodować zapłon transportowanego materiału, zanieczyszczeń lub wiórów taśmy. Pożary taśmociągów i wybuchy zamkniętych galerii transportowych węgla są zdarzeniami, które wielokrotnie miały już miejsce. Miejscami szczególnego ryzyka powstania źródła pożaru są punkty potencjalnego tarcia taśmy przenośnika o stałe elementy taśmociągu i silniki elektryczne napędzające taśmociąg. Największe ryzyko stwarzają jednak zużywające się i uszkodzone krążniki taśmociągu, które w wyniku uszkodzenia łożysk, zużycia smaru lub zatarcia powodują duży wzrost sił tarcia, co prowadzi z jednej strony do szybszego zużywania się taśmy, ale przede wszystkim znacząco zwiększa temperaturę krążnika. Pomimo wykonania taśm z materiałów trudno-zapalnych, pożary mogą objąć wióry taśm i pozostałości transportowanego materiału w pobliżu rolek.

Dodatkowe zagrożenie występuje dla taśmociągów pracujących w zamkniętych przestrzeniach jak galerie nawęglania w elektrowniach lub korytarze w kopalniach, gdzie transportowany materiał może szybko wytworzyć atmosferę zagrożoną wybuchem. Przegrzane rolki w takich miejscach, iskrzenie trących elementów mechanicznych taśmociągu lub pożary tlewne resztek materiału transportowanego w pobliżu rolek, stanowią podstawowe zagrożenie, które może prowadzić do wybuchu. Wybuch galerii / pożar taśmociągów są jednym z najkrytyczniejszych zdarzeń, które mogą wystąpić w obiektach przemysłowych, szczególnie o strategicznym znaczeniu jak elektrownie. Oznaczają ogromne straty materialne i koszty na odtworzenie zniszczonego taśmociągu. W przypadku wybuchów i nieopanowanych pożarów – mogą one zniszczyć także odległe budynki i instalacje zakładu, oprócz samego taśmociągu. Znaczne, niejednokrotnie większe straty ponoszone są również w związku z wyłączeniem części lub całości obiektu przemysłowego z funkcjonowania, co oznacza zatrzymanie produkcji i w konsekwencji generowanie strat przez zakład przez czas naprawy. Bardzo duże straty materialne, które związane mogą być z pożarem/wybuchem taśmociągów w zakładach przemysłowych i często potencjalnie katastrofalne skutki takich zdarzeń powodują narzucanie przez ubezpieczycieli, rzeczoznawców i projektantów szczególnie wysokich wymagań na skuteczne, szybkie i niezawodne systemy zapobiegania, wykrywania i gaszenia pożarów w zakładach przemysłowych. Zastosowanie takich systemów w dużych obiektach przemysłowych jest wymagane w świetle dyrektywy europejskiej SEVESO II.

Wymagania dla zabezpieczenia przenośników
System zapobiegania i wykrywania pożarów taśmociągów rolkowych powinien spełniać szereg wymagań funkcjonalnych i technicznych, aby jego zastosowanie było uzasadnione. Przede wszystkim wymagana jest wysoka skuteczność, co oznacza dużą czułość czujek i szybkość reakcji na zjawiska pożarowe. Zastosowane czujki muszą mieć możliwość reagowania i rejestrowania zjawisk pożarowych we wczesnej fazie. Dla wysokiej skuteczności konieczna jest także możliwość dokładnego i precyzyjnego dopasowania kryteriów alarmowania systemu zależnie od warunków pracy czujki. System musi zapewnić także wysoką niezawodność, co przekłada się na zminimalizowanie liczby fałszywych alarmów, jak również odporność na wystąpienie pojedynczych uszkodzeń elementów detekcyjnych lub okablowania. W rozległych obiektach przemysłowych konieczne jest również zapewnienie dużej precyzji systemu – możliwości dokładnego lokalizowania miejsc zagrożonych i określenia stopnia zagrożenia.

Zabezpieczanie przenośników taśmowych, zwłaszcza nieosłoniętych przenośników zewnętrznych, stwarza szereg wyzwań związanych ze środowiskiem pracy czujek. Konieczna jest możliwość pracy czujek w środowisku zewnętrznym o charakterze przemysłowym – szerokim zakresie temperatur pracy (min. -25ºC to +55ºC), okresowo wysokiej wilgotności, potencjalnie korozyjnej atmosferze i przy silnie zapylonych atmosferach. Rozległość zakładów przemysłowych i duże długości przenośników, a także utrudniony dostęp do zabezpieczanych obszarów, stwarzają również potrzebę zastosowania czujek, które będą miały zminimalizowane wymagania dotyczące konserwacji i serwisu.

Światłowodowe liniowe czujki ciepła
Występowanie w otoczeniu taśmociągów trudnych warunków pracy: zapylenia, wilgotności, dużych wahań temperatury itp. uniemożliwia zastosowanie klasycznych punktowych czujek ciepła i dymu, które nie nadają się do zastosowań zewnętrznych, a tym bardziej do zastosowań w warunkach przemysłowych. Wysokie zapylenie, możliwe zamglenie i konieczność lokalizowania miejsca zagrożenia powoduje małą przydatność systemów zasysających dymu, czujek płomienia i czujek liniowych dymu do zabezpieczenia taśmociągów.

Sprawdzonym, niezawodnym i dokładnym systemem zapobiegania i wykrywania pożaru dla taśmowych przenośników rolkowych jest zastosowanie specjalizowanych przemysłowych czujek mierzących rozkład temperatury wzdłuż taśmociągu. Liniowe światłowodowe czujki ciepła Honeywell DTS zapewniają całkowitą odporność kabla sensorycznego na warunki pracy w bezpośredniej bliskości pracującego taśmociągu i jednocześnie bardzo dokładnie mierzą temperaturę dla każdej rolki taśmociągu i precyzyjnie lokalizują przegrzewające się miejsca. Oprócz zapewnienia możliwości pomiaru temperatury krążników taśmociągu, czujka liniowa automatycznie sygnalizuje przekroczenie kryteriów alarmu, które mogą być swobodnie konfigurowane na dowolnych odcinkach kabla sensorycznego.

Zapobieganie pożarom / nadzór serwisowy taśmociągu

W celu zapobiegania pożarom liniowa czujka ciepła wykrywa, sygnalizuje i lokalizuje przegrzewające się rolki taśmociągu, które mogą prowadzić do powstania pożarów tlewnych i/lub wybuchu. Dla skutecznego i szybkiego wykrywania przegrzewających się krążników taśmociągu, kabel sensoryczny powinien być zainstalowany wzdłuż taśmociągu w pobliżu miejsc wsparcia rolek. Uszkodzona rolka z zatartym łożyskiem lub ze zużytym smarem będzie się przegrzewała w wyniku wzrostu oporów ruchu. Montaż kabla sensorycznego przy każdym punkcie oparcia wałka rolki na konstrukcji taśmociągu pozwoli na szybkie i zdalne mierzenie temperatury każdej rolki indywidualnie i wszystkich rolek taśmociągu jednocześnie. Mierzona temperatura rolek może być wizualizowana operatorowi na stacji komputerowej z odpowiednim oprogramowaniem. Detektor DTS zapisuje również pomiary temperatury wszystkich rolek (profil temperatury kabla sensorycznego) w swojej wewnętrznej pamięci z możliwością odtworzenia w dowolnym momencie jako zapisów historycznych temperatury. Dzięki oprogramowaniu wizualizacyjnemu możliwe jest dokładne zidentyfikowanie przegrzewającej się rolki na podkładach graficznych obiektu wraz z odczytaniem temperatury każdej z rolek. Taka funkcjonalność zapewnia znaczną automatyzację procesu nadzoru i konserwacji taśmociągu i pozwala na wymianę rolek zanim ich zużycie spowoduje całkowite zablokowanie rolki – stwarzając znaczne zagrożenie pożarowe i ryzyko uszkodzenia lub zerwania się taśmy. Zerwanie taśmy transportującej materiał sypki to strata materiału, utrudnienia w oczyszczeniu taśmociągu, dłuższy przestój taśmociągu, a w przypadku taśmociągu węgla, biomasy lub innego paliwa, przy przegrzanych rolkach, stwarza dodatkowe zagrożenie pożarem.

Ciepło z przegrzewającej się rolki jest odbierane przez kabel sensoryczny na drodze 3 zjawisk fizycznych:

I. Przewodzenia ciepła – przegrzana rolka przewodzi ciepło poprzez jej metalowe elementy do ramy konstrukcyjnej taśmociągu. Kabel sensoryczny jest zainstalowany możliwie najbliżej rolki i przymocowany do ramy taśmociągu odbierając ciepło od rolki poprzez metalowe profile konstrukcji. Dla zapewnienia skuteczności przewodzenia ciepła na drodze: rolka – profile – kabel sensoryczny należy stosować metalowe zestawy montażowe kabla do ramy taśmociągu.

II. Promieniowanie cieplne – przegrzewająca się rolka zaczyna emitować promieniowanie podczerwone, które dociera do kabla sensorycznego nagrzewając jego powłokę zewnętrzną. W celu zwiększenia absorpcji promieniowania cieplnego – kable sensoryczne są wykonane z czarną izolacją zewnętrzną. Pochłonięte promieniowanie cieplne zwiększa temperaturę kabla sensorycznego.

III. Konwekcja – przegrzana rolka ogrzewa otaczające ją powietrze, które zmniejsza swoją gęstość względem chłodniejszego powietrza w otoczeniu i unosi się do góry. Unoszące się ogrzane powietrze przekazuje ciepło do kabla sensorycznego znajdującego się nad nagrzanym miejscem. Ze względu na ciągły ruch mechanizmów taśmociągu – konwekcja grawitacyjna jest silnie zaburzona, a mieszanie powietrza przez elementy taśmociągu powoduje rozproszenie się nagrzanego powietrza. Z tego względu instalacja kabla sensorycznego nad taśmociągiem nie zapewnia w żadnym stopniu funkcji zapobiegania pożaru, a może jedynie pozwalać na wykrycie rozwiniętego pożaru w późnym stadium.

W celu detekcji pożaru czujka liniowa ciepła sygnalizuje alarmem przekroczenie określonych progów i kryteriów alarmowych temperatury w poszczególnych strefach dozorowych zdefiniowanych wzdłuż kabla sensorycznego. W ten sposób liniowa czujka ciepła sygnalizuje pożar, który rozwinął się do stopnia powodującego wzrost temperatury w obszarze nadzorowanym przez każdy kabel sensoryczny ponad kryteria alarmu. Im więcej kabli sensorycznych chroni dany obszar – im mniejszy projektowy zasięg przyjęty jest dla każdego kabla sensorycznego, tym szybciej czujka może zareagować na miejscowy pożarowy wzrost temperatury w pobliżu taśmociągu. Wykrywanie pożaru przez liniową czujkę ciepła jest szczególnie przydatne dla przestrzeni pod taśmociągiem, w której może gromadzić się transportowany materiał narażony na rozwój długotrwałych pożarów tlewnych. Przy ograniczeniu funkcji liniowej czujki ciepła tylko do wykrywania pożaru i zrezygnowaniu z funkcji zapobiegania pożarom przez nadzór temperatury każdej rolki – zaleca się uzupełnienie systemu o dedykowane czujki gazów pożarowych przystosowane do pracy w warunkach silnego zapylenia i wykrywające początki zjawisk tlenia.

Zalecenia i wymagania projektowe
Dla zapewnienia wysokiej niezawodności systemu zaleca się instalację kabla sensorycznego w układzie pętli, której oba końce podłączone są do detektora DTS. Zapewni to pełną funkcjonalność systemu i nieprzerwaną pracę przy uszkodzeniu kabla sensorycznego w dowolnym miejscu np. spowodowanym zerwaniem się taśmy przenośnika. W dużych zakładach przemysłowych o najwyższych wymaganiach dotyczących bezpieczeństwa zaleca się instalację detektorów DTS w układzie pełnej redundancji – do każdego kabla sensorycznego podłączone są dwa niezależne detektory DTS. Dzięki temu potencjalna awaria lub wyłączenie serwisowe jednego z detektorów DTS nie ograniczy żadnych funkcji dozorowych i pomiarowych systemu. W celach testowych, kalibracyjnych i serwisowych zaleca się zachować 10-20 m zapasu kabla sensorycznego na początku, na końcu kabla i przy każdym przejściu przez ściany, w szczególności oddzielające strefy pożarowe. Kabel sensoryczny powinien być zamocowany za pomocą dedykowanych uchwytów i kotew, które zapewnią łatwy demontaż i ponowny montaż kabla przez otwarcie uchwytów. Przy projektowaniu funkcji zapobiegania pożarom przez nadzór temperatury rolek taśmociągu poleca się stosować metalowe uchwyty kabla dla usprawnienia efektu przewodzenia ciepła.

Dla najwyższej niezawodności i trwałości systemu zaleca się instalację światłowodowego kabla sensorycznego FRNCSteel, w którym włókna światłowodowe zabezpieczone są mechanicznie za pomocą luźnej tuby stalowej i oplotu siatkowego ze stali nierdzewnej. Kabel FRNCSteel jest ponadto bezhalogenowy, ognioodporny z klasą zachowania funkcji w warunkach pożaru PH120 i z przeznaczeniem do zastosowań zewnętrznych z temperaturach normalnej pracy od -40C do +85/150C. W zastosowaniach przemysłowych w rozległych instalacjach kluczowe są również pozostałe parametry kabla światłowodowego: całkowita/bezwzględna odporność na zakłócenia elektromagnetyczne, przepięcia i wyładowania atmosferyczne, odporność na działanie wilgoci, światła słonecznego (UV), atmosfery korozyjnej i silnego zapylenia. Dla uzyskania najwyższej czułości – szybkości reakcji czujki kabel sensoryczny ma bardzo małą średnicę Ø3,8 mm i masę co minimalizuje jego pojemność cieplną przyspieszając proces nagrzewania się. Mała średnica kabla i mały min. promień gięcia (4 cm) nie ogranicza możliwych sposobów instalacji kabla. Dla inwestorów istotnym argumentem może być długa żywotność projektowa kabla – 30 lat i brak wymagań prac konserwacyjnych dla kabla.

W celu zapobiegania i skutecznego wykrywania pożaru bezwzględnie konieczna jest możliwość lokalizowania miejsca pożaru oraz usterki z wysoką dokładnością – do 0,5 m na całej długości kabla sensorycznego. Mniejsze rozdzielczości pomiarowe spowodowałyby brak możliwości identyfikowania przegrzewających się krążników – brak funkcji skutecznego zapobiegania pożarom i automatyzacji sygnalizacji stanów serwisowych taśmociągów. W celu dokładnego nadzorowania stanu każdej rolki taśmociągu konieczne jest nie tylko sygnalizowanie przekroczenia alarmowych poziomów temperatury, ale wykonywanie ciągłego pomiaru temperatury wszystkich rolek z wyświetlaniem i zapisywaniem do pamięci detektora wartości, rozkładu i profilu temperatury wzdłuż taśmociągu. Dla zapewnienia możliwości ochrony dłuższych taśmociągów i wielu obszarów przez jeden detektor DTS konieczna jest możliwość swobodnego, zdalnego konfigurowania stref dozorowych na dowolnych odcinkach kabla z indywidualnie ustawionymi kryteriami alarmu. Optymalna konfiguracja systemu polega na indywidualnym zdefiniowaniu kilku niezależnych kryteriów alarmu w każdej strefie dozorowej: zarówno stałych progów alarmowych przekroczenia zdefiniowanych wartości temperatury oraz dynamicznych kryteriów przekroczenia szybkości przyrostu temperatury. Najważniejszym w praktyce kryterium alarmowym jest samoadaptujące kryterium przekroczenia miejscowego temperatury względem średniej temperatury w strefie dozorowej. Detektor zasygnalizuje alarm, jeśli w jakimś miejscu w strefie dozorowej temperatura wzrośnie o więcej niż zadane ΔT względem średniej temperatury w całej strefie. Kryterium adaptacyjne pozwala na najlepsze, samoczynne regulowanie progu alarmu, czyli czułości systemu niezależnie od pory doby (dzień/noc) i pory roku (lato/zima), które cechują się dużymi wahaniami temperatury pracy czujek. Czułość systemu pozostaje stała, niezależnie od okresowo zmieniającej się temperatury otoczenia przenośnika.

System liniowej czujki ciepła Honeywell DTS posiada wszystkie niezbędne certyfikaty zgodności, jakościowe i niezawodnościowe. Na mocy ustawy o wyrobach budowlanych liniowe czujki ciepła w systemach sygnalizacji pożarowej muszą posiadać certyfikat zgodności z normą PN EN 54-22:2015 obowiązującą w Polsce od 2015 roku i znakowanie znakiem B wyrobu budowlanego. Honeywell może poszczycić się uzyskaniem jako pierwszy na świecie certyfikatu zgodności dla czujki Honeywell DTS w jednostce certyfikującej CNBOP na zgodność z nową normą europejską, będącą jednocześnie Polską Normą PN EN 54-22, która jest obowiązująca i obowiązkowa w Polsce dla liniowych czujek ciepła. Na mocy dyrektywy ATEX i rozporządzenia MR liniowe czujki ciepła zainstalowane w strefach zagrożonych wybuchem muszą posiadać certyfikat zgodności ATEX i znakowanie Ex. Certyfikat ATEX detektora DTS umożliwia instalację kabli sensorycznych we wszystkich strefach zagrożonych wybuchem gazów (0,1,2), pyłów (20,21,22) i w kopalniach (M1/M2), a kabel jest całkowicie bezpieczny i nie wymaga stosowania żadnych barier iskrobezpiecznych lub innych środków ograniczających skutki wybuchu. Czujka liniowa ciepła Honeywell DTS posiada również wiele innych międzynarodowych certyfikatów jakościowych i zgodności m.in. IECex, VdS, FM Global, UL, GOST.

k

k

Marcin Cichy
Honeywell Sp. z o.o.
Fire and PA/VA Solutions
Domaniewska 39, 02-672 Warszawa

hls-poland@honeywell.com
www.hls-poland.com

źródło: Artykuł sponsorowany
fot. Honeywell
Nie ma jeszcze komentarzy...
CAPTCHA Image


Zaloguj się do profilu / utwórz profil
Strona używa plików cookies w celu realizacji usług i zgodnie z Polityką Plików Cookies. OK, AKCEPTUJĘ