Czujki płomienia reagują na promieniowanie emitowane przez ogień, a nie na dym czy przyrost temperatury – dlatego sprawdzają się tam, gdzie pożar rozwija się gwałtownie i bez fazy tlenia: przy zbiornikach paliw, w lakierniach, hangarach, rozlewniach i na instalacjach technologicznych. Detektory UV wykrywają promieniowanie nadfioletowe płomienia, IR – podczerwone, a rozwiązania łączone UV/IR i wielopasmowe IR3 wymagają potwierdzenia zjawiska w obu zakresach, co radykalnie ogranicza fałszywe alarmy. Wymagania dla tych urządzeń określa norma PN-EN 54-10, dzieląca czujki płomienia na trzy klasy czułości. W tym artykule wyjaśniamy różnice między technologiami UV i IR, znaczenie klas czułości oraz zasady doboru czujek do przemysłu i stref zagrożonych wybuchem.

• Jak działa czujka płomienia?
• Czujka UV, IR czy UV/IR – czym się różnią?
• Klasy czułości czujek płomienia według PN-EN 54-10
• Kiedy czujka płomienia jest lepsza od czujki dymu?
• Czujki płomienia w strefach zagrożonych wybuchem
• Źródła fałszywych alarmów i sposoby ich eliminacji
• Zasady montażu czujek płomienia w obiekcie
• Dobór czujek płomienia do instalacji przemysłowej
• Najczęściej zadawane pytania

Jak działa czujka płomienia?

Czujka płomienia to detektor reagujący na promieniowanie elektromagnetyczne emitowane przez płomień – w zakresie nadfioletu, podczerwieni lub obu jednocześnie. Zgodnie z PN-EN 54-10 norma obejmuje punktowe, kasowalne czujki płomienia przeznaczone do systemów sygnalizacji pożarowej instalowanych w budynkach.

Detektor nie czeka na produkty spalania. Płomień emituje charakterystyczne widmo, w którym wyróżnia się pasmo nadfioletu poniżej 300 nm oraz pasmo podczerwieni w okolicach 4,3 µm, odpowiadające emisji dwutlenku węgla z płomienia węglowodorowego. Elektronika czujki analizuje nie tylko natężenie sygnału, ale też jego migotanie – typowa częstotliwość drgań płomienia mieści się w zakresie kilku herców, co odróżnia go od stałych źródeł promieniowania.

Reakcja jest niemal natychmiastowa, liczona w sekundach od pojawienia się ognia w polu widzenia. To zasadnicza różnica wobec czujek dymu, które wymagają, by produkty spalania dotarły do komory pomiarowej. W obiektach z cieczami palnymi ta różnica bywa rozstrzygająca – pożar rozlewiska rozwija się szybciej, niż dym zdąży dopłynąć pod strop hali.

Czujka UV, IR czy UV/IR – czym się różnią?

Wybór technologii detekcji wynika z rodzaju spodziewanego pożaru i z zakłóceń występujących w obiekcie. Każde z rozwiązań ma inny profil czułości i inną odporność na źródła promieniowania niebędące pożarem.

• Czujka UV – reaguje na nadfiolet płomienia; bardzo szybka, dobrze wykrywa pożary wodoru i metali, ale bywa zakłócana przez łuk spawalniczy, wyładowania elektryczne i lampy UV; promieniowanie UV tłumią dym gęsty i mgła olejowa
• Czujka IR jednopasmowa – reaguje na podczerwień; dobrze wykrywa pożary węglowodorów z widocznym dymem, ale bywa czuła na promienniki ciepła, gorące powierzchnie i światło słoneczne
• Czujka UV/IR – alarm dopiero po przekroczeniu progu w obu kanałach jednocześnie; znacznie odporniejsza na zakłócenia niż detektory jednopasmowe
• Czujka wielopasmowa IR3 – analizuje trzy pasma podczerwieni i porównuje ich wzajemne proporcje; rozwiązanie o największej odporności na fałszywe alarmy, stosowane w otwartych instalacjach przemysłowych

W praktyce projektowej zasada bywa prosta: im więcej niekontrolowanych źródeł promieniowania w otoczeniu, tym bardziej opłaca się detektor wielopasmowy. W hali, w której odbywa się spawanie, pojedyncza czujka UV będzie generować alarmy przy każdej naprawie, a układ UV/IR lub IR3 pozostanie w stanie dozoru.

Na rynku spotyka się też czujki dwusensorowe łączące detekcję płomienia z detekcją ciepła, jak Polon-Alfa TOP-40. Takie rozwiązania nadają się do pomieszczeń przemysłowych o umiarkowanym ryzyku, gdzie pełna czujka płomienia byłaby rozwiązaniem nadmiarowym.

Klasy czułości czujek płomienia według PN-EN 54-10

Norma PN-EN 54-10 dzieli czujki płomienia na trzy klasy czułości, określające maksymalną odległość wykrycia znormalizowanego pożaru testowego. Klasa przekłada się wprost na to, ile detektorów trzeba rozmieścić w chronionej przestrzeni.

• Klasa 1 – najwyższa czułość, wykrywanie znormalizowanego pożaru testowego z odległości do 25 m
• Klasa 2 – czułość pośrednia, zasięg rzędu kilkunastu metrów (np. czujka dwusensorowa TOP-40 deklaruje do 17 m)
• Klasa 3 – czułość podstawowa, zasięg do około 12 m

Deklarowany zasięg dotyczy pożaru testowego o określonej powierzchni i rodzaju paliwa. W rzeczywistym obiekcie realna odległość detekcji zależy od wielkości spodziewanego ogniska, rodzaju palącej się substancji oraz czystości okna optycznego czujki – mniejszy pożar wykrywany jest z mniejszej odległości.

Drugim parametrem obok zasięgu jest kąt widzenia, podawany przez producenta i wynoszący najczęściej od kilkudziesięciu do około 100 stopni. Zasięg i kąt widzenia razem definiują stożek dozorowany przez czujkę – i to na jego podstawie, a nie na podstawie powierzchni pomieszczenia, planuje się rozmieszczenie detektorów.

Kiedy czujka płomienia jest lepsza od czujki dymu?

Czujka płomienia wygrywa wszędzie tam, gdzie pożar przechodzi od razu w fazę płomieniową, a dym nie ma szans dotrzeć do stropu przed rozwinięciem się zdarzenia. Dotyczy to głównie cieczy palnych, gazów i przestrzeni o dużej kubaturze.

• Magazyny i rozlewnie cieczy palnych – pożar rozlewiska rozwija się w sekundach
• Lakiernie i malarnie – rozpuszczalniki, mgła lakiernicza, ryzyko zapłonu par
• Hangary i warsztaty lotnicze – duże kubatury, paliwo lotnicze, wysokie stropy
• Stacje paliw i instalacje LPG – pożary gazów bez widocznego dymu
• Hale z suwnicami i wysokie magazyny – rozwarstwienie gorących gazów utrudnia pracę czujek stropowych
• Instalacje zewnętrzne – wiaty, estakady, place technologiczne, gdzie czujka dymu nie ma zastosowania

Istnieje też sytuacja odwrotna. Pożary materiałów stałych rozwijające się przez długą fazę tlenia – kabli, papieru, izolacji – wykrywane są znacznie wcześniej przez detekcję dymu. W takich przestrzeniach właściwym rozwiązaniem są zasysające czujki dymu lub czujki punktowe, a nie detektory płomienia.

Czujki płomienia w strefach zagrożonych wybuchem

W strefach zagrożonych wybuchem czujka płomienia musi mieć wykonanie przeciwwybuchowe zgodne z dyrektywą ATEX i odpowiednie do klasyfikacji strefy. Sam fakt, że urządzenie spełnia PN-EN 54-10, nie uprawnia do montażu w strefie Ex.

Stosuje się dwa podstawowe podejścia: obudowy ognioszczelne (Ex d), w których ewentualny wybuch wewnątrz nie propaguje się na zewnątrz, oraz obwody iskrobezpieczne (Ex i), w których energia jest ograniczona poniżej progu zapłonu mieszaniny. Rozwiązania iskrobezpieczne wymagają zastosowania barier separacyjnych między strefą bezpieczną a zagrożoną, co należy uwzględnić w bilansie linii dozorowej.

Typowe obszary zastosowania to instalacje petrochemiczne, magazyny gazów technicznych, lakiernie proszkowe, młyny i silosy z pyłami palnymi oraz oczyszczalnie z komorami fermentacji. Do takich obiektów kompletuje się czujki iskrobezpieczne wraz z barierami i osprzętem dopuszczonym do pracy w danej strefie. Dokumentację uzupełnia ocena zagrożenia wybuchem i dokument zabezpieczenia przed wybuchem, do których projekt detekcji musi się odnosić.

Źródła fałszywych alarmów i sposoby ich eliminacji

Fałszywe alarmy czujek płomienia mają zwykle jedną z czterech przyczyn: promieniowanie słoneczne, procesy technologiczne, oświetlenie sztuczne lub zabrudzenie okna optycznego. Każdą z nich da się ograniczyć na etapie projektu.

• Słońce i jego odbicia – unikać kierowania czujki na przeszklenia, blachy i kałuże; stosować detektory z filtracją pasm słonecznych
• Spawanie i szlifowanie – łuk spawalniczy silnie zakłóca detektory UV; w halach warsztatowych stosować UV/IR lub IR3
• Promienniki i gorące powierzchnie – nagrzewnice gazowe, piece, wygrzewane formy; rozwiązaniem jest analiza migotania i wielopasmowość
• Oświetlenie halogenowe i lampy UV – przy modernizacji oświetlenia warto zweryfikować zachowanie detekcji
• Zabrudzenie okna optycznego – kurz, mgła olejowa i pył lakierniczy obniżają czułość; czujki przemysłowe mają funkcję kontroli czystości optyki (test integralności)

W lakierniach częstym błędem jest montaż czujki w miejscu narażonym na bezpośrednie osadzanie się mgły lakierniczej. Po kilku tygodniach detektor sygnalizuje uszkodzenie optyki albo – gorzej – nadal raportuje stan dozoru, a jego realny zasięg spadł o połowę. Właściwym rozwiązaniem jest zmiana lokalizacji i wprowadzenie czyszczenia optyki do harmonogramu obsługi.

Zasady montażu czujek płomienia w obiekcie

Czujka płomienia wymaga bezpośredniej linii widzenia do chronionej przestrzeni – promieniowanie nie omija przeszkód. Ta jedna zasada porządkuje większość decyzji montażowych.

• Montaż w narożnikach i pod kątem w dół – obejmuje maksymalną powierzchnię posadzki przy minimalnej liczbie detektorów
• Kontrola przesłon – regały, maszyny, zbiorniki i palety tworzą strefy cienia, których czujka nie dozoruje
• Zapas na zmiany technologiczne – przestawienie linii produkcyjnej potrafi wyłączyć z dozoru pół hali
• Dostęp serwisowy – okno optyczne trzeba czyścić, więc detektor musi być osiągalny bez demontażu instalacji
• Uchwyty regulowane – pozwalają skorygować kąt po uruchomieniu, bez wiercenia nowych otworów
• Ochrona przed opadami – w instalacjach zewnętrznych stosuje się daszki ograniczające osadzanie się wody i śniegu na optyce

Dobór czujek płomienia do instalacji przemysłowej

Dobór czujek płomienia opiera się na czterech parametrach: rodzaju spodziewanego paliwa, wymaganej klasie czułości wg PN-EN 54-10, kącie widzenia oraz wykonaniu środowiskowym – stopniu ochrony IP, zakresie temperatur i ewentualnym dopuszczeniu do strefy Ex.

Warto pamiętać, że detektor płomienia rzadko bywa jedynym elementem detekcji w obiekcie. Zwykle uzupełnia czujki dymu w częściach socjalnych i biurowych, tworząc razem z nimi jeden system sygnalizacji pożaru o spójnej matrycy sterowań. Przemysłowe czujki płomienia wraz z osprzętem montażowym i modułami do włączenia w pętlę dozorową znajdziesz w ofercie Hydronetka.pl, gdzie doradcy pomogą dobrać wykonanie odpowiednie do warunków panujących na obiekcie.