Detektory gazów

Detektory gazów są niezbędne zarówno w domowych, jak i przemysłowych systemach bezpieczeństwa. Wybrać można pomiędzy systemami stacjonarnymi a urządzeniami przenośnymi.

Oferta rynkowa w zakresie detektorów gazów jest bardzo szeroka. Warto więc przyjrzeć się nieco bliżej detektorom domowym. Interesujące rozwiązanie stanowią rozbudowane systemy detekcji bazujące na urządzeniach adresowalnych, pracujących przy użyciu szeregowej magistrali przesyłu danych. Urządzeniem nadzorującym pracę takich instalacji są centrale sterujące. W przemyśle istotną rolę odgrywają natomiast urządzenia odpowiedzialne za wykrywanie gazów stanowiących zagrożenie dla ludzi. Przy wyborze miejsca montażu detektora należy pamiętać o kilku ważnych zasadach, które zdecydowanie wpływają na skuteczność i stabilność pracy urządzenia.

Detektory domowe

Domowe detektory gazów w większości przypadków są przeznaczone do wykrywania tlenku węgla oraz gazu ziemnego lub propan butan. W urządzeniach do wykrywania obecności tlenku węgla po przekroczeniu określonego stężenia CO i czasu ekspozycji, uruchamia się zarówno optyczna, jak i akustyczna sygnalizacja detektora. Jest ona załączana w przypadku stężenia przekraczającego 0,005% CO po czasie ekspozycji wynoszącym ponad 60 min. lub przy stężeniu 0,01% po czasie 10 min. oraz przy stężeniu 0,03% w ciągu 3 minut. Detektory dwugazowe uwzględnia się przy jednoczesnym wykrywaniu tlenku węgla i gazu ziemnego (propan butan). Jeśli dojdzie do przekroczenia wartości stężenia gazu wynoszącego około 15% dolnej granicy wybuchowości natychmiast zadziałają sygnalizatory. Oferta rynkowa w zakresie domowych detektorów gazów jest szeroka, a co za tym idzie, można nabyć kilka wersji urządzeń. Zastosowanie znajdują chociażby modele z wyjściem pozwalającym na podłączenie dodatkowej syreny. Przydać może się również wyjście stykowe sterujące wentylatorem lub systemem alarmowym. Dla zapewnienia bezpieczeństwa zbieranych sygnałów przewidziano odseparowane wejścia.

Wykrywacze nieszczelności instalacji gazowych

Wykrywaczy nieszczelności instalacji gazowych używa się przy diagnozowaniu wycieków gazu z przewodów, złączy, zbiorników, a także butli i urządzeń gazowych. W zależności od modelu przewiduje się dyfuzyjną metodę próbkowania gazu lub bazującą na zasysaniu przez wewnętrzną pompkę. Próg czułości wynosi 100 lub 50 ppm. W większości urządzeń konwersja wartości stężenia gazu na sygnał elektryczny jest realizowana poprzez sensor półprzewodnikowy. Ręczna regulacja czułości może mieć charakter skokowy lub płynny. Komfort obsługi zapewnia wskaźnik optyczny bazujący na diodach LED oraz sygnalizacja akustyczna w postaci sygnału dźwiękowego o rosnącej częstotliwości narastającej wraz ze wzrostem stężenia gazu. Do niektórych modeli opcjonalnie można zastosować ładowarkę ze wstępnym rozładowaniem.

Detektory adresowalne

W rozbudowanych systemach detekcji gazów uwzględnia się czujniki adresowalne. Istotna w rozwiązaniach tego typu pozostaje wymiana danych w standardzie RS-485 z protokołem Modbus RTU. Mówiąc o cechach urządzeń adresowalnych należy wspomnieć o zdalnym nadzorze, identyfikacji, kalibracji oraz diagnostyce wszystkich detektorów pracujących w sieci. Urządzenia tego typu pracują w sposób automatyczny, stąd też nie jest wymagana regulacja przeprowadzana przez użytkownika. Wymienne moduły z sensorem półprzewodnikowym tlenku węgla, metanu, propan-butanu lub czynników chłodniczych zapewniają łatwą konserwację i kalibrację urządzenia. Jeżeli jest konieczne przeprowadzenie kalibracji to użytkownik może we własnym zakresie wymontować moduł sensora, po czym poddać go kalibracji lub zamienić na inny moduł, który został wcześniej odpowiednio sparametryzowany. Podczas czynności w tym zakresie nie ma potrzeby demontażu detektora z instalacji. Można prześledzić warunki pracy detektorów i w razie potrzeby przeprowadzić korektę w ustawieniach pracy systemu oraz zmienić sensory na takie, które będą odpowiednie dla warunków panujących w określonym obiekcie.

Centrale sterujące

W rozbudowanych systemach detekcji gazów istotną rolę odgrywają centrale, które zbierają i przetwarzają sygnały pozyskane z czujników. W zależności od modelu obsługa urządzenia jest zapewniona przez podświetlany wyświetlacz LCD lub diodowy wskaźnik słupkowy. Przydatne rozwiązanie stanowi wbudowany rejestrator zdarzeń. Wiele central projektuje się z myślą o zastosowaniach przemysłowych z możliwością współpracy z urządzeniami automatyki. Stąd też w niektórych modelach kluczowe pozostają wejścia i wyjścia pętli prądowej (4÷20 mA) i napięciowej (0÷10 V). Istotną rolę, szczególnie przy sterowaniu urządzeniami zewnętrznymi, odgrywają przekaźniki o maksymalnym napięciu obciążenia wynoszącym 250 V AC. Niektóre obudowy central są przystosowane do montażu na szynie DIN 35.

Detektory w ochronie pracowników

Nowoczesne detektory gazów są niezbędne dla zapewnienia bezpieczeństwa ludzi przebywających w obiektach przemysłowych. Stąd też warto zwrócić uwagę na tzw. eksplozymetry przeznaczone do ochrony osobistej pracowników przebywających w przestrzeniach zagrożonych wybuchem. Istotną rolę odgrywają również tlenomierze informujące o możliwości wystąpienia gazów wypierających tlen. Dzięki cyfrowemu odczytowi koncentracji tlenu możliwa jest natychmiastowa ocena stopnia zagrożenia. O przekroczeniu dopuszczalnych stanów informuje sygnalizacja optyczna i akustyczna. W warunkach przemysłowych z pewnością przydadzą się toksymetry, czyli urządzenia przeznaczone do wykrywania mediów toksycznych.

Jak wybrać i rozmieszczać detektory

O odpowiednie urządzenia należy zadbać już na etapie wyboru poszczególnych elementów systemu. Ważne są czynniki wpływające na pracę urządzeń a więc temperatura, wilgotność i obecność gazów zakłócających pomiar. Nie bez znaczenia przy wyborze pozostaje zakres pomiarowy, sposób wizualizacji i archiwizacji wyników. Należy również uwzględnić ewentualne sterowanie urządzeniami wykonawczymi i stosowanie zasilania awaryjnego. Dla zapewnienia skutecznej i stabilnej pracy detektorów gazów należy pamiętać o odpowiednim miejscu montażu urządzeń. Wymagania w tym zakresie wynikają z konieczności zagwarantowania niezakłóconej strefy dyfuzji gazów. Należy więc unikać montażu czujników w pobliżu nawiewów i wyciągów. Ważne pozostaje, aby miejsce montażu nie było nasłonecznione i narażone na bezpośredni wpływ powietrza zewnętrznego, a także pary wodnej, cieczy, gazów spalinowych i pyłów, czyli czynników, które mogą zakłócić przepływ mierzonej substancji. Kluczową rolę odgrywa przy tym wyeliminowanie udarów mechanicznych i silnych pól elektromagnetycznych. Miejsce montażu czujnika nie powinno przekraczać odległości 8 m od potencjalnego źródła emisji gazu. Należy pamiętać o montażu powyżej górnej krawędzi drzwi lub okien z dala od otworów wentylacyjnych. Miejsce montażu nie może być oddzielone od potencjalnego źródła emisji gazu przegrodą o wysokości większej niż 30 cm. Instalacja systemu detekcji gazów powinna być wykonana zgodnie z zaleceniami producenta oraz wymaganiami stawianymi materiałom instalacyjnym.

Przesył danych przez GPRS

Nowoczesne systemy detekcji gazów coraz częściej bazują na przesyle informacji w wykorzystaniem sieci GSM. Transmisja danych w rozwiązaniach tego typu ma charakter dwukierunkowy. Tym sposobem zyskuje się możliwość sterowania pracą urządzeń wykonawczych. Mogą one na przykład wyłączyć dopływ gazu do instalacji czy też załączyć odpowiednie sygnalizatory. Jako zalety rozwiązań tego typu wymienia się przede wszystkim łatwą skalowalność i konfigurację systemu, przejrzystą wizualizację, a także dostęp do danych z dowolnego komputera. Istotne pozostaje oprogramowanie obsługujące system. To właśnie ono informuje użytkownika o alarmach występujących w systemie. Przydatne rozwiązanie stanowi historia zdarzeń oraz wizualizacja stanów czujników.

Podsumowanie

Działanie nowoczesnych detektorów gazów opiera się na technice mikroprocesorowej. Dzięki zastosowaniu odpowiednich sensorów można wykryć różne rodzaje gazów. Zalet wynikających ze stosowania nowoczesnych detektorów jest wiele. Kluczowa pozostaje możliwość sterowania elementami automatyki oraz informowania o realizowanych funkcjach i konieczności wykonania kalibracji. Nie bez znaczenia pozostaje również autodiagnostyka urządzenia, wykrywanie stanów alarmowych oraz realizowanie funkcji testowych.

Domowe detektory gazów można nabyć z myślą o wykrywaniu tlenku węgla, gazu ziemnego lub propan butan. Urządzenia przenośne są natomiast ważnym elementem wyposażenia instalatorów. Stąd też w tym zakresie należy zwrócić uwagę na wykrywacze nieszczelności instalacji gazowych stosowane przy diagnozowaniu wycieków gazu z przewodów, złączy, zbiorników, a także butli i urządzeń gazowych. W rozbudowanych systemach detekcji gazów zastosowanie znajdują czujniki adresowalne. Istotna w rozwiązaniach tego typu jest wymiana danych w standardzie RS-485 z protokołem Modbus RTU.

Nowoczesne detektory gazów są niezbędne dla zapewnienia bezpieczeństwa ludzi przebywających w warunkach przemysłowych. Zastosowanie znajdują więc tzw. eksplozymetry, czyli urządzenia przeznaczone do ochrony osobistej pracowników przebywających w przestrzeniach zagrożonych wybuchem oraz obszarach, gdzie występują gazy wypierające tlen. Nowoczesne systemy detekcji gazów coraz częściej bazują na przesyle informacji poprzez sieć GSM. Transmisja w rozwiązaniach tego typu ma charakter dwukierunkowy. Tym sposobem zyskuje się możliwość sterowania pracą urządzeń wykonawczych. Stojąc przed koniecznością wyboru odpowiedniego systemu detekcji gazów nie należy kierować się wyłącznie ceną dostawy urządzeń i wykonania instalacji. Trzeba bowiem sprawdzić wykonawcę pod względem uprawnień, wiedzy i możliwości technicznych. Zasada ta dotyczy również firm, które będą świadczyć usługi w zakresie serwisowania i kalibracji systemu detekcji gazów. Powinny one bowiem dysponować nie tylko odpowiednim sprzętem kontrolno-diagnostycznym ale także mieć dostęp do oprogramowania producenta detektorów i central sterujących.

Damian Żabicki

Bibliografia
1. Materiały informacyjne firmy Sapel-Ex, www.sapel.com.pl,
2. Materiały informacyjne firmy BP Techem SA, www.techem.com.pl,
3. Materiały informacyjne firmy Gazex, www.gazex.pl.