Zasady punktowej detekcji gazów – Użycie selektywnych detektorów jest zwykle bardzo korzystnym rozwiązaniem

    W większości obiektów przemysłowych oraz wszystkich przestrzeniach typu parkingi podziemne i garaże zachodzi konieczność skutecznej, jednoznacznej detekcji gazów lub oparów cieczy. Substancje te mogą być toksyczne, palne, a także obojętne, np. gazy szlachetne. Obojętność chemiczna gazu nie oznacza równocześnie braku zagrożenia dla materii ożywionej. Przykładowo źródło wycieku np. argonu będzie powodowało wypieranie tlenu z atmosfery znajdującej się w pomieszczeniu, stanowiąc zagrożenie dla życia.

    zasady punktowej detekcji gazow 1024x829 - Zasady punktowej detekcji gazów – Użycie selektywnych detektorów jest zwykle bardzo korzystnym rozwiązaniem
    Fot. 1. EXpert G na EurOx z podpisem Nowy tlenomierz

    Zalecane miejsca detekcji gazów

    W każdym obiekcie, gdzie ze strony zagrożeń pochodzących od gazów występuje niebezpieczeństwo dla życia i mienia, istnieje konieczność instalowania dobrze zaprojektowanego, skutecznego systemu detekcji substancji niebezpiecznych. W celu opracowania dobrego projektu potrzebne są nie tylko bardzo dobrej klasy jego elementy, jak detektory czy centrale sterujące zbudowane z wysokiej jakości sensorów i podzespołów elektronicznych, ale również zapoznanie się z budową obiektu, jego specyfiką, a często jego ograniczeniami technicznymi. Te parametry obiektu oraz własności fizykochemiczne gazów wyznaczają miejsca montażu detektorów. Kończąc prawidłowy proces projektowania, należy wybrać najodpowiedniejsze urządzenia ze względu na skuteczne i jednoznaczne wykrywanie ewentualnych wycieków gazów lub cieczy. Wreszcie dobry projekt to taki, który oprócz wysokich zalet technicznych szanuje również ekonomię danego rozwiązania.

    Ważne są nie tylko koszty zakupu poszczególnych elementów systemu, ale także możliwie niskie koszty późniejszej jego eksploatacji. Wszystkie wymienione aspekty wpływają na jakość systemu detekcji. W obiektach przemysłowych najczęściej występuje potrzeba detekcji gazów w halach produkcyjnych (np. ogrzewanych nagrzewnicami), magazynach farb, lakierów czy rozpuszczalników, miejsc spawania, w laboratoriach chemicznych, laboratoriach fizyki doświadczalnej. Poza obiektami typowymi, standardowymi, często istnieje potrzeba opomiarowania miejsc specjalnych (np. wnętrza rurociągów). Tego typu punkty należy traktować bardzo indywidualnie i prawie w każdym przypadku budowa dobrze pracującego systemu detekcji gazów wiąże się z wykonaniem jednostkowych elementów mechanicznych służących m.in. do automatycznego pobierania próbek substancji badanych czy też np. ich schładzania przed podaniem do komory detektora.

    Obiekty typu garaże i parkingi podziemne należą do prostych z punktu widzenia określenia miejsc detekcji tlenku węgla i oparów LPG, a także coraz częściej dwutlenku azotu. Oczywiście wyznaczając miejsca detekcji, w żadnym przypadku nie można się kierować błędną zasadą tzw. promienia zasięgu detektora. Detektory garażowe nie mogą skanować przestrzeni, są jedynie punktowym elementem systemu i jako takie „widzą” tylko stężenie opływających gazów wokół detektora. Ruchy atmosfery w garażach spowodowane są m.in. poruszającymi się samochodami, temperaturą spalin oraz uruchamianą przez centrale sterujące wentylacją. Niezależnie od lokalnych stężeń i ruchów powietrza, a wraz z nim przemieszczających się gazów toksycznych i palnych, największe zagrożenie dla człowieka od strony oparów LPG i dwutlenku azotu jest na wysokości do 20 cm nad posadzką oraz ze strony tlenku węgla na wysokości twarzy, czyli ok. 150–180 cm. Wyznaczenie miejsca montażu detektorów gazów zawsze musi brać pod uwagę własności fizyczne badanego gazu.

    reklama

    Jeden z najważniejszych parametrów to stosunek gęstości badanego gazu do gęstości powietrza. Stosunek ten determinuje wysokość montażu detektora nad lub pod miejscem ewentualnego wycieku. I tak dla gazów o gęstości mniejszej od gęstości powietrza (np. wodór, metan) detektory należy montować wyżej od miejsca wycieku, natomiast dla gazów o gęstości większej od gęstości powietrza (np. dwutlenek węgla) należy je montować niżej. Detektory dla gazów o gęstości równej lub zbliżonej do gęstości powietrza, a także dla tlenu należy montować na wysokości mniej więcej twarzy człowieka.

    Przyjmuje się, że jest to wysokość ok. 150–180 cm. Opary cieczy np. w magazynach farb i rozpuszczalników mają gęstości znacznie większe od gęstości powietrza, a zatem należy je montować nisko ok. 10–20 cm nad podłogą. To samo dotyczy również urządzeń chłodniczych, gdzie jako czynnik wykorzystano freony. W urządzeniach chłodniczych opartych na amoniaku, a także innej aparaturze, w której jest wykorzystywany ten gaz, detektory muszą z kolei być umieszczone wysoko nad potencjalnymi miejscami wycieku, takimi jak np. łączenia instalacji. Dla substancji takiej jak amoniak dodatkowo występuje efekt obłokowego przemieszczania się gazu. Aby prawidłowo wykryć tego typu gazy, w niektórych typach obiektów detektory należy wyposażyć w specjalne okapy.

    Zalety detekcji selektywnej

    Podstawowym elementem dowolnego systemu detekcji gazów toksycznych i wybuchowych jest detektor wyposażony w specjalizowany czujnik gazu. Wśród istniejących na rynku czujników można wyróżnić dwie główne ich grupy. Są to sensory selektywne i nieselektywne. Cecha ta ściśle zależy od zastosowanej metody pomiaru gazu. Jako czujniki selektywne wykorzystuje się obecnie najczęściej elementy elektrochemiczne lub pracujące na zasadzie absorpcji światła w zakresie fal podczerwonych (infrared). Grupę nieselektywną tworzą czujniki, w których elementem bezpośredniej detekcji gazu jest półprzewodnik.

    Zapewnienie właściwego systemu detekcji gazów w danym obiekcie obejmuje m.in. prawidłowe wyznaczenie punktów montażu detektorów, sposobu jego komunikacji z urządzeniem nadrzędnym, algorytm sterowania z ewentualnym podziałem na strefy, a przede wszystkim dobór detektora ze względu na zastosowany czujnik. Punkt montażu detektora oznacza jego umieszczenie w miejscu, w którym może nastąpić ewentualny wyciek gazu, oraz stosownie do własności fizykochemicznych danego gazu. Poza parametrami gazu, m.in. takimi jak gęstość czy temperatura, niezwykle istotna jest także zdolność do tworzenia obłoków, która całkowicie uniemożliwia stosowanie tzw. zasady promienia zasięgu działania detektora, szczególnie z powodu dyfuzyjnej metody pomiaru, na której bazuje większość detektorów.

    Nawet przy prawidłowo rozmieszczonych elementach to właśnie dobór detektorów ze względu na zastosowany czujnik decydująco wpływa na jakość systemu detekcji. Do dyspozycji są czujniki selektywne i nieselektywne. W przypadku potrzeby wykrywania gazów, takich jak np. tlenek węgla, stosowanie tanich detektorów opartych na nieselektywnych czujnikach półprzewodnikowych powoduje degradację jakości całego systemu. Degradacja ta przejawia się w zgłaszaniu fałszywych alarmów, powodujących nieuzasadnione wyłączenia obiektu z ruchu, np. blokadę funkcjonowania garażu lub przerwanie procesów produkcyjnych. Kolejnym skutkiem degradacji systemu przez zastosowanie tanich czujników półprzewodnikowych jest znaczne zwiększenie poboru prądu, co przy zainstalowaniu kilkudziesięciu, a często kilkuset detektorów powoduje duże straty energii elektrycznej.

    Użycie selektywnych detektorów, służących wykryciu tylko właściwego gazu, skutkuje uzyskaniem trudnych do przecenienia korzyści. W krótkim artykule nie sposób ująć wszystkich aspektów i możliwości rozwiązywania problemów punktowej detekcji gazów. Firmy często udzielają bezpłatnych, indywidualnych szkoleń i konsultacji. Pomagają także projektantom w wyznaczaniu właściwych miejsc montażu detektorów i doborze poszczególnych elementów systemów detekcji gazów.

    Mgr inż. Leszek Muszyński
    Pro-Service

    ZOSTAW ODPOWIEDŹ

    Please enter your comment!
    Please enter your name here