Детекторы токсичных и легковоспламеняющихся газов

Ключом к оценке опасности, связанной с присутствием данного газа в атмосфере, является его концентрация. Даже безвредные газы, такие как аргон, азот и гелий, могут быть опасными. Их внезапное высвобождение вытесняет жизненный кислород, создавая риск удушья. Существует три основных категории газовой опасности:

• Взрывоопасность (EX) – легковоспламеняющиеся и взрывоопасные газы.
• Опасности кислорода (O2) – асфиксия из-за вытеснения кислорода или повышенной воспламеняемости из-за повышенной концентрации кислорода.
• Токсические опасности (ТОКС) – токсичные газы.

Без вспомогательных инструментов в виде детекторов газа люди не могут распознать эти опасности достаточно быстро, чтобы защитить себя от их опасных последствий. Примером может служить сероводород, который ощущается в низкой концентрации из-за характерного запаха тухлых яиц. Однако это не помогает в оценке летальных концентраций.

Убегая в место, где вы не чувствуете характерного запаха, вы ошибочно полагаете, что находитесь в безопасности, что часто было причиной трагических несчастных случаев. В дополнение к вышеупомянутым опасностям слишком низкой концентрации кислорода, повышенная концентрация кислорода также может быть опасной, так как избыток кислорода может вызвать самовозгорание горючих материалов. Следовательно, необходимо обнаруживать эти три типа угроз: EX, O2 и TOX.

Измерения токсичных газов (например, оксида углерода, сероводорода)

Токсичность газов, используемых и выбрасываемых промышленными процессами, определяется с помощью лабораторных экспериментов, в которых рассчитывается значение LC50. LC50 означает смертельную концентрацию в воздухе, от которой погибнет 50% лабораторных животных при вдыхании в течение определённого периода времени (обычно четыре часа). Токсичные вещества делятся на:

1. T + высокотоксичный LC50 <0,5 г/м3

Арсин, бром, хлорид бора, цианистый водород, тетрафторид серы, диборан, диоксид азота, фтор, фторид бора, фтористый водород, фосфин, фосген, озон, сероводород, гексафторид вольфрама, оксид азота

2. Токсичный T LC50 = 0,5 г/м3

Ацетонитрил, аммиак, бензол, бромистый метил, хлор, хлористый водород, циан, сероуглерод, диоксид серы, метанол, монооксид углерода, трифторид азота.

Основываясь на этом значении и дополнительных научных исследованиях и исследованиях по охране труда и технике безопасности, уполномоченные комитеты в отдельных странах издают юридические рекомендации относительно предельных значений концентраций данных веществ в PPM – это так называемые Предельные значения. Предельные значения устанавливаются для защиты здоровья рабочих. Если на протяжении всей своей карьеры он не будет вдыхать газы с концентрациями выше их пределов, его здоровью не будет угрожать опасность. К наиболее распространённым токсичным газам относятся: CO (окись углерода), H2S (сероводород), NH3 (аммиак), PH3 (фосфин), O3 (озон).

Измерения горючих газов (взрывоопасные газы, например, метан, пропан)

Для горючих газов наиболее важным параметром является LEL (нижний предел взрываемости). LEL определяется как концентрация горючего газа (в% по объёму) в горючей газо-воздушной смеси, которая может воспламениться при стандартных условиях. Чем ниже значение НПВ, тем опаснее газ (чем меньше его объем, тем выше опасность взрыва). НПВ всех известных взрывоопасных газов находится в диапазоне от 0,5 до 15% по объёму в газо-воздушной смеси.

Однако для газов с чрезвычайно низким нижним пределом взрываемости (например, 0,5 об% Пропана) установка сигналов тревоги детектора непосредственно на значение нижнего предела взрываемости может быть чрезвычайно опасной. Поэтому обычно используемая превентивная мера – это измерение в% НПВ и установка аварийного сигнала, например, на 50% НПВ. Благодаря этому вы можете предотвратить образование взрывоопасной атмосферы или быстро эвакуировать персонал из потенциально взрывоопасных зон.

Детекторы токсичных и взрывоопасных газов – типы измерительных датчиков. Электрохимические датчики – измерение токсичных газов

Многие токсичные газы очень легко вступают в реакцию и могут изменять свой химический состав при определённых условиях. Электрохимический датчик представляет собой микрореактор, который генерирует небольшой (хотя и измеримый) ток в присутствии химически активных газов. Он состоит как минимум из двух электродов – измерительного электрода и противоэлектрода.

Они связаны между собой двумя способами: с одной стороны, электролитом (ионопроводящей жидкостью), а с другой – внешней электрической цепью. Газ проходит через пористую мембрану в датчик, заполненный электролитом, и, если электролит является реактивным, между электродами будет генерироваться ток. Затем интенсивность измеренного тока преобразуется в показания детектора в PPM.

Каталитические датчики – измерение взрывоопасных газов

Суть работы этого датчика заключается в окислении горючих газов с помощью кислорода с выделением тепла реакции. Это было достигнуто за счёт использования специального, должным образом нагретого каталитического материала, который немного изменял свою температуру из-за тепла реакции. Мера этого увеличения, в свою очередь, является показателем концентрации газа. Чувствительный элемент датчика представляет собой пористый керамический элемент с миниатюрной платиновой катушкой внутри.

Через катушку протекает ток, нагревая пеллистор до нескольких сотен градусов Цельсия. Поскольку пеллистор сделан из каталитического материала, его температура будет продолжать расти в присутствии горючих газов, что также увеличивает сопротивление катушки. Вы можете измерить это изменение электронным способом и преобразовать его в концентрацию газа. Поскольку датчик сжигает горючие газы, он может воспламениться.

Инфракрасные (ИК) датчики – измерение взрывоопасных и токсичных газов

Этот метод измерения концентрации газа использует поглощение излучения углеводородами в диапазоне длин волн, соответствующем инфракрасному (от 3,3 до 3,5 микрометров). Внутри датчика находится инфракрасный (ИК) передатчик, который излучает волны, которые при отражении от отражателя (внутреннего зеркала датчика) падают на датчик.

Газовая смесь попадает внутрь датчика через пламегаситель (как в случае каталитического датчика). Поскольку основные компоненты воздуха – кислород, азот и аргон не поглощают инфракрасное излучение, интенсивность падающего на детектор излучения может быть ослаблена только из-за наличия углеводородов. В этом случае излучается электрический сигнал, который затем обрабатывается, чтобы указать, например, % LEL.

Датчики PID

Многие взрывоопасные газы смертельны даже до того, как достигают своего нижнего предела взрываемости, поэтому измерения с помощью одного только датчика EX может быть недостаточно. Датчики PID позволяют измерять концентрацию токсичных органических веществ в PPM даже до того, как они достигнут своего нижнего предела взрываемости.

Воздух всасывается через входное отверстие внутри датчика, где УФ-лампа генерирует фотоны, ионизирующие выбранные молекулы в потоке газа. Большинство органических веществ, которые считаются опасными, ионизируются при воздействии лампы между двумя электродами (один для измерения напряжения, а другой – для силы тока). Измеренная сила тока позволяет определить концентрацию измеряемого вещества.

Выбирая портативный детектор газа – на что следует обратить внимание?

Выбор правильного метода измерения тесно связан с типом датчиков, которые вы должны использовать для проведения измерений. Каждый из вышеперечисленных датчиков имеют свои преимущества и ограничения. По этой причине перед выбором газоанализатора также стоит задать себе следующие вопросы:

• Сколько газов должен измерять детектор?
• Какие ещё вещества присутствуют помимо измеренных? (перекрёстная чувствительность датчиков и связанные с этим нарушения в измерениях).
• Сколько стоит услуга детектора? (гарантия, срок службы датчика, время калибровки).
• Используются ли краткосрочные, долгосрочные или непрерывные измерения? (портативные детекторы, стационарные или зональные измерения).
• Будут ли измерения проводиться в труднодоступных местах, например, в канализации, контейнерах, резервуарах? Вы хотите произвести измерения на расстоянии перед тем, как войти в испытательную комнату? (соответствующее оборудование, например, автоматический насос для отсасывания пробы газа и подходящий шланг / зонд).
• Устойчив ли детектор к воде и пыли? Какой у устройства класс герметичности IP?

Также стоит заранее определиться с тем, нужно ли будет копировать и обрабатывать данные, измеренные детектором, для дальнейшего анализа? Для этого потребуется дополнительное программное обеспечение для загрузки и обработки данных измерений, а также возможность сопряжения датчика с вашими системами анализа и обработки информации, например, распространёнными модификациями «умного дома».

ВИДЕО:

При полном и/или частичном копировании данного материала, для последующего размещения его на стороннем ресурсе, обратная, индексируемая ссылка на источник обязательна!