Punktowa detekcja gazów toksycznych i wybuchowych. Zasady

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, ale również obojętne jak 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.

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. Dobry projekt systemu to nie tylko znakomitej klasy jego elementy jak np. detektory czy centrale sterujące zbudowane z wysokiej jakości sensorów i podzespołów elektronicznych, ale na równi istotne jest zapoznanie się z budową obiektu, jego specyfiką, a często jego ograniczeniami technicznymi. Te parametry obiektu oraz własności fizyko-chemiczne gazów wyznaczają miejsca montażu detektorów. Na koniec dobrego procesu 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. Ekonomia nie powinna zawierać tylko i wyłącznie części dotyczącej zakupu poszczególnych elementów systemu, ale także musi się kierować możliwie niskimi kosztami eksploatacji. Wszystkie wymienione składowe wpływają na ogólną jakość systemu detekcji.

Gdzie należy montować detektory gazów

W obiektach przemysłowych najczęściej występują potrzeby detekcji gazów w halach produkcyjnych odnośnie urządzeń grzewczych (np. nagrzewnic), w magazynach farb, lakierów czy rozpuszczalników, miejsc spawania, w laboratoriach chemicznych, laboratoriach fizyki doświadczalnej. Poza obiektami typowymi, standardowymi, istnieją również potrzeby w zakresie 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 takie miejsca w żadnym przypadku nie można kierować się 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.

Przed montażem systemu detekcji należy sprawdzić własności gazu

Wyznaczenie miejsca montażu detektorów gazów zawsze musi brać pod uwagę własności fizyczne badanego gazu. 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 (jak np. wodór, metan) detektory należy montować wyżej od miejsca wycieku, natomiast dla gazów o gęstości większej od gęstości powietrza (np. dwutlenek węgla) detektory należy montować niżej. Detektory dla gazów o gęstości równej lub zbliżonej do gęstości powietrza, a także dla tlenu należy montować na wysokości mniej więcej twarzy. Przyjmuje się, że jest to na wysokości 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, gdzie wykorzystano ten gaz, detektory muszą z kolei być umieszczone wysoko nad potencjalnymi miejscami wycieku 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.

Fot. Detektor tlenu

Dobór detektorów gazów toksycznych i wybuchowych

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, gdzie 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, ale przede wszystkim dobór detektora ze względu na zastosowany czujnik. Punkt montażu detektora oznacza jego umieszczenie w miejscu, w którym nie tylko może nastąpić ewentualny wyciek gazu, ale na równi ważne są własności fizykochemiczne tej substancji. 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 racji dyfuzyjnej metody pomiaru, na której bazuje większość detektorów.

Dobór detektorów ze względu na zastosowany czujnik, determinuje w najwyższym stopniu jakość systemu, nawet przy prawidłowo rozmieszczonych elementach. Do dyspozycji są czujniki selektywne i nieselektywne. Dla wykrywania gazów takich jak np. tlenek węgla, stosowanie tanich detektorów opartych na nieselektywnych czujnikach półprzewodnikowych powoduje degradację jakości całego systemu. Degradacja ta dotyczy zgłaszania fałszywych alarmów, a więc niejednoznaczność, 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 straty energii elektrycznej. Użycie selektywnych detektorów, gdzie wykryciu podlega tylko właściwy gaz, skutkuje uzyskaniem trudnych do przecenienia korzyści.

Przedsiębiorstwo Wdrożeniowe Pro-Service Sp. z o.o. znając dogłębnie problematykę detekcji gazów toksycznych i wybuchowych, produkuje bogatą paletę urządzeń rozwiązujących potrzeby użytkowników w zakresie skutecznej ochrony przed zagrożeniami gazowymi przez zastosowanie detektorów z sensorami o charakterystyce selektywnej. Sztandarowym przykładem takiego urządzenia w odniesieniu do obiektów garażowych jest dwugazowy detektor DUOmaster CO/LPG, produkowany przez Pro-Service Sp. z o.o. Zastosowany tam czujnik CO jest sensorem elektrochemicznym, selektywnym, a jednocześnie o bardzo długim czasie życia dochodzącym do 10 lat. Pro-Service Sp. z o.o. był pierwszą firmą w Europie, która opracowała dwugazowy detektor o budowie wymuszającej prawidłowy jego montaż przy instalacji.

W ofercie jest również trójgazowy detektor o nazwie Tmaster w obudowie dwumodułowej. Także i w tej konstrukcji konsekwentnie zastosowano selektywny czujnik trzeciego gazu, jakim może być np. NO2. Inną oferowaną odmianą urządzenia Tmaster jest wersja z detekcją CO, LPG i CNG w obudowie trójmodułowej. Również i w tym wykonaniu wykrywanie CNG oparte jest o selektywny czujnik, w tym przypadku typu infrared.

Fot. Detektor Tmaster

Dla obiektów przemysłowych proponowane są czujniki w obudowach zwykłych typu uniTOX G dla gazów toksycznych oraz EXpert G dla gazów palnych i oparów cieczy. Dla przestrzeni z wyznaczoną 1 lub 2 strefą wybuchową, firma Pro-Service Sp. z o.o. produkuje detektory w obudowach przeciwwybuchowych typu uniTOX IV dla gazów toksycznych oraz EXpert IV dla gazów palnych i oparów cieczy.

Fot. Detektor uniTOX

Fot. Głowica gazometryczna EXpert IV

W krótkim artykule nie sposób ująć wszystkich aspektów i możliwości rozwiązywania problemów punktowej detekcji gazów. Dlatego firma Pro-Service Sp. z o.o. udziela bezpłatnych, indywidualnych szkoleń i konsultacji. Pomagamy projektantom w wyznaczaniu właściwych miejsc montażu detektorów i dobór poszczególnych elementów systemów detekcji gazów.

Przedsiębiorstwo Wdrożeniowe PRO-SERVICE ®  Sp. z o.o.

Firma została założona w 1991. Obecnie wiodący producent detektorów i systemów monitoringu gazów. Urządzenia zwykłe oraz budowy przeciwwybuchowej. Zdecydowany lider techniczny w kraju. Oprócz certyfikatu ATEX na urządzenia (badanie typu WE) od 2004 roku wdrożony system zarządzania jakością ISO-9001:2009; także system zapewnienia jakości (ATEX) tj. zezwolenia na obrót takimi urządzeniami. Wielokrotny medalista MT Sawo, spółka rejestrowana w rankingach innowacyjnych firm, Innowator Małopolski 2010. W grudniu 2014 r firma otrzymała złoty medal na INNOVA BRUSSELS za wielogazowe, stacjonarne detektory T-MASTER CO/LPG/NO2 – trzygazowy i Q-MASTER CO/O2/LPG /NO2 – czterogazowy.

Nagrody:

• Wielokrotny medalista medalista Sawo,
• Innowator  Małopolski 2010 r.,
• Złoty medal Innova Brussels – Eureka 2014 r.,
• Srebrny medal Inova 2016 w Zagrzebiu,
• Okolicznościowy medal kanadyjskiej organizacji wspierającej inowacje Ican –Toronto,
• Brązowy medal International and design Expo –Taiwan 2016 r.,
• Złoty medal  Intarg 2017- Katowice,
• Brązowy medal Norymberga 2017 – Inventor,
• 2018 – złoty medal Archimedes 2018 Moskwa,
• 2018 -Top Builder,
• 2019 – Paryż- Lepine – brązowy medal.

Dane teleadresowe:
os. Złotej Jesieni 4, Kraków 31-826
+ 48 12 425 90 90, + 48 12 644 55 89
+ 48 12 643 09 34, + 48 12 686 07 10
www.alarmgas.com
www.alarmgaz.com
www.alarmgas.eu