Barion Pixel

VGF&HKL szaklap

Gyakorlati problémák a földgáz- és szén-monoxid-érzékelők üzemeltetésében

2012/10. lapszám | Stieber József |  6296 |

Az alábbi tartalom archív, 9 éve frissült utoljára. A cikkben szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).

A gázipar, a tüzeléstechnika és a kéményseprőipar két fontos gáz jelenlétét detektálja folyamatosan: a földgázét és a szén-monoxidét. Az elsőét azért, mert az már igen kis koncentrációban (4,8 tf%) a levegőbe jutva robbanóképes elegyet alkot, a másodikét pedig azért, mert az már igen kis koncentrációban (1000 ppm) a levegőbe jutva halálos mérgezést okozhat. Nem mindegy, hogy mivel és hogyan érzékelünk, detektálunk a katasztrófa elkerülése érdekében. A földgáz több mint 85%-ban metánt (CH4) tartalmaz, így annak érzékelése a metán, mint éghető gázkomponensen keresztül történik. Kétféle tartományban érzékeljük, attól függően, hogy szivárgási helyet kell beazonosítanunk, vagy a robbanóképes elegy képződését kell megakadályoznunk. A mérőműszer kijelzése történhet ppm-ben, tf%-ban, ARH%-ban, vagy mindháromban. Előnyük a nagyfokú érzékenység (1-1000 ppm) és a rendkívül kis fogyasztás (1 mA alatt). Hátrányuk az érzékelő mérgekkel szembeni rossz tűrőképessége, a lassú érzékelési idő, az alacsony méréstartomány, a magas ár (20-30 ezer Ft), a nedvességre történő keresztérzékenység és a relatív rövid élettartam (3-5 év). Alkalmazásuk: gázipari, Ex-es térben történő alkalmazásuk nem ismert, kizárólag laboratóriumokban történő telepített szivárgásdetektálásra használják.

A gázipar, a tüzeléstechnika és a kéményseprőipar két fontos gáz jelenlétét detektálja folyamatosan: a földgázét és a szén-monoxidét. Az elsőét azért, mert az már igen kis koncentrációban (4,8 tf%) a levegőbe jutva robbanóképes elegyet alkot, a másodikét pedig azért, mert az már igen kis koncentrációban (1000 ppm) a levegőbe jutva halálos mérgezést okozhat. Nem mindegy, hogy mivel és hogyan érzékelünk, detektálunk a katasztrófa elkerülése érdekében.

1. ábra telepített IR érzékelők szerkezeti rajza

A földgáz (metán) érzékelése

A földgáz több mint 85%-ban metánt (CH4) tartalmaz, így annak érzékelése a metán, mint éghető gázkomponensen keresztül történik. Kétféle tartományban érzékeljük, attól függően, hogy szivárgási helyet kell beazonosítanunk, vagy a robbanóképes elegy képződését kell megakadályoznunk. A mérőműszer kijelzése történhet ppm-ben, tf%-ban, ARH%-ban, vagy mindháromban.

Elektrokémia mérőcellák

Előnyük a nagyfokú érzékenység (1-1000 ppm) és a rendkívül kis fogyasztás (1 mA alatt). Hátrányuk az érzékelő mérgekkel szembeni rossz tűrőképessége, a lassú érzékelési idő, az alacsony méréstartomány, a magas ár (20-30 ezer Ft), a nedvességre történő keresztérzékenység és a relatív rövid élettartam (3-5 év). Alkalmazásuk: gázipari, Ex-es térben történő alkalmazásuk nem ismert, kizárólag laboratóriumokban történő telepített szivárgásdetektálásra használják.

2.ábra Tipikus eleketrokémiai mérőcella. Előnyük a nagyfokú érzékenység (1-1000ppm) és a rendkívül kis fogyasztás (1 mA alatt)

Diffúz-félvezető szenzorok

Előnyük a nagyfokú érzékenység (10…48 000 ppm), a kis fogyasztás és az alacsony ár (2500-5000 Ft/db). Hátrányuk az érzékelő mérgekkel szembeni rossz tűrőképesség, a gyenge hosszú távú stabilitás, a szénhidrogénekre történő keresztérzékenység és a relatív rövid élettartam (3-8 év). Alkalmazásuk: hordozható gázszivárgás-keresőkben és telepített (Zóna II. Ex) gázveszély-jelzőkben egyaránt, utóbbiban valamennyi hátránya szembetűnő. Diffúz félvezetőt is tartalmazó műszer Dupla kijelzés: digitális, felhasználóbarát, állandó kijelzés tf% és PPM/LEL (ARH) skálán. Automatikus PPM/ARH váltás. Három mérési skála:     PPM-skála: 0-10 000 ppm, alsó határ 50 ppm;     LEL-skála: 0-100 % LEL (ARH),     alsó határ 0,1%;     GAS-skála: 0-100 tf%, alsó határ 0,2%. Méréstartomány: 50 ppm-től 100 tf%-ig.

Katalitikus szenzorok, pellisztorok

Előnyük a nagyfokú stabilitás (6-12 hó), a széles hőmérsékleti tartományban történő üzemeltetés (–20…+85 °C) és az érzékelő mérgekkel szembeni jó ellenálló képesség. Hátrányuk a szénhidrogénekre történő keresztérzékenység és a nagy fogyasztás (150-350 mA), a kis érzékenység (480 ppm). Alkalmazásuk: általában telepített gázveszély-jelzőkben, de korszerű, kis fogyasztású változatait hordozható személyi monitorokban is használják, akár Zóna 0. besorolású Ex-es térben is.

3. diffúz-félvezetőt is tartalmaző műszer

Infravörös elnyeléses (IR) szenzorok

Előnyük a nagyfokú stabilitás (12 hó), a széles hőmérsékleti tartományban történő üzemeltetés (–10…+65 °C), a szénhidrogénekkel szembeni alacsony keresztérzékenység, az alacsony fogyasztás és az érzékelő mérgekkel szembeni kiváló ellenálló képesség. Hátrányuk a CO2-re és a vízgőzre való nagyfokú keresztérzékenység, mivel ezek elnyelési spektruma a metán közvetlen közelében van. Legalább kétszer annyiba kerül, mint egy pellisztor (40- 60 ezer Ft). Alkalmazásuk: telepített gázveszély-jelzőkben, vegyi üzemekben, de korszerű, kis fogyasztású változatait hordozható személyi monitorokban is használják, akár Zóna 0. besorolású Ex-es térben is.

Láng-ionizációs detektorok (FID)

Előnyük a nagy érzékenység (2…100 000 ppm), a gyors reakcióidő és az érzékelő mérgekkel szembeni jó ellenálló képesség. Hátrányuk a szénhidrogénekre történő totális keresztérzékenység és a folyamatos hidrogéngáz-ellátás igénye, ami nagy tömeget jelent. Rendkívül drága módszer (2-3 millió Ft/készülék). Alkalmazásuk: általában földgáz-vezetékhálózatok szivárgásfelderítő autóiban alkalmazzák, beépítve, de robusztus felépítésük ellenére létezik hordozható változat is.

Lézer-spektroszkópiás szenzorok

Előnyük a nagyfokú stabilitás (12 hó), a páratlan érzékenység (0,1…100 000 ppm), a szénhidrogénekkel és vízgőzzel szembeni teljes érzéketlenség, azaz kiváló szelektivitás metánra, az alacsony fogyasztás és az érzékelő mérgekkel szembeni kiváló ellenálló képesség. Hátrányuk a FID műszerekkel szemben, hogy mechanikai behatásokra érzékenyek, optikai egységet tartalmaznak, és a többi módszerrel összehasonlítva drágák (2-2,2 millió Ft/db). Alkalmazásuk: földgáz-vezetékhálózatok szivárgás-felderítő autóiban, beépítve, de létezik hordozható változat is, mely rendkívüli érzékenységével és reakcióidejével tűnik ki társai közül.

A berendezések kivitele

4. ábra Hordozható műszer pellisztora

Hordozható, diffúz érzékeléssel, pumpa nélkül (személyi gázmonitorok pellisztorokkal vagy gázszivárgás-keresők diffúz félvezetőkkel, pellisztorokkal). Hordozható, beépített mintavevő pumpával (szivárgási hely beazonosítására pellisztorral, FID-del, lézer-spektroszkópiás érzékelővel, esetleg beszállás előtti ellenőrzés pellisztorral).     Telepített, diffúz érzékeléssel, pumpa nélkül (hagyományos kazánházi gázérzékelők, kiértékelő–riasztó központtal).     Telepített, nagy távolságból vagy több helyről történő mintaelszívással (speciális területek, vegyipar).     Gépjárműbe telepített, mintaelszívással (szivárgási hely-beazonosítás FID-del vagy lézer-spektroszkópiával).

Védelmi módok

Ex-környezetben nem alkalmazható, kizárólag gázszivárgási helyek beazonosítására (ARH 40%-ig). Ex-térben alkalmazni tilos!,     gyújtószikra-mentes kivitelű,     nyomásálló-tokozású. Utóbbi két esetben a feltüntetett zónabesorolásban és környezeti feltételek mellett, időszakosan felülvizsgálva Ex-es térben is alkalmazható.

A környezet kihívásai

Telepített berendezéseknél az állandó igénybevétel, változó környezeti hőmérséklet, az időszakosan vagy állandóan fellépő érzékelő mérgek, karbantartásokból származó szénhidrogének jelentősen csökkentik az élettartamot és az érzékenységet. Hordozható berendezéseknél a tárolási és a szállítási körülmények és a mindig változó környezeti feltételek (hőmérséklet, víz bejutása a készülékbe, környezeti por stb.) hozzáadódnak a telepített készülékeket veszélyeztető tényezőkhöz.

Szerviztapasztalatok

Valamennyi kategóriára érvényes, hogy a felhasználó (annak ellenére, hogy önmaga nem tudja megítélni a berendezés helyes működését) igyekszik a szerviz-intervallumokat kihúzni, és csak akkor szervizeltetni a készüléket, ha az már meghibásodott. Ennek veszélye abban rejlik, hogy a készülék a meghibásodás előtt jóval már érzéketlenné válik, és a valós gázszivárgást nem fogja érzékelni!

Felhasználói tévhitek

Sokan úgy gondolják, hogy a szenzorhibát a készülék úgyis kijelzi, és ha elöregszik, akkor elmászik a nullpontja, tehát téves riasztást okoz. Ez igaz arra az esetre, ha az érzékelő megszakad, ilyenkor valóban hibajelzést ad. A nullpont-elmászás történhet pozitív, de akár negatív irányba is, melyet a készülékek többsége nem jelez. Az érzékelő mérgek általában az érzékenységet rontják le, miközben a nullpont stabil marad.

Kalibrálási tapasztalatok

Gázszivárgás felderítésére szolgáló kézi és gépjárműbe épített műszerek a folyamatos igénybevétel miatt 6 havonta ellenőrzést és azt követően kalibrációt igényelnek. A kalibrációt 1 ponton (tipikusan 100 vagy 1000 ppm) kell elvégezni, akkreditált kalibráló laborban. Gázveszély-érzékelők és személyi gázmonitorok esetében az életvédelem és a folyamatos üzemi körülmények miatt 3 havonta kell elvégeztetni az ellenőrzést és a kalibrációt 2 ponton (tipikusan ARH 20% és ARH 40%), akkreditált kalibráló laborral.

Az önellenőrzésről

Egyes korszerű hordozható személyi védőeszközök rendelkeznek dokkoló állomással egybekötött önkalibráló egységgel, melyet a felhasználó bármikor alkalmazhat a műszer önellenőrzésére és az érzékenység beállítására (gázzal történő kalibráció). Ezek a hasznos egységek is megkívánják, hogy évente 1 alkalommal szakszerviz és akkreditált kalibráló labor ellenőrizze a készüléket.

A szén-monoxid érzékelése

Ott, ahol a földgáz elégetése megtörténik, az égéstermékből szén-monoxid is keletkezik, amely már kis koncentrációban is igen mérgező, színtelen, szagtalan, szobahőmérsékleten a levegővel közel azonos fajsúlyú gáz. Az emberi élet megóvására mind az iparban, mind pedig a lakossági szolgáltatási körben elterjedtek a szén-monoxid-mérők, -riasztók. Vajon mindent tudunk róluk?

A szén-monoxid-riasztók alkalmazása

A gáziparban használatos, személyvédelmet ellátó szén-monoxid-monitorokat minden tekintetben úgy kell kezelnünk, mint ahogyan azt a személyi metán-monitoroknál tárgyaltuk. A szén-monoxid-érzékelőknek az 1. táblázat szerinti alkalmazási területeit ismerjük – a táblázatban a kötelező ellenőrzések és/vagy kalibrálások időintervallumai is rögzítésre kerültek. Amint az a táblázatból is látható, a 0-1000 ppm tartományban dolgozó CO-érzékelők és -mérőműszerek (melyek között sok, hasonló mérési elven dolgozó készülék található) a háztartási CO-riasztók kivételével rendszeresen ellenőrzött/kalibrált mérőeszközök. Felhasználójuk rendszeresen visszajelzést kap a készülék állapotáról, annak mérési pontosságáról és a jelzés funkcióvizsgálatáról.

Szén-monoxid-érzékelők alkalmazási területei

  alkalmazási terület ellenőrzési ciklus szabályozás módja
CO-gáz-analizátor vizsgáló laborok ellenőrzés minden mérés előtt, kalibrálás évente ISO 17025 szerint
CO-füstgázelemző tüzeléstechnika kalibrálás évente ISO 9001 szerint
személyi CO-monitor biztonságtechnika kalibrálás 6 havonta gyártó ajánlására és szabványokra hivatkozva
mélygarázsok CO-érzékelői életvédelem társasházakban, parkoló garázsokban kalibrálás évente ISO 9001 szerint és a gyártó ajánlására
háztartási CO-riasztók háztartási alkalmazás égéstermék-visszaáramlásból adódó CO-mérgezés elkerülésére nincs kijelölve, a gyakorlatban nem is viszik sem kalibrálásra, sem pedig ellenőrzésre a gyártók általában nem szabályozzák le a gépkönyvekben az ellenőrzés fontosságát és ciklusát

Háztartási CO-riasztók

mérési elv, érzékelés módja tápellátás szenzor-élettartam Keresztérzékenység és téves riasztás élettartamot befolyásolja
elektrokémiai mérőcella telepes üzemmód 5…6 év nem érzékeny más gázokra, vegyi anyagokra meleg, száraz környezetben kiszárad az érzékelő
diffúz-félvezető mérőcella csak hálózati üzemmód 6…8 év  téves riasztást produkál alkoholszármazékokra, oldószergőzökre konyhai zsírok, olajgőzök, hajlakkok, dezodorok

Miért fontos a háztartási CO-riasztók rendszeres ellenőrzése/kalibrálása?

Ezeket a készülékeket az égéstermék-visszaáramlásból, kéményhibából, tüzelőberendezés-hibából származó szén-monoxid-mérgezések elkerülése céljából gyártották, és az akár halálos kimenetelt is okozó balesetek elkerülésére vásárolják a felhasználók. Ezek a készülékek mérési elvüket tekintve a 2. táblázat szerinti két csoportba sorolhatók, figyelembe véve azok korlátait is. A készülékek csak a hangjelző és az elektronikai áramkör önteszt üzemmódját tartalmazzák (ezek helyes működéséről a felhasználó bármikor egy gombnyomással meggyőződhet), de az érzékelő meghibásodásáról, érzéketlenné válásáról, elzsírosodásáról semmiféle viszszajelzést nem kapunk! A készülékek között mind gyártó, mind műszaki paraméterek, mind pedig ár tekintetében jelentős különbségek vannak, így egyformán hozzájuthatunk a gyenge minőségű és a professzionális termékhez is, és mindkettő gyártója „a teljes biztonságot kínálja számunkra egy életen át!” Több hazai kalibráló laboratórium visszajelzései alapján tudjuk, hogy már a 2 éves készülékek között is gyakori a nem megfelelő működésű, reakcióidejű készülék. Megjegyzendő, hogy valamenynyi készülék működését az EN 50291:2001 szabvány szerint ellenőrizzük, amely Magyar-országon is kötelező érvényű…

Szakmai javaslattétel a rendszeres ellenőrzésre

Ezeknek a készülékeknek a funkcióvizsgálatát, reakcióidejét és mérési pontosságát csak olyan szervezet ellenőrizheti, amely rendelkezik a megfelelő használati etalonokkal, a vizsgálati eljárás lefolytatásához szükséges szakmai tapasztalattal, és a megfelelő bizonylatolás lehetőségével. Erre jelenleg csak a NAT által kifejezetten erre a területre akkreditált kalibráló laboratóriumok alkalmasak! A kalibrálást kétévente ajánlatos elvégeztetni, olyan laboratóriummal, amelynek a tevékenységi körében ez a feladat szerepel, és megfelelő bizonyítványt képes erről felmutatni. Fel kell hívni a vásárló figyelmét arra, hogy a termék megvásárlásával nem kap hosszú évekre elegendő garanciát a megfelelő működésre, hanem annak ellenőriztetése az ő jól felfogott érdeke. És végül: lehetővé kell tenni a vásárló/felhasználó számára, hogy ezekhez az információkhoz hozzájusson, a laboratóriumok névjegyzékét megismerhesse.

Átszámítások

  • 100 tf% = 1 000 000 ppm; 1 tf% = 10 000 ppm
  • 100 ARH% = 4,8 tf% CH4 = 48 000 ppm
  • 1 ARH% = 0,048 tf% CH4 = 480 ppm
  • A metán FRH-értéke = 15 tf% = 150 000 ppm.
  • A metán relatív sűrűsége = 0,65 (15 °C-on), tehát szobahőmérsékleten könnyebb a levegőnél.

Gyakorlati méréstartományok

  • Csővezetékek föld alatti szivárgásának felderítéséhez: 0,1-50 ppm (0,1 ARH%).
  • Csőkötések föld feletti szivárgási helyének beazonosításához: 10-1000 ppm (2 ARH%).
  • Kazánházakban, gázfogadókban telepített mérőeszközöknél vagy a személyi monitoroknál: 480-48 000 ppm (1-100 ARH%).
  • Zóna 0 és Zóna 1. (Ex) besorolású terekben: 500-1 000 000 ppm (0,05-100 tf%).

A környezeti elemek hatásai

  • Magas hőmérséklet = idő előtti megszakadás
  • Változó hőmérséklet = nullpont-vándorlás
  • Érzékelő mérgek = érzékenység csökkenése
  • Szénhidrogének = téves riasztások, öregedés
  • Víz bejutása = meghibásodás, érzéketlenség
  • Por lerakódása = érzékenység csökkenése
  • Szállítás, rázkódás = mechanikus hibák

A szén-monoxid élettani hatása

A vér hemoglobinjában található vasatomokkal stabil komplexet, CO-hemoglobint képez, ezzel a szervezet oxigénfelvételét akadályozza. Már 300 ppm (0,03 tf%) koncentráció is fejfájást, szédülést, émelygést okoz, 1000 ppm (0,1 tf%) koncentráció azonban 3 percen belül légzésbénuláshoz és halálhoz vezet!

CO-érzékelő


Kérjük, szánjon pár pillanatot a cikk értékelésére. Visszajelzése segít a lap és a honlap javításában.

Hasznos volt az ön számára a cikk?

 Igen

 Nem