A Gázipar, a Tüzeléstechnika és a Kéményseprőipar két fontos gáz jelenlétét detektálja folyamatosan: a földgázét és a szén-monoxidét. Az elsőt azért, mert az már igen kis koncentrációban (4,8 tf%) a levegőbe jutva robbanóképes elegyet alkot, a másodikat 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 (metán) érzékelése
• A földgáz több mint 85%-ban metánt (CH4) tartalmaz, így annak érzékelése a metán, mint éghető gáz komponensen keresztül történik.
• Kétféle tartományban érzékeljük, attól függően, hogy szivárgási helyet kell beazonosítanunk vagy a robbanóképes elegy képződést kell megakadályoznunk.
• A mérőműszer kijelzése történhet ppm-ben, tf%-ban, ARH%-ban, vagy mindháromban.
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 földalatti 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%)
Elektrokémia mérőcellák
• Előnye a nagyfokú érzékenység (1…1000 ppm), és a rendkívül kis fogyasztás (1 mA alatt)
• Hátránya az érzékelő mérgekkel szembeni rossz tűrőképesség, lassú érzékelési idő, alacsony méréstartomány, magas ár (20…30000 Ft), a nedvességre történő keresztérzékenység és a relatív rövid élettartam (3…5 év).
• Alkalmazása: gázipari, Ex-es térben történő alkalmazása nem ismert, kizárólag laboratóriumokban történő telepített szivárgás detektálásra használják.
Diffúz-félvezető szenzorok
• Előnye a nagyfokú érzékenység (10…48 000 ppm), kis fogyasztás és az olcsó ár (2500…5000 Ft/db)
• Hátránya az érzékelő mérgekkel szembeni rossz tűrőképesség, gyenge hosszútávú stabilitás, a szénhidrogénekre történő keresztérzékenység és a relatív rövid élettartam (3…8 év).
• Alkalmazása: hordozható gázszivárgáskeresőkben és telepített (Zóna II. Ex) gázveszélyjelzőkben egyaránt alkalmazzák, utóbbiban valamennyi hátránya szembetűnő.
Katalitikus szenzorok, pellisztorok
• Előnye a nagyfokú stabilitás (6…12 hó), a széles hőmérsékleti tartományban történő üzemeltetés (-20…+85 °C) és az érzékelő mérgekkel szembeni jó ellenálló-képesség.
• Hátránya a szénhidrogénekre történő keresztérzékenység és a nagy fogyasztás (150…350 mA), a kis érzékenység (480 ppm)
• Alkalmazása: általában telepített gázveszélyjelzőkben, de korszerű, kis-fogyasztású változatait hordozható személyi monitorokban is használják, akár Zóna 0. besorolású Ex-es térben is.
Infravörös elnyeléses (IR) szenzorok
• Előnye 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.
• Hátránya 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…60 000 Ft)
• Alkalmazása: 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)
• Előnye a nagy érzékenység (2…100 000 ppm), a gyors reakcióidő és az érzékelő mérgekkel szembeni jó ellenálló-képesség.
• Hátránya a szénhidrogénekre történő totális keresztérzékenység és a folyamatos hidrogén-gáz ellátásának igénye, ami nagy tömeget igényel. Rendkívül drága módszer (2-3 MFt/készülék)
• Alkalmazása: általában földgáz-vezeték hálózatok szivárgás-felderítő autóiban alkalmazzák, beépítve, de robosztus felépítése ellenére létezik hordozható változata is.
Lézer-spektroszkópiás szenzorok
• Előnye 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.
• Hátránya a FID műszerekkel szemben, hogy mechanikai behatásokra érzékeny, optikai egységet tartalmaz és a többi módszerrel összehasonlítva drága (2…2,2 MFt/db)
• Alkalmazása: földgáz-vezeték hálózatok szivárgás-felderítő autóiban alkalmazzák, beépítve, de létezik hordozható változatban is, mely rendkívüli érzékenységével és reakcióidejével tűnik ki társai közül.
A berendezések kivitele
• Hordozható, diffúz érzékeléssel, pumpa nélkül (személyi gázmonitorok, pellisztorokkal vagy gázszivárgáskeresők diffúz-félvezetőkkel, pellisztorokkal)
• Hordozható, beépített mintavevő pumpával (szivárgási hely beazonosítására pellisztorral, FID-el, 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-vel vagy Lézer-spektroszkópiával)
Védelmi módok
• Ex-környezetben nem alkalmazható: kizárólag gázszivárgási helyek beazonosítására alkalmazható (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 készülékek veszélyeztető tényezőihez.
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
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 korábban már érzéketlenné válik és a valós gázszivárgást nem fogja érzékelni!
Felhasználói tévhitek
• Sokan úgy gondolják, hogy a szenzorhibát a készülék úgy is kijelzi és ha elöregszik, akkor elmászik a nullpontja, tehát téves riasztást okoz…Ez igaz arra az esetre, ha az érzékelő megszakad, ilyenkor valóban hibajelzés 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 (tip. 100 vagy 1000 ppm) kell elvégezni, Akkreditált Kalibrálólaborban.
• 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 (tip. ARH 20% és ARH 40%), Akkreditált Kalibrálólaborral.
Az önellenőrzésről
• Egyes korszerű hordozható személyi védőeszközök rendelkeznek dokkolóállomással 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 Kalibrálólabor ellenőrizze a készüléket
A szén-monoxid érzékelése
• Ott, ahol a földgáz elégetése megtörténik, az égéstermékből szén-monoxid is keletkezik, mely 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 élettani hatása
• Mérgező hatása azzal magyarázható, hogy a vér hemoglobinjában található vas-atomokkal stabil komplexet, szén-monoxid-hemoglobint képez, ezzel a szervezet oxigén-felvételét 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!
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 alábbi alkalmazási területeit ismerjük, melyben a kötelező ellenőrzések és/vagy kalibrálások időintervallumai is rögzítésre kerültek:
Problémafelvetés
• 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.
Miért fontos a háztartási CO riasztók rendszeres ellenőrzése/kalibrálása?
1. Mert ezeket a készülékeket az égéstermékvisszaáramlásból, visszaáramlásból, kéményhibából, tüzelőberendezéskés-hibából származó szénmonoxid mérgezések elkerülése céljából gyártották és az akár halálos kimenetelt is okozó balesetek elkerülésére vásárolják a Felhasználók.
2. Mert ezek a készülékek mérési elvüket tekintve az alábbi két csoportba sorolhatóak, figyelembe véve azok korlátait is:
3. Mert ezek 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 visszajelzést nem kapunk!
4. Mert ezek között a készülékek között mint Gyártóban, mint műszaki paraméterekben, mint pedig árban jelentős különbség mutatkozik, így egyformán hozzájuthatunk a gyenge minőségű és a professzionális termékhez is, és mindkettő Gyártója „a teljes biztonságot kínálja számunkra egy életen át…!”
5. Mert több hazai kalibráló-laboratórium visszajelzései alapján tudjuk, hogy már a 2 éves készülékek között is gyakori a nem megfelelő működésű, reakcióidejű készülék.
Megjegyzendő, hogy valamennyi készülék működését az EN 50291:2001 szabvány szerint ellenőrizzük, mely Magyarországon is kötelező érvényű…
Szakmai javaslattétel a rendszeres ellenőrzésre:
• Ezeknek a készülékeknek a funkcióvizsgálatát, reakcióidejét is mérési pontosságát csak olyan szervezet ellenőrizheti, aki 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, akinek 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.”
• Lehetővé kell tenni a Vásárló/felhasználó számára, hogy ezekhez az információkhoz hozzájusson, a Laboratóriumok névjegyzékét megismerhesse.
• Itt jön a képbe a Kéményseprők és a tüzeléstechnikai szakemberek, valamint a gázipari üzembe-helyezők felelőssége és együttműködési készsége.
A 2012-es Dunagáz Konferencián elhangzott előadás anyaga. Eredeti és a többi előadás: http://www.dunagaz.hu/index.php?page=2
Stieber József, a KÉOSZ Műszer és méréstechnikai bizottságának vezetője
Szóljon hozzá
A hozzászóláshoz be kell jelentkezni.