Przenośne detektory gazów toksycznych oraz palnych

7 listopada 2023

Kategoria: Detektory gazów

Jaki przenośny detektor gazów wybrać?

Najczęściej wybierany miernik wielogazowy to wielofunkcyjne urządzenie 4-gazowe w konfiguracji na CH4/CO/H2S/O2 - te najczęściej pojawiają się w warunkach przemysłowych. Trzeba jednak pamiętać, że ocena ryzyka powinna uwzględniać pomiary na miejscu, które to mogą wykazać obecność innych gazów, wówczas wymagana może być indywidualna konfiguracja danego urządzenia. Zatem jakie przenośne detektory gazów toksycznych i wybuchowych wybrać? Poniżej kilka wskazówek które pomogą w wyborze odpowiedniego rozwiązania.

Ile gazów ma mierzyć detektor?

Najczęściej mierzymy gazy wybuchowe (metan, etan, propan itd.) siarkowodór (H2S) tlenek węgla (CO) oraz ubytek tlenu (O2). Wówczas najlepszym rozwiązaniem jest standardowy wielogazowy przenośny miernik stężenia gazów jw. Jeżeli wiemy, że zagrożeń jest mniej i znamy konkretny gaz to można sięgnąć po dedykowany detektor jednogazowy. Gdy gazów jest więcej niż ww. potrzebna będzie indywidualna wycena oraz dobór miernika wyższej klasy.
Ile kosztuje serwis detektora?

Przed zakupem upewnij się ile wynosi gwarancja detektora gazów niebezpiecznych, jaka jest żywotność sensorów, czasookres kalibracji oraz jej cena. Oszczędność przy zakupie dużo tańszego modelu odbije się na kieszeni przy pierwszej awarii. Wówczas może okazać się, że nie ma autoryzowanego serwisu lub koszta naprawy przekraczają zakup urządzenia. Detektory gazu z naszej oferty takie jak np. detektory DRAGER czy MSA, gwarantują niezawodność oraz świadczymy ich pełne wsparcie posprzedażowe. Pamiętaj również, że sprawdzanie detektorów gazów oraz ich kalibracja są obowiązkowe!
Ergonomia miernika gazów a bezpieczeństwo

Detektor powinien posiadać przejrzyste menu pomiarowe oraz ergonomiczne przyciski, umożliwiające łatwy odczyt oraz obsługę nawet w warunkach niskiej widoczności oraz grubych rękawicach - zwłaszcza w przypadku straży pożarnej i służ ratunkowych. Upewnij się, że detektor posiada 3 rodzaje sygnalizacji alarmowej - dźwiękową, świetlną oraz wibracje. Gwarantuje to bezpieczeństwo w każdym otoczeniu, a nawet przy dużym hałasie i zapyleniu. Ważne są również sensory o dużej czułości oraz krótki czas ich reakcji, by w porę uprzedzić o zbliżającym się zagrożeniu.
Zasilanie detektora - bateryjne czy akumulatorowe?

Detektory jednogazowe z uwagi na mały pobór prądu w większości przypadków posiadają baterie o około 2-letniej żywotności (zależne od częstotliwości alarmów i czestotliwości pomiarów), w przypadku urządzeń wielogazowych część producentów daje wybór - zasilania detektora bateriami lub dedykowanym akumulatorem (sensor katalityczny pobiera dużo energii). Jeżeli pomiary prowadzimy sporadycznie to wystarczą baterię, ale w przypadku pracy ciągłej zalecany jest akumulator.
Czy mierzone gazy nie zakłócają się wzajemnie?

Wybrane gazy mogą zaburzać wzajemnie odczyt na swoich sensorach powodując tzw. pomiar skrośny. Przykładem może być wodór z tlenkiem węgla - obecność jednego z gazów będzie powodowała odczyt na drugim sensorze dając mylne wrażenie, że on również się pojawia co niekoniecznie musi być prawdą. W takiej sytuacji sensory muszą posiadać kompensację odczytu aby pomiar był niezaburzony, a odczyt wiarygodny.
Czy urządzenie posiada odpowiednie zakresy pomiarowe, progi alarmowe oraz czułość sensorów?

Detektory muszą posiadać zakresy oraz rozdzielczość pomiarów dostosowane wg stężeń określonych przez przepisami prawa (NDS/NDN), a progi alarmowe powinny być ustawione adekwatnie do maksymalnych stężeń gazów niebezpiecznych. Ważna jest również jednostka pomiaru - dla gazów wybuchowych mierzymy 0-100% DGW (Dolna Granica Wybuchowości), dla toksycznych zaś w PPM (Parts per Million).
Czy pomiary gazów będą odbywały się w miejscach trudno dostępnych?

Jeżeli chcemy dokonać pomiaru na odległość, lub zanim wkroczymy do badanego pomieszczenia/zbiornika potrzebne będzie odpowiednie oprzyrządowanie np. pompka automatyczna zasysającą próbkę gazu i odpowiedni wężyk/sonda pływająca. Na rynku dostępne są zarówno detektory z wbudowaną pompką jak i zewnętrzną - dokupowaną osobno.
Czy detektor posiada wodo i pyłoodporność?

Jaką klasę szczelności IP posiada urządzenie? IP67 to absolutne minimum w warunkach przemysłowych tak jak wykonanie ATEX. Detektor ponadto powinien posiadać odpowiednią odporność mechaniczną na upadek oraz uderzenia.
Czy potrzebujemy zgrywać i obrabiać dane z detektora gazów?

Wszystkie detektory zapisują w czasie rzeczywistym swoje wyniki pomiarów, ale pamięć urządzeń jest ograniczona i poza alarmami pomiary są pod pewnym czasie nadpisywane. Jeżeli zależy nam na archiwizacji danych np. do raportów to powinniśmy sięgnąć po detektor z możliwością odczytu i zgrywania danych na komputer.

Najnowocześniejsze detektory gazów przesyłają dane do chmury. Urządzenie połączone jest poprzez bluetooth z aplikacją w telefonie lub modułem obszarowym i na bieżąco przesyła dane z urządzenia do chmury gdzie można je później w łatwy sposób odczytywać i obrabiać. Dodatkowa zaleta takiego rozwiązanie to to, że pozwala również monitorować centralnie pracowników na dużym obszarze i szybko reagować w sytuacji zagrożenia gazami niebezpiecznymi.

Ile przeciętnie kosztuje detektorów gazów? Ceny mierników stężenia gazów zaczynają się od nawet 1050-1200 zł brutto dla urządzeń jednogazowych przez ok 3500-4000 tys. brutto dla detektorów wielogazowych czterogazowych to nawet kilkunastu tysięcy dla urządzeń specjalistycznych wyposażonych w sensory PID 5, mieżących stężenia 5 i więcej gazów jednocześnie.

Zobacz co cechuje dobry detektor gazów na przykładzie MSA 4XR

Detekcja gazów - na czym polega i jakie są rodzaje mierników gazowych?

Wszystkie gazy inne, od tych występujących w znanym i nadającym się do oddychania powietrzu mogą stanowić zagrożenie. Kluczem do oceny niebezpieczeństwa związanego z obecnością w atmosferze danego gazu, jest jego stężenie. Nawet nieszkodliwe gazy takie jak argon, azot czy hel mogą okazać się niebezpieczne. Ich nagłe uwolnienie wypiera życiodajny tlen stwarzając ryzyko uduszenia. Wyróżniamy trzy podstawowe kategorie zagrożeń gazowych:

Zagrożenia wybuchem (EX) – gazy palne i wybuchowe
Zagrożenia zatruciem (TOX) – gazy toksyczne
Zagrożenia tlenowe (O2) – zamartwica z powodu wyparcia tlenu lub zwiększona palność spowodowana podwyższonym stężeniem tlenu

Bez miernika gazów, ludzie nie potrafią rozpoznać wymienionych zagrożeń dostatecznie szybko, tak aby uchronić się przed ich niebezpiecznym oddziaływaniem. Przykładem może być siarkowodór, który w niskim stężeniu możemy wyczuć dzięki charakterystycznemu zapachowi zepsutych jajek. Nie pomaga to jednak w ocenie stężeń śmiertelnie wysokich. Uciekając w miejsce w którym nie wyczuwamy charakterystycznego zapachu, sądzimy błędnie, że jesteśmy bezpieczni co niejednokrotnie było przyczyną tragicznych wypadków. Oprócz wspomnianego zagrożenia związanego ze zbyt niskim stężeniem tlenu, równie niebezpieczne może być jego podwyższone stężenie, gdyż nadmiar tlenu może spowodować samoczynny zapłon materiałów łatwopalnych. Dlatego też często zalecana jest detekcja wspomnianych trzech typów zagrożeń jednocześnie.

Pomiar gazów toksycznych (TOX - tlenek węgla, siarkowodorów, amoniak, fosforowodor itp.)

Toksyczność gazów używanych i emitowanych w procesach przemysłowych określa się przy użyciu eksperymentów laboratoryjnych, podczas których oblicza się wartość LC50. Skrót LC50 (od angielskiego „lethal concentration”) oznacza stężenie gazu w powietrzu, które spowoduje śmierć 50% zwierząt laboratoryjnych, gdy wdychane jest przez pewien okres czasu (zwykle cztery godziny). Substancje toksyczne dzielimy na:

T+ silnie toksyczne LC50<0,5 g/m3

Arsenowodór, brom, chlorek boru, cyjanowodór, czterofluorek siarki, diboran, dwutlenek azotu, fluor, fluorek boru, fluorowodór, fosforowodór, fosgen, ozon, siarkowodór, sześciofluorek wolframu, tlenek azotu

T toksyczne LC50=0,5 g/m3

Acetonitryl, amoniak, benzen, bromek metylu, chlor, chlorowodór, cyjan, dwusiarczek węgla, dwutlenek siarki, metanol, tlenek węgla, trifluorek azotu

W oparciu o tę wartość oraz dodatkowe badania naukowe i BHP, autoryzowane komisje w poszczególnych krajach wydają prawne zalecenie dotyczące dopuszczalnych wartości stężeń danych substancji w PPM – są to tzw. Wartości graniczne. Wartości graniczne określa się w celu ochrony zdrowia pracowników. Jeżeli na przestrzeni całej kariery nie będzie on wdychał gazów o stężeniu przewyższającym wartości graniczne ich, to jego zdrowie nie będzie zagrożone. Najczęściej spotykane gazy toksyczne to CO (tlenek węgla), H2S (siarkowodór), NH3 (amoniak), PH3 (fosforowodór), O3 (ozon). Ich pomiar jest możliwy również przy użyciu dedykowanych mieników jednogazowych.

Pomiar gazów wybuchowych (pomiar EX - metan, propan, butan, wodór itp.)

W przypadku gazów palnych najważniejszym parametrem jest DGW (dolna granica wybuchowości). DGW definiujemy jako stężenie gazu palnego (w % objętości) w palnej mieszance gaz-powietrze, które może ulec zapłonowi w standardowych warunkach. Im niższa wartość DGW tym bardziej niebezpieczny jest dany gaz (mniejsza jego objętość stwarza zagrożenie wybuchu). DGW wszystkich znanych gazów wybuchowych mieści się w przedziale od 0,5 do 15% objętości w mieszance gaz-powietrze. Jednak w przypadku gazów o wyjątkowo niskiej DGW (np. 1,7% obj. dla propanu), ustawienie alarmów detektora bezpośrednio na wartość DGW może okazać się wyjątkowo niebezpieczne. Sensory katalityczne wykrywają wszystkie gazy wybuchowe, ale wartość odczytu jest zależna od poziomu DGW na który jest skalibrowany, i tak przy kalibracji na metan, odczyt wodoru będzie niemal identyczny (zbliżone DGW - CH4 4,4% i H2 4,1%), ale już dla propanu wynik pomiaru należy pomnożyć przez 2 z uwagi na dużo niższy poziom DGW.

Dlatego powszechnie stosowanym środkiem zapobiegawczym jest pomiar w %DGW i ustawienie alarmu np. na 30% DGW. Dzięki temu możemy zapobiegać tworzeniu się atmosfer wybuchowych lub odpowiednio szybko ewakuować personel z miejsc zagrożonych wybuchem.

Ponadto pomiar może być prowadzony w celu identyfikacji nieszczelności instalacji oraz lokalizacji wycieków gazu ziemnego (metan) oraz takich gazówjak np. propan, butan (LPG, LNG). Lokalizacja nieszczelności następuje przy pomocy sygnału dźwiękowego którego częstotliwości zwiększa się wraz ze wzrostem stężenia gazu, urządzenia te ponadto posiada skalę pomiarową, a część pokazuje aktualne stężenie w ppm lub % DGW.

Pomiar gazów toksycznych i wybuchowych - rodzaje sensorów pomiarowych

Sensory elektrochemiczne - pomiar gazów toksycznych

Wiele gazów toksycznych bardzo łatwo reaguje i w pewnych warunkach może zmienić swój skład chemiczny. Sensor elektrochemiczny jest mikroreaktorem generującym niewielki (aczkolwiek mierzalny) prąd w obecności gazów reaktywnych. Składa się on z przynajmniej dwóch elektrod, - elektrody pomiarowej oraz przeciwelektrody. Są one ze sobą powiązane na dwa sposoby: z jednej strony przez elektrolit (płyn przewodzący jony), z drugiej zaś przez zewnętrzny obwód elektryczny. Gaz wpada przez porowatą membranę do sensora wypełnionego elektrolitem i jeśli jest on reaktywny, to między elektrodami wygenerowany zostanie prąd. Natężenie zmierzonego prądu jest następnie przetwarza na wskazanie detektora w PPM.

Źródło: Dräger Polska

Sensory katalityczne - pomiar gazów wybuchowych

Istotą działania tego sensora jest utlenianie gazów palnych z użyciem tlenu i wyzwalanie w ten sposób ciepła reakcji. Osiągnięto to poprzez użycie specjalnego, odpowiednio wygrzanego materiału katalitycznego, zmieniającego nieznacznie swoją temperaturą w wyniku ciepła reakcji. Miara tego wzrostu z kolei jest wskazaniem stężenia gazowego. Element detekcyjny sensora stanowi porowaty element ceramiczny z miniaturową cewką platynową wewnątrz. Przez cewkę płynie prąd rozgrzewając pellistor do kilkuset stopni Celsjusza. Dzięki wykonaniu z materiału katalitycznego, temperatura pellistora będzie nadal wzrastać w obecności gazów palnych, zwiększając również rezystancję cewki. Ową zmianę możemy zmierzyć elektronicznie i przeliczyć na stężenie gazu. Ponieważ sensor dokonuje spalania gazów łatwopalnych, to sam mógłby stać się przyczyną zapłonu. Zapobiega temu umieszczenie na wlocie sensora krążka spiekanego, który wpuszcza gaz do wnętrze sensora, jednocześnie izolując go od otoczenia.

Źródło: Dräger Polska

Sensory podczerwone (IR) - pomiar gazów wybuchowych oraz toksycznych

W tej metodzie pomiaru stężenia gazowego wykorzystano zjawisko pochłaniania przez węglowodory promieniowania w zakresie długości fal odpowiadających podczerwieni (od 3,3 do 3,5 mikrometra). Wewnątrz sensora umieszczono nadajnik podczerwieni (IR) emitujący fale, które po odbiciu od reflektora (lustrzane wnętrze sensora) pada na detektor. Poprzez przerywacz płomieni (tak jak w przypadku sensora katalitycznego) do wnętrza sensora przedostaje się mieszanka gazowa. Ponieważ główne składniki powietrza – tlen, azot i argon nie pochłaniają promieniowania w zakresie podczerwieni intensywność promieniowania padającego na detektor może ulec osłabieniu tylko na skutek obecności węglowodorów. Jeżeli tak się stanie, emitowany jest sygnał elektryczny przetwarzany następnie na wskazanie np. %DGW. Wysoka cena sensorów podczerwonych podyktowana jest ich innowacyjną budową, która z kolei zapewnia wyższą żywotnością sensora (w stosunku do katalitycznych) oraz możliwość pomiaru przy bardzo niskich stężeniach tlenu.

Źródło: Dräger Polska

Sensory PID

Wiele gazów wybuchowych jest śmiertelnie niebezpieczne jeszcze zanim osiągną swoją DGW, w wyniku czego sam pomiar sensorem EX może nie być wystarczający. Sensory PID pozwalają na pomiar stężenia toksycznych substancji organicznych w PPM, jeszcze zanim osiągną one swoją dolną granicę wybuchowości. Powietrze zasysane jest przez wlot do wnętrza sensora, gdzie lampa UV generuje fotony jonizujące wybrane cząsteczki w strumieniu gazu . Większość substancji organicznych uznawanych za niebezpieczne ulega jonizacji po ekspozycji lampą pomiędzy dwoma elektrodami (jedna do pomiaru napięcia, a druga do natężenia prądu). Zmierzone natężenie prądu pozwala na określenie stężenia mierzonej substancji. Dodatkową zaletą sensorów PID jest możliwość pomiaru całych grup gazów niebezpiecznych (zarówno toksycznych jak i wybuchowych) bez potrzeby posiadania kilku osobnych sensorów, eliminując potrzebę zakupu dodatkowych urządzeń detekcyjnych w przypadku nietypowych kombinacji mierzonych gazów.