Gefährliche Gase zu spüren kann Leben retten

Eine Zunahme der Zahl gefährlicher Gase stellt eine ernsthafte Bedrohung für die Menschheit im Allgemeinen und für die Arbeitnehmer in vielen Industrien dar

Diese Gase könnten aus natürlichen oder künstlichen Quellen wie der chemischen Industrie, der Erdölraffination, der Stein-, Kunststoff- und Lebensmittelverarbeitung stammen. Aufgrund der Gefahr, dass sie in die Umwelt gelangen, sind Sicherheitsmaßnahmen zum Schutz der Umwelt und der Arbeiter erforderlich. Verschiedene Arten von Gasdetektoren werden verwendet, um verschiedene Gase zu erkennen, wie beispielsweise häufig vorkommende Schadstoffe wie Kohlenmonoxid, Schwefelwasserstoff, Sulfonylchlorid, Phosphin und Nitrosylchlorid.

KATALYTISCHE SENSOREN

Pellistor-/katalytische Perlensensoren (CB), die es schon seit fast einem Jahrhundert gibt, können auf brennbare Gase wie Wasserstoff, Sauerstoff, Schwefelwasserstoff, Methan, Butan, Propan und Kohlenmonoxid reagieren. Sie haben zwei Perlen: eine aktive Perle, die mit einem Katalysator beschichtet ist, der die Temperatur senkt, bei der sich das sie umgebende Gas entzündet. Durch die Verbrennung erwärmt sich diese Perle, wodurch ein Temperaturunterschied zwischen ihr und einer Referenzperle entsteht. Durch die Hitze verändert sich der Widerstand je nach Art und Konzentration des Gases.
Da es sich bei der Perle um einen Schenkel einer Wheatstone-Brücke handelt, erzeugt diese Widerstandsänderung ein Ausgangsspannungssignal.

Katalytische Perlensensoren für brennbare Gase sind schnell und genau, wenn sie zur Erkennung eines einzelnen Gases verwendet werden. Bei dieser Technologie besteht jedoch die Gefahr einer Sensorvergiftung durch die Einwirkung von Silikonen und Bleiverbindungen. Darüber hinaus können diese Sensordetektoren bei Mehrfachgaserkennungssensoren falsche Messwerte für alle anderen Gase liefern, wenn sie auf ein einzelnes Gas kalibriert sind. Die richtige Wahl des brennbaren Gases für die Kalibrierung hängt von der Industrieanwendung und den potenziellen Gasgefahren dieser bestimmten Branche ab. Zum Beispielample, für einen Propan-Händler besteht die Gefahr in Propan; In der Kanalisation ist Methan die größte Gefahr.

In einer komplexen Umgebung mit mehreren brennbaren Gasen müssen bei der Auswahl eines Sensors eine Reihe von Fragen berücksichtigt werden, vor allem die untere Explosionsgrenze (LEL) – die niedrigste Konzentration (nach Volumenprozent) eines Gases in der Luft, die in Gegenwart einer Zündquelle einen Feuerblitz erzeugen kann.

• Was sind die brennbaren Gase?
• Welches Gas kommt am häufigsten vor?
• Wie hoch sind ihre Konzentrationen in Prozent? LEL?
• Welche Art von Sensor benötigen Sie – Einzelgas oder Mehrgas?

Molecular Property Spectrometer (MPS)-Sensoren, eine proprietäre Technologie von NevadaNano (Sparks, NV) kann das Vorhandensein von brennbaren oder brennbaren Gasen, einschließlich Gemischen, erkennen und sie als Wasserstoff, Methan, leichtes Gas, mittleres Gas oder schweres Gas klassifizieren. Sie können schnell ein breites Spektrum brennbarer Gase erkennen, darunter Wasserstoff und schwere Kohlenwasserstoffe.
MPS-Sensoren können im Gegensatz zu katalytischen Perlensensoren nicht vergiftet werden, da die Messung auf physikalischen Eigenschaften und nicht auf chemischen Reaktionen basiert. Sie benötigen keine Kalibrierung und bieten eine Ausfallsicherheitsfunktion und eine integrierte Diagnose, um den Benutzer zu benachrichtigen, wenn ein Sensor unbrauchbar oder gefährdet wird.

Der Wandler des MPS-Sensors für brennbare Gase ist eine mikrobearbeitete Membran mit einer eingebetteten Joule-Heizung und einem Widerstandsthermometer. Der Wandler des mikroelektromechanischen Systems (MEMS) ist auf einer Leiterplatte montiert und in einem robusten Gehäuse untergebracht, das zur Umgebungsluft geöffnet ist. Die Anwesenheit eines brennbaren Gases verursacht Veränderungen der thermodynamischen Eigenschaften des Luft/Gas-Gemisches, die vom Messumformer gemessen werden.

EIN SYSTEMANSATZ ZUR ÜBERWACHUNG DER PERSÖNLICHEN SICHERHEIT

Universelle Site-Überwachung (USM) — Darwin NT, Australien — hat ein integriertes System aus tragbaren persönlichen Sicherheitsüberwachungsgeräten, Kommunikationsknotenpunkten sowie Berichts- und Verwaltungssoftware entworfen und entwickelt. Der tragbare persönliche Sicherheitsmonitor Hero ist in einer Standardversion, Modell 825, und einem ATEX/IECEx zertifizierte Version, Modell 715.
Es erkennt Kohlenmonoxid (CO), Schwefelwasserstoff (H₂S), explosive Gase (LEL) und Sauerstoff (O₂), unter Verwendung katalytischer Sensoren. Es enthält Mikrocontrollers, Gassensoren, ein Temperatursensor, ein Beschleunigungsmesser, ein Gyroskop, ein Lautsprecher für akustische Alarme, ein Mobilfunkmodul, GNSS und Zigbee. Die Gassensoren verwenden ein externes Analog-Digital-Wandlermodul (ADC), das den analogen Ausgang der Sensoren in ein digitales Format umwandelt.

Die digitalen Daten werden auf ein Mikro übertragencontroller mit einem I²C serielles Kommunikationsprotokoll. Der Beschleunigungsmesser und das Gyroskop werden zusammen mit dem GNSS verwendet, um die Position des Arbeiters, seine Geschwindigkeit über Grund, seine Höhe, Ausrutscher, Stolperfallen und Stürze zu bestimmen. Das intelligente Alarm- und Navigationssystem Universal Data Interface (UDI) ist eine webbasierte Anwendung, die für den Kontrollraum entwickelt wurde, um die Live-Daten des persönlichen Sicherheitsmonitors zu überwachen.

Der persönliche Sicherheitsmonitor zeigt alle Daten auf einem LCD-Bildschirm an und sendet sie über das verfügbare Netzwerk, entweder Mobilfunk, GNSS oder Zigbee, zur Echtzeitüberwachung, -analyse, -konfiguration und -kommunikation an die Universal Data Interface. Das Unternehmen hat die Hardware und die intelligente Alarm- und Navigationssoftware der Universal Data Interface (UDI) zu einer vernetzten Arbeitssicherheitslösung mit integrierter 2G/3G/4G-Mobilfunkverbindung kombiniert.

Auslöser und Alarme können von einem Kontrollraum aus für die Erkennung hoher oder niedriger Gaskonzentrationen eingestellt werden, und die Alarmstufe kann auch entsprechend den Anforderungen des Standorts konfiguriert werden. Der Fernbediener kann verschiedene Alarmstufen, kritische Alarme oder Warnalarme, definieren und diese als Reaktion auf bestimmte Konzentrationen der vier erkannten Gase einstellen. Zum BeispielampHier kann der Benutzer den Warnauslöser/Alarm als Reaktion auf 10 PPM Kohlenmonoxid oder weniger einstellen oder die Alarmstufe von „Warnung“ auf „Kritisch“ als Reaktion auf 100 PPM Kohlenmonoxid oder mehr ändern.

Dieser Artikel wurde von Umer Farooq, technischer Vertriebsingenieur, Universal Site Monitoring (Darwin NT, Australien) verfasst.