Dziś jest piątek, 18 październik 2019 r.
Energoelektronika.pl na stronach Facebook REKLAMA MAPA SERWISU KONTAKT
Strona główna Załóż konto Artykuły branżowe Katalog firm Seminaria FAQ Kalendarium Słownik Oferta
Wyszukaj
1USD 3.8503 -0.35% 1EUR 4.2844 -0.01% 1GBP 4.9671 +0.43%
Zaloguj się
Login (adres e-mail):
Haslo:
  Rejestracja
  Zapomniałem hasła
Reklama

Reklama

Aktualności
Przyszłość sektora motoryzacji w Polsce ? raport Banku Pekao S.A.
więcej
32 edycja targów Energetab 2019 juz za cztery tygodnie
więcej
Przed nami 32. edycja targów ENERGETAB 2019
więcej
Cykl szkoleń z zakresu programowania sterowników SIMATIC S7-300, S7-1200
więcej

Zobacz archiwum

Kalendarium
23 październik 2019
LUMENexpo Targi Techniki Świetlnej  
więcej
29 październik 2019
73. edycja Seminarium dla Służb Utrzymania Ruchu  
więcej
Newsletter
Jeżeli chcesz otrzymywać aktualne informacje o wydarzeniach w branży.
Podaj e-mail do subskrypcji:


Artykuły branżowe
17 październik 2014.

Detekcja gazów palnych w strefach EX

Detekcja gazów palnych w strefach EX

Detekcja gazów palnych w strefach EX

Niniejszy dokument ma na celu przekrojowe wprowadzenie w zagadnienie detekcji gazu, ze szczególnym uwzględnieniem produktów Extronics Ltd, a mianowicie serii iGAS100 i iLEL100 Solvent Probe. Tekst ten nie jest szczegółową rozprawą techniczną, a ma jedynie zapewnić czytelnikowi wgląd w zastosowania i sektory rynku, w których wspomniane produkty mogą znaleźć zastosowanie.
Na początku warto zaznaczyć, że detektory gazu oferowane przez Extronics nie są przeznaczone ani certyfikowane do pracy w kopalniach węgla. Dodatkowo dokument ten nie porusza tematu używania osobistego sprzętu pomiarowego noszonego w celu ustalenia ekspozycji na substancje toksyczne lub palne gazy; skupia się na zamontowanych na stałe instalacjach detekcji gazów palnych. Extronics w swojej ofercie posiada również szeroką gamę montowanych na stałe detektorów gazów niepalnych, do środowisk, w których zagrożeniem jest toksyczność.

Typy produktów

Seria Extronics iGAS100 i iLEL100 Solvent Probe są "stałymi" detektorami gazu - są permanentnie montowane w wybranym miejscu by zapewnić ciągły monitoring zakładu
i urządzeń. Używa się ich do wczesnego ostrzegania o wyciekach z instalacji zawierających palne gazy lub opary. Linia iGAS100 zaprojektowana jest do monitorowania obszarowego obecności łatwopalnych gazów i przeznaczona jest zarówno do użytku zewnętrznego, jak i wewnętrznego. Sonda iLEL100 zaprojektowana jest do monitorowania obecności substancji palnych bezpośrednio w urządzeniach lub kanale wylotowym, o ile substancja przemieszcza się wyłącznie w jednym kierunku.

Rys. 1. iGAS 100 z wyświetlaczem Rys. 2. iGAS 100 Rys. 3. iLEL 100

Rynek bezpieczeństwa

Stosowanie stałych detektorów gazu jest bardzo ważne tam, gdzie istnieje możliwość wycieku do zamkniętej lub częściowo zamkniętej przestrzeni, gdzie palne gazy mogą się zbierać, tworząc potencjalne zagrożenie. Stałe czujniki powinny z wyprzedzeniem dać operatorowi zakładu ostrzeżenie o potencjalnie groźnej sytuacji przez uruchomienie sygnałów dźwiękowych i/lub świetlnych; stąd rynek na którym Extronics koncentruje się ze swoją ofertą czujników gazu to ochrona oraz bezpieczeństwo.

Filozofia działań

Pomiar palności uciekających oparów gazu z użyciem detektorów na miejscu pracy nie jest zbyt precyzyjny. By uzyskać dokładne wartości %DGW trzeba wziąć pod uwagę wiele innych czynników. Różnice pomiędzy technikami obliczania DGW (dolnej granicy wybuchowości) powodują, że dla tego samego gazu różnice między wartościami podanymi w różnych tablicach palności mogą wynosić 10% do 20%.

Niezależnie od stosowanej metody, wszystkie wartości ustalone w testach laboratoryjnych oparte są o zestaw stałych fizycznych m. in. ciśnienie, temperaturę i stężenie tlenu. W praktyce wszystkie te parametry będą się różniły między laboratoriami. Zatem aby ustalić właściwą wartość %DGW na danym obszarze należy zainstalować inne sensory sprzężone z czujnikami gazu, które skompensują wahania ciśnienia, temperatury, a także poziomu tlenu poprzez użycie algorytmów korygujących obliczenia %DGW.

W praktyce nie jest to ani racjonalne ani tanie, a w dodatku zupełnie niepotrzebne.

Detektory gazu do pomiarów palności nie są projektowane do precyzyjnych pomiarów. Ich rolą jest ostrzeganie personelu o pojawiającym się zagrożeniu, kiedy %DGW wzrasta powyżej ustalonych poziomów alarmowych wraz ze wzrostem stężenia palnych gazów lub oparów.

Po wysłaniu sygnału alarmowego można podjąć stosowne działania (oparte na obowiązujących scenariuszach radzenia sobie w takich sytuacjach) chroniące pracowników i zakład.

Najważniejszym czynnikiem stanowiącym o bezpieczeństwie jest prędkość przyrostu %DGW gazu, którego śledzenie pozwala zapewnić, że personel pracujący na terenie, na którym doszło do wycieku będzie mógł podjąć odpowiednie działania lub ewakuować się do bezpiecznego miejsca lub punktu zbornego. Pracownicy mogą wrócić na stanowiska dopiero kiedy zagrożenie przeminie.

Extronics zastrzega, iż doradzenie jakie działania powinien podjąć operator po wykryciu przez detektor wysokiego stężenia palnego gazu nie leży w naszym obszarze działań. Filozofia zakładu odnośnie takich zdarzeń powinna wynikać z oceny ryzyka przeprowadzonej przez operatora zakładu (lub konsultantów), a procedura reagowania z ustaleń owej oceny. iGAS100 oraz iLEL100 zapewniają alarmy ułatwiające takie pomiary.

Palne opary mogą być ekstremalnie niebezpieczne, ponieważ mogą spowodować olbrzymie zniszczenia oraz poważne - jeśli nie śmiertelne - obrażenia. Początkowa faza wybuchu nie musi mieć dużych rozmiarów, ale może działać jako katalizator wyzwalający i ułatwiający potencjalnie druzgocące następstwa.

Zastosowania

Wszędzie gdzie mogą się pojawić palne gazy, czy to w obszarze pracy czy wentylacji, detektory gazu mogą zostać użyte jako system ostrzegania przed zagrożeniem.

Wiele zakładów przemysłowych produkuje łatwopalne gazy i opary, które mogą - po zmieszaniu z powietrzem - płonąć, czasem gwałtownie. Typowymi przykładami są:

  • Usuwanie palnych materiałów ze zbiorników i rur podczas przygotowania ich do ponownego napełnienia
  • Przerywanie rurociągów, czyszczenie lub prace na gorąco, takie jak spawanie
  • Odparowywanie palnych rozpuszczalników w piecu suszącym
  • Malowanie sprayem, pokrywanie powierzchni farbą, klejem lub innymi substancjami zawierającymi palne rozpuszczalniki
  • Produkcja gazów palnych
  • Produkcja i mieszanie palnych cieczy
  • Magazynowanie substancji palnych
  • Ekstrakcja rozpuszczalników
  • Zapłon benzyny lub oleju
  • Elektrociepłownie
  • Piece do obróbki cieplnej, w których wykorzystywane są atmosfery wybuchowe
  • Ładowanie akumulatorów

Wiele z powyższych przykładów potencjalnych wycieków gazu może nastąpić w:

  • Rafineriach
  • Fabrykach farb
  • Przemyśle przetwórczym
  • Przemyśle motoryzacyjnym
  • Przemyśle farmaceutycznym
  • Hutach
  • Fabrykach chemicznych
  • Testowaniu silników
  • Napełnianiu butli gazem
  • Laboratoriach badawczych

Powyższa lista przedstawia zaledwie kilka obszarów przemysłu, w których można znaleźć zastosowanie dla detektorów gazu w obszarze zapewnienia ochrony i bezpieczeństwa załogi oraz zakładu.

Gdzie powinno się umieszczać czujniki gazu?

Powyższe pytanie często pada z ust klientów i odpowiedź na nie nigdy nie jest prosta, ponieważ występuje wiele czynników, które należy rozważyć przy udzieleniu porady.

Pierwszym problemem jest ustalenie jakie gazy mogą pojawić się w strefie.

Gazy cięższe od powietrza będą wędrować w stronę podłoża, gazy lżejsze od powietrza będą unosić się ku górze, zaś gazy o podobnej do powietrza masie będą mieszać się z nim na niższych wysokościach i będą rozpraszane przez ruchy powietrza oraz ciepło wytworzone przez zwykłą pracę zakładu.

Metan (CH4) jest bardzo lekki, zatem czujniki powinny być umieszczone wysoko pod zadaszeniem. Toluen z kolei jest bardzo ciężki, zatem czujniki powinno się umieścić nisko, pod urządzeniami (proszę sobie wyobrazić sobie ciężkie gazy zachowujące się podobnie do wody: na ich ruch będzie wpływać przyciąganie ziemskie!).

Rozmiar i topografia strefy zagrożonej wybuchem w zakładzie wpłynie na to jak wiele czujników może być wymaganych, podobnie jak typ wycieku gazu. W prostym, płaskim obszarze może wystarczyć jeden detektor na 60 - 80 m2, ale trzeba rozważyć wiele innych czynników.

  • Gdzie może nastąpić wyciek: przy kołnierzu, w procesie napełniania, w pojemniku?
  • Czy są jakieś zamknięte obszary, w których gaz może się zbierać, odizolowane pomieszczenia lub zatoki magazynowe?
  • Czy strefa znajduje się wewnątrz czy na zewnątrz, a jeśli wewnątrz to czy jest dobrze wentylowana?
  • Czy źródło potencjalnego wycieku może powstać na skutek zmian w procesie?
  • Czy wyciek następuje pod ciśnieniem, a jeśli tak, to pod jakim?
Należy rozważyć inne, zależne od strefy, czynniki przed podjęciem ostatecznej decyzji, aby ocenić liczbę czujników wymaganych do ochrony obszaru. Palne gazy są zazwyczaj niewidoczne, zatem niezwykle istotne jest dokładne zrozumienie, które procesy przeprowadzane na terenie zakładu mogą skutkować ich wypuszczeniem. Ludzki nos może wykryć zapach bardzo szybko i przy niezwykle niskim stężeniu, ale po krótkim czasie staje się nieczuły, więc nie można na nim polegać jako na metodzie wykrywania nagromadzenia się gazów palnych. Ponadto wiele oparów jest bezwonnych, co sprawia, że są jeszcze trudniejsze do wykrycia.

Jeśli na obszarze zakładu są już detektory gazu możliwe jest, że zainstalowano je wiele lat temu i ich umiejscowienie może nie być poprawne, ponieważ od tego czasu zmieniły się procedury produkcyjne. Zatem należy sobie zadać pytanie - czemu sensory zostały umieszczone w takich miejscach, ale nie należy zakładać, że nowe czujniki powinny być umieszczone na tych samych pozycjach.

Liczba detektorów i ich rozmieszczenie są indywidualnymi cechami danej strefy.

Orientacja czujników

Podczas umieszczania czujników na pozycjach należy zadbać, aby zawsze wskazywały podłoże, nigdy górę. Powodem jest to, że ciała stałe mogą zablokować główkę czujnika jeśli wskazuje ona w górę, a w obszarach narażonych na opady deszczu, problem będzie stanowiła woda.

Rys. 4. Poprawny montaż Rys. 5. Niewłaściwy montaż

Dla ciężkich gazów detektor może zostać umieszczony na 30 do 50 cm, ale należy zwracać baczną uwagę na cały obszar, na wypadek wystąpienia drenaży i ubytków, w których może zbierać się gaz.

Dla gazów o masie zbliżonej do powietrza powinno się rozważyć umieszczenie czujnika na wysokości 1,5 - 2 m. Może istnieć konieczność zainstalowania detektorów w więcej niż jednym miejscu, gdyż obecny może być więcej niż jeden gaz.

Innym bardzo ważnym aspektem jest łatwość kalibracji. Dostęp nie zawsze może być prosty, ale należy pamiętać o konserwacji zgodnej z zaleceniami producenta.

Jeśli strefa jest myta ciśnieniowo, to do ochrony detektora można zakupić specjalne osłony z przegrodami, które będą zabezpieczać czujnik, ale wciąż umożliwiać pomiar.


Rys. 6. iGAS100 z kołnierzem ochronnym

Podczerwień czy pellistor


Rys. 7. Pellistor
Katalizatory (Pellistory) są oparte na procesie niszczącym, w którym palny gaz spala się w detektorze, co skraca żywotność pellistora. Detektor pracuje w oparciu o ciepło generowane w katalizowanej reakcji gazu z tlenem w powietrzu. Będący skutkiem tego wzrost temperatury ziarna katalizatora (zwanego też pellistorem) powoduje zmianę rezystancji platynowego drutu zatopionego w ziarnie, działając jako grzałka, co pozwala na pomiar koncentracji gazu (mostek Wheatstone'a). Podgrzewany drut zamknięty jest w obudowie przeciwwybuchowej z porowatą spiekaną metalową wkładką, która pozwala na przenikanie gazu do środka.
Ten detektor jest mały i stosuje się go do wykrywania palnych gazów od 0 do 100% DGW.


Rys. 8. Podczerwień
Pellistor może zostać uszkodzony przez niektóre gazy, takie jak silikony czy siarkowodór, które mogą zablokować jego metalowy filtr. Może to skutkować dryftem detektora bądź utratą czułości, zatem wymaga on regularnej kalibracji i ewentualnej wymiany.

Detektory gazu na podczerwień mają generalnie dużo dłuższą żywotność i nie są uszkadzane przez gazy, ponieważ ich metoda pomiaru oparta jest o absorpcję fal podczerwonych dzięki czemu jest techniką nieniszczącą.

Jeśli monitorowany obszar jest pod stałym wpływem wycieków gazów palnych, detektor na podczerwień będzie bardziej efektywny finansowo. Jeśli zaś nieszczelność zdarza się niezwykle rzadko, to pewnym rozwiązaniem długoterminowym będzie pellistor.

iLEL100

Cel, jednakże, jest taki sam jak w serii iGAS100, czyli poinformować obsługę zakładu o rozwijającej się potencjalnie niebezpiecznej sytuacji. Procesy zamknięte zawsze sprawiały wiele problemów w kwestii dostępności dla instrumentów pomiarowych. iLEL100 zapewnia proste rozwiązanie bez potrzeby stosowania skomplikowanych systemów próbkujących wymagających kompleksowej konserwacji.

iLEL100 może być efektywnie zastosowana przez umieszczenie bezpośrednio w urządzeniu lub w kanale wentylacyjnym, w którym występuje przepływ medium.

Kalibracja

Producenci detektorów gazu ustalają okres kalibracji dopasowany do konkretnego rodzaju detektora. Jednakże dane zgromadzone w okresie użytkowania urządzenia mogą pomóc w zapewnieniu, że zainstalowana baza czujników zawsze działa efektywnie, a reżim serwisowy może zostać zmodyfikowany w kwestii częstotliwości kalibracji zależnie od wspomnianych danych.
Detektory na podczerwień będą generalnie wymagać rzadszych kalibracji, ponieważ ich zasada pomiaru jest nieniszcząca i mniej narażająca urządzenie na dryft. Perllistory spalają gaz, zatem węgiel będzie się w nich osadzał na czujniku powodując dryft i zwiększając czasy odpowiedzi, które są krytyczne dla obliczenia prędkości zmian wartości obserwowanej w systemie, która ostrzega o nadchodzącym zagrożeniu.

Podsumowanie
Ochrona personelu i zakładu jest ważnym aspektem pracy każdego zakładu produkcyjnego. Użycie poprawnie rozmieszczonych detektorów gazu zapewnia operatorowi wyższy poziom bezpieczeństwa i w połączeniu z właściwie zaimplementowanym programem konserwacji może zapobiec wystąpieniu tragicznego wypadku.

Źródło: DACPOL
O nas  ::  Regulamin  ::  Polityka prywatności (Cookies)  ::  Reklama  ::  Mapa stron  ::  FAQ  ::  Kontakt
Ciekawe linki: www.klimatyzacja.pl  |  www.strony.energoelektronika.pl  |  promienniki podczerwieni
Copyright © Energoelektronika.pl