Gevaarlijke gassen detecteren kan levens redden

Een toename van het aantal gevaarlijke gassen vormt een ernstige bedreiging voor de mensheid in het algemeen en voor werknemers in veel industrieën. Deze gassen kunnen afkomstig zijn van natuurlijke of kunstmatige bronnen zoals de chemische industrie, aardolieraffinage, steen, plastic en voedselverwerking. Vanwege het risico dat ze in het milieu lekken, zijn veiligheidsprocedures noodzakelijk om het milieu en de werknemers te beschermen. Er worden verschillende soorten gasdetectoren gebruikt om verschillende gassen te detecteren, zoals veelvoorkomende verontreinigende stoffen zoals koolmonoxide, waterstofsulfide, sulfonylchloride, fosfine en nitrosylchloride.

Katalytische sensoren

Pellistor/Catalytic Bead (CB)-sensoren, die al bijna een eeuw bestaan, kunnen reageren op ontvlambare gassen zoals waterstof, zuurstof, waterstofsulfide, methaan, butaan, propaan en koolmonoxide. Ze hebben twee parels:een actieve parel bedekt met een katalysator, die de temperatuur verlaagt waarbij het gas eromheen ontbrandt. Door de verbranding warmt deze kraal op, waardoor er een temperatuurverschil ontstaat tussen deze kraal en een referentie kraal. Door de warmte verandert de weerstand als functie van het type en de concentratie van het gas. Aangezien de kraal één been van een Wheatstone-brug is, produceert deze weerstandsverandering een uitgangsspanningssignaal. Sensoren voor brandbare gassen met katalytische parels zijn snel en nauwkeurig wanneer ze worden gebruikt voor het detecteren van een enkel gas. Deze technologie is echter onderhevig aan sensorvergiftiging door blootstelling aan siliconen en loodverbindingen.

Bovendien kunnen deze sensordetectoren bij meerdere gasdetectiesensoren foutieve meetwaarden geven voor alle andere gassen als ze op een enkel gas zijn gekalibreerd. De juiste keuze van brandbaar gas voor kalibratie hangt af van de industriële toepassing en het potentiële gasgevaren van die specifieke industrie. Voor een propaanverdeler is het gevaar bijvoorbeeld propaan; in riolen is het grootste gevaar methaan.

In een complexe omgeving met meerdere brandbare gassen moet bij het kiezen van een sensor rekening worden gehouden met een aantal vragen, met name de onderste explosiegrens (LEL) - de laagste concentratie (in volumepercentage) van een gas in de lucht dat kan produceren een vuurflits in de aanwezigheid van een ontstekingsbron.

• Wat zijn de brandbare gassen?

• Welk gas komt het meest voor?

• Wat zijn hun concentraties als percentage van LEL?

• Welk type sensor heb je nodig — enkel gas of meervoudig gas?

Molecular Property Spectrometer (MPS)-sensoren, een gepatenteerde technologie van NevadaNano (Sparks, NV), kunnen de aanwezigheid van ontvlambare of brandbare gassen detecteren, inclusief mengsels, en deze classificeren als waterstof, methaan, licht gas, gemiddeld gas of zwaar gas. Ze kunnen snel een breed spectrum aan brandbare gassen detecteren, waaronder waterstof en zware koolwaterstoffen. MPS-sensoren kunnen, in tegenstelling tot katalytische beadsensoren, niet vergiftigd raken omdat de meting is gebaseerd op fysieke eigenschappen in plaats van op chemische reacties. Ze hoeven niet te worden gekalibreerd en bieden een faalveilige functie en ingebouwde diagnostiek om de gebruiker op de hoogte te stellen als een sensor onbruikbaar of gecompromitteerd wordt.

De transducer van de MPS-sensor voor ontvlambaar gas is een microgefreesd membraan met een ingebouwde Joule-verwarmer en weerstandsthermometer. De micro-elektromechanische systeem (MEMS)-transducer is gemonteerd op een printplaat en verpakt in een robuuste behuizing die openstaat voor de omgevingslucht. Aanwezigheid van een ontvlambaar gas veroorzaakt veranderingen in de thermodynamische eigenschappen van het lucht/gasmengsel die worden gemeten door de transducer.

Een systeembenadering van monitoring van persoonlijke veiligheid

Universal Site Monitoring (USM) — Darwin NT, Australië — heeft een geïntegreerd systeem van draagbare persoonlijke veiligheidsbewakingsapparatuur, communicatiehubs en rapportage- en beheersoftware ontworpen en ontwikkeld.

De Hero draagbare persoonlijke veiligheidsmonitor wordt geleverd in een standaardversie, model 825, en een ATEX/IECEx-gecertificeerde versie, model 715. Hij detecteert koolmonoxide (CO), waterstofsulfide (H₂ S), explosieve gassen (LEL) en zuurstof (O₂ ), met behulp van katalytische sensoren. Het omvat microcontrollers, gassensoren, een temperatuursensor, een versnellingsmeter, een gyroscoop, een luidspreker voor hoorbare alarmen, een mobiele module, GNSS en Zigbee.

De gassensoren gebruiken een externe analoog-naar-digitaal converter (ADC) module, die de analoge output van de sensoren omzet in een digitaal formaat. De digitale gegevens worden overgebracht naar een microcontroller met behulp van een I2C serieel communicatieprotocol.

De versnellingsmeter en gyroscoop worden samen met de GNSS gebruikt om de positie, snelheid over de grond, hoogte, uitglijden, struikelen en vallen van de werknemer te bepalen.

Het slimme waarschuwings- en navigatiesysteem Universal Data Interface (UDI) is een webgebaseerde applicatie die is ontwikkeld voor de meldkamer om de live gegevens van de Personal Safety Monitor te bewaken. De Personal Safety Monitor geeft alle gegevens weer op een LCD-scherm en stuurt deze naar de Universal Data Interface voor realtime monitoring, analyse, configuratie en communicatie, met behulp van het beschikbare netwerk, ofwel mobiel, GNSS of Zigbee. Het bedrijf heeft de hardware en de Universal Data Interface (UDI) slimme waarschuwings- en navigatiesoftware gecombineerd in een geconnecteerde veiligheidsoplossing voor werknemers met geïntegreerde 2G/3G/4G mobiele connectiviteit.

Triggers en alarmen kunnen op afstand worden ingesteld vanuit een controlekamer voor een hoge of lage concentratie gasdetectie, en het niveau van alarmen kan ook worden geconfigureerd volgens de vereisten van de locatie. De operator op afstand kan verschillende alarmfasen, kritieke of waarschuwingsalarmen definiëren en deze instellen als reactie op specifieke concentraties van de vier gedetecteerde gassen. De gebruiker kan bijvoorbeeld de waarschuwingstrigger/-alarm instellen als reactie op 10 PPM koolmonoxide of lager, of het alarmniveau wijzigen van waarschuwing in kritiek als reactie op 100 PPM koolmonoxide of hoger.

Opklikbare gassensor

De meer geavanceerde Molecular Property Spectrometer (MPS) sensortechnologie is gebruikt in USM's Low Energy (BLE) Clip-On Gas Sensors. Deze sensor is gecertificeerd, stabiel, ongevoelig voor vergiftiging en hoeft niet te worden gekalibreerd. Het kan tot vijftien ontvlambare LEL-gassen detecteren, evenals waterstof, atmosferische druk, temperatuur en vochtigheid. Met de Clip-On kunnen eindgebruikers gasrisico's in het veld bewaken door hun mobiele telefoonpark aan te sluiten op de Universal Data Interface met behulp van de mobiele General Asset Monitor-applicatie voor Android- en iOS-apparaten.

Biometrische monitor

USM ontwikkelt ook een intrinsiek veilige biometrische monitor, die de zuurstof, hartslag en lichaamstemperatuur van werknemers in het bloed meet. De gegevens worden in realtime verzonden naar het slimme waarschuwings- en navigatiesysteem Universal Data Interface via de Personal Safety Monitor of de mobiele app General Asset Monitor. Dit apparaat kan de gezondheidsstatistieken van de werknemer bewaken met ingestelde parameters en kan levens helpen redden in gevaarlijke omgevingen. Als bekend is dat een werknemer een hartaandoening heeft en dat een bepaalde hartslag gevaarlijk kan zijn, kan voor die specifieke werknemer een alarmniveau worden ingesteld. Telkens wanneer hun hartslag de gedefinieerde waarde overschrijdt, wordt het alarm geactiveerd terwijl live gegevens naar de externe operator in de controlekamer worden verzonden. De teleoperator kan de alarmstatus op het dashboard zien en onmiddellijk contact opnemen met de persoon of noodhulp sturen.

Mesh-toegangspunten

Mesh Access Points (MAP) zorgen ervoor dat gegevens draadloos kunnen worden verzonden tussen de Personal Safety Monitor en de Universal Data Interface via een Zigbee-communicatieprotocol. Zigbee-apparaten zenden signalen uit binnen een korte afstand (10 tot 100 meter), maar omdat de MAP een mesh-netwerk gebruikt, ontvangt en herhaalt elk apparaat signalen en stuurt het door naar de andere netwerkapparaten binnen bereik. Dit lost het probleem op van het ontvangen van gegevens in moeilijke omgevingen met gevaarlijke gassen, hoge temperaturen, slechte luchtkwaliteit en vochtigheid, samen met een slecht zicht op plaatsen zoals ondergrondse mijnen.

Voldoen aan de behoeften van verschillende industrieën

Koolmonoxidegas is een van de gevaarlijkste stoffen in de staalindustrie, vooral rond hoogovens.

Talloze gassen worden geassocieerd met mijnbouw en worden over het algemeen onderverdeeld in brandbare, giftige en verstikkende soorten. Enkele van de meest voorkomende gassen die men tegenkomt zijn methaan, koolstofdioxide (CO₂ ), koolmonoxide (CO), stikstofoxiden (NO, NO₂ ), waterstofsulfide (H₂ S), en zwaveldioxide (SO₂ ). Methaan is het meest voorkomende brandbare explosieve LEL-gas. Het is lichter dan lucht, geurloos en explodeert bij concentraties tussen 5% en 15%. Deze gevaarlijke gassen worden vaak gedetecteerd tijdens ondergrondse ontwikkeling en bij zowel bovengrondse als ondergrondse boringen.

Werknemers in de olie- en gasindustrie lopen het risico van brand en explosie door de ontsteking van ontvlambare dampen of gassen. Ontvlambare gassen, zoals putgassen, dampen en waterstofsulfide, kunnen vrijkomen uit putten, vrachtwagens, productieapparatuur of oppervlakteapparatuur, zoals tanks en schalieschudders. Ontstekingsbronnen kunnen statische elektriciteit, elektrische energie, open vuur, bliksem, sigaretten, snij- en lasgereedschap, hete oppervlakken en wrijvingswarmte omvatten.

Geïntegreerde veiligheidsbewaking

Het doel van een geïntegreerd bewakingssysteem voor gevaarlijke atmosfeer is om werknemers veilig te houden door nauwkeurige informatie te verstrekken over de huidige toestand van de omgeving, inclusief gevaarlijke gassen, temperatuur en vochtigheid. Deze technologie helpt ook bij reddingsoperaties, tijdens rampen door informatie te verstrekken over de exacte locatie van het ongeval, waar het personeel zich bevindt, en door een tweerichtingscommunicatie te bieden tussen de Universal Data Interface-controlekameroperator en de werknemers in gevaar.

Dit artikel is geschreven door Umer Farooq, Technical Sales Engineer, Universal Site Monitoring (Darwin NT, Australië). Neem voor meer informatie contact op met de heer Farooq via Dit e-mailadres wordt beveiligd tegen spambots. U heeft Javascript nodig om het te kunnen zien. of bezoek hier .