Hoe gevaarlijke gasdetectie levens en werkplekken beschermt

Een toename in het aantal gevaarlijke gassen vormt een ernstige dreiging voor de mensheid in het algemeen en voor werknemers in veel industrieën. Deze gassen kunnen afkomstig zijn van natuurlijke of door de mens gemaakte bronnen zoals chemische industrieën, petroleumraffinaderijen, steen-, kunststof- en voedselverwerking. Vanwege het risico dat ze in het milieu lekken, zijn veiligheidsprocedures noodzakelijk om het milieu en de werknemers te beschermen. Verschillende typen gasdetectors worden gebruikt om verschillende gassen te detecteren zoals veelvoorkomende verontreinigingen zoals koolmonoxide, waterstofsulfide, sulfonylchloride, fosfine en nitrosylchloride.

Katalytische sensoren

Pellistor/Katalytische Korrel (CB) sensoren, die al bijna een eeuw bestaan, kunnen reageren op brandbare gassen zoals waterstof, zuurstof, waterstofsulfide, methaan, butaan, propaan en koolmonoxide. Ze hebben twee korrels: een actieve korrel bedekt met een katalysator, die de temperatuur verlaagt waarop het omringende gas ontbrandt. Als gevolg van de verbranding verwarmt deze korrel op, wat een temperatuurverschil veroorzaakt tussen deze en een referentiekorrel. De warmte zorgt ervoor dat de weerstand verandert als functie van het type en de concentratie van het gas. Aangezien de korrel een been is van een Wheatstone-brug, levert deze weerstandsverandering een uitgangsspanningssignaal op. Katalytische korrel brandbaarsensoren zijn snel en nauwkeurig bij het detecteren van een enkel gas. Deze technologie is echter vatbaar voor sensorvergiftiging door blootstelling aan silicones en loodverbindingen.

Bovendien kunnen deze sensordetectors in meervoudige gasdetectiesensoren valse metingen geven voor alle andere gassen als ze gekalibreerd zijn op een enkel gas. De juiste keuze van brandbaar gas voor kalibratie hangt af van de toepassing in de industrie en de potentiële gevaarlijke gassen van die specifieke industrie. Bijvoorbeeld, voor een propaan distributeur is het gevaar propaan; in rioolputten is het belangrijkste gevaar methaan.

In een complexe omgeving met meerdere brandbare gassen moeten een aantal vragen worden overwogen bij het kiezen van een sensor, het meest belangrijk is de Lagere Explosiegrens (LEL) — de laagste concentratie (volumetric percentage) van een gas in lucht die in staat is een vlam te produceren in de aanwezigheid van een ontbrandingsbron.

• Wat zijn de brandbare gassen?

• Welk gas is het meest voorkomend?

• Wat zijn hun concentraties als percentage van LEL?

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

Molecular Property Spectrometer (MPS) sensoren, een eigen technologie van NevadaNano (Sparks, NV), kunnen de aanwezigheid van brandbare of ontvlambare gassen detecteren, inclusief mengsels, en ze classificeren als waterstof, methaan, licht gas, medium gas of zwaar gas. Ze kunnen snel een breed spectrum aan brandbare gassen detecteren, inclusief waterstof en zware koolwaterstoffen. MPS-sensoren, in tegenstelling tot katalytische korrelsensoren, kunnen niet vergiftigd worden omdat de meting gebaseerd is op fysieke eigenschappen in plaats van chemische reacties. Ze hebben geen kalibratie nodig, en bieden een fail-safe-functie en ingebouwde diagnostiek om de gebruiker te waarschuwen als een sensor onbruikbaar of gecompromitteerd raakt.

De transducer van de MPS Brandbare Gas Sensor is een micromachine-membraan met een ingesloten Joule-verhitter en weerstandsthermometer. De micro-electromechanische systemen (MEMS) transducer is gemonteerd op een printplaat en verpakt in een robuuste behuizing open naar de omringende lucht. De aanwezigheid van een brandbaar gas veroorzaakt veranderingen in de thermodynamische eigenschappen van het lucht/gasmengsel die door de transducer worden gemeten.

Een systeembenadering voor persoonlijke veiligheidsmonitoring

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

De Hero hand-held Personal Safety Monitor komt in een standaardversie, model 825, en een ATEX/IECEx gecertificeerde versie, model 715. Het detecteert Koolmonoxide (CO), Waterstofsulfide (H₂S), explosieve gassen (LEL), en Zuurstof (O₂), met behulp van katalytische sensoren. Het bevat microcontrollers, gassensoren, een temperatuursensor, een versnellingsmeter, een gyroscoop, een luidspreker voor hoorbare alarmen, een cellulair module, GNSS, en Zigbee.

De gassensoren gebruiken een externe analog-naar-digitaal converter (ADC) module, die de analoge uitgang van de sensoren omzet in een digitaal formaat. De digitale data wordt overgedragen aan een microcontroller via een I2C seriëel communicatieprotocol.

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

De Universal Data Interface (UDI) slimme alert- en navigatiesysteem is een webgebaseerde applicatie ontwikkeld voor de controle kamer, om de live data van de Personal Safety Monitor te monitoren. De Personal Safety Monitor toont alle data op een LCD-scherm en stuurt het naar de Universal Data Interface voor real-time monitoring, analytics, configureren en communiceren, via het beschikbare netwerk, ofwel cellulair, GNSS, of Zigbee. Het bedrijf heeft de hardware en de Universal Data Interface (UDI) slimme alert- en navigatiesoftware gecombineerd in een connected worker safety oplossing met geïntegreerde 2G/3G/4G cellulaire connectiviteit.

Triggers en alarmen kunnen op afstand ingesteld worden vanuit een controle kamer voor een hoge of lage concentratie gasdetectie, en het alarmeniveau kan ook geconfigureerd worden volgens de vereisten van de site. De externe operator kan verschillende fasen van alarmen definiëren, kritieke of waarschuwingsalarmen, en ze instellen als reactie op specifieke concentraties van de vier gedetecteerde gassen. Bijvoorbeeld, de gebruiker kan de waarschuwings-trigger/alarm instellen als reactie op 10 PPM koolmonoxide of lager, of het alarmeniveau wijzigen van waarschuwing naar kritiek als reactie op 100 PPM koolmonoxide of hoger.

Clip-On Gas Sensor

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, immuun voor vergiftiging en vereist geen kalibratie. Het kan tot vijftien brandbare LEL-gassen detecteren, alsook waterstof, atmosferische druk, temperatuur en vochtigheid. De Clip-On stelt eindgebruikers in staat om gasrisico's in het veld te monitoren door hun mobiele telefoonvloot te verbinden met de Universal Data Interface via de mobiele General Asset Monitor applicatie voor Android en iOS apparaten.

Biometrische Monitor

USM ontwikkelt ook een intrinsiek veilige Biometrische Monitor, die de bloedzuurstof, hartslag en lichaamstemperatuur van werknemers meet. De data wordt in real-time doorgestuurd naar de Universal Data Interface slimme alert- en navigatiesysteem via de Personal Safety Monitor of de General Asset Monitor mobiele app. Dit apparaat kan de gezondheidsparameters van de werknemer monitoren met ingestelde parameters en kan levens redden in gevaarlijke omgevingen. Als een werknemer bekend is met een hartaandoening en dat een bepaalde hartslag gevaarlijk kan zijn, kan een alarmeniveau ingesteld worden voor die specifieke werknemer. Wanneer hun hartslag de gedefinieerde waarde overschrijdt, wordt de alarm getriggerd terwijl live data doorloopt naar de externe operator in de controle kamer. De externe operator kan de alarmstatus op het dashboard zien en onmiddellijk contact opnemen met de persoon of noodhulp sturen.

Mesh Access Points

Mesh Access Points (MAP) stellen data in staat om draadloos te worden overgedragen tussen de Personal Safety Monitor en de Universal Data Interface via een Zigbee-communicatieprotocol. Zigbee-apparaten zenden signalen over een korte afstand (10 tot 100 meter), maar omdat de MAP een mesh-netwerk gebruikt, ontvangt elk apparaat en herhaalt signalen, doorstuurend ze naar de andere netwerkapparaten binnen bereik. Dit lost het probleem op van dataontvangst in moeilijke omgevingen met gevaarlijke gassen, hoge temperaturen, slechte luchtkwaliteit en vochtigheid, samen met slechte zichtlijn in plaatsen zoals ondergrondse mijnen.

Voldoen aan de behoeften van verschillende industrieën

Koolmonoxidegas is een van de gevaarlijkste stoffen in de staalproductie-industrie, met name rond hoogovens.

Talrijke gassen zijn geassocieerd met mijnbouw en worden doorgaans verdeeld in brandbare, giftige en verstikkende typen. Enkele van de meest voorkomende gassen zijn methaan, koolstofdioxide (CO₂), koolmonoxide (CO), stikstofoxiden (NO, NO₂), waterstofsulfide (H₂S) en zwaveldioxide (SO₂). Methaan is de meest voorkomende brandbare explosieve LEL-gas. Het is lichter dan lucht, geurloos en ontploft bij concentraties tussen 5% en 15%. Deze gevaarlijke gassen worden vaak gedetecteerd tijdens ondergrondse ontwikkeling en vanaf zowel oppervlakte- als ondergrondse boringen.

Werknemers in de olie- en gasindustrie lopen het risico van brand en explosie door ontbranding van brandbare dampen of gassen. Brandbare gassen, zoals putgassen, dampen en waterstofsulfide, kunnen vrijkomen uit putten, vrachtwagens, productieapparatuur of oppervlakteapparatuur zoals tanks en schaalsschudders. Ontbrandingsbronnen kunnen statische elektriciteit, elektrische energie, open vlammen, bliksem, sigaretten, snij- en lastools, warme oppervlakken en wrijvingswarmte zijn.

Geïntegreerde veiligheidsmonitoring

Het doel van een geïntegreerd gevaarlijke atmosferemonitoringssysteem is om werknemers veilig te houden door nauwkeurige informatie te leveren over de huidige staat van het milieu, inclusief gevaarlijke gassen, temperatuur en vochtigheid. Deze technologie helpt ook bij reddingsoperaties tijdens rampen door informatie te geven over de exacte locatie van het ongeluk, waar het personeel is, en door tweerichtingscommunicatie te bieden tussen de Universal Data Interface controle kamer operator en de werknemers in gevaar.

Dit artikel is geschreven door Umer Farooq, Technical Sales Engineer, Universal Site Monitoring (Darwin NT, Australië). Voor meer informatie, contacteer Mr. Farooq op Dit e-mailadres wordt beveiligd tegen spambots. U heeft JavaScript nodig om het te kunnen zien. of bezoek hier .