Die Erkennung gefährlicher Gase kann Leben retten

Eine Zunahme der Anzahl gefährlicher Gase stellt eine ernsthafte Bedrohung für die Menschheit im Allgemeinen und für Arbeitnehmer in vielen Branchen dar. Diese Gase können aus natürlichen oder künstlichen Quellen wie der chemischen Industrie, der Erdölraffination, der Stein-, Kunststoff- und Lebensmittelverarbeitung stammen. Aufgrund des Risikos, 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/Catalytic Bead (CB)-Sensoren, die es 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 reduziert, bei der sich das umgebende Gas entzündet. Durch die Verbrennung erwärmt sich diese Perle, wodurch ein Temperaturunterschied zwischen ihr und einer Referenzperle entsteht. Durch die Wärme ändert sich der Widerstand in Abhängigkeit von Art und Konzentration des Gases. Da die Perle ein Schenkel einer Wheatstone-Brücke ist, erzeugt diese Widerstandsänderung ein Ausgangsspannungssignal. Katalytische Kugelsensoren für brennbare Gase sind schnell und genau, wenn sie zur Erkennung eines einzelnen Gases verwendet werden. Diese Technologie unterliegt jedoch einer Sensorvergiftung durch den Kontakt mit Silikonen und Bleiverbindungen.

Darüber hinaus können diese Sensordetektoren in mehreren Gasdetektionssensoren 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 Industrie ab. Beispielsweise ist für einen Propanverteiler die Gefahr Propan; in Abwasserkanälen ist die Hauptgefahr Methan.

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 (UEG) – die niedrigste Konzentration (in Volumenprozent) eines Gases in Luft, die produziert werden kann ein Feuerblitz in Gegenwart einer Zündquelle.

• Was sind die brennbaren Gase?

• Welches Gas ist am weitesten verbreitet?

• Wie hoch sind ihre Konzentrationen in Prozent der UEG?

• Welche Art von Sensor benötigen Sie – Einzelgas oder mehrere Gase?

Molecular Property Spectrometer (MPS)-Sensoren, eine proprietäre Technologie von NevadaNano (Sparks, NV), können das Vorhandensein von entflammbaren 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 eher auf physikalischen Eigenschaften als auf chemischen Reaktionen basiert. Sie müssen nicht kalibriert werden und bieten eine ausfallsichere Funktion und eine integrierte Diagnose, um den Benutzer zu benachrichtigen, wenn ein Sensor unbrauchbar oder kompromittiert 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 hin offen ist. Das Vorhandensein eines brennbaren Gases verursacht Änderungen in den thermodynamischen Eigenschaften des Luft/Gas-Gemisches, die vom Wandler gemessen werden.

Ein Systemansatz zur Überwachung der persönlichen Sicherheit

Universal Site Monitoring (USM) – Darwin NT, Australien – hat ein integriertes System aus tragbaren Geräten zur Überwachung der persönlichen Sicherheit, Kommunikationsknotenpunkten sowie Berichts- und Verwaltungssoftware entworfen und entwickelt.

Der tragbare persönliche Sicherheitsmonitor Hero ist in einer Standardversion, Modell 825, und in einer ATEX/IECEx-zertifizierten Version, Modell 715, erhältlich. Er erkennt Kohlenmonoxid (CO), Schwefelwasserstoff (H₂). S), explosive Gase (UEG) und Sauerstoff (O₂). ), mit katalytischen Sensoren. Es umfasst Mikrocontroller, Gassensoren, einen Temperatursensor, einen Beschleunigungsmesser, ein Gyroskop, einen Lautsprecher für akustische Alarme, ein Mobilfunkmodul, GNSS und Zigbee.

Die Gassensoren verwenden ein externes Analog-Digital-Wandlermodul (ADC), das die analoge Ausgabe der Sensoren in ein digitales Format umwandelt. Die digitalen Daten werden unter Verwendung eines seriellen I2C-Kommunikationsprotokolls an einen Mikrocontroller übertragen.

Der Beschleunigungsmesser und das Gyroskop werden zusammen mit dem GNSS verwendet, um die Position des Arbeiters, die Geschwindigkeit über Grund, die Höhe, das Ausrutschen, Stolpern und Stürzen zu bestimmen.

Das intelligente Warn- und Navigationssystem Universal Data Interface (UDI) ist eine webbasierte Anwendung, die für den Kontrollraum entwickelt wurde, um die Live-Daten zu überwachen, die vom Personal Safety Monitor kommen. Der Personal Safety Monitor zeigt alle Daten auf einem LCD-Bildschirm an und sendet sie zur Echtzeitüberwachung, Analyse, Konfiguration und Kommunikation über das verfügbare Netzwerk, entweder Mobilfunk, GNSS oder Zigbee, an die universelle Datenschnittstelle. Das Unternehmen hat die Hardware und die intelligente Warn- und Navigationssoftware Universal Data Interface (UDI) zu einer vernetzten Arbeitssicherheitslösung mit integrierter 2G/3G/4G-Mobilfunkverbindung kombiniert.

Auslöser und Alarme können von einem Kontrollraum aus ferngesteuert auf eine hohe oder niedrige Gaskonzentration eingestellt werden, und die Alarmstufe kann auch entsprechend den Anforderungen des Standorts konfiguriert werden. Der Fernbediener kann verschiedene Alarmstufen definieren, kritische oder warnende Alarme, und sie als Reaktion auf bestimmte Konzentrationen der vier erkannten Gase einstellen. Beispielsweise 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.

Aufsteckbarer Gassensor

Die fortschrittlichere Molecular Property Spectrometer (MPS)-Sensortechnologie wurde in USMs Low Energy (BLE) Clip-On Gassensoren verwendet. Dieser Sensor ist zertifiziert, stabil, vergiftungsfest und muss nicht kalibriert werden. Es kann bis zu fünfzehn brennbare LEL-Gase sowie Wasserstoff, atmosphärischen Druck, Temperatur und Feuchtigkeit erkennen. Mit dem Clip-On können Endbenutzer Gasrisiken vor Ort überwachen, indem sie ihre Mobiltelefonflotte mit der universellen Datenschnittstelle verbinden, indem sie die mobile General Asset Monitor-Anwendung für Android- und iOS-Geräte verwenden.

Biometrischer Monitor

USM entwickelt auch einen eigensicheren biometrischen Monitor, der den Blutsauerstoff, die Herzfrequenz und die Körpertemperatur der Arbeiter misst. Die Daten werden in Echtzeit über den Personal Safety Monitor oder die mobile App General Asset Monitor an das intelligente Warn- und Navigationssystem Universal Data Interface übertragen. Dieses Gerät kann die Gesundheitsmetriken des Arbeiters mit festgelegten Parametern überwachen und dabei helfen, Leben in gefährlichen Umgebungen zu retten. Wenn bekannt ist, dass ein Arbeiter herzkrank ist und ein bestimmter Herzschlag gefährlich sein kann, kann für diesen bestimmten Arbeiter eine Alarmstufe eingestellt werden. Immer wenn ihr Herzschlag den definierten Wert überschreitet, wird der Alarm ausgelöst, während Live-Daten weiterhin an den Remote-Operator in der Leitwarte gesendet werden. Der Fernbediener kann den Alarmstatus auf dem Dashboard sehen und die Person sofort kontaktieren oder Notfallhilfe schicken.

Mesh-Zugriffspunkte

Mesh Access Points (MAP) ermöglichen die drahtlose Datenübertragung zwischen dem Personal Safety Monitor und der Universal Data Interface über ein Zigbee-Kommunikationsprotokoll. Zigbee-Geräte übertragen Signale innerhalb einer kurzen Entfernung (10 bis 100 Meter), aber da der MAP ein Mesh-Netzwerk verwendet, empfängt und wiederholt jedes Gerät Signale und leitet sie an die anderen Netzwerkgeräte in Reichweite weiter. Dies löst das Problem des Datenempfangs in schwierigen Umgebungen mit gefährlichen Gasen, hohen Temperaturen, schlechter Luftqualität und Feuchtigkeit sowie schlechter Sicht an Orten wie unterirdischen Minen.

Erfüllung der Anforderungen verschiedener Branchen

Kohlenmonoxidgas ist eine der gefährlichsten Substanzen in der Stahlindustrie, insbesondere in der Nähe von Hochöfen.

Zahlreiche Gase sind mit dem Bergbau verbunden und werden im Allgemeinen in brennbare, giftige und erstickende Arten eingeteilt. Einige der häufiger anzutreffenden Gase sind Methan, Kohlendioxid (CO₂ ), Kohlenmonoxid (CO), Stickoxide (NO, NO₂ ), Schwefelwasserstoff (H₂ S) und Schwefeldioxid (SO₂ ). Methan ist das häufigste brennbare explosive LEL-Gas. Es ist leichter als Luft, geruchlos und explodiert bei Konzentrationen zwischen 5 % und 15 %. Diese gefährlichen Gase werden häufig während der unterirdischen Erschließung und sowohl bei Oberflächen- als auch bei unterirdischen Bohrungen entdeckt.

Arbeiter in der Öl- und Gasindustrie sind aufgrund der Entzündung brennbarer Dämpfe oder Gase der Brand- und Explosionsgefahr ausgesetzt. Brennbare Gase wie Bohrlochgase, Dämpfe und Schwefelwasserstoff können aus Bohrlöchern, Lastwagen, Produktionsanlagen oder Oberflächenausrüstungen wie Tanks und Schieferrüttlern freigesetzt werden. Zu den Zündquellen können statische Elektrizität, elektrische Energie, offene Flammen, Blitze, Zigaretten, Schneid- und Schweißwerkzeuge, heiße Oberflächen und Reibungswärme gehören.

Integrierte Sicherheitsüberwachung

Das Ziel eines integrierten Überwachungssystems für gefährliche Atmosphären ist es, die Sicherheit der Arbeiter zu gewährleisten, indem genaue Informationen über den aktuellen Zustand der Umgebung, einschließlich gefährlicher Gase, Temperatur und Feuchtigkeit, geliefert werden. Diese Technologie hilft auch bei Rettungseinsätzen, bei Katastrophen, indem sie Informationen über den genauen Ort des Unfalls, den Aufenthaltsort des Personals und eine bidirektionale Kommunikation zwischen dem Kontrollraumbediener der universellen Datenschnittstelle und den gefährdeten Arbeitern bereitstellt.

Dieser Artikel wurde von Umer Farooq, Technical Sales Engineer, Universal Site Monitoring (Darwin NT, Australien) geschrieben. Wenden Sie sich für weitere Informationen an Herrn Farooq unter Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! JavaScript muss aktiviert werden, damit sie angezeigt werden kann. oder besuchen Sie hier .