Ανιχνευτές τοξικών αερίων που χρησιμοποιούνται σε βιομηχανικά περιβάλλοντα
Οι αισθητήρες αερίων μπορούν να ταξινομηθούν σε τρεις κύριες κατηγορίες με βάση τις αρχές τους:
Αισθητήρες αερίου που χρησιμοποιούν φυσικές και χημικές ιδιότητες, όπως ημιαγωγούς (ελεγχόμενη επιφάνεια, ελεγχόμενος όγκος, με βάση το επιφανειακό δυναμικό), με βάση την καταλυτική καύση, τη στερεά θερμική αγωγιμότητα, κ.λπ. Αισθητήρες αερίου που χρησιμοποιούν φυσικές ιδιότητες όπως θερμική αγωγιμότητα, οπτικές παρεμβολές, απορρόφηση υπερύθρων κτλ. Αισθητήρες αερίων που χρησιμοποιούν ηλεκτροχημικές ιδιότητες, όπως ηλεκτρόλυση σταθερού δυναμικού, γαλβανική κυψέλη, ηλεκτρόδιο ιόντων διαφράγματος, σταθερός ηλεκτρολύτης κ.λπ. Ανάλογα με τους κινδύνους, ταξινομούμε τα τοξικά και επιβλαβή αέρια σε δύο κατηγορίες: εύφλεκτα αέρια και τοξικά αέρια. Λόγω των διαφορετικών ιδιοτήτων και των κινδύνων τους, οι μέθοδοι ανίχνευσης ποικίλλουν επίσης.
Τα εύφλεκτα αέρια είναι τα πιο κοινά επικίνδυνα αέρια που συναντώνται σε βιομηχανικά περιβάλλοντα όπως τα πετροχημικά. Είναι κυρίως οργανικά αέρια όπως τα αλκάνια και ορισμένα ανόργανα αέρια όπως το μονοξείδιο του άνθρακα. Η έκρηξη καύσιμων αερίων πρέπει να πληροί ορισμένες προϋποθέσεις, οι οποίες είναι: μια ορισμένη συγκέντρωση καύσιμου αερίου, μια ορισμένη ποσότητα οξυγόνου και μια πηγή φωτιάς με αρκετή θερμότητα για την ανάφλεξή τους, έναν αισθητήρα υγρασίας, έναν ηλεκτρικό σωλήνα θέρμανσης από ανοξείδωτο χάλυβα, έναν αισθητήρα PT100, μια ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα υγρού, μια θερμάστρα από χυτό αλουμίνιο και ένα πηνίο θέρμανσης. Αυτά είναι τα τρία στοιχεία της έκρηξης (όπως φαίνεται στο τρίγωνο έκρηξης στο αριστερό σχήμα παραπάνω), τα οποία είναι απαραίτητα. Με άλλα λόγια, η απουσία οποιασδήποτε από αυτές τις συνθήκες δεν θα προκαλέσει πυρκαγιά ή έκρηξη. Όταν τα εύφλεκτα αέρια (ατμός, σκόνη) και το οξυγόνο αναμειγνύονται και φτάσουν σε μια ορισμένη συγκέντρωση, θα εκραγούν όταν εκτεθούν σε πηγή φωτιάς με συγκεκριμένη θερμοκρασία. Αναφέρουμε τη συγκέντρωση στην οποία εκρήγνυνται τα εύφλεκτα αέρια όταν εκτίθενται σε πηγή πυρκαγιάς ως όριο συγκέντρωσης εκρηκτικών, συντομογραφία ως όριο έκρηξης, το οποίο γενικά εκφράζεται σε%.
Στην πραγματικότητα, αυτό το μείγμα δεν εκρήγνυται απαραίτητα σε οποιαδήποτε αναλογία ανάμειξης και απαιτεί εύρος συγκέντρωσης. Η σκιασμένη περιοχή που φαίνεται στο σχήμα πάνω δεξιά. Όταν η συγκέντρωση του εύφλεκτου αερίου είναι κάτω από το LEL (* χαμηλό όριο έκρηξης) (ανεπαρκής συγκέντρωση καύσιμου αερίου) και πάνω από το UEL (* υψηλό εκρηκτικό όριο) (ανεπαρκές οξυγόνο), δεν θα συμβεί έκρηξη. Το LEL και το UEL των διαφορετικών εύφλεκτων αερίων είναι διαφορετικά (δείτε την εισαγωγή στο όγδοο τεύχος), το οποίο πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κατά τη βαθμονόμηση των οργάνων. Για λόγους * *, θα πρέπει γενικά να εκπέμπουμε συναγερμό όταν η συγκέντρωση του καύσιμου αερίου είναι στο 10% και στο 20% του LEL, όπου αναφέρεται το 10% LEL. Κάντε μια προειδοποίηση, ενώ το 20% LEL ονομάζεται συναγερμός κινδύνου. Γι' αυτό ονομάζουμε τον ανιχνευτή εύφλεκτων αερίων ανιχνευτή LEL. Πρέπει να σημειωθεί ότι το 100% που εμφανίζεται στον ανιχνευτή LEL δεν υποδεικνύει ότι η συγκέντρωση του καύσιμου αερίου φτάνει το 100% του όγκου του αερίου, αλλά μάλλον φτάνει το 100% του LEL, που ισοδυναμεί με το κατώτερο εκρηκτικό όριο του καύσιμου αερίου. Εάν είναι μεθάνιο, 100% LEL=4% συγκέντρωση όγκου (VOL). Κατά τη λειτουργία, ο ανιχνευτής που μετρά αυτά τα αέρια στη λειτουργία LEL είναι ένας κοινός ανιχνευτής καταλυτικής καύσης.
Η αρχή της είναι μια αμφίδρομη γέφυρα (γενικά ονομάζεται γέφυρα Wheatstone) μονάδα ανίχνευσης. Ένα υλικό καταλυτικής καύσης επικαλύπτεται σε μία από τις συρμάτινες γέφυρες πλατίνας. Ανεξάρτητα από το είδος του εύφλεκτου αερίου, εφόσον μπορεί να αναφλεγεί από το ηλεκτρόδιο, η αντίσταση της συρμάτινης γέφυρας πλατίνας θα αλλάξει λόγω αλλαγών θερμοκρασίας. Αυτή η αλλαγή αντίστασης είναι ανάλογη με τη συγκέντρωση του εύφλεκτου αερίου. Η συγκέντρωση του εύφλεκτου αερίου μπορεί να υπολογιστεί μέσω του συστήματος κυκλώματος και του μικροεπεξεργαστή του οργάνου.
