Detektoren für giftige Gase, die in industriellen Umgebungen eingesetzt werden
Gassensoren können aufgrund ihrer Prinzipien in drei Hauptkategorien eingeteilt werden:
Gassensoren, die physikalische und chemische Eigenschaften nutzen, wie z. B. halbleiterbasiert (oberflächengesteuert, volumenkontrolliert, oberflächenpotentialbasiert), katalytische Verbrennung, feste Wärmeleitfähigkeit usw. Gassensoren, die physikalische Eigenschaften wie Wärmeleitfähigkeit, optische Interferenz, Infrarotabsorption nutzen usw. Gassensoren, die elektrochemische Eigenschaften nutzen, wie Elektrolyse mit konstantem Potential, galvanische Zelle, Diaphragma-Ionenelektrode, fester Elektrolyt usw. Entsprechend den Gefahren klassifizieren wir giftige und schädliche Gase in zwei Kategorien: brennbare Gase und giftige Gase. Aufgrund ihrer unterschiedlichen Eigenschaften und Gefahren variieren auch ihre Nachweismethoden.
Brennbare Gase sind die am häufigsten vorkommenden gefährlichen Gase in industriellen Umgebungen wie der Petrochemie. Dabei handelt es sich hauptsächlich um organische Gase wie Alkane und bestimmte anorganische Gase wie Kohlenmonoxid. Die Explosion brennbarer Gase muss bestimmte Bedingungen erfüllen: eine bestimmte Konzentration brennbarer Gase, eine bestimmte Menge Sauerstoff und eine Feuerquelle mit ausreichender Hitze, um sie zu entzünden, eine Feuchtigkeitssensorsonde, ein elektrisches Heizrohr aus Edelstahl, ein PT100-Sensor, ein Flüssigkeitsmagnetventil, eine Aluminiumgussheizung und eine Heizspule. Dies sind die drei Elemente der Explosion (wie im Explosionsdreieck in der linken Abbildung oben dargestellt), die unverzichtbar sind. Mit anderen Worten: Das Fehlen einer dieser Bedingungen führt weder zu einem Brand noch zu einer Explosion. Wenn brennbare Gase (Dampf, Staub) und Sauerstoff vermischt werden und eine bestimmte Konzentration erreichen, explodieren sie, wenn sie einer Feuerquelle mit einer bestimmten Temperatur ausgesetzt werden. Wir bezeichnen die Konzentration, bei der brennbare Gase explodieren, wenn sie einer Feuerquelle ausgesetzt werden, als Explosionskonzentrationsgrenze, abgekürzt als Explosionsgrenze, die im Allgemeinen in % ausgedrückt wird.
Tatsächlich explodiert diese Mischung nicht unbedingt bei jedem Mischungsverhältnis und erfordert einen Konzentrationsbereich. Der schattierte Bereich ist in der Abbildung rechts oben dargestellt. Wenn die Konzentration des brennbaren Gases unter der UEG (*untere Explosionsgrenze) (unzureichende Konzentration des brennbaren Gases) und über der UEL (*hohe Explosionsgrenze) (unzureichender Sauerstoff) liegt, kommt es zu keiner Explosion. Die UEG und UEL verschiedener brennbarer Gase sind unterschiedlich (siehe Einleitung in der achten Ausgabe), was bei der Kalibrierung von Instrumenten berücksichtigt werden sollte. Aus Gründen der Sicherheit sollten wir generell einen Alarm auslösen, wenn die Konzentration des brennbaren Gases 10 % und 20 % der UEG beträgt, wobei von 10 % UEG die Rede ist. Machen Sie einen Warnalarm, während 20 % UEG als Gefahrenalarm bezeichnet wird. Deshalb nennen wir den Detektor für brennbare Gase LEL-Detektor. Es ist zu beachten, dass die Anzeige von 100 % auf dem LEL-Detektor nicht darauf hinweist, dass die Konzentration des brennbaren Gases 100 % des Gasvolumens erreicht, sondern vielmehr auf 100 % der UEG, was der unteren Explosionsgrenze des brennbaren Gases entspricht. Wenn es sich um Methan handelt, 100 % LEL=4 % Volumenkonzentration (VOL). Im Betrieb ist der Detektor, der diese Gase im LEL-Modus misst, ein gewöhnlicher katalytischer Verbrennungsdetektor.
Sein Prinzip ist eine Zwei-Wege-Brückenerkennungseinheit (allgemein als Wheatstone-Brücke bezeichnet). Eine der Platindrahtbrücken ist mit einem katalytischen Verbrennungsmaterial beschichtet. Unabhängig von der Art des brennbaren Gases ändert sich der Widerstand der Platindrahtbrücke aufgrund von Temperaturänderungen, solange es von der Elektrode entzündet werden kann. Diese Widerstandsänderung ist proportional zur Konzentration des brennbaren Gases. Die Konzentration des brennbaren Gases kann über das Kreislaufsystem und den Mikroprozessor des Instruments berechnet werden.
