Zasady doboru i lokalizacji systemu detekcji w obiekcie – przewodnik

Grupa WOLFF

Skontaktuj się z naszym inżynierem


RAFAŁ OLSZAŃSKI

Kluczową częścią planu bezpieczeństwa zakładu jest stosowanie urządzeń wczesnego wykrywania i ostrzegania o powstałym zagrożeniu, np. odpowiedniego i niezawodnego systemu detekcji gazu i płomienia, który pozwoli uzyskać dodatkowy czas na podjęcie działań naprawczych (np. opanowanie wycieku) lub zabezpieczających miejsce zdarzenia.

Stacjonarne systemy detekcji gazu i płomienia mają za zadanie zainicjowanie alarmu i ostrzeżenie personelu obiektu o istniejącym zagrożeniu (jego rodzaju, miejscu występowania i skali). Dlatego szalenie ważne jest prawidłowe zaprojektowanie takiego systemu, by zapewniał on odpowiedni poziom ochrony, proporcjonalny do poziomu ryzyka i dostępnych zasobów. Poniżej omawiamy zasady doboru i lokalizacji systemu detekcji w obiekcie.

Zacznijmy od pewnej chronologii, istotnej z punktu widzenia instalacji i przygotowania projektu.

KROK 1

W celu wyznaczenia miejsc lokalizacji sensorów, sporządź ocenę ryzyka dla swojego zakładu / instalacji w zakresie detekcji dymu, gazu i płomienia.

KROK 2

Sporządź rysunek wskazujący wszystkie potencjalne miejsca wycieku i źródła zapłonu, a także kategorię ryzyka każdego z nich.
Zwróć uwagę na trzy główne kategorie obszarów niebezpiecznych:

A. Potencjalne miejsca wycieku gazu. Są to miejsca, w których gazy niebezpieczne mogą zostać uwolnione, ►np. w obrębie zaworów, połączeń zaciskowych, instalacji rozdzielających media itp.

B. Potencjalne miejsca oddziaływania. Obszarem są miejsca, w których gazy niebezpieczne mogą zagrozić zdrowiu lub życiu personelu albo uszkodzić mienie / instalację, ►np. obszary o dużym zaludnieniu, miejsca o ograniczonej przestrzeni, kanały, klatki schodowe, niskie korytarze, wiaty oraz środowisko przemysłowe usytuowane w pobliżu.

C. Potencjalne obszary, w których gaz może ulec zapłonowi i wywołać pożar. Obszarem są miejsca, w których uwolniony gaz może występować w warunkach atmosferycznych ze źródłem zapłonu, tworząc tym samym atmosferę wybuchową.

Tab. 1. Typowe miejsca detekcji gazu i płomienia w zakładzie przemysłowym

Lp.

LokalizacjaMierzone gazy

1,4

Wyższe kondygnacje, klatki schodoweGazy lżejsze od powietrza (wodór, metan)

2

Pomieszczenia zamknięteGazy toksyczne, wybuchowe

3

Miejsca o utrudnionym dostępieNiedobór tlenu, gazy toksyczne

5

Narożniki pomieszczeń, zagłębienia i inne miejsca akumulacji gazuGazy cięższe od powietrza

6

Miejsca przebywania personeluNiedobór tlenu, gazy toksyczne

7

Potencjalne miejsca wycieku substancji procesowychGazy toksyczne, wybuchowe

8

Procesy spalania i wycieku paliwaCO2, gazy toksyczne

9

Silniki elektryczne, źródła zapłonuPłomień

10

Zbiorniki magazynowe substancji wybuchowych i toksycznychGazy toksyczne, wybuchowe, ciężkie węglowodory

11

Wiaty magazynoweGazy toksyczne i wybuchowe

Płomień

Obszary potencjalnego zapłonu gazówPłomień

KROK 3

Ze względu na fakt, że gazy nie zawsze zachowują się w sposób podobny, weź pod uwagę warunki przepływu powietrza, a także obszary gromadzenia się par gazów przed umiejscowieniem sensorów. Ogólnie podczas rozmieszczania czujników gazu należy postępować według następujących zasad:

NALEŻY:

  • Umieszczać czujniki w obszarach, w których ciągi powietrza mogą powodować najwyższą koncentrację gazu, włączając w to strefy, gdzie możliwe jest nagromadzenie się gazu, tj. narożniki, zagłębienia itp.
  • Umieszczać czujniki blisko potencjalnych wycieków gazu.
  • Umieszczać sensory gazów wybuchowych pomiędzy potencjalnym źródłem wycieku i zapłonu.
  • Umieszczać sensory gazów toksycznych i niedoboru tlenu pomiędzy miejscami wycieku gazów a obszarami przebywania ludzi oraz w strefie oddychania pracownika.
  • Brać pod uwagę łatwość dostępu do sensorów na potrzeby konserwacji, w tym okresowej kalibracji. Używaj sensorów zdalnych w trudno dostępnych miejscach (na dużej wysokości czy w ciasnych pomieszczeniach).
  • Instalować sensory w pozycji zapobiegającej dostawaniu się wody lub gromadzeniu pyłu na powierzchni sensora, co może zakłócać dyfuzję gazów do czujnika, a w efekcie go rozkalibrować lub nawet uszkodzić.
  • Zaleca się instalować detektory skierowane sensorami w dół; położenie w pozycji poziomej jest także dopuszczalne w zależności od typu detektora.
  • Upewnij się, że cały obszar podlegający analizie jest dostatecznie monitorowany, włączając w to obszary rzadziej uczęszczane, tj. małe pomieszczenia, magazyny i różnego rodzaju składy.
  • Umieszczać sensory na odpowiedniej wysokości dla danego gazu, biorąc pod uwagę jego gęstość względem powietrza (tab. 2).

UNIKAJ:

  • Umieszczania sensorów w pobliżu wejść czy nawiewów świeżego powietrza, ponieważ stężenie mierzonego gazu będzie rozrzedzone napływającym świeżym powietrzem.
  • Umieszczania sensorów w miejscach, gdzie znajdujące się w powietrzu cząsteczki mogą powlekać lub zanieczyścić czujnik (np. lakiernie, drukarnie) albo jeśli to konieczne, użyj specjalnych akcesoriów chroniących sensor.
  • Instalowania sensorów w pobliżu nadajników radiowych lub źródeł zakłóceń EMI/RFI. (np. spawarek, grzejników indukcyjnych), w celu ograniczenia możliwych zakłóceń EMI/RFI.

Czujniki gazu

  • Wodór i metan są lżejsze od powietrza; należy uwzględnić lokalizację sensorów przy suficie i jego narożnikach gdzie mogą akumulować się pary tych gazów.
  • Monitorowanie silników elektrycznych; umieść czujniki w pobliżu potencjalnych źródeł zapłonu.
  • Uwaga: przy pomiarze stężenia złożonych gazów wybuchowych (np. lotne związki organiczne) należy przeprowadzić kalibrację czujnika i ustawić jego progi alarmowe dla najmniej wrażliwego gazu.

Dobór odpowiednich sensorów do danej aplikacji

Poszczególne technologie sensorów niosą ze sobą zarówno zalety, jak i pewne ograniczenia. Dlatego aby odpowiednio dobrać właściwy rodzaj detektora do danej aplikacji, należy pamiętać o kilku istotnych aspektach:

  • Do pomiaru gazów wybuchowych w zakresie dolnej granicy wybuchowości (DGW) używaj sensorów katalitycznych lub podczerwieni (IR).
    Proces spalania katalitycznego wymaga obecności tlenu w powietrzu, dlatego sensory katalityczne należy instalować w warunkach atmosferycznych.
  • Długotrwałe wystawienie na wysokie stężenie mierzonego gazu wybuchowego ogranicza żywotność sensora katalitycznego. W takim wypadku należałoby zastosować detektor z czujnikiem podczerwieni (IR).
  • Czujniki podczerwieni są przystosowane do pomiaru tylko tych gazów, które absorbują promieniowanie podczerwone.
  • Warunki pracy w środowisku o wysokiej wilgotności względnej i zanieczyszczeniu (brud, pył) mogą podwyższyć koszty konserwacji w przypadku detektorów podczerwieni (IR).
  • Do monitorowania stężenia gazów toksycznych i niedoboru tlenu używaj detektorów wyposażonych w sensory elektrochemiczne.
  • Czujniki elektrochemiczne nie nadają się z kolei do stosowania w środowisku o niskiej wilgotności (< 15% RH). Są także podatne na zablokowanie przez brud i inne zanieczyszczenia.
  • Do monitorowania stężenia siarkowodoru (H2S) w miejscach o podwyższonym stężeniu tego gazu najlepszym wyborem będą sensory półprzewodnikowe (MOS) charakteryzujące się dużą selektywnością i długą żywotnością. Proces adsorpcji gazu na powierzchni tlenku jest w tym wypadku w pełni odwracalny, dlatego wysokie stężenie gazu nie jest w stanie zakłócić pracy sensora bądź go uszkodzić.
  • Do wykrywania bardzo małych stężeń (ppm) gazów toksycznych lub wybuchowych sugeruje się wykorzystanie technologii fotoakustycznej absorpcji podczerwieni.
  • Celem podniesienia bezpieczeństwa w obszarach występowania gazów wybuchowych w stanie lotnym pod ciśnieniem > 10 barów (dot. głównie wodoru i metanu) zaleca się stosowanie ultradźwiękowych detektorów wycieku gazu pozwalających na wczesne wykrycie wycieku gazu pod ciśnieniem.
  • Celem zapewnienia bezpieczeństwa funkcjonalnego instalacji na odpowiednim poziomie używaj jedynie urządzeń posiadających odpowiednie certyfikaty (SIL 2 lub SIL 3). Dotyczy to zarówno detektorów, jak i jednostek centralnych.
  • Używaj detektorów zgodnie z ich przeznaczeniem. Wytyczne w zakresie montażu oraz warunków eksploatacji powinny być zamieszczone w instrukcji obsługi urządzenia wydanej przez producenta.
  • Detektory pasywne z wyjściem mV mogą być używane jedynie w połączeniu z jednostkami centralnymi tego samego producenta; różne obszary działania detektorów, a także ich zalety i ograniczenia poszczególnych metod detekcji warunkują ich dobór i zastosowanie (tab. 3).

Odpowiednie rozmieszczenie czujników gazu na instalacji jest kluczem do prawidłowego funkcjonowania systemu powiadamiania o istniejącym zagrożeniu. Dlatego też przy projektowaniu systemu detekcji gazu istotne jest zweryfikowanie właściwości fizycznych i chemicznych analizowanego gazu. Oto kilka praktycznych rad dla poszczególnych rodzajów substancji.

Tab. 2. Rozmieszczenie sensorów dla danego gazu rozpatrywane pod kątem jego gęstości względem powietrza

Gaz

Gęstość gazu

Rozmieszczenie sensorów

Dwutlenek węgla, ciężkie węglowodory

Cięższy od powietrza

Bliżej podłogi

Wodór, metan

Lżejszy od powietrza

Bliżej sufitu

Tlenek węgla, azot

Podobny do powietrza

Zgodnie ze ścieżką przepływu powietrza, w obrębie strefy oddychania pracownika (150–180 cm nad podłogą)

Sensory gazów toksycznych i niedoboru tlenu

Czujniki tlenku węgla oraz dwutlenku węgla umieść w kanałach wentylacyjnych celem monitorowania jakości powietrza wewnątrz budynków.
Monitoruj poziom niedoboru tlenu oraz gazów toksycznych na wysokości górnych dróg oddechowych u dorosłego człowieka (tj. 150–180 cm nad poziomem podłoża) – np. w miejscach o ograniczonej przestrzeni.

Sensory gazów toksycznych i wybuchowych

  • Zainstaluj czujniki w pobliżu źródeł potencjalnego wycieku monitorowanych substancji (np.: rurociągi, zawory).
  • Obszary przechowywania butli z gazem: jeśli obszary te są przewietrzane, należy umieścić czujniki przy odpowietrznikach powrotnych.
  • Miejsca składowania kwasów / rozpuszczalników: pary tych substancji są cięższe od powietrza (np. ciężkie węglowodory); umieść czujniki przy podłodze oraz w narożnikach i miejscach, gdzie mogą się zbierać pary tych substancji (wszelkie zagłębienia).
  • Umieść czujniki w pobliżu wlotów powietrza (dot. zarówno gazów wybuchowych, jak i toksycznych).
  • Niektóre gazy mogą zbierać się w zagłębieniach i narożnikach pomieszczeń, zarówno na poziomie podłogi, jak i sufitu; umieść czujniki w tych miejscach, jeśli to konieczne.

Lokalizacja monitorów czynników chłodniczych

  • Końcówki przewodów probierczych zainstaluj w miejscach, gdzie występuje największe prawdopodobieństwo powstania wycieku lub rozlewu czynnika chłodniczego. Takie obszary obejmują zawory, przyłącza oraz urządzenia chłodnicze (tzw. chillery) same w sobie. Należy także monitorować wszelkie miejsca magazynowania czynników chłodniczych. Dobrą praktyką jest natomiast, by przewody probiercze zachować możliwie krótkie.
  • Ponieważ większość czynników chłodniczych jest cięższa od powietrza, monitoruj te gazy przy powierzchni podłogi. Wszelkie zagłębienia, kanały czy klatki schodowe mogą zostać wypełnione czynnikiem chłodniczym przed jego pojawieniem się na całym obszarze; stąd może istnieć konieczność monitorowania także tych miejsc.
  • Wyświetlacz urządzenia umieść przed drzwiami prowadzącymi do obszaru monitorowanego. Personel może sprawdzić stan na urządzeniu przed wejściem do tych stref.
  • Upewnij się, że obszary, w których istnieje zagrożenie, są dostatecznie monitorowane; za pomocą wielopunktowych sekwencerów można zwiększyć zdolność urządzeń monitorujących do ośmiu punktów pomiarowych.

Tab. 3. Dobór i zastosowanie detektorów gazu

Katalityczne

Podczerwone

Elektrochemiczne

Półprzewodnikowe

- Mieszaniny węglowodorów
- Monitorowanie wodoru
- Zastosowanie w miejscach, w których tlen jest zawsze obecny
- Zastosowanie w miejscach, w których mierzony gaz normalnie nie jest obecny
- Agresywne środowiska pracy (wysoka temperatura, duże wibracje)
- Detekcja węglowodorów
- Procesy beztlenowe
- Obszary, gdzie dany gaz jest obecny przez dłuższy czas
- Pomiar w punkcie lub w przestrzeni
- Tam, gdzie potrzebna jest duża dokładność i powtarzalność pomiaru
- Zastosowanie tylko w obecności tlenu do reakcji
- Niskie stężenia mierzonego gazu
- Zastosowanie w miejscach o wysokiej temperaturze i małej wilgotności
- Prawdopodobieństwo wystąpienia dużych stężeń mierzonego gazu

Tekst: MSA Polska Sp. z o.o.

SPRAWDŹ OFERTĘ

Detekcja

W naszej ofercie znajduje się szeroka gama detektorów gazów i płomieni. Ich podstawowym zadaniem jest ochrona życia i zdrowia człowieka oraz zabezpieczenie infrastruktury zakładu znajdującego się na zagrożonym obszarze.
Kliknij poniżej i sprawdź naszą ofertę w tym zakresie.

WYŚLIJ ZAPYTANIE

Grupa WOLFF

Skontaktuj się z naszym inżynierem


RAFAŁ OLSZAŃSKI

Imię i nazwisko (wymagane)

Firma (wymagane)

E-mail (wymagane)

Telefon (wymagane)

Temat wiadomości

Treść wiadomości

Załącz plik