SIGNAL detektory gazów, mierniki gazów, 
	czujniki, systemy parkingowe

  1. STRONA GŁÓWNA
  2. PRODUKTY
  3. SERWIS
  4. WSPARCIE
  5. SZKOLENIA
  6. PRAWO
  7. O FIRMIE

P.T.SIGNAL detektory i pomiary gazów Gas Clip Technologies

PODSTAWY WYBORU MIERNIKA GAZÓW I TECHNIKI POMIAROWEJ

W wielu gałęziach przemysłu oraz przy wykonywaniu pewnych zawodów lub czynności spotykamy się z koniecznością monitorowania lub analizowania składu atmosfery. Informacje te są konieczne do zapewnienia bezpieczeństwa pracownikom, mogą być wykorzystywane w procesach technologicznych, często też są wymagane do oceny poprawności działania urządzeń i systemów lub kontroli szczelności instalacji gazowych. Pojawia się wtedy problem doboru odpowiednich narzędzi kontroli. Do wyboru mamy stacjonarne systemy wykrywania i pomiaru gazów (np. czujniki gazów PolyGard2 www.detektory.pl), jednak ich zastosowanie nie zawsze w pełni spełnia nasze wymagania, warunki pracy mogą być w takim miejscu zbyt trudne lub poprostu byłoby to w danym przypadku nieuzasadnione ekonomicznie. Drugą możliwością jest wybór urządzeń przenośnych. I to na nich się tutaj skupimy.
W chwili obecnej urządzenia przenośne zapewniają wiele możliwości pomiarowych. Począwszy od lokalizacji wycieku gazu (wykrywacze nieszczelności instalacji gazowych), poprzez analizę składu oraz kontrolę atmosfery ochronnej np. produktów żywnościowych (analizatory gazów), aż po interesujące nas mierniki gazów umożliwiające monitorowanie atmosfery, w której pracujemy lub do której zamierzamy wejść.

Wybór miernika gazów. Od czego zacząć?
Przede wszystkim od określenia zadań, jakie urządzenie ma wykonywać. Czy ma służyć do pomiaru i dokumentowania zagrożeń (np. pomiary w miejscu pracy), czy raczej jako ochrona osobista pracownika. Następnie należy określić, które gazy mają być monitorowane i dlaczego. Oprócz oczywistych zagrożeń ze strony gazów palnych (np. metan (CH4), propan (C3H8), butan (C4H10), pentan (C5H12)) lub toksycznych (tlenek węgla (CO), siarkowodór (H2S)) istnieją także zagrożenia związane z obniżeniem lub zwiększeniem ilości tlenu w otaczającej atmosferze. W tym kontekście gazy obojętne (niesklasyfikowane jako niebezpieczne) np. ditlenek węgla (CO2) czy azot (N2) mogą być poważnym zagrożeniem. Warto określić czy użytkownik narażony jest na ciągły kontakt z substancjami niebezpiecznymi, czy występują one okresowo. W niektórych zastosowaniach może okazać się konieczne sprawdzenie atmosfery na odległość, przed wejściem do przestrzeni zamkniętej jak studzienka kanalizacyjna czy zbiornik.
Niektóre zagrożenia są dobrze znane i łatwo identyfikowalne. Tlenek węgla przy niesprawnych instalacjach grzewczych lub w garażach, biogaz przy wypadkach w studzienkach i szambach, metan lub propan-butan przy uszkodzeniach instalacji gazowych (znajdujących się w budynkach lub samochodach). Tego typu sytuacje mogą zdarzać się w dowolnych miejscach, a służące do ich wykrywania mierniki 1- lub 4-gazowe stanowią podstawowe wyposażenie. Inne zagrożenia muszą być przewidywane wcześniej (np. awarie instalacji określonych gazów w zakładach przemysłowych). Zakłady lub jednostki ratownicze, w obrębie których są tego typu zakłady, wyposaża się w dodatkowe, dopasowane mierniki (np. na amoniak, chlor lub inne substancje). Oczywiście, mogą pojawić się nieznane zagrożenia, które najpierw wymagają identyfikacji i nie mogą być prosto wykryte przy użyciu mierników gazów. Do ich identyfikacji wymagane są już inne urządzenia i techniki. To pierwsza ważna informacja użytkowa. Mierniki gazów służą jedynie do pomiaru określonych substancji i nie mierzą "wszystkiego".

Podstawowe pojęcia i kwestie, na które warto zwrócić uwagę.
Na rynku dostępne są urządzenia do pomiaru od jednego do kilku gazów. Mierniki, które wyposażone są w kilka sensorów (włączając w to stosowany czasem sensor 2 gazowy) nazywane są miernikami wielogazowymi, natomiast wyposażone w jeden sensor jednogazowymi. Na wyświetlaczu zazwyczaj wyświetlane są odczyty wszystkich sensorów jednocześnie. Produkowane jest wiele typów sensorów dla różnych gazów. Do najczęściej stosowanych w przenośnych miernikach gazów należą półprzewodnikowe, katalityczne, elektrochemiczne, podczerwone i fotojonizacyjne.
Kiedy już wiemy, jakie gazy chcemy mierzyć należy określić wymagane paramety miernika. Do najważniejszych należą rozdzielczość, dokładność i zakres pomiarowy, ale nie tylko.

- Ilość gazów - wielogazowe mierniki to takie, które wyposażono w więcej, niż jeden sensor i podają odczyty wszystkich sensorów naraz (choć bywają mniej praktyczne wyjątki). Nie warto jednak kierować się zasadą im więcej, tym lepiej. Takie ciężkie, rozbudowane "kombajny" pomiarowe sprawdzają się tylko w wyspecjalizowanych jednostkach. Ich zakup i eksploatacja są jednak bardzo kosztowne. Dużo praktyczniej wyposażać sie w standardowe 4-gazówki i dodatkowe 1-gazowe mierniki tam gdzie jest taka potrzeba. Dzięki temu znacznie zaoszczędzimy na kosztach serwisu i nie będziemy narażali kosztownych mierników rzadkich gazów na zużycie przy codziennej eksploatacji standardowych gazów miernika 4 gazowego.

- Rozdzielczość jest to najmniejsza zmiana stężenia gazu jaką sensor jest w stanie wskazać. Może to być 1ppb (1 part per billion - 1 część na miliard), 1ppm (1 part per million - 1 część na milion), 1%DGW (1% Dolnej Granicy Wybuchowości oznaczany również jako LEL - Lower Explosive Limit), 1 mg/m3 (1 miligram na metr sześcienny), 1% v/v (1% objętości).

- Zakres pomiarowy określa dolną i górną granicę zakresu, w którym urządzenie dokonuje pomiaru. Przykładowo może to być 0-100% DGW metanu. Pamiętajmy, że większy zakres wcale nie oznacza lepszego czujnika. Im większy zakres bowiem tym mniejsza rozdzielczość i większy błąd pomiarowy. Jeżeli założymy błąd pomiarowy 2% przy pomiarze tlenku węgla (CO) to przy zakresie 0-100ppm ten błąd wyniesie 2ppm, a przy zakresie 0-1000ppm błąd będzie już 20ppm. Jeżeli zamierzamy mierzyć wartości stanowiące zagrożenie dla ludzi (w przypadku tlenku węgla NDS* ~20ppm, NDSCh* ~100ppm) zakres 0-1000ppm będzie błędnym wyborem. Pamiętajmy, że błąd pomiarowy to nie to samo co rozdzielczość. Może być miernik o rozdzielczości 1ppm, a mieć błąd pomiarowy w rzędu nawet 20-30ppm.

NDS - Najwyższe dopuszczalne stężenie, NDSCh - Najwyższe dopuszczalne stężenie chwilowe - parametry określane zgodnie z treścią przepisów: Dz.U. 2017 poz. 1348 Obwieszczenie Ministra Rodziny, Pracy i Polityki Społecznej z dnia 7 czerwca 2017 r. w sprawie ogłoszenia jednolitego tekstu rozporządzenia Ministra Pracy i Polityki Społecznej w sprawie najwyższych dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy. do pobrania tutaj.

- Dokładność pomiaru określa stopień zgodności wyświetlanego wyniku z rzeczywistym stężeniem gazu w powietrzu, inaczej określana jako błąd pomiaru. Może być wyrażona w procentach wartości zmierzonej lub procentach zakresu pomiarowego i może się różnić w zależności od warunków zewnętrznych, a także w zależności od liniowości charakterystyki sensora.

- Alarm przekroczenia wartości progowych włącza się przy przekroczeniu określonego stężenia gazu. Warto, aby podświetlenie było rozlokowane także na bokach miernika, ponieważ nie zawsze trzymamy go w rękach.

- Pomiar średniej dla gazów toksycznych to możliwość kontroli parametrów STEL i TWA, czyli odpowiedników naszych NDS oraz NDSCh. Jest to ważna funkcja w przypadku ciągłego kontaktu pracownika z daną substancją oraz dla inspektorów badających zagrożenie na danym stanowisku. Przed użyciem detektora należy jednak sprawdzić czy powyższe odpowiedniki rzeczywiście pokrywają się i w razie czego ustawić w urządzeniu prawidłowe wartości. Pamiętajmy bowiem, że gazy tksyczne oddziaływują na organizm człowieka w określonym czasie i wartości te ściśle określają przepisy.

- Sensory - półprzewodnikowe (rzadko stosowane w miernikach ze względu na nieliniowość, brak selektywności oraz duże zużycie prądu),
- katalityczne (dla gazów wybuchowych są wrażliwe na przekroczenia zakresu, wymagają tlenu do pomiaru ponieważ odbywa się on na zasadzie spalania i są wrazliwe na substancje zatruwające),
- podczerwone (dla gazów wybuchowych są całkowicie odporne na przekroczenia zakresu, nie wymagają tlenu do pomiaru i są niewrażliwe na substancje zatruwające lub rozkalibrowanie. Jednocześnie charakteryzują się długą eksploatacją co powoduje, że dla gazów wybuchowych to najlepsze rozwiązanie),
- elektrochemiczne (dla gazów toksycznych, są dokładne, selektywne ale ich czas eksploatacji jest stosunkowo krótki w zależności od typu są mniej lub bardziej wrażliwe na temperatury i przekroczenia zakresu),
- fotojonizacyjne (dla lotnych związków organicznych, są dokładne i odporne na przekroczenia zakresu lub brak tlenu jednak mają bardzo krótki okres eksploatacji).

- Pamięć urządzenia to ważna funkcja ze względów dowodowych.

- Pompka zasysająca umożliwia wykonanie pomiaru, przed wejściem w dany obszar lub przestrzeń zamkniętą. Standardowo do sensora gaz dociera na zasadzie dyfuzji. Pompka umożliwia zassanie próbki gazu z badanego obszaru poprzez wężyk lub sondę i podanie jej do komory sensorycznej detektora wielogazowego. Mamy do wyboru pompki ręczne i elektryczne. Wbudowane pompki elektryczne są znacznie praktyczniejsze ze względu na prostszą obsługę i zwykle brak konieczności angażowania drugiej ręki do wykonania pomiaru.

- odporność na warunki zewnętrzne, podstawowym wymogiem jest już stopień IP67, czyli całkowita odporność na zalanie wodą (do 1m głębokości). Opcja ta jest szczególnie ważna dla służb pracujących w trudnych warukach, gdzie upadek miernika w wodę jest tylko kwestią czasu.

- Zasilanie większość modeli zasilana jest akumulatorami lub bateriami. Prądożerność urządzenia zależy m.in. od sensorów, jakie są w nim zastosowane (przykładowo detektor czterogazowy z sensorem gazów wybuchowych katalitycznym pracuje średnio ok. 8-12 godzin, natomiast ten z sensorem podczerwonym pracuje nawet 2 miesiące). Przy pracach czy w ratownictwie miernik musi być zawsze gotowy, dlatego większość jednostek przechodzi na urządzenia nie wymagające ładowania, pracujące przez 24 miesiące.

- Stacje dokujące przydatne przy większej liczbie mierników. Odkładając miernik do stacji automatycznie może się on ładować, odczytywać pamięć, a nawet kalibrować. Istnieją mobilne (walizkowe) stacje typu MGC-Dock, dzięki którym miernik można automatycznie skalibrować w terenie.

- Łatwość obsługi - użytkownik nie może się zastanawiać co ma teraz zrobić z miernikiem, tylko ma być skupiony na swoim zadaniu. Tym samym duża liczba skomplikowanych funkcji może paradoksalnie obniżyć wartośc użytkową urządzenia.

- Zaczep (klips) do ubrania lub paska. Pozwala na uwolnienie rąk i zapobiega schowaniu miernika przez pracownika do kieszeni, gdzie stałby się bezużyteczny.

- Wymiary - zbyt duży i masywny miernik nie jest dobrym rozwiązaniem. Będzie nieporęczny i narażony na uszkodzenia mechaniczne a tym samym niechętnie używany przez pracowników. Obecnie na rynku dostępne są już urządzenia o niewielkich rozmiarach (wielkości telefonu komórkowego). Należy jednak pamiętać, że większa liczba mierzonych gazów, dodatkowe funkcje i akcesoria np. w postaci pompki zasysającej wymagają zapewnienia w urządzeniu większej ilości miejsca.


Gdy wybraliśmy już podstawowe funkcje i parametry pozostaje jeszcze kwestia warunków zewnętrznych pracy urządzenia. Przekroczenie zakresu parametrów podanych przez producenta lub praca na ich granicy mogą prowadzić do błędnych wskazań i szybszego zużycia urządzenia. Przekraczanie skrajnych temperatur może prowadzić do uszkodzeń sensorów. Parametr ten odgrywa również ważną rolę przy pomiarze par substancji, których prężność zależy wprost od temperatury. Także gwałtowne wahania poziomu temperatury mogą mieć wpływ na pomiar. Wilgotność jest zwykle tolerowana w dość dużych zakresach pod warunkiem braku kondensacji. Jednak pomiar niektórych substancji przy dużej wilgotności może być znacznie zaburzony (np. amoniak (NH3S) lub siarkowodór (H2S)). Błędne odczyty pomiarowe może powodować również ciśnienie przekraczające zakres przewidziany przez producenta. Zanieczyszczenie lub zabrudzenie miernika (szczególnie w obrębie wlotów) może utrudniać dopływ gazu do sensora a tym samym prawidłowe wykonanie pomiaru. Sensory często są zabezpieczane przy pomocy specjalnych wymiennych membran, a pompki mają wbudowaną opcję zatrzymania w przypadku braku przepływu. Gdy jednak zamierzamy użytkować urządzenie w zapylonym środowisku lub w którym miernik jest narażony na różnego rodzaju zanieczyszczenia słuszne jest zastosowania miernika o stopniu ochrony IP67.
Urządzenia pomiarowe są zazwyczaj dosyć odporne na działanie środków chemicznych jednak w niektórych sytuacjach mogą pojawić się substancje bardzo agresywne np. amoniak, siarkowodór, tlenki azotu i inne, które także w połączeniu z wodą przy dużej wilgotności mogą być czynnikiem znacznie skracającym żywotność naszego urządzenia.
Jednak jednym z najtrudniejszych do zdefiniowania przez użytkowników czynnikiem jest obecność innych gazów, który może mieć decydujący wpływ na prawidłowy pomiar realizowany przez dany sensor.
Najpierw jednak przyjrzyjmy się niektórym z występujących zagrożeń gazowych. Zidentyfikowanie występujących lub mogących pojawić się gazów niebezpiecznych stanowi pierwsze i zarazem najtrudniejsze zadanie użytkownika detektora. Powinien on być świadomy, co ma mierzyć, w jakim zakresie i w jakim celu. Zazwyczaj użytkownikowi zależy na jasnej informacji o bezpieczeństwie pozwalającej mu na podjęcie odpowiednich działań np. uruchomienie wentylacji mechanicznej, opuszczenie pomieszczenia czy zamknięcie cieknącej instalacji.
Pierwszym z zagrożeń jest występowanie w pomieszczeniu gazów niesklasyfikowanych, jako niebezpieczne, ale mogących prowadzić do wyparcia tlenu i ryzyka uduszenia. Może się to zdarzyć szczególnie w miejscach o zbyt słabej wentylacji, przestrzeniach zamkniętych np. kanałach lub zbiornikach, pomieszczeniach z instalacjami zawierającymi takie gazy. Poziom niektórych z tych gazów możemy zmierzyć np. ditleneku węgla (CO2) innych niestety jeszcze nie np. azotu (N2). W takiej sytuacji często stosowane są mierniki tlenu (O2) alarmujące gdy jego ilość spadnie poniżej bezpiecznego poziomu.
Z drugiej strony zbyt wysoki poziom tlenu także jest niebezpieczny. W miejscach o jego podwyższonej zawartości zwiększa się palność substancji i wzrasta ryzyko samozapłonu niektórych substancji (np. tłuszczów w czystym tlenie). Dlatego w pomieszczeniach z instalacją tlenową i w miejscach składowania butli z tlenem powinniśmy stosować mierniki alarmujące o wzroście jego poziomu.
Trzecim przypadkiem jest pomieszczenie z instalacją gazu niebezpiecznego. W tej sytuacji jest tylko jeden, znany gaz i tylko on może spowodować zmianę składu atmosfery. Przykładem może być instalacja z acetylenem (C2H2) wykorzystywanym do spawania.
Sytuacja komplikuje się nieco w czwartym przypadku wielu instalacji z gazami niebezpiecznymi. Konieczne jest tu wykrycie każdego z możliwych do pojawienia się gazów. Jednak są one nadal znane i stosunkowo łatwo dobrać urządzenie umożliwiające ich jednoczesny pomiar. Dodatkowo sytuacja, w której awarii uległoby wiele instalacji jednocześnie jest mało prawdopodobna. W przypadku pojawienia się jakiegokolwiek alarmu komunikat przekazany do użytkownika jest dla niego jasny i zrozumiały oraz umożliwia mu podjęcie odpowiednich kroków zaradczych.
W piątym przypadku gazy niebezpieczne mogą występować również stale lub bardzo często na skutek zachodzących procesów naturalnych lub technologicznych np. w pomieszczeniach inwentarskich, pomieszczeniach produkcyjnych, składowiskach, itp. Ich monitorowanie również nie jest problemem, jeśli wiemy, jakiego gazu lub gazów możemy się spodziewać oraz wiemy, że nie występują pomiędzy nimi współczynniki skrośne (czyli reakcja sensorów na gaz inny niż przewidziany).
Jednak prawdziwe wyzwanie i jednocześnie problem stanowi monitorowanie składu atmosfery, w której występują gazy powiązane współczynnikami skrośnymi lub mogą pojawić się gazy niezidentyfikowane. Do najtrudniejszych należą pomiary na składowiskach, w malarniach, zbiornikach po nieznanych substancjach, itp. Dobór urządzeń pomiarowych w takim przypadku może być niemożliwy.
Dodatkowo wszystkie powyższe przypadki mogą występować w dowolnych kombinacjach, dlatego prawidłowe zidentyfikowanie wszystkich zagrożeń gazowych jest kluczowe. Mierniki oprócz wykrywania niebezpiecznych gazów mogą służyć również do dokładnego pomiaru danego medium np. okresowego monitoringu substancji występującej w danym miejscu pracy lub jej monitoringu podczas akcji ratowniczej. Na co więc należy zwrócić uwagę?

Czułość względna sensora (ang. relative sensitivity) określa reakcję sensora na substancje inne niż ta, dla której jest przeznaczony. Siłę tej reakcji podaje się, jako współczynniki skrośne (ang. cross-sensitivities) lub współczynniki odpowiedzi (ang. response factors). Taki "gaz skrośny" może powodować zarówno zawyżenie wskazań (dodatni współczynnik) jak i zaniżenie (ujemny współczynnik). Przy wykonywaniu pomiarów należy mieć świadomość, które substancje mogą powodować zakłócenia. Warto również pamiętać, że producenci podają współczynniki skrośne tylko dla przebadanych substancji. Inne, niewymienione przez producenta substancje również mogą powodować silne zaburzenia pomiarów dlatego jeżeli wiemy o nich warto zasięgnąć opinii producenta. Problem ten dotyczy w szczególności pomiarów na składowiskach lub przy ściekach gdzie mogą pojawić się różne nieznane związki. Dla przenośnych mierników gazów współczynniki skrośne podawane są najczęściej dla sensorów elektrochemicznych wykrywających substancje toksyczne. Dla przykładu obecność wodoru (H2) spowoduje znaczne zawyżenie wskazań sensora tlenku węgla (CO). W zależności od producenta i typu sensora przy koncentracji wodoru na poziomie 100ppm możemy otrzymać odpowiedź sensora tlenku węgla na poziomie 18ppm (przy zastosowaniu sensorów o podwyższonej selektywności) do nawet 40-50ppm (w przypadku standardowych urządzeń). Selektywność sensora może zależeć również od temperatury jego pracy. Z powodu występowania współczynników skrośnych powszechnie stosowane układy detekcji mają ograniczone możliwości w analizach laboratoryjnych, identyfikowaniu wykrywanych substancji oraz specjalistycznych pomiarach na stanowiskach pracy. Przed zastosowaniem sensora do tego typu pomiarów należy dokładnie zapoznać się z jego dokumentacją techniczną.
Jednak reakcja sensora na inny gaz niż ten, na który został skalibrowany nie zawsze jest wadą. Dzięki tej właściwości jesteśmy w stanie przy pomocy jednego sensora mierzyć różne gazy. Potrzebna jest nam do tego znajomość współczynników korekcyjnych (correction factors), które są odwróconymi współczynnikami skrośnymi. Zasadnicza różnica pomiędzy nimi polega na tym, że współczynniki skrośne traktowane są jak miara zakłócenia pomiaru, natomiast współczynniki korekcyjne podawane są dla substancji szeroko przebadanych, które mogą być mierzone przez dany sensor. Tabela 1 zawiera współczynniki odpowiedzi oraz korekcyjne dla przykładowych sensorów: katalitycznego oraz podczerwonego miernika MultiGasClip skalibrowanych na metan 2,5% v/v.

Współczynniki odpowiedzi sensora katalitycznego i podczerwonego miernika MGC
Gaz
Współczynnik odpowiedzi
Współczynnik korekcyjny
Sensor katalityczny P
Metan CH4
1,00
1,00
Wodór H2
1,00
1,00
Acetylen C2H2
1,00
1,00
Etan C2H6
0,89
1,12
Propan C3H8
0,75
1,33
Butan C4H10
0,75
1,33
Pentan C5H12
0,61
1,64
Heksan C6H14
0,51
1,96
Sensor podczerwony IR
Metan CH4
1,00
1,00
Wodór H2
-
-
Acetylen C2H2
-
-
Etan C2H6
6,50
0,15
Propan C3H8
3,80
0,26
Butan C4H10
2,97
0,34
Pentan C5H12
1,50
0,66
Heksan C6H14
0,88
1,14
Etanol C2H5OH
1,00
1,00


Współczynnik odpowiedzi to wartość jaką miernik odpowie w stosunku do substancji na jaką został skalibrowany (1,0). Współczynnik korekcyjny to wartość przez jaką należy pomnożyć wynik podawany przez urządzenie. Jak wynika z powyższej tabeli mając czujnik skalibrowany na metan możemy nim zmierzyć również np. stężenie propanu w atmosferze mnożąc wynik przez 1,33 w przypadku sensora katalitycznego lub 0,26 w przypadku sensora podczerwonego (współczynnik korekcyjny).
Dużo trudniejsza sytuacja ma miejsce w przypadku pomiarów mieszaniny gazów. Miernik nie jest w stanie rozpoznać jej poszczególnych składników. Z tego powodu wskazanie urządzenia będzie dalekie od rzeczywistości. Ale spróbujmy. Nasz detektor jest skalibrowany na metan (CH4) i ma zakres 0-100% DGW (Dolna Granica Wybuchowości). Chcemy zmierzyć mieszaninę metanu (40%) i propanu (60%), której ilość dla ułatwienia obliczeń wynosi 100% DGW w powietrzu:

Nasz miernik wskaże nam: (40% * 1,00) + (60% * 0,75) = 85% DGW

Wykonując pomiar tej samej mieszaniny miernikiem skalibrowanym na propan otrzymamy:

Nasz miernik wskaże nam: (40% * 1,33) + (60% * 1,00) = 113,2% DGW

Jak widać oba wyniki są dalekie od rzeczywistości czyli naszego 100% DGW. Prawidłowy pomiar stężenia mieszaniny możemy wykonać tylko w przypadku, gdy znamy udział procentowy jej poszczególnych składników. Możemy wtedy wyliczyć współczynnik korekcyjny mieszaniny według wzoru:

CFmieszaniny = 1/(X1*CF1+X2*CF2+...+Xn*CFn)

Gdzie:
CF - współczynnik korekcyjny
X - udział składnika w mieszaninie
Wykonując obliczenia według powyższego wzoru dla naszej mieszaniny metanu i propanu otrzymamy następujący współczynnik korekcyjny:

1/(0,4*1,00)+(0,6*0,75) = 1/0,85 = 1,176

Oznacza to, że dla miernika skalibrowanego na metan wynik musimy pomnożyć przez 1,176:

(40% * 1,00) + (60% * 0,75) = 85% DGW następnie: 85% DGW * 1,176 = 99,96% DGW

Teraz wynik jest zbliżony do 100% DGW. Jednak widać, że zastosowanie współczynników korekcyjnych wprowadza pewne zniekształcenia w pomiarze wynikające z zaokrągleń. Przed użyciem współczynników korekcyjnych należy sprawdzić na ile te zniekształcenia będą dla nas istotne zważywszy również na błąd pomiarowy urządzenia. W przypadku niektórych gazów możliwa jest kalibracja bezpośrednio danym medium (głównie dla gazów stabilnych jak metan, propan, butan, pentan, heksan, wodór). Przeprowadzone obliczenia pokazują równocześnie, że mierniki gazów wybuchowych popularnie nazywane eksplozymetrami nie są uniwersalnymi miernikami gazów. Używanie ich w ten sposób jest niezwykle ryzykowne. W przypadku używania miernika skalibrowanego na metan do pomiaru nieznanej substancji może się okazać, że przy wskazaniu miernika na poziomie 50% DGW jesteśmy w śmiertelnie niebezpiecznej sytuacji. Mierzonym przez nas gazem może być np. heksan (CF=1,96) i rzeczywiście znajdujemy się w strefie występowania gazu o stężeniu 98% DGW, a nie 50% DGW. W przypadku gazów o współczynniku odpowiedzi mniejszym niż 0,5 może być już za późno na jakikolwiek pomiar. Bez wiedzy na temat mierzonej substancji nie możemy być pewni swojego bezpieczeństwa pomimo niskich wskazań urządzenia.
Używanie współczynników korekcyjnych wpływa również na zakres pomiarowy miernika. Przykładowo czujnik gazów z sensorem PID z lampą 10,6eV ma zakres podany przez producenta 0-9999ppm. W dokumentacji technicznej zostało wymienionych ponad sto różnych substancji, które możemy mierzyć przy pomocy tego sensora. Ale czy wszystkie w tak dużym zakresie? Okazuje się, że nie. Podany zakres dotyczy substancji, na którą czujnik został skalibrowany oraz w oparciu, o którą konstruowano jego układ. W przypadku mierników z sensorem fotojonizacyjnym jest to najczęściej izobutylen (C4H8). W przypadku pomiaru innych substancji zakres pomiarowy można obliczyć wg wzoru:

Zk * RFi = Zi

Zk - zakres pomiarowy dla gazu kalibracyjnego
RFi - współczynnik korekcyjny dla mierzonego gazu
Zi - Zakres pomiarowy dla mierzonego gazu
Przy pomiarze izobutylenu dysponujemy więc pełnym zakresem pomiarowym (0-9999ppm). Natomiast przy pomiarze ksylenu (CF=0,44) dysponujemy już zakresem o ponad połowę mniejszym:

9999 * 0,44 ≈ 4399

Po osiągnięciu wartości 4399 miernik pokaże komunikat o przekroczeniu zakresu pomiarowego. Oczywiście działa to też w drugą stronę. Dla chlorku winylu (CF=2) zakres pomiarowy według wzoru będzie wynosił:

9999 * 2 = 19998

Jednak producent nie koniecznie przewidział kolejną cyfrę na wyświetlaczu i rzeczywisty zakres pomiarowy może skończyć się na 9999ppm. Należy również pamiętać, że o ile przekroczenie zakresu pomiarowego w przypadku sensora fotojonizacyjnego lub podczerwonego niczym nie grozi to w przypadku sensorów katalitycznych i elektrochemicznych może skończyć się rozkalibrowaniem lub nawet trwałym uszkodzeniem sensora.
Ostatnia kwestia to wpływ warunków zewnętrznych na możliwości pomiarowe. Parametry podane w specyfikacji technicznej przez producenta zawsze odnoszą się do konkretnych warunków zewnętrznych takich jak temperatura, wilgotność, ciśnienie czy prędkość przepływu gazu. Nie ma to dużego znaczenia w przypadku podstawowej ochrony pracowników gdzie bardziej chodzi o komunikat alarmowy, ale może mieć kluczowe znaczenie dla pomiarów precyzyjnych. W przypadku ich wykonywania warto zapoznać się z dokumentacją techniczną sensorów, ponieważ producenci mierników często ograniczają się jedynie do podania ogólnego błędu pomiarowego.

Zasilanie
Zapewnienie ciągłej gotowości do pracy miernika to istotny element codziennej eksploatacji. Detektor gazów może być różnie wykorzystany w zależności od bieżących potrzeb. Czasem wystarczy krótki pomiar przy doraźnych pracach lub kontroli, a czasem konieczna jest kilkugodzinna intensywna praca. Dlatego urządzenie powinno być gotowe do pracy zawsze gdy tego potrzebujemy. Dobrym rozwiązaniem są tutaj stacje dokujące. Po umieszczeniu w stacji detektor wielogazowy lub detektor jednogazowy zostanie kompleksowo przygotowany do pracy. Stacja dokująca może sama naładować, przetestować, a także skalibrować miernik oraz w razie potrzeby przechowywać dane i historie pomiarów. Pracownik po zakończeniu zmiany może umieścić miernik w stacji dokującej i następnego dnia odebrać go w pełni przygotowanego do pracy. Rozwiązanie to jest szczególnie polecane przy dużej rotacji urządzeń lub ich intensywnym użytkowaniu. Pozwala na oszczędność czasu i zwiększa bezpieczeństwo. Jednocześnie niektóre rozwiązania pozwalają na monitoring sprawności urządzeń i sprawne wycofanie z eksploatacji uszkodzonych. Urządzeniom wykorzystywanym w terenie jeszcze trudniej zapewnić prawidłowe warunki. Mierniki wielogazowe mogą pracować na baterii od kilku do kilkunastu godzin. Często przez wiele dni pozostają w samochodzie lub wręcz stają się częścią jego wyposażenia. Można zaopatrzyć się ładowarkę samochodową lub mobilną stację dokującą.
Nieco inaczej jest w przypadku mierników typu Multi Gas Clip IR z podczerwonym sensorem gazów wybuchowych. Mierniki tego typu mogą pracować nawet przez dwa miesiące bez ładowania.

Kalibracja
Jest to jedna z najważniejszych czynności koniecznych do wykonania prawidłowych pomiarów. Sensory mierników z czasem tracą swoje właściwości pomiarowe co powoduje, że ich odczyty odbiegają od rzeczywistych. Rozkalibrowanie może zostać dodatkowo przyspieszone intensywną eksploatacją, trudnymi warunkami pracy, pracą w ciągłej obecności gazu lub przekraczaniem zakresu pomiarowego urządzenia. W instrukcji obsługi zawarta jest informacja o wymaganiach w zakresie kalibracji urządzenia. Maksymalny dopuszczalny okres pomiędzy kalibracjami w większości typów wynosi 6 miesięcy dla pracy w czystym powietrzu. Jednak tak naprawdę miernik należy kalibrować przed każdym pomiarem, nigdy bowiem nie wiadomo w jakim stanie jest urządzenie i czy wcześniejsze prace nie zmieniły jego właściwości pomiarowych. Tak więc to użytkownik tak naprawdę decyduje o częstotliwości kalibracji mając na względzie, że od prawidłowych wskazań miernika zależy bezpieczeństwo osób wchodzących w strefę zagrożenia.
Przy dużej liczbie mierników możemy pokusić się wykonywanie kalibracji we własnym zakresie np. przy pomocy stacji dokującej. Biorąc pod uwagę markę urządzenia, koszt serwisu, szkolenia i pracownika jest to opłacalne przy minimum 40-60 urządzeniach.

Czas życia sensorów
Zużycie sensorów w głównej mierze zależy od sposobu eksploatacji miernika. Nieprawidłowe użytkowanie, a szczególności przekraczanie zakresu pomiarowego i temperaturowego pracy skraca możliwy okres eksploatacji sensorów. W przypadku sensorów elektrochemicznych i katalitycznych średni czas życia wynosi około 2-3 lat, fotojonizacyjnych około roku, podczerwonych do 10 lat.

Zmianę na rynku spowodowało wprowadzenie mierników 1- i 4-gazowych zasilanych niewymienną baterią pracujących nieprzerwanie przez 2 lata od ich aktywacji i nie wymagających kalibracji. Takie rozwiązania sprawdzają się szczególnie w karetkach, wozach straży pożarnej, służb wod-kan, telekomunikacji czy wszędzie tam gdzie ładowanie miernika i pamiętanie o tej konieczności jest kłopotliwe.
Biorąc pod uwagę zasilanie, konieczność kalibracji i wymianę sensorów okazuje się, że powyższe rozwiązanie jest także atrakcyjne cenowo. Marka Gas Clip Technologies wprowadziła do swojej oferty 2 mierniki gazów nie wymagające kalibracji i ładowania 1 gazowy miernik Single Gas Clip i 4 gazowy miernik Multi Gas Clip Simple.

Miernik gazów nie wymagający kalibracji Multi Gas Clip Simple Miernik gazów Multi Gas Clip Simple karta katalogowa: Karta katalogowa Multi Gas Clip Simple (MGCSimple)

Przenośny miernik gazów bez kalibracji Single Gas ClipMiernik gazów Single Gas Clip karta katalogowa: Karta katalogowa miernika Single Gas Clip (SGC)

Pamięć pomiarów i identyfikacja urządzenia
Obecnie technologia umożliwia gromadzenie w pamięci urządzenia danych pomiarowych i zdarzeń (np. alarmów czy przekroczeń zakresu). Ma to szczególne znaczenie w przypadku prowadzenia pomiarów okresowych lub zachowania historii dla celów dowodowych. Niektóre urządzenia pozwalają również na przypisanie indywidualnego identyfikatora. Możemy w ten sposób np. połączyć urządzenie z konkretnym pracownikiem. Za pomocą stacji dokujących możemy odczytywać pamięć i przesyłać dane do komputera, konfigurować nasz detektor, a nawet zmieniać progi alarmowe.

Pomiary
Każdorazowo przed rozpoczęciem użytkowania należy sprawdzić kilka podstawowych elementów. W pierwszej kolejności trzeba zapewnić swobodny dopływ gazu lub powietrza do komory pomiarowej miernika, upewnić się gdzie znajdują się wloty do sensorów zadbać o to, aby nie zasłonić ich ręką lub częścią garderoby. Najlepiej wybrać model, który posiada wygodny klips, dzięki któremu możemy przypiąć miernik w najbardziej dla nas odpowiednim/wygodnym miejscu np. do paska lub kasku. W żadnym wypadku nie wolno umieszczać miernika w kieszeni. Przy pracy w laboratorium nie należy wieszać miernika na smyczy. Przy pochyleniu mógłby spowodować zagrożenie. W tym przypadku lepiej przypiąć miernik np. do przedniej kieszeni fartucha.
Przeszkodę w dotarciu gazu do komory pomiarowej stanowią również wszelkiego rodzaju zanieczyszczenia. W wielu miernikach wloty do sensorów wyposażone są w specjalne membrany przepuszczające gaz i chroniące sensor przez wodą i pyłem, które jeżeli będą zanieczyszczone utrudnią lub uniemożliwią dostęp gazu do sensorów. W przypadku mierników wyposażonych w pompkę należy zwrócić uwagę również na czystość filtrów chroniących pompkę oraz czystość kanałów, przez które pobierana jest próbka powietrza. Warto sprawdzić czy detektor wielogazowy posiada blokadę pompki na wypadek zatkania lub zaciągnięcia płynu. W przypadku zadziałania blokady należy usunąć jej przyczynę np. wyczyścić sondę i sprawdzić czy czujnik działa poprawnie. Filtry i membrany w większości dostępne są, jako części eksploatacyjne i mogą być z powodzeniem wymieniane przez użytkownika. Mirnik możemy wykorzystać, jako zabezpieczenie osobiste lub do wykonania pomiaru przed wejściem do strefy niebezpiecznej. W każdym z tych przypadków najważniejsze jest otrzymanie czytelnej i zrozumiałej dla użytkownika informacji o tym, czy w strefie pomiarów znajdują się gazy niebezpieczne. Istotny jest duży, podświetlany i czytelny wyświetlacz oraz informacja świetlna i dźwiękowa o alarmie. Z kolei pompka zasysająca umożliwia pobranie próbki atmosfery ze strefy zagrożonej, podczas gdy użytkownik znajduje się w bezpiecznym miejscu. W przypadku pomiarów prowadzonych od góry, jako sondę wykorzystuje się giętki wężyk. Z kolei do pomiarów prowadzonych z boku mamy do dyspozycji różne sondy np. teleskopowe, prętowe lub składane. Detektor wielogazowy z pompką po pomiarze wstępnym można przypiąć do ubrania i wykorzystać, jako osobisty.
Zapoznanie się z obiektem, do którego chcemy wejść oraz z gazami, które tam występują lub mogą się pojawić jest obowiązkowe przed rozpoczęciem pracy. Użytkownik powinien znać podstawowe parametry mierzonych gazów takie jak: dopuszczalne stężenie w powietrzu, wpływ czynników zewnętrznych na pomiar (np. duża wilgotność przy pomiarach siarkowodoru lub amoniaku może powodować zaburzenia w odczytach) oraz współczynnik ciężaru mierzonego gazu w stosunku do powietrza). Współczynnik ten decyduje o tym gdzie będzie się gromadził gaz. Pomiary należy przeprowadzić na różnych wysokościach ze szczególnym uwzględnieniem gazów, których występowania w danej strefie zagrożenia możemy się spodziewać.


Pomiar gazów w przestrzeni zamkniętej z użyciem detektora wielogazowego gazów MultiGasClipPump
wyposażonego w pompkę zasysającą i opcjonalne sondy teleskopowe.


Przekroczenia zakresu pomiarowego
Mogą się zdarzać szczególnie tam gdzie mamy do czynienia atmosferą do której chcemy dopiero wejść (studzienki, zbiorniki, awarie). Nie zawsze da się ich uniknąć, jednak w przypadku przekroczenia zakresu lub w sytuacji zbliżania się do jego końca należy możliwie szybko usunąć miernik ze strefy zagrożenia. Przedłużająca się ekspozycja może prowadzić nawet do trwałego uszkodzenia sensora. Po każdym przekroczeniu zakresu pomiarowego detektor należy ponownie skalibrować. Niektóre sensory są odporne na przekroczenia np. fotojonizacyjne i podczerwone.

Pomiar gazów wybuchowych
Przy pomiarze gazów wybuchowych przy użyciu miernika z sensorem katalitycznym należy upewnić się czy w badanej atmosferze znajduje się wystarczająca ilość tlenu. W przypadku tego typu sensora tlen jest niezbędny do wykonania prawidłowego pomiaru, a jego niedobór będzie prowadził do błędnych odczytów. Niektóre gazy wybuchowe można jednak mierzyć z użyciem sensora podczerwonego, który ze względu na inną zasadę działania nie wymaga obecności tlenu.

Szkolenia
Jak widać tematyka detekcji gazów nie jest taka prosta ja by się mogło wydawać. I choć korzystanie z mierników gazów marki Gas Clip Technologies jest stosunkowo proste to pomiary i niektóre aspekty gazometrii mogą być skomplikowane. Zapraszamy więc Państwa na szkolenia organizowane przez P.T.SIGNAL.

Podsumowanie
Powyższe informacje są jedynie przybliżeniem problematyki, mają charakter bardzo ogólny i nie obejmują wszystkich parametrów. Przy wyborze urządzeń warto dokładnie przeczytać karty katalogowe i dopytać w przypadku wątpliwości. Rozsądnie jest poznać od razu koszty serwisu gdyż niektóre firmy potrafią stosować bardzo wysokie ceny serwisu gdy urządzenie już zostanie u nich zakupione lub na częsci zamienne trzeba długo czekać. Na koniec pamiętajmy o użytkowniku aby miernik był dla niego narzędziem, a nie przeszkodą w wykonywaniu obowiązków.



Podane w powyższej publikacji dane techniczne, konfiguracje dotyczą wybranych modeli lub są jedynie przykładowe i nie obejmują wszystkich możliwości oferowanych na rynku urządzeń. Poprawność danych oraz obliczeń należy zweryfikować indywidualnie dla każdego urządzenia. P.T.SIGNAL nie bierze odpowiedzialności za jakiekolwiek wykorzystanie powyższych informacji. Pełną ofertę naszej firmy (stacjonarne czujniki gazów, systemy sygnalizacji pożaru, serwis, ultradźwiękowe wykrywacze nieszczelności) znajdziecie Państwo na naszej stronie internetowej www.detektory.pl









© 2018 Wszelkie prawa autorskie zastrzeżone. Znaki towarowe zastrzeżone i przynależne ich właścicielom. Wykonanie strony P.T.SIGNAL.
Pełna oferta firmy P.T.SIGNAL znajduje się na stronie www.detektory.pl.
Czujniki gazów, czujniki gazu, czujniki czadu, czujniki tlenku węgla, mierniki gazów, mierniki tlenku węgla, detektory, detektory gazów.
Strony produktowe firmy P.T.SIGNAL: mierniki gazów www.gasclip.pl, mierniki jednogazowe bez kalibracji www.singlegasclip.pl, mierniki wielogazowe bez kalibracji www.multigasclip.pl, ultradŸwiękowy detektor nieszczelności z kamerą www.leakshooter.pl, systemy detekcji gazów www.msr-electronic.pl, systemy parkowania www.msr-traffic.pl, autoryzowany serwis gazex www.serwisgazex.pl.