System detekcji gazu

Nadchodzi taka pora roku,  w której temperatura powietrza spada i w związku z tym należy uruchomić instalację ogrzewania domu lub zakładu przemysłowego. W dobie ekologii coraz więcej ludzi decyduje się na kocioł gazowy, który wykorzystywany jest do procesu spalania gazu ziemnego w celu wytwarzania ciepła. Ogrzewanie budynków tym sposobem jest ekologiczne, ponieważ proces spalania uwalnia do atmosfery mniej toksycznych pierwiastków, ale czy jesteśmy bezpieczni?

Zapraszam 😀
⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇

Czym jest gaz ziemny?

to mieszania węglowodorów, których stan skupienia jest gazowy. Jest rodzajem paliwa, który wydobywany jest ze skorupy ziemskiej i składa się głównie z CH4, czyli metanu, który jest związkiem węgla (C) i 4 cząsteczek wodoru (H). Podczas wydobycia gazu stężenie metanu wynosi 40-70% zaś pozostała część to pierwiastki niepalne takie jak Azot (N2), tlen (O2) oraz dwutlenek węgla (CO2). W celu zwiększenia wartości energetycznej gaz poddawany jest procesowi oczyszczenia, który polega na pozbyciu się pierwiastków N2, O2 i CO2. Następnie po oczyszczeniu następuje przesyłanie gazu ziemnego do budynków oraz zakładów przemysłowych przy użyciu gazociągów oraz infrastruktur takich jak tłocznie oraz stacje redukcyjne.

Metan (CH4) jest bezwonny i wybuchowy, dlatego na etapie rozsyłania gazu ziemnego dodawany jest tetrahydrotiofen (THT), który nadaje charakterystyczny zapach co umożliwia wykrycie nieszczelności w instalacji gazowej. Teoretycznie wszystko brzmi bezpiecznie, lecz co nastąpi, jeżeli na skutek uszkodzonej instalacji nie wyczujemy ulatniającego się gazu? Najprawdopodobniej poniesiemy śmierć.

Najmniej bolesną śmiercią dla nas lub dla naszych najbliższych będzie moment, w którym metan wyprze tlen z naszych płuc i umrzemy ze spokojem poprzez zasłabnięcie i niedotlenienie mózgu.

Wizja drastyczniejszej śmierci nastąpi jednak w sytuacji, gdy stężenie metanu w powietrzu będzie znajdować się na poziomie między 5% a 15%. Pojawienie się iskry przy takim stężeniu metanu wyzwoli wybuch i pożar co może doprowadzić do sytuacji rozerwania lub doszczętnego spalenia naszego ciała.

Eksplozja takiej instalacji miała miejsce między innymi w Jankowie Przygodzkim, gdy w 2013 roku doszło do uszkodzenia gazociągu operatora przesyłowego Gaz-System co przedstawia relacja na poniższym filmie. Pomyślmy więc co sami możemy zrobić, aby zabezpieczyć się przed skutkami takiego zagrożenia.

Jak się zabezpieczyć ?

Minister Infrastruktury na podstawie dziennika ustaw nr 75 poz. 690 (§158) zobowiązał właścicieli budynków oraz zakładów przemysłowych do instalacji systemu wykrywania niedopuszczalnego poziomu stężenia gazu w pomieszczeniach w których instalowany jest kocioł gazowy. Wymóg jest obowiązkowy w sytuacji, gdy łączna moc cieplna zainstalowanego kotła lub kotłów jest większa niż 60 kW.

SYSTEM DETEKCJI GAZEX

Propozycją systemu detekcji gazu są produkty producenta Gazex. Ich prosta budowa oraz niska cena jest dużą zaletą wobec konkurencji. System może składać się z centrali alarmowej typu MD do której należy podłączyć detektor stężenia metanu oraz urządzenia wykonawcze, czyli sygnalizator dźwiękowo-optyczny a także zawór odcinający dopływ gazu ziemnego.

Wybór detektora spośród serii DG oraz DEX determinuje obszar, w którym wykonywany jest pomiar stężenia metanu. Jeżeli czujnik docelowo ma być zainstalowany w strefie zagrożenia wybuchu to należy wybrać detektor typu DEX. Detektory serii DEX posiadają certyfikat ATEX, który poświadcza, że urządzenie jest iskrobezpieczne dzięki czemu wyeliminowane jest ryzyko wyzwolenia wybuchu poprzez urządzenie w sytuacji pojawienia się stężenia metanu w granicach wybuchowości.

Warto również zaznaczyć, że detektory należy montować na suficie, ponieważ metan jest lżejszy od powietrza i w związku z tym unosi się do góry. Ważne jest również, aby urządzenia elektryczne znajdujące się w strefie zagrożenia wybuchem połączyć przewodem wyrównawczym (żółto-zielony) do punktu uziemiającego. Wszystko, aby zniwelować ryzyko pojawienia się iskry w postaci energii elektrycznej mogącej wyzwolić wybuch.

Montaż centrali MD oraz sygnalizatora jest zabroniony w strefie zagrożenia wybuchu z uwagi na brak certyfikatu ATEX. Z tego powodu należy odseparować urządzenia od strefy poprzez montaż w innej lokalizacji. Ponadto rozporządzenie Ministra zobowiązuje, aby zawór odcinający dopływ gazu był zainstalowany poza budynkiem między zaworem głównym a wprowadzeniem gazociągu do budynku.

Przewody – montaż zwykłych kabli sterowniczych w strefie zagrożenia wybuchem jest również zabroniony. Jeżeli urządzenie jest w wykonaiu iskorbezpiecznym to należy stosować dedykowane kable iskrobezpieczne, które spełniają normy oraz wymagania opisane w normie PN-EN 60079. Przewody wykonaniu przeciwwybuchowym cechują się charakterystycznym płaszczem PVC w kolorze niebieskim.

Detektory DEX to czujniki stykowe, które zwracają sygnał do centrali alarmowej w postaci dwóch progów alarmowych. Pierwszy próg wynosi 10% DGW zaś drugi próg wynosi 30% DGW.

DGW – to dolna granica wybuchowości, która tożsama jest z 5% stężeniem metanu w mieszaninie powietrza. Największa siła wybuchu jest w momencie stężenia metanu na poziomie około 9,5%. Po przekroczeniu stężenia 15% metan nie ulega wybuchowi, ponieważ następuje jego spalanie.

W chwili, gdy próg 1 jest aktywny następuje inicjacja działania sygnalizatora dźwiękowo-optycznego. Dalszy przyrost stężenia metanu powoduje aktywowanie progu 2 co skutkuje wygenerowanie sygnału na zamknięcie zaworu odcinającego dopływ gazu. Reset alarmów jest możliwy wyłącznie w sytuacji, gdy alarmy są nieaktywne. Centrala posiada wyjścia stykowe, które można wykorzystać do systemu SCADA w celu informowania służb lub osób zobowiązanych do podjęcia skutecznej akcji zapobiegawczej.

Nie ma konieczności instalacji urządzeń wykonawczych producenta Gazex, jednakże należy pamiętać, aby urządzenia były sterowane napięciem 12V prądu stałego. Jeżeli posiadasz urządzenia wykonawcze na inne napięcie to zawsze istnieje możliwość obejścia problemu posługując się przekaźnikami.

KONSERWACJA

Detektor DEX w swojej budowie zawiera sensor elektrochemiczny półprzewodnikowy, który jest sercem układu. Konstrukcja urządzenia w przypadku konieczności wymiany pozwala wymontować moduł bez konieczności demontażu detektora z instalacji. Rozwiązanie to skraca czas wyłączenia systemu z eksploatacji oraz obniża koszty.

Ciągła eksploatacja urządzenia powoduje, że sensor traci czułość co przekłada się na zdolność wykrywania gazu. W związku z tym ważne jest, aby system był poddawany cyklicznemu badaniu, co najmniej raz w roku.  Poprawność działania układu można określić poprzez procedurę dostarczania gazu wzorcowego do czujnika o stężeniu 10% DGW oraz 30% DGW. Gaz wzorcowy powinien być dostarczany zawsze ze stałym przepływem i należy mierzyć czas od rozpoczęcia poddawania gazu do momentu inicjacji alarmu. Rejestrowanie czasu pozwoli na nadzorowanie i analizę czy czujnik z roku na rok traci swoją czułość. 

Zabronione jest dostarczanie gazu przy użyciu zapalniczki, ponieważ zapalniczka zawiera mieszaninę propan-butan co może skutkować uszkodzeniem czujnika a po drugie jest to niepoprawna metoda badania podlegająca bezwzględnej krytyce.

SYSTEMY POMIAROWE ANALOGOWE

Powyższy opisany system to system progowego wykrywania stężenia metanu. Jeżeli Twoje potrzeby wymagają precyzyjniejszego pomiaru stężenia metanu to rekomenduję urządzenia producenta 3M Oldham. Centrala Oldham MX43 wraz z detektorami serii OLCT 100 dokonuje pomiaru stężenia metanu w postaci w pętli prądowej 4-20mA. Centrala umożliwia precyzyjne ustawienie progu stężenia metanu, przy którym ma nastąpić alarm. Możliwe jest także testowanie urządzeń wykonawczych poprzez sztuczne wygenerowanie alarmu z poziomu centrali zaś wszystkie alarmy oraz trendy są zapisywane w pamięci co pozwala na jeszcze dokładniejszy nadzór.

Wracając do urządzeń Gazex należy wspomnieć, iż ten producent także posiada w swojej ofercie system pozwalający na pomiar stężenia metanu w postaci sygnału analogowego.  Do realizacji tego zadania służy centrala MDP oraz detektory ze serii DG lub DEX.

PODSUMOWANIE

W kilku krótkich zdaniach pragnąłem przedstawić czym jest gaz ziemny, jakie zagrożenia są z nim związane i jak możemy zapobiegać tragedii. Życie ludzkie jest bezcenne, dlatego oszczędności lub niedokładne przeprowadzanie przeglądów jest niedopuszczalne i podlega potępieniu. Firmy wdrażające projekty systemów detekcji gazu oraz dokonujące konserwacji należy nadzorować w trybie ciągłym i posiadać do nich ograniczone zaufanie, ponieważ dla niektóry zysk jest najważniejszy zaś papier zawsze przyjmie wszystko. Każdy jest czyimś dzieckiem a także wielu z nas posiada dzieci, więc nie pozwólmy na wyrządzić krzywdy innym poprzez niedopilnowanie obowiązków lub oszczędności. 

W momencie pojawienia się problemów lub zastrzeżeń zapraszam do dyskusji w komentarzach lub o kontakt drogą mejlową na adres:
automatykablog@gmail.com

Każda mądra i ważna wskazówka jest dla mnie zawsze bardzo cenna 😀 

Niniejszy artykuł nie jest artykułem sponsorowanym i za jego publikację nie otrzymałem wynagrodzenia.

LITERATURA:
[1]  Materiały dydaktyczne producenta GAZEX

0 0 vote
Article Rating
Subscribe
Powiadom o
guest
2 komentarzy
Oldest
Newest Most Voted
Inline Feedbacks
View all comments
Piotr
Piotr
5 miesięcy temu

Szanowny Panie autorze zanim Pan „potępi” inne firmy to może najpierw poprawi Pan artykuł. Dolna Granica Wybuchowości metanu to 4,4%, a nie 5%.
Do gazów wybuchowych np. metanu nie używa się sensorów elektrochemicznych tylko półprzewodnikowych, katalitycznych lub podczerwonych.