Gázérzékelők típusai ATEX környezetben és alkalmazásuk az ipari hűtő tárolásban

A robbanásveszélyes zóna rendszerint robbanásveszélyes anyagok külső környezettel történő érintkezésével alakul ki. Hűtőterekben például, ha tárolási manipulációt – azaz megbontjuk az eredeti zárt csomagolást vagy a csomagolás nyílása nem a csomagolás tetején van – alkalmazunk, akkor a kialakuló szivárgásnak, jellemzően gáz-, gőzképződésnek köszönhetően robbanásveszélyes közeg jöhet létre. Ennek kialakulásánál játszik kritikus szerepet a gázérzékelő, amely szenzoraival érzékeli a vészhelyzetet és erről jelzést ad.

Ebben a cikkünkben az “ATEX” robbanásbiztos hűtőkamrába szerelendő gázérzékelők szerepét és típusait mutatjuk be, továbbá kitérünk a légcserét érintő legfontosabb szempontokra is. A cikk elkészítésében Koburger Márk, robbanásvédelmi szakértő volt segítségünkre.

Cikksorozatunk korábbi részeiben a hűtő tárolásra vonatkozó szabályozásról, valamint az aktív és passzív tárolás különbségeiről olvashat.

Milyen elven ad vészjelzést egy gázérzékelő a hűtőkamrában a robbanásveszélyes közegről?

A vészjelző rendszer alapvetően a gázérzékelőből és érzékelő központból áll. Míg a gázérzékelőt megfelelő lefedettséggel minden esetben a robbanásveszélyes zónában kell elhelyezni, a központot a zónán kívül, biztonságos térben kell elhelyezni, kivéve, ha rb-s, azaz robbanásbiztos kivitelben készült. A gyakorlatban jellemzően az 1. esettel lehet találkozni.

A gázérzékelő szenzorai a zónán belül érzékelik a vészhelyzetet, majd jelzést adnak a központnak. Az irányítóközpont adja ki azt a jelzést, amely majd egy konkrét beavatkozást indít el.

A gázérzékelő jellemzően két meghatározott szint elérése alapján küld jelzést az anyag alsó éghetőségi határértékének (AÉH) függvényében:

• az AÉH 10-20%-ánál az éghetőségi határhoz képest – jellemzően fény és hangjelzés formájában,
• az AÉH 20-40%-ánál (amennyiben a probléma továbbra is fennáll) – teljes feszültségmentesítés következik.

Például, ha az adott anyag éghetőségi határkoncentráció 1 v/v%, akkor ennek az értéknek a 20%-ánál, tehát 0,2 v/v%-nál már fény és hangjelzést ad a rendszer.

Fontos felhívni azonban a figyelmet a gázérzékelőkkel kapcsolatban, hogy alkalmazásuk önmagában nem csökkenti a veszélyt, villamos eszközként – működési elvéből adódóan – csupán időkéséssel figyelmeztet, ha a probléma már kialakulóban van.

A robbanásbiztos hűtőkamrák gázérzékelői nem szüntetik meg a problémát, csak jelzést adnak róla

Gázérzékelők típusai

A robbanásveszélyes gázok és gőzök mellett keletkezhetnek az egészségre egyéb szempontból veszélyes gázok, gőzök is. Többnyire egyszerre több gáz és gőz mérését is el kellhet látnia a gázérzékelőknek:

• robbanásveszélyes gázok és gőzök érzékelése,
• oxigén koncentrációjának érzékelése,
• mérgező gázok érzékelése.

A mérési eljárásmód alapján tovább csoportosíthatjuk a gázérzékelőket:

• koncentráció vagy térfogat alapú gázérzékelőkre (pontszerű, vonali),
• nem koncentráció alapú gáz- vagy szivárgásérzékelőkre (pontszerű).

Robbanásbiztos hűtőkamrákban elsősorban koncentráció alapú gázérzékelőket alkalmazunk, melyek legelterjedtebb típusai:

• katalitikus elégetés elvén működő mérőműszer,
• hővezetés elvén működő mérőműszer,
• félvezetés elvén működő mérőműszer,
• infravörös fényelnyelés elvén működő mérőműszer.

Katalitikus elégetés elvén működő mérőműszer

A katalitikus érzékelőben két (egy detektor és egy kompenzátor), hídba kapcsolt platina izzószál található. A 450 oC-os érzékelő-szálra kerülő gázmolekulák elégnek, így az oxidáció az adott gázra jellemző hőmérséklet-változást idézi elő a kompenzátor-szálon. A katalitikus elégetés elvén működő mérőműszer pontosan beállítható, keresztérzékenysége alacsony és jó a szelektivitása.

Hővezetés elvén működő mérőműszer

A hővezetéses műszerekben is két izzószál található, amelyek közül az egyik egy érzékelő-szál, a másik egy nitrogénnel teli közegben elhelyezkedő kompenzátor-szál. A szerkezetbe kerülő gázmolekulák a 250o-os érzékelő-szállal érintkezve elvezetik az adott gáz hővezető-képességére jellemző hőmennyiséget, ezáltal a nitrogén közegben lévő kompenzátor- izzószál hőmérséklete megváltozik. A hőelvezetéses műszerek nem érzékenyek mérgezésre, nem igényli oxigén jelenlétét és térfogatszázalék-mérésre is alkalmas.

Félvezetés elvén működő mérőműszer

A félvezetéses gázérzékelő szerkezetébe beszivárgó gázok molekulái megkötődnek a mérést lehetővé tevő félvezető polimer felületén, amelynek vezetőképessége a rajta létrejövő elektronáramlás miatt megváltozik. A félvezetés elvén működő érzékelők megbízhatók és beszerzési költségük alacsony.

Infravörös fényelnyelés elvén működő mérőműszer

A gázok a fényt az infravörös tartományban képesek elnyelni, ezen az elven alapul az infravörös érzékelők működése. Az egyes gázok fényelnyelő tulajdonsága eltérő, továbbá a sugár hullámhosszától és a gázréteg vastagságától is függ. Előnye, hogy működése nem igényel oxigént, üzemeltetése gazdaságos és mérgezésre se érzékeny.

Kötelező-e normál üzem mellett az állandó szellőzés biztosítása, ha van gázérzékelő?

Hűtőházak esetében az állandó, normál üzem melletti szellőzéstől eltekinthetünk, amennyiben megfelelő lefedettséggel rendelkezünk gázérzékelőkkel. A szükséges darabszám megállapításához jellemzően szakértőre van szükség. Passzív tárolási módnál a gázérzékelő alkalmazása akár teljes mértékben el is hagyható (mennyiségtől függ, szakértő bevonása szükséges lehet).

Hűtőterekben normál üzemben nem kötelező a légcsere, a vészüzemi esetre azonban szükséges tervezni

A robbanásbiztos hűtőkamrákban a gázérzékelőt a talajszint közelében kell elhelyezni

Hova kell elhelyezni a gázérzékelőt?

A robbanásveszélyes gőzök nehezebbek a levegőnél, tehát a hűtőtér alján, a talajszint közelében fognak elterülni, ezért a gázérzékelőket és elszívót is ide kell elhelyezni, mivel ezen a szinten biztosítható a legnagyobb hatékonyság.

Mi történik, ha kialakult a vészhelyzet?

Mint már említettük, a robbanásveszélyes gőz AÉH értékének 10-20%-os koncentrációjánál a gázérzékelő központja fény és hangjelzést ad. Ekkor minden kibocsátóforrást meg kell szüntetni és be kell indítani a vészszellőztetést. Ha a robbanásveszélyes gőz/gáz koncentrációja tovább nő, akkor a teljes feszültségmentesítésre is sor kerül az AÉH érték kb. 20-40%-nál.

A vészhelyzet kialakulásával le kell állítani a recirkulációs szellőzést a hűtőházban és le kell kapcsolni a világítást. 2-es zónába tervezett rb-s kivitelű vészvilágítás biztosíthatja ilyenkor a fényforrást. Az elszívóventilátornak és gázérzékelőnek továbbra is üzemben kell maradnia.

A vészelszívást is a hűtőkamra alján kell biztosítani, miközben a megfelelő légpótlásról is gondoskodni kell. Az elszívásnak a kamra aljában kell történnie, míg légpótlásnak felülről kell jönnie, egy dugattyús hatást keltve, ami a gőzöket lefelé szorítja. A légpótlás biztosítására gyakran alkalmazzák a hőszigetelt légtechnikai zsalus megoldást, amit egy motorikus vagy pneumatikus szerkezet alaphelyzetben zárva tart, így ez az áramtalanítással automatikusan kinyílik.

Robbanásbiztos hűtőkamrák a Hűtőépítő®-től

Robbanásbiztos hűtő és mélyhűtő kamrák kivitelezésekor a biztonság maximalizálása az elsődleges szempont. A Hűtőépítő Kft.-nél ezt a prioritást szem előtt tartva gyártunk egyedi igények szerint kivitelezett robbanásbiztos kamrákat ipari vállalatok számára a hivatali szabályozásnak megfelelően, megfelelve az ATEX vonatkozó követelményeinek.