نشت یاب گاز یا شناساگر گاز

شناساگر گاز یا نشت یاب گاز چیست؟
یک شناساگر گاز دستگاهی است که اغلب به عنوان بخشی از سیستم ایمنی، حضور گازها در یک ناحیه را تشخیص می دهد. این نوع تجهیز برای شناسایی نشتی گاز یا سایر آلاینده ها استفاده می شود و می تواند با یک سیستم کنترلی در ارتباط باشد تا انجام یک فرآیند را بطور خودکار خاموش کنند. یک شناساگر گاز می تواند برای اپراتورهای یک ناحیه که نشت گاز در آن رخ داده است، آژیری به صدا درآورد و به آن ها فرصت ترک محل را بدهد. این نوع تجهیزات اهمیت زیادی دارند زیرا گازهای زیادی وجود دارند که می توانند برای زندگی ارگانیک مانند زندگی انسان ها یا حیوانات مضر باشند.

دستگاه های شناساگر گاز می توانند برای شناسایی گازهای قابل احتراق، اشتعال پذیر و سمی و همچنین برای شناسایی تخلیه اکسیژن مورد استفاده قرار بگیرند. این نوع تجهیزات بطور گسترده ای در صنعت استفاده می-شوند و در مکان هایی مثل سکوهای نفتی برای پایش فرآیندهای ساخت یافت می شوند؛ همچنین در فناوری های نوظهوری مانند انرژی خورشیدی هم بکار برده می شوند. ممکن است از این دستگاه در آتش نشانی هم استفاده شود.

شناسایی نشت گاز به فرآیند تشخیص نشت بالقوه گازهای خطرناک که توسط حسگرها انجام می پذیرد، اطلاق می گردد. علاوه براین شناسایی بصری نیز به کمک دوربین های حرارتی می تواند انجام شود. این حسگر ها هنگام شناسایی گاز خطرناک، معمولا از یک هشدار شنیدنی برای آگاهی بخشی به افراد استفاده می کنند. قرارگیری در معرض گازهای سمی می تواند حین انجام کارهایی مانند نقاشی، پر کردن سوخت، ساخت و ساز، حفاری خاک  آلوده، عملیات دفن زباله، ورود به فضاهای بسته و …. نیز رخ دهد. حسگرهای گاز قابل احتراق، آشکارسازهای یونیزاسیون نوری، حسگرهای نقطه ای مادون قرمز، حسگرهای فراصوت، حسگرهای گاز الکتروشیمیایی و حسگرهای بر پایه نیمه هادی های اکسید فلزی از جمله حسگرهای متداول هستند. اخیرا حسگرهای تصویربردارِ مادون قرمز نیز مورد استفاده قرار می گیرند. همه این حسگرها برای کاربردهای گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند و در کارخانه های صنعتی، پالایشگاه ها، تولیدات دارویی، کارخانه خمیر کاغذ، تجهیزات هواپیما سازی و کشتی سازی، عملیات روی مواد شیمیایی خطرناک، تاسیسات تصفیه فاضلاب، وسایل نقلیه و تست کیفیت هوای خانگی یافت می شوند.
تاریخچه انواع نشت یاب های گاز
پس از کشف اثرات گازهای مضر بر سلامت انسان، روش های شناسایی نشت گاز به یک دغدغه تبدیل شده بود. پیش از ساخت حسگرهای الکترونیکی مدرن، اولین روش های تشخیص گاز بر پایه شناساگرهای با دقت کم استوار بود. در قرن 19 و اوایل قرن 20، کارگران معدن زغال سنگ، قناری ها را به عنوان یک سیستم شناساگر زود هنگام علیه گازهای تهدید کننده زندگی مانند دی اکسیدکربن، مونوکسیدکربن و متان همراه خود به درون تونل-ها می بردند. قناری که بطور معمول یک پرنده بسیار آوازخوان است، هنگامی که در معرض این گازهای سمی قرار میگرفت آواز را متوقف می کرد و اگر از معرض این گازها خارج نمی شد می مرد و این سیگنال را به کارگران معدن می داد که به سرعت از معدن خارج شوند.

اولین آشکارساز گاز در عصر صنعتی، لامپ شعله ی ایمنی (یا لامپ دیوی) بود که توسط آقای همفری دیوی (از انگلستان) در سال 1815 اختراع شد تا حضور گاز متان در معادن زیرزمینی زغال سنگ را شناسایی کند. لامپ شعله ی ایمنی حاوی یک شعله روغنی بود که در ارتفاع خاصی از هوای تازه تنظیم می شد. برای جلوگیری از اشتعال لامپ ها، شعله در یک محفظه شیشه ایِ حاویِ شعله گیر قرار داشت. ارتفاع شعله ها بسته به حضور گاز متان (بالاتر از ارتفاع اولیه) یا کمبود اکسیژن (پایین تر از ارتفاع اولیه) تغییر می کرد. تا به امروز در بخش های خاصی از جهان، هنوز لامپ های شعله ی ایمنی در حال کار هستند.
دوران مدرن شناسایی گاز در سال ۱۹۲۶-۱۹۲۷ با معرفی حسگر احتراق کاتالیستی توسط دکتر الیور جانسون آغاز شد. دکتر جانسون کارمند شرکت استاندارد اویل (شورون فعلی) در کالیفورنیا بود. او تحقیق و توسعه بر روی روشی برای شناسایی مخلوط های قابل احتراق در هوا را آغاز کرد تا از انفجار در تانک های ذخیره سوخت جلوگیری کند. یک نمونه نمایشی در سال ۱۹۲۶ ساخته و با عنوان نمونه A نامگذاری شد. با انتشار نمونه Bدر سال 1927، اولین سنجشگر عملیاتی با عنوان “شاخص الکتریکی بخار” تولید شد.

اولین شرکت شناسایی گاز در جهان، Johnson-Williams Instruments (or J-W Instruments)، در سال ۱۹۲۸ در پالو آلتو و توسط دکتر الیور جانسون و فیل ویلیامز تشکیل شد. J-W Instruments به عنوان اولین شرکت الکترونیکی در سیلیکون ولی شناخته می شود. تا ۴۰ سال بعد، J-W Instruments در بسیاری از “اولین ها” در عصر مدرن شناسایی گاز از جمله کوچک تر و قابل حمل کردن تجهیزات، توسعه آشکارسازهای قابل حمل اکسیژن و همچنین در معرفی اولین تجهیز ترکیبی که می تواند هم گازهای قابل احتراق و هم اکسیژن را تشخیص دهد، پیشگام بود.

پیش از توسعه شناساگرهای الکترونیکی نشت گاز مونواکسیدکربن در محیط‌های مسکونی در دهه ۱۹۸۰ و ۱۹۹۰، حضور مونواکسیدکربن با خیساندن یک کاغذ شیمیایی شناسایی می شد بدین  صورت که این کاغذ به هنگام قرارگیری در معرض گاز، قهوه ای می شد. پس از آن دستگاهها و فناوری های الکترونیکی زیادی برای شناسایی، پایش و هشدار نشتی گستره وسیعی از گازها، تولید شدند.

با بهبود قیمت و عملکرد حسگرهای گاز الکترونیکی، این حسگرها در گستره وسیعی از سامانه ها گنجانده شدند. استفاده از حسگرها در خودروها ابتدا برای کنترل آلاینده های موتور بود، اما اکنون حسگرهای گاز برای اطمینان از آسایش و ایمنی مسافر نیز استفاده می شوند. حسگرهای دی اکسیدکربن به عنوان بخشی از سامانه های اجباری کنترل تهویه هوا در ساختمان ها نصب می شوند. فراتر از استفاده اولیه حسگرها در اتاق های عمل، سامانه های پیچیده ی حسگریِ گاز برای استفاده در سیستم های تشخیصی، پایشی و درمانیِ پزشکی نیز مورد پژوهش قرار گرفته-اند. پایشگرهای گازی و دستگاه های هشداردهنده گاز مونواکسید کربن و سایر گازهای مضر بطور گسترده ای در ادارات و مصارف خانگی در دسترس بوده و برای استفاده در مطب ها در دسترس هستند و در برخی از حوزه های قضایی، قانوناً اجباری می شود.

در ابتدا حسگرها برای شناسایی یک گاز تولید شدند. اما واحدهای به-روز ممکن است چندین گاز سمی یا گازهای قابل احتراق یا حتی ترکیبی را تشخیص دهند. آنالیزکننده های گازیِ جدید می توانند سیگنال های تشکیل دهنده یِ یک بوی پیچیده را تجزیه کرده و چندین گاز را بطور همزمان شناسایی کنند.

حسگرهای بر پایه نیمه هادی های اکسید فلزی (حسگرهای MOS) در سال ۱۹۹۰ معرفی شدند. اولین حسگر گاز MOS‌ توسط G. Sberveglieri, G. Faglia, S. Groppelli, P. Nelli and A. Camanzi در سال ۱۹۹۰معرفی شد. از آن زمان حسگرهای گاز MOS‌، به آشکارسازهای مهم گاز محیطی تبدیل شدند.
انواع شناساگر گاز
آشکارسازهای گاز را می توان با توجه به مکانیسم عملکردشان (نیمه-هادی ها، اکسیداسیون، کاتالیزوری، یونیزاسیون نوری، مادون قرمز و ….) طبقه بندی کرد. آشکارسازهای گازی به دو صورت بسته بندی می شوند: دستگاه های قابل حمل و شناساگرهای ثابت گاز.

شناساگرهای قابل حمل برای پایش اتمسفر اطراف پرسنل استفاده می شوند که یا به صورت دستی هستند و یا بر روی لباس و کمربند پوشیده می-شوند. این شناساگرهای گازی معمولا با باتری کار می کنند. این حسگرها هنگام شناسایی سطح خطرناکی از بخارهای گاز، هشدارها را از طریق سیگنال های شنیدنی و مشاهده پذیر مانند آژیرها و چراغ های چشمک زن منتقل می کنند.

شناساگرهای ثابت گاز ممکن است برای شناسایی یک یا چندین نوع گاز استفاده شوند. شناساگرهای ثابت گاز عموما در حوالی ناحیه فراوری کارخانه یا اتاق کنترل یا در ناحیه ای که باید محافظت گردد، مانند اتاق خواب مسکونی نصب می شوند. بطور کلی حسگرهای صنعتی از نوع ثابت، بر روی سازه های استیل نرم نصب می شوند و به منظور نظارت مستمر، یک کابل، شناساگرها را به سامانه SCADA متصل می کند. در شرایط اضطراری یک قفل اتصال نیز می تواند فعال شود.
چگونه یک شناساگر گاز را می سنجید؟
برای این منظور شناساگر گاز را در حالت bump test (سنجش تحت تکان شدید) قرار داده و سپس گاز را اعمال کنید. بسته به تنظیمات شناساگر گاز، یا هرحسگر بطور مجزا یک چرخه کامل را طی می کند و یا همه آن ها بطور همزمان عمل می کنند. پس از اتمام سنجش، نمایش گر نتایج را نمایش خواهد داد که آیا bump test با موفقیت طی شده و یا شکست خورده است.
چگونه یک شناساگر گاز کار می کند؟
این دستگاهبا پایش سطوح مختلف گاز در هوا کار می کند. این دستگاهها بطورکلی با باتری کار می کنند و برای ایمنی استفاده می شوند. به محض اینکه غلظت گاز در هوا بیش از حد نرمال شناسایی شود، به افراد حاضر در محل از طریق یک بوق شنیداری هشدار می دهند.
کالیبراسیون شناساگر گاز چیست؟
کالیبراسیون به معنای قرارگیری حسگر در معرض غلظت مجازی از گاز برای مدت زمانی مشخص است. فرآیند کالیبراسیون تأیید می کند که شناساگر گاز قرائت های دقیقی را ارائه می دهد. حسگر در این نوع محیط نیازمند تنظیم روی وضعیت صفر به کمک سیلندر هوای صفر است. هر دو نوع سنجش مهم هستند.
LEL در یک شناساگر گاز چیست؟
حد پایین انفجار (LEL)، کمترین غلظت گاز یا بخاری است که در هوا می سوزد… آستانه های خاص با توجه به کاربرد، متفاوت هستند اما اولین آژیر عموماً در 20٪ LEL تنظیم می شود و هشدارهای بعدی معمولاً در 40٪ LEL تنظیم می شوند.
شناساگرهای گاز چه مدت زمان دوام می آورد؟
بین ۲ تا ۳ سال
طول عمر متداول یک حسگر الکتروشیمیایی معمولاً بین 2-3 سال است. در حالی که یک حسگر گاز خارق العاده ممکن است 12-18 ماه دوام بیاورد. من به هر شخصی که از شناساگر گاز استفاده می کند توصیه می کنم، هر 6 ماه یکبار تجهیز را سرویس کند زیرا این کار عملکرد تجهیز شما را به طور کامل تضمین خواهد کرد.
شناساگرهای گاز، چه گازهایی را تشخیص می دهد؟
انواع مختلفی ازحسگرهای گاز وجود دارد و هر یک دارای ویژگی های متمایزی هستند. اکثر دستگاهها می توانند گازهای آمونیاک، دی اکسید کربن، دی اکسید نیتروژن، بوروم، آرسین، اوزون و دیگر گازها را اندازه گیری کرده و شناسایی کنند.
در چه درصدی از LEL، یک گاز منفجره است؟
10 درصد
اتمسفرهایی با غلظت بخارهای قابل اشتعال ۱۰ درصد یا بالاتر از ۱۰ درصد LEL، در فضاهای محدود خطرناک تلقی می شود. با این وجود نمی-توان گفت اتمسفرهای با بخارهای قابل اشتعال زیر۱۰ درصد LEL، لزوما ایمن هستند. چنین اتمسفرهایی برای اشتعال بسیار نامحتمل هستند.
چند PPM‌ از گاز خطرناک است؟
داده های انسانی دیگران: بیان شده است که قرارگیری در معرض ۱۰۰۰ تا ۱۲۰۰ppm از گاز به مدت ۱ ساعت، باعث ایجاد علائم ناخوشایند اما غیر خطرناک می شود، اما ممکن است ۱۵۰۰ تا ۲۰۰۰ ppm از گاز پس از 1 ساعت، غلظت خطرناکی باشد.
چند نوع شناساگر گاز وجود دارد؟

چهار
چهار نوع ساده از حسگرهای گاز قابل حمل وجود دارد: احتراق کاتالیستی، الکتروشیمیایی، مادون قرمز و شناساگرهای یونیزاسیون نوری. هنگامی که هر یک از این حسگرها، گاز را حس می کنند، مدارهای الکترونیکی خروجی حسگر را به مدار قرائت روی نمایشگر تغییر خواهد داد که میزان قرارگیری در معرض گاز را نشان می دهد.
آیا نشتی کوچک گاز خطرناک است؟
گاز طبیعی در صورت نصب و استفاده صحیح ایمن و بدون دردسر است، با این وجود وقتی نشت گاز رخ می دهد، افراد و حیوانات را با خطرات جدی مسمومیت با مونواکسیدکربن مواجه می کند. همچنین گاز طبیعی به شدت اشتعال پذیر است و در صورت وجود نشتی، خطر آتش سوزی و انفجار به میزان قابل توجهی افزایش می یابد.