دتکتور گازی چیست و به چه دردی میخورد؟

دتکتور گاز (Gas Detector) چیست؟

دتکتور گازی تجهیزی است برای شناسایی و اندازه‌گیری غلظت گازهای موجود در یک محیط یا منطقه. این دستگاه‌ها طراحی شده‌اند تا گازهای مختلف را شناسایی کنند و در صورتی که غلظت گاز به سطح خطرناکی برسد، هشدار دهند. دتکتور گاز با نام‌های دیگری همچون: نشت‌یاب، ردیاب و آشکارساز گازی نیز شناخته می‌شود. آشکارسازهای گازی تجهیزاتی بسیار حساس هستند؛ چون گازهایی که قصد اندازه‌گیری غلظت آن‌ها را در محیط داریم، از جنبه‌های مختلفی مانند اشتعال‌زایی، خاصیت انفجاری و یا سمی بودن بسیار خطرناک هستند.

دلایل و اهمیت‌ استفاده از دتکتور گاز

حفظ ایمنی: یکی از مهم‌ترین اهداف این دستگاه‌ها، حفظ ایمنی افراد است. گازهای سمی مانند دی‌اکسید کربن (CO)، جان میلیون ها نفر را در سراسر جهان می‌گیرد. با استفاده از دتکتور گاز، می‌توان این گازها را تشخیص داد و هشدار داد تا اقدامات لازم برای خروج افراد از محل انجام شود.
جلوگیری از انفجار: در برخی محیط‌ها، احتمال وقوع انفجار به دلیل وجود گازهای قابل اشتعال وجود دارد. به عنوان مثال دتکتورهای گازی موجود در در صنایع نفت و گاز، کارخانجات شیمیایی و نیروگاه ها به‌طور معمول قادر به تشخیص گازهای قابل اشتعال مانند متان، پروپان، بوتان و هیدروژن هستند و در صورت تشخیص غلظت بالا، اقدامات لازم برای جلوگیری از انفجار را آغاز می‌کنند.
اطلاع رسانی سریع: دتکتورهای گاز به سیستم هشداردهی مجهز شده‌اند که در صورت تشخیص گاز خطرناک، هشداری به شکل صوتی یا تصویری صادر می‌کنند.
کاهش خسارت‌: با استفاده از دتکتور گاز، می‌توان خساراتی را که احتمالاً به افراد و تجهیزات وارد می‌شود، کاهش داد. با تشخیص زودهنگام گازهای خطرناک، اقدامات لازم می‌توانند انجام شوند تا خسارت‌های احتمالی به حداقل برسند.

به طور کلی، استفاده از دتکتور گاز در محیط‌هایی که احتمال وجود گازهای سمی، قابل اشتعال یا انفجاری وجود دارد، بسیار حیاتی است

دتکتور گاز صنعتی ثابت (Fixed Gas Detector)

تجهیز الکترونیکی فوق العاده دقیقی است، برای شناسایی و تشخیص مقدار گاز در مناطق صنعتی و محیط های خطرناک انفجاری. همانطور که می‌دانید برای هر گازی غلظت مشخصی برای حد های انفجاری یا خفه‌کنندگی وجود دارد. از این رو آشکارسازها به ما کمک می‌کنند نشت غیرعادی یا خطرناک گاز را در یک منطقه خاص، قبل از وقوع یک حادثه جبران ناپذیر دانسته، تا اقدامات موثری در جهت کاهش خطرات جانی و مالی انجام دهیم.

اکثر صنایعی که بتوانید تصور کنید، از صنایع نفت، گاز، پتروشیمی، سیمان، نیروگاهی، آرد و غله گرفته تا تولید مواد شیمیایی، به دتکتور نیاز دارند. هدف استفاده از دتکتور های صنعتی، بسیار گسترده است. مثلا پروپان یک گاز شدیدا اشتعال زاست و به همین علت، از دتکتور گازی برای شناسایی و جلوگیری از انفجارهای احتمالی استفاده می‌شود. در مقابل، گاز کلر بسیار خورنده، چسبناک و سمی بوده و از دتکتور کلر برای پیشگیری و تشخیص بسیار زودهنگام نشت احتمالی در صنایع شیمیایی استفاده می‌شود. در صنایع آرد و نان نیز معمولا برای کنترل انتشار متوازن فسفین در سیلوها، از دتکتور گاز فسفین استفاده می‌کنند. این موارد تنها مثال‌های محدودی برای کاربرد گسترده این نوع تجهیز در صنعت هستند.

اساس کار دتکتور گاز

اساس کار دتکتور گاز به این صورت است که دستگاه با استفاده از سنسورهای حساس به گاز، تغییرات شیمیایی و فیزیکی را که به دلیل حضور گاز در محیط ایجاد می‌شود، تشخیص می‌دهد و با ارسال سیگنال به دستگاه کنترلی اعلام خطر می‌کند. در واقع، دتکتورها حساس به گاز هستند و با تشخیص تغییراتی در خصوصیات فیزیکی و شیمیایی سنسور خود، به عنوان واکنش‌گر عمل می‌کنند. این تغییرات می‌توانند شامل تغییر در ولتاژ، جریان الکتریکی، دما، نور و یا دیگر خصوصیات فیزیکی و شیمیایی سنسور باشند. سپس دستگاه با تحلیل این تغییرات، نوع گاز و مقدار آن را تشخیص می‌دهد و در صورت وجود گاز خطرناک، اعلام خطر می‌کند. از دیگر قابلیت‌های دتکتورهای گاز، تشخیص سطح خطر گاز و ارسال آلارم به دستگاه کنترلی است.

دلایل عمده از کار افتادن دتکتور گازی

نفوذ گرد و غبار و آب به درون ردیاب گازی: به همین دلیل قبل از انتخاب دتکتور، حتما از درجه حفاظت یا IP تجهیز نسبت به محیطی که قرار است در آن نصب شود، اطلاعات کافی داشته باشید.
قرار گرفتن در معرض غلظت بسیار زیاد گاز: این امر موجب تغییر منحنی کالیبراسیون سنسور شده و باعث قرائت نادرست دستگاه می‌شود.
مسموم شدن سنسور کاتالیزوری: حسگرهای گازی قابل احتراق یا همان کاتالیزوری می‌توانند توسط ترکیبات مبتنی بر سیلیکون و سرب موجود در هوا مسموم شوند. همچنین ترکیبات گوگرد و ترکیبات کلردار پاسخ سنسور (توانایی اندازه گیری) را کاهش می‌دهند.
مسمومیت سنسور الکتروشیمیایی: کارایی سنسورهای الکتروشیمیایی می‌تواند توسط گازهای دیگر محیطی که در محفظه حسگر جذب شده‌اند، کاهش یابد.
تاثیرات دما: در انتخاب تجهیز حتما از محدوده دمایی محیطی که دتکتور در آن محل نصب می‌شود، آگاه باشید. مثلا دتکتوری با محدوده دمایی 20- الی 40+ درجه سانتی گراد نباید در محیطی با محدوده دمایی 20- تا 70+ استفاده شود.
رطوبت: اگر رطوبت در لوله سنسور متراکم شود، باعث از کار افتادن سنسور می‌شود. این اتفاق اغلب برای دتکتور های اکسیژن رخ می‌دهد.
ضربه: وارد شدن ضربه به سنسور یا هاوزینگ دتکتور گازی چه بصورت سهوی باشد یا عمدی، موجب از کار افتادن سنسور و حتی خود آشکارساز می‌شود.

نحوه نصب دتکتور گازی

قبل از نصب، حتما کتابچه راهنمای ردیاب گازی را مطالعه فرمایید.

مناسب‌ترین محل برای تشخیص گازهای سبکتر از اکسیژن، ارتفاع بالا می‌باشد.
حتما دتکتور را در نزدیکی محل‌هایی قرار دهید که احتمال انتشار گاز در آنجا بیشتر است؛ مثلا نزدیک لوله‌های انتقال و محل‌های جوشکاری‌شده، شیرها و اتصالات
مناسب‌ترین مکان برای نصب دتکتور گاز جهت تشخیص گازهای سنگین در ارتفاع پایین است.

دوربین و دتکتور حرارتی

ردیاب‌های حرارتی دستگاه‌هایی با فناوری پیشرفته هستند که می‌توانند حرارت (Heat Detectors) و آتش (Flame Detectors) را شناسایی و تشخیص داده و در عرض چند ثانیه هشدار دهند. این دستگاه‌ها دارای یک لایه جذبی است که می‌توانند نور را به گرما تبدیل کرده و بر اساس تغییر سریع یا تدریجی دمای لایه جذب مقدار سیگنال خروجی را ارائه می‌دهند. از آنجایی که دوربین شعله حرارتی برای کار کردن مانند دتکتور های UV به طول موج نیاز ندارند، می توانند به عنوان دتکتور مادون قرمز نیز عمل کنند.

روش کار دتکتورهای گاز سمی

در اینجا ممکن است با این سوال روبه رو شوید که دتکتور گازی چگونه کار می کند.

این ابزار به حسگرهایی متصل است که
نسبت به گازهای سمی نظیر کربن مونواکسید، اکسیدهای ازت و مواردی از این دست حساس هستند.

زمانی که این حسگرها، گازهای آسیب زا را شناسایی می کنند، سیگنال هایی را به الکترودهای موجود در دتکتور می فرستند.

این ردیاب ها به دلیل حساسیت بالایی که دارند، جریان الکتریکی ایجاد می کنند.

پس از آن به وسیله نمایشگر دیجیتالی نصب شده روی آن، اخطار نشت یا احتمال انفجار گازها را به افراد مربوطه می دهند.

در طراحی این دتکتورها، یک آشکارساز الکتروشیمیایی و هدایت کننده یونی میان الکترودهای شمارنده و شناساگر پیچیده شده است.

اگر گازهای سمی با الکترود شناساگر دتکتور گازی تماس پیدا کنند، گاز به وسیله انجام واکنش شیمیایی با آب ترکیب خواهد شد.

در واقع از این طریق گاز خطرناک را اکسید می کنند.

سپس پروتون های گاز سمی مانند مونواکسید کربن به وسیله هادی یونی برای رسیدن به الکترود شمارنده جریان پیدا خواهد کرد.

دلیل این کار تعیین سطح و میزان گازهای سمی موجود در مخزن برای جلوگیری از نشت آن ها بیان می شود.

عملکرد دتکتور گازهای قابل احتراق

گازهای قابل احتراق جزو گازهایی به شمار می روند که وجود آن ها در پالایشگاه و پتروشیمی به قدری نیاز است که
مراقبت از آن ها نیز لازم خواهد بود.

همچنین این گاز ها در اثر نشتی گاز طبیعی مورد مصرف منازل نیز تولید می شود.

بدین منظور از سنسورهای کاتالیزوری درون دتکتورها استفاده می کنند.

به عنوان مثال یکی از گازهای قابل احتراق، هیدروکربن نام دارد.

سنسورهایی که برای شناسایی این گازها به کار می روند، اغلب از سیم پیچ های پلاتینی ساخته می شوند.

زمانی که یکی از گازهای قابل احتراق با کاتالیزور تماس پیدا کرد، دچار اکسیده شدن می شود.

پس از آن سیم دچار گرما می شود که علت آن افزایش مقاومت جریان عبوری از آن بیان خواهد شد.

البته توجه داشته باشید که سنسورهای به کار رفته در دتکتور گازی، اگر در فضایی با اکسیژن کم باشند کار نخواهند کرد.

همچنین در برخی از دتکتورها برای ردیابی گازهای قابل احتراق مانند هیدروکربن از سنسورهایی که با مادون قرمز کار می کنند نیز استفاده می کنند.

روش کار این گونه سنسورها، از طریق ارسال نور است.

در واقع فرستنده های نوری، منبع نور و گیرنده ها نیز ردیاب نور نام دارند.

زمانی که گاز قابل احتراق در مسیر نور قرار می گیرد،
با نیرویی که بین منبع و گیرنده نور ارتباط برقرار می کند خواص نور دچار تغییر خواهد شد.

نحوه تغییراتی که روی نور واصل بین منبع و گیرنده ایجاد می شود، نوع گاز احترقی و وجود آن را تعیین خواهد کرد.

مزایای دتکتور گازی

دتکتورهای گازی مزایای زیادی دارند که مهم ترین آن منع بروز آتش سوزی و نشت گاز بیان می شود.

اما مسلما از زمانی که این دتکتورها اعلام خطر آتش سوزی را می کنند تا
موقعی که افراد برای جلوگیری از بروز آن اقدام می کنند، باید مراحلی طی شود که زمان بر خواهند بود.

برای رفع این مشکل دتکتورهایی ساخته شدند که از قابلیت های بی نظیری برخوردار بودند.

به عنوان مثال دتکتورهای پیشرفته پس از آنکه متوجه خطر نشت گازهای قابل احتراق یا سمی شدند،
فورا از طریق ارسال سیگنال سبب قطع جریان برق خواهند شد.

در نتیجه حتی اگر فردی نیز در محل بروز مشکل وجود نداشته باشد، جای هیچ نگرانی نخواهد بود.

در موارد دیگر نیز این دتکتورها از طریق روشن کردن سیستم های تهویه مطبوع، از
بروز هرگونه خطری نظیر آتش سوزی یا اشتعال گازهای قابل احتراق جلوگیری خواهند کرد.

انواع دتکتورهای گازی

دتکتورها در حالت کلی به دو دسته تقسیم می شوند.

ثابت
قابل حمل

هر کدام از این ابزار بسته به نوع کاربرد آن ها که برای شناسایی یا مراقبت همیشگی خواهند بود، توسط کارشناسان مربوطه انتخاب می شوند.

همچنین سنسورهایی نیز که بدین منظور در دتکتور گازی به کار برده می شود، متفاوت است.

همانطور که قبلا نیز به آن اشاره کردیم در صورتی که برای شناسایی گازهای قابل احتراق از دتکتور استفاده شود،
سنسورهایی با مادون قرمز بسیار پرکاربرد و مفید خواهند بود.

چکیده

دتکتورها یکی از ابزارهای ضروری در اماکنی به حساب می آیند که نشت گازهای خطرناک و
آتش زا به طور مداوم جان افراد را تهدید می کند.

این وسایل با اعلام خطر به کمک سنسورها و عبور جریان برق برای نمایش این اعلان روی نمایشگر دیجیتالی، کمک شایانی به جلوگیری از وقوع اتفاقات ناگوار خواهند کرد.

در این مقاله هر آنچه درباره دتکتور گازی نیاز به دانستن بود، بیان کردیم.

گازهای سمی و قابل احتراق به وفور در اماکنی نظیر پالایشگاه و پتروشیمی به کار می رود.

این مسئله سبب خواهد شد که مشکلاتی مانند آتش سوزی جزو مسائل همیشگی در این اماکن باشد و
افراد هر روز با ترس از بروز آن روبه رو باشند.

در صورتی که دسترسی به وسایل اطفاء حریق امکان پذیر نباشد،
استفاده از دتکتورهایی که جریان متصل به مخازن و لوله کشی های گاز را قطع می کنند، کارآمد خواهد بود.

اجزای دتکتور گازی

دتکتور گازی از دو قسمت سنسور و ترانسمیتر تشکیل شده است. که سنسور جهت تشخیص و ترانسمیتر جهت نمایش و کنترل استفاده می شود.

سنسورهای دتکتور گازی

دتکتور گازی ممکن است بسته به نوع آن دارای سنسور های متفاوتی باشد. سنسور هایی که در دتکتور گازی استفاده می شود می تواند یک یا چند نوع از موارد زیر باشند.

سنسور با فناوری مادون قرمز

تکنولوژی آن بر اساس امواج مادون قرمز است. بدین صورت که دارای یک ترانسمیتر و یک گیرنده نیز است. که یکی امواج را ساطع می کند و دیگری تشخیص می دهد. اگر این امواج با گاز همراه باشند در این روند اخلال ایجاد می شود و میزان نور دریافتی تغییر می کند و دتکتور وجود گاز در محیط را تشخیص می دهد و مقدار تغییر نور ارسالی و دریافتی نوع گاز را مشخص می کند.

سنسور الکترو شیمیایی

سنسور الکترو شیمیایی دتکتور گازی دارای 3 الکترود می باشد و گازی که وارد سنسور می شود اکسید شده و از آن جایی که این الکترود ها در محلول الکترو لیتی وجود دارند یون های مثبت به سمت الکترود کاتدی و یون های منفی به سمت الکترود آندی حرکت می کنند که باعث شکل گیری جریان الکتریکی می شود.

سنسور نیمه هادی

سنور نیمه هادی (MOS) که از یک قطعه با جنس روی تشکیل شده است که به گاز، مخصوصا گاز دی اکسید کربن حساس می باشد در هنگام وجود گاز در محیط با آن واکنش نشان می دهد.