Die Infrarot-Detektionstechnologie (IR) wird in einer Reihe von Anwendungen eingesetzt, darunter in der Landwirtschaft, der Öl- und Gasförderung, der Abfallwirtschaft, der Energieversorgung und der Lebensmittel- und Getränkeherstellung, um bestimmte Gase zu erkennen, die IR-Licht in charakteristischen Wellenlängen absorbieren. Ein Infrarotlichtstrahl durchdringt eine Gaswolke und trifft auf eine Sammeloptik, wo er geteilt und durch Filter auf Infrarotsensoren geleitet wird.

Infrarot-Strahler im Sensor erzeugen IR-Lichtstrahlen, die von Fotoempfängern gemessen werden. Kohlenwasserstoffgasmoleküle absorbieren das Licht bei 3,3 Mikrometern, Kohlendioxidmoleküle bei 4,25 Mikrometern und andere Moleküle bei unterschiedlichen Wellenlängen, so dass die Strahlintensität bei Vorhandensein einer entsprechenden Konzentration von absorbierendem Gas reduziert wird. Ein "Referenz"-Strahl (um 3,0 μm) wird nicht von Gas absorbiert und erreicht den Empfänger daher in voller Stärke. Der prozentuale Anteil des vorhandenen Gases wird durch das Verhältnis der absorbierten Strahlen und der Referenzstrahlen bestimmt, die von den Photoempfängern gemessen werden.

Wie funktionieren IR-Strahlensensoren?

Der Infrarot-Strahlensensor verwendens nahezu identische Infrarot-Technologie, aber wo die Sender und Empfängeriver sind durch eine Entfernung getrennt. Wenn ein Gas zwischen den beiden und wird von dem IR-Licht absorbiert, tist der "Strahl unterbrochen" und der Empfänger meldet dies. Normalerweise ist Infrarot offener Weg Detektoren einen einen einzelnen Gasdetektionsstrahl 10m bis 200m Länge.

Vorteile von Infrarot-Strahlensensoren

• Infrarot-Strahlendetektoren brauchen keinen Kontakt mit dem Gas, um erkannt zu werden. Sie brauchen das Gas nicht, um zu ihnen zu kommen.
• Die IR-Sensoren haben eine schnelle Reaktionszeit. Jedes Zielgas, das den Strahl kreuzt, wird erkannt
• Ein Strahldetektor kann einen Bereich abdecken und damit viele Festpunktdetektoren ersetzen
• Sie gelten aufgrund des Punkt-zu-Punkt-Erkennungsprinzips als sicher.
• Es gelten alle üblichen Vor- und Nachteile von IR-Sensoren, einschließlich Fail-to-Safe, keine Vergiftung, lange Lebensdauer

Nachteile von Infrarot-Strahlensensoren

• Wenn es sehr neblig ist, gilt dies als Strahlunterbrechung, und das Gas kann nicht erkannt werden, bis sich der Nebel auflöst.
• Strahldetektoren können mitunter recht kostspielig sein, da zusätzliche Maßnahmen ergriffen werden müssen, um zu verhindern, dass Sonnenlicht oder übermäßige Vibrationen den Empfänger beeinträchtigen und Messungenauigkeiten verursachen.
• Kann Wasserstoff nicht erkennen

Warum eine Strahlerfassung?

Beim Aufspüren von Gasen ist es üblich, ein Gaswarngerät zu bauen, es an einer geeigneten Stelle zu installieren und zu warten, bis das Gas dorthin gelangt, um es zu erkennen. Manchmal ist dies nicht praktikabel, weil bestimmte Arbeitsbereiche aus Sicherheitsgründen frei bleiben müssen oder das Gas in der Nähe eines Lecks aufgespürt werden muss, weil die Verzögerung, mit der es einen Detektionspunkt erreicht, für einen kritischen Sicherheitszweck nicht akzeptabel wäre. Unter diesen Umständen ist ein Gaswarnsystem, das durch den Gefahrenbereich geführt werden kann, oft eine gute Option.

Manchmal ist es besser, ein ganzes geschlossenes Volumen mit Strahl-IR-Detektoren abzudecken, als viele Festpunktdetektoren zu verwenden. Das Gleiche gilt für tragbare Laser-Methan-Detektoren.

Eine typische Installation ist die Anbringung von 2 Strahlen auf der Oberseite mehrerer Turbinen in einem Kraftwerk anstelle von vielen Festpunkt-Detektorköpfen.

Hier werden 2 Strahldetektoren anstelle von 23 Festpunkt-Gasdetektorköpfen verwendet, um eine ähnliche Abdeckung zu erreichen. Normalerweise sind Strahlendetektoren in der Herstellung etwa sechsmal so teuer wie Festpunktdetektoren, so dass die Unterschiede bei den Systemkosten marginal sind. Es ist bekannt, dass einige Anlagen, z. B. große schwimmende FPSO-Raffinerien, ihre Betriebsbereiche um ihre Strahlendetektor-Gaswarnsysteme herum konzipiert haben.

Beim Aufspüren und Überwachen von Methanlecks und -emissionen mit tragbaren Handgeräten sollten vorzugsweise Laser-IR-Detektionsverfahren eingesetzt werden. Dies spart Zeit, da mehrere Bereiche von einer Stelle aus analysiert werden können, oft ohne dass ein gefährlicher Bereich betreten werden muss, was die Sicherheit der Arbeiter, die damit verbundenen Risikobewertungen und den Papierkram für die Arbeitsgenehmigung verbessert.