Eine kurze Geschichte der Gasdetektion 

Die Entwicklung der Gasüberwachung hat sich im Laufe der Jahre stark verändert. Neue, innovative Ideen von Kanarienvögeln bis hin zu tragbaren Überwachungsgeräten bieten den Arbeitern eine kontinuierliche, präzise Gasüberwachung.

Die industrielle Revolution war der Katalysator für die Entwicklung der Gasdetektion, da sie die Verwendung von vielversprechenden Brennstoffen wie Kohle ermöglichte. Da Kohle entweder im Bergbau oder unter Tage abgebaut werden kann, waren Hilfsmittel wie Helme und Flammenlampen der einzige Schutz vor den Gefahren einer Methanexposition unter Tage, die noch nicht entdeckt worden waren. Methangas ist farb- und geruchlos, so dass seine Anwesenheit schwer zu erkennen ist, bis ein auffälliges Muster von Gesundheitsproblemen entdeckt wird. Die Risiken der Gasexposition führten dazu, dass man mit Nachweismethoden experimentierte, um die Sicherheit der Arbeiter auf Jahre hinaus zu gewährleisten.

Der Bedarf an Gasdetektion

Als sich die Gasbelastung abzeichnete, wurde den Bergleuten klar, dass sie wissen mussten, ob es in der Mine, in der sie arbeiteten, eine Methangasquelle gab. Anfang des 19. Jahrhunderts wurde der erste Gasdetektor erfunden, und viele Bergleute trugen Flammenleuchten an ihren Helmen, um während der Arbeit sehen zu können, so dass die Fähigkeit, das extrem brennbare Methangas aufzuspüren, von größter Bedeutung war. Die Arbeiter trugen eine dicke, nasse Decke über dem Körper und hatten einen langen Docht bei sich, dessen Ende in Flammen stand. Beim Betreten der Minen bewegte der Arbeiter die Flamme an den Wänden entlang und suchte nach Gaseinschlüssen. Wurde eine Gasblase gefunden, entzündete sie sich und wurde der Besatzung gemeldet, während die Person, die sie aufspürte, durch die Decke geschützt war. Mit der Zeit wurden fortschrittlichere Methoden zum Aufspüren von Gas entwickelt.

Die Einführung der Kanarienvögel

Die Gasdetektion wurde von Menschen auf Kanarienvögel verlagert, da diese laut zwitschern und ein ähnliches Nervensystem zur Steuerung der Atmung haben. Die Kanarienvögel wurden in bestimmten Bereichen des Bergwerks platziert, von wo aus die Arbeiter nach den Kanarienvögeln sahen, um sie zu versorgen und festzustellen, ob ihre Gesundheit beeinträchtigt war. Während der Arbeitsschichten hörten die Bergleute auf das Zwitschern der Kanarienvögel. Wenn ein Kanarienvogel anfing, seinen Käfig zu schütteln, war dies ein deutliches Anzeichen dafür, dass er einer Gasblase ausgesetzt war, die seine Gesundheit beeinträchtigt hatte. Die Bergleute evakuierten dann das Bergwerk und stellten fest, dass es unsicher war, es zu betreten. In einigen Fällen, in denen der Kanarienvogel ganz aufhörte zu zwitschern, wussten die Bergleute, dass sie das Bergwerk schneller verlassen mussten, bevor die Gasbelastung ihre Gesundheit beeinträchtigen konnte.

Das Flammenlicht

Die Flammenlampe war die nächste Entwicklung für die Gasdetektion im Bergwerk, da man sich um die Sicherheit der Tiere sorgte. Während die Flamme den Bergleuten Licht spendete, befand sie sich in einer Flammensperre, die jegliche Hitze absorbierte und die Flamme einfing, um zu verhindern, dass sie eventuell vorhandenes Methan entzündete. Die äußere Hülle enthielt ein Glasstück mit drei horizontal verlaufenden Einschnitten. Die mittlere Linie stellte die ideale Gasumgebung dar, während die untere Linie eine sauerstoffarme Umgebung und die obere Linie eine Methanexposition oder eine sauerstoffangereicherte Umgebung anzeigte. Die Bergleute zündeten die Flamme in einer Umgebung mit Frischluft an. Wenn die Flamme kleiner wurde oder zu erlöschen begann, deutete dies auf eine sauerstoffarme Umgebung hin. Wurde die Flamme größer, wussten die Bergleute, dass Methan mit Sauerstoff vorhanden war, was in beiden Fällen bedeutete, dass sie das Bergwerk verlassen mussten.

Der katalytische Sensor

Obwohl die Flammenlampe eine Entwicklung in der Gasdetektionstechnologie war, war sie doch kein "Einheitsansatz" für alle Branchen. Daher war der katalytische Sensor der erste Gasdetektor, der Ähnlichkeit mit der modernen Technologie hat. Die Sensoren funktionieren nach dem Prinzip, dass bei der Oxidation eines Gases Wärme entsteht. Der katalytische Sensor funktioniert durch eine Temperaturänderung, die proportional zur Gaskonzentration ist. Dies war zwar ein Fortschritt in der Entwicklung der für die Gasdetektion erforderlichen Technologie, doch war anfangs noch eine manuelle Bedienung erforderlich, um einen Messwert zu erhalten.

Moderne Technologie

Die Gaswarntechnik hat sich seit dem frühen 19. Jahrhundert, als das erste Gaswarngerät registriert wurde, enorm weiterentwickelt. Heute gibt es mehr als fünf verschiedene Arten von Sensoren, die in allen Branchen eingesetzt werden, darunter Elektrochemische, Katalytische Perlen (Pellistor), Photoionisationsdetektor (PID) und Infrarot-Technik (IR), zusammen mit den modernsten Sensoren Molekulares Eigenschaftsspektrometer™ (MPS) und Langlebiger Sauerstoff (LLO2) sind moderne Gasdetektoren hochempfindlich, genau und vor allem zuverlässig, so dass die Sicherheit aller Mitarbeiter gewährleistet ist und die Zahl der Todesfälle am Arbeitsplatz reduziert werden kann.

Was ist ein Flammendetektor und wie funktioniert er?

Was ist ein Flammendetektor??

Ein Flammenmelder ist eine Art Sensor, der das Vorhandensein einer Flamme erkennen und darauf reagieren kann. Diese Detektoren sind in der Lage, rauchlose Flüssigkeiten und Rauch zu erkennen, die ein offenes Feuer verursachen können. Flammenmelder werden zum Beispiel häufig in Kesselöfen eingesetzt, da ein Flammenmelder Hitze, Rauch und Feuer erkennen kann. Diese Geräte können Feuer auch anhand der Lufttemperatur und der Luftbewegung erkennen. Die Flammenmelder verwenden Ultraviolett- (UV) oder Infrarot- (IR) Technologie, um Flammen zu erkennen, d. h. sie können in weniger als einer Sekunde auf Flammen aufmerksam machen. Der Flammenmelder reagiert je nach Installation auf die Erkennung einer Flamme, indem er z. B. einen Alarm auslöst, die Brennstoffleitung deaktiviert oder sogar ein Feuerlöschsystem aktiviert.

Wo können Sie diese Detektoren finden? 

  • Industrielle Lagerhäuser
  • Chemische Produktionsanlagen
  • Chemikalienlager
  • Tanklager und Tankstellen
  • Werkstätten für Lichtbogenschweißen
  • Kraftwerke
  • Umspannwerke
  • Unterirdische Tunnels
  • Motorprüfstände
  • Holzlager

Was sind die Bestandteile eines Flammenüberwachungssystems und wie funktioniert es?

Der Hauptbestandteil eines Flammenwächtersystems ist der Detektor selbst. Er besteht aus photoelektrischen Detektorschaltungen, Signalaufbereitungsschaltungen, Mikroprozessorsystemen, E/A-Schaltungen und Windkühlsystemen. Die Sensoren im Flammenmelder erkennen die von der Flamme ausgesandte Strahlung, die Fotoelektrik wandelt das Strahlungsintensitätssignal der Flamme in ein entsprechendes Spannungssignal um, und dieses Signal wird in einem Ein-Chip-Mikrocomputer verarbeitet und in eine gewünschte Ausgabe umgewandelt.

Wie viele Arten von Flammenmeldern gibt es und wie funktionieren sie? 

Es gibt 3 verschiedene Arten von Flammenmeldern: Ultraviolett, Infrarot und eine Kombination aus beiden: Ultraviolett-Infrarot

Ultraviolett (UV)

Diese Art von Flammenmelder funktioniert durch die Erkennung der UV-Strahlung am Entzündungspunkt. Fast alle Brände emittieren UV-Strahlung, so dass der Sensor im Falle einer Flamme auf diese aufmerksam wird und eine Reihe von Impulsen erzeugt, die von der Melderelektronik in einen Alarmausgang umgewandelt werden.

Es gibt Vor- und Nachteile eines UV-Detektors. Zu den Vorteilen eines UV-Detektors gehören die schnelle Reaktionszeit und die Fähigkeit, auf Kohlenwasserstoff-, Wasserstoff- und Metallbrände zu reagieren. Zu den Nachteilen von UV-Detektoren gehört hingegen, dass sie auf Schweißarbeiten in großer Entfernung ansprechen und auch auf Blitze, Funken usw. reagieren können.

Infra-Rot (IR)

Der Infrarot-Flammenmelder funktioniert, indem er das Infrarot-Spektralband auf bestimmte Verzierungen überprüft, die heiße Gase freisetzen. Diese Art von Gerät erfordert jedoch eine flackernde Bewegung der Flamme. Die IR-Strahlung kann nicht nur von Flammen ausgehen, sondern auch von Öfen, Lampen usw. ausgestrahlt werden. Daher besteht ein höheres Risiko für einen Fehlalarm.

UV-IR

Dieser Detektortyp ist in der Lage, sowohl UV- als auch IR-Strahlung zu detektieren, verfügt also sowohl über einen UV- als auch einen IR-Sensor. Die beiden Sensoren funktionieren einzeln genauso wie die beschriebenen, aber da beide Sensoren vorhanden sind, gibt es zusätzliche Schaltkreise, die Signale verarbeiten. Folglich hat der kombinierte Detektor eine bessere Fehlalarmunterdrückung als der einzelne UV- oder IR-Detektor.

Es gibt zwar Vor- und Nachteile von UV/IR-Flammenmeldern. Zu den Vorteilen gehören die schnelle Reaktionszeit und die Unempfindlichkeit gegenüber Fehlalarmen. Zu den Nachteilen des UV/IR-Flammenmelders gehört jedoch, dass er nicht für kohlenstofffreie Brände verwendet werden kann und dass er nur Brände erkennen kann, die sowohl UV- als auch IR-Strahlung abgeben, und zwar nicht einzeln.

Sind irgendwelche Produkte verfügbar? 

Der FGard IR3 bietet eine hervorragende Leistung bei der Erkennung von Kohlenwasserstoffbränden. Das Gerät nutzt die neuesten IR-Flammenerkennungsalgorithmen, um eine maximale Fehlalarmsicherheit zu gewährleisten. Der Detektor wurde von unabhängiger Seite getestet, um zu zeigen, dass er einen Kohlenwasserstofftankbrand in einer Entfernung von fast 200 Fuß in weniger als 5 Sekunden erkennen kann. Der FGuard IR3 verfügt über ein Multispektrum-Infrarotsignal, das einen Flammenerkennungsbereich von 60 Metern ermöglicht. Damit können alle Kohlenwasserstoffbrände erkannt werden, ohne dass sich Kondenswasser auf dem Fenster bildet, was die Zuverlässigkeit und Leistung bei allen Temperaturen verbessert. Dieses Produkt hat eine schnelle Erkennungszeit, die in weniger als 5 Sekunden auf 0,1 m² Feuer in 60 Metern Entfernung reagiert.

Crowcon bietet eine Reihe von Infrarot- (IR) und Ultraviolett- (UV) Flammendetektoren zur schnellen Erkennung von Flammen aus der Entfernung an. Je nach Modell umfasst dies eine Vielzahl von Gas- und Kraftstoffbränden, einschließlich solcher, die durch Kohlenwasserstoffe, Wasserstoff, Metalle, anorganische und Hydroxylquellen entstehen.

Die Gefahren des Wasserstoffs

Als Brennstoff ist Wasserstoff leicht entzündlich, und bei Leckagen besteht eine große Brandgefahr. Wasserstoffbrände unterscheiden sich jedoch deutlich von Bränden mit anderen Brennstoffen. Wenn schwerere Brennstoffe und Kohlenwasserstoffe wie Benzin oder Diesel auslaufen, sammeln sie sich in Bodennähe. Im Gegensatz dazu ist Wasserstoff eines der leichtesten Elemente der Erde, so dass sich das Gas bei einem Leck schnell nach oben ausbreitet. Das macht eine Entzündung unwahrscheinlicher, aber ein weiterer Unterschied besteht darin, dass Wasserstoff sich leichter entzündet und brennt als Benzin oder Diesel. Wenn Wasserstoff vorhanden ist, reicht sogar ein Funke statischer Elektrizität vom Finger einer Person aus, um eine Explosion auszulösen. Die Wasserstoffflamme ist außerdem unsichtbar, so dass es schwierig ist, den Ort des eigentlichen "Feuers" zu bestimmen, aber sie erzeugt eine geringe Strahlungswärme, da kein Kohlenstoff vorhanden ist, und neigt dazu, schnell auszubrennen.

Wasserstoff ist geruchs-, farb- und geschmacksneutral, so dass Lecks allein mit den menschlichen Sinnen schwer zu erkennen sind. Wasserstoff ist ungiftig, aber in Innenräumen wie Batterielagerräumen kann er sich ansammeln und durch Verdrängung von Sauerstoff zum Ersticken führen. Diese Gefahr lässt sich bis zu einem gewissen Grad ausgleichen, indem man dem Wasserstoffkraftstoff Geruchsstoffe hinzufügt, die ihm einen künstlichen Geruch verleihen und die Benutzer im Falle eines Lecks warnen. Da sich Wasserstoff jedoch schnell verteilt, ist es unwahrscheinlich, dass der Geruchsstoff mit ihm reist. Wasserstoff, der in Innenräumen entweicht, sammelt sich schnell, zunächst an der Decke und füllt schließlich den ganzen Raum aus. Daher ist die Platzierung von Gasdetektoren entscheidend für die frühzeitige Erkennung eines Lecks.

Wasserstoff wird normalerweise in Flüssigwasserstofftanks gelagert und transportiert. Das letzte Problem ist, dass flüssiger Wasserstoff extrem kalt ist, da er komprimiert ist. Sollte Wasserstoff aus dem Tank entweichen und mit der Haut in Berührung kommen, kann dies zu schweren Erfrierungen oder sogar zum Verlust von Gliedmaßen führen.

Welche Sensortechnologie eignet sich am besten für den Nachweis von Wasserstoff?

Crowcon verfügt über eine breite Palette von Produkten für den Nachweis von Wasserstoff. Die traditionellen Sensortechnologien für den Nachweis brennbarer Gase sind Pellistoren und Infrarot (IR). Pellistor-Gassensoren (auch katalytische Gassensoren genannt) sind seit den 1960er Jahren die wichtigste Technologie zur Erkennung brennbarer Gase, und auf unserer Lösungsseite erfahren Sie mehr über Pellistor-Sensoren. Ihr größter Nachteil ist jedoch, dass Pellistor-Sensoren in sauerstoffarmen Umgebungen nicht richtig funktionieren und sogar ausfallen können. In einigen Anlagen besteht die Gefahr, dass Pellistoren vergiftet oder gehemmt werden, so dass die Arbeiter ungeschützt sind. Außerdem sind Pellistor-Sensoren nicht ausfallsicher, und ein Sensorausfall wird erst erkannt, wenn Prüfgas zugeführt wird.

Infrarotsensoren sind eine zuverlässige Methode zur Erkennung brennbarer Kohlenwasserstoffe in sauerstoffarmen Umgebungen. Sie sind nicht anfällig für Vergiftungen, so dass IR die Sicherheit unter diesen Bedingungen erheblich verbessern kann. Lesen Sie mehr über IR-Sensoren auf unserer Lösungsseite, und die Unterschiede zwischen Pellistoren und IR-Sensoren im folgenden Blog.

Genauso wie Pellistoren anfällig für Vergiftungen sind, sind IR-Sensoren anfällig für starke mechanische und thermische Schocks und werden auch stark von groben Druckänderungen beeinflusst. Außerdem können IR-Sensoren nicht zum Nachweis von Wasserstoff verwendet werden. Die beste Option für die Erkennung von brennbarem Wasserstoff ist daher die MPS™-Sensortechnologie (Molecular Property Spectrometer). Diese erfordert keine Kalibrierung während der gesamten Lebensdauer des Sensors, und da MPS brennbare Gase ohne das Risiko von Vergiftungen oder Fehlalarmen detektiert, können die Gesamtbetriebskosten erheblich gesenkt und die Interaktion mit den Geräten reduziert werden, so dass die Betreiber beruhigt sein können und weniger Risiken eingehen. Die Gasdetektion mit dem Molekularen Eigenschaftsspektrometer wurde an der Universität von Nevada entwickelt und ist derzeit die einzige Gasdetektionstechnologie, die mehrere brennbare Gase, einschließlich Wasserstoff, gleichzeitig, sehr genau und mit einem einzigen Sensor erkennen kann.

Lesen Sie unser White Paper, um mehr über unsere MPS-Sensortechnologie zu erfahren, und besuchen Sie unsere Branchenseite, um weitere Informationen über die Erkennung von Wasserstoffgas zu erhalten, und werfen Sie einen Blick auf unsere anderen Wasserstoff-Ressourcen:

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Verschlechtern Silikonimplantate Ihren Gasnachweis?

Was die Gasdetektion betrifft, so sind Pellistoren seit den 60er Jahren die primäre Technologie zur Detektion brennbarer Gase. In den meisten Fällen sind Pellistoren bei ordnungsgemäßer Wartung ein zuverlässiges, kostengünstiges Mittel zur Überwachung des Gehalts an brennbaren Gasen. Es gibt jedoch Umstände, unter denen diese Technologie nicht die beste Wahl ist und stattdessen die Infrarottechnologie (IR) in Betracht gezogen werden sollte.

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