Een korte geschiedenis van gasdetectie 

De evolutie van gasdetectie is in de loop der jaren aanzienlijk veranderd. Nieuwe, innovatieve ideeën, van kanaries tot draagbare bewakingsapparatuur, bieden werknemers continue nauwkeurige gasbewaking.

De industriële revolutie was de katalysator voor de ontwikkeling van gasdetectie door het gebruik van veelbelovende brandstoffen, zoals steenkool. Aangezien steenkool uit de aarde kan worden gewonnen door middel van mijnbouw of ondergrondse mijnbouw, waren hulpmiddelen als helmen en vlammenlampen de enige bescherming tegen de nog te ontdekken gevaren van blootstelling aan methaan onder de grond. Methaangas is kleur- en reukloos, waardoor de aanwezigheid ervan moeilijk te onderkennen is, totdat een merkbaar patroon van gezondheidsproblemen werd ontdekt. De risico's van blootstelling aan gas leidden tot experimenten met detectiemethoden om de veiligheid van de werknemers nog jaren te waarborgen.

Behoefte aan gasdetectie

Toen de blootstelling aan gas eenmaal duidelijk werd, begrepen de mijnwerkers dat zij moesten weten of er in de mijn een zak met methaangas was waar zij werkten. In het begin van de 19e eeuw werd de eerste gasdetector ontwikkeld. Veel mijnwerkers droegen vlamlampen op hun helm om te kunnen zien terwijl ze werkten, zodat het uiterst brandbare methaan kon worden opgespoord. De arbeider droeg een dikke, natte deken over zijn lichaam terwijl hij een lange lont droeg waarvan het uiteinde in brand stond. Als hij de mijnen binnenging, bewoog hij de vlam rond en langs de muren op zoek naar gaszakken. Als die werden gevonden, ontstond er een reactie die aan de bemanning werd meegedeeld, terwijl de persoon die het gas opspoorde beschermd was tegen de deken. Na verloop van tijd werden meer geavanceerde methoden ontwikkeld om gas op te sporen.

De introductie van kanaries

De gasdetectie verschoof van mensen naar kanaries vanwege hun luide getjilp en vergelijkbare zenuwstelsels voor het controleren van ademhalingspatronen. De kanaries werden in bepaalde delen van de mijn geplaatst, van waaruit arbeiders de kanaries controleerden om ze te verzorgen en na te gaan of hun gezondheid was aangetast. Tijdens het werk luisterden de mijnwerkers naar het getjilp van de kanaries. Als een kanarie met zijn kooi begon te schudden, was dat een sterke indicator van een blootstelling aan een gaszak die zijn gezondheid begon aan te tasten. De mijnwerkers evacueerden dan de mijn en merkten op dat het onveilig was om de mijn te betreden. In sommige gevallen, als de kanarie helemaal ophield met tsjirpen, wisten de mijnwerkers dat ze de mijn sneller moesten verlaten voordat de blootstelling aan gas hun gezondheid kon aantasten.

De Vlam Licht

De vlamlamp was de volgende evolutie voor gasdetectie in de mijn, als gevolg van zorgen over de veiligheid van de dieren. Terwijl de vlam licht gaf aan de mijnwerkers, werd hij ondergebracht in een vlamdover die alle hitte absorbeerde en de vlam opving om te voorkomen dat eventueel aanwezig methaan zou ontbranden. De buitenmantel bevatte een stuk glas met drie horizontale insnijdingen. De middelste lijn was ingesteld als de ideale gasomgeving, terwijl de onderste lijn een zuurstofarme omgeving aangaf, en de bovenste lijn blootstelling aan methaan of een zuurstofrijke omgeving. Mijnwerkers staken de vlam aan in een omgeving met frisse lucht. Als de vlam daalde of begon af te sterven, zou dit erop wijzen dat de atmosfeer een lage zuurstofconcentratie had. Als de vlam groter werd, wisten de mijnwerkers dat er methaan met zuurstof aanwezig was, wat in beide gevallen aangaf dat ze de mijn moesten verlaten.

De katalytische sensor

Hoewel de vlamlamp een ontwikkeling was in de gasdetectietechnologie, was het echter geen "one size fits all"-benadering voor alle industrieën. Daarom was de katalytische sensor de eerste gasdetector die lijkt op de moderne technologie. De sensoren werken volgens het principe dat wanneer een gas oxideert, het warmte produceert. De katalytische sensor werkt via temperatuursverandering, die evenredig is met de concentratie van het gas. Hoewel dit een stap vooruit was in de ontwikkeling van de voor gasdetectie vereiste technologie, was aanvankelijk nog handmatige bediening nodig om een meting te krijgen.

Moderne technologie

De gasdetectietechnologie is enorm ontwikkeld sinds het begin van de 19e eeuw, toen de eerste gasdetector werd geregistreerd. Nu worden in alle bedrijfstakken meer dan vijf verschillende soorten sensoren gebruikt, waaronder Elektrochemische, Katalytische korrels (Pellistor), Fotoionisatiedetector (PID) en infraroodtechnologie (IR), samen met de modernste sensoren Moleculaire Eigenschappen Spectrometer™ (MPS) en Zuurstof met lange levensduur (LLO2), zijn de moderne gasdetectoren uiterst gevoelig, nauwkeurig maar vooral betrouwbaar, waardoor al het personeel veilig kan blijven en het aantal dodelijke ongevallen op de werkplek wordt verminderd.

Wat is een vlamdetector en hoe werkt het?

Wat is een Vlam Detector?

Een vlammenmelder is een soort sensor die de aanwezigheid van een vlam kan detecteren en daarop kan reageren. Deze detectoren hebben het vermogen om rookloze vloeistof en rook die open vuur kan veroorzaken, te identificeren. In ketelovens bijvoorbeeld worden vlammenmelders veel gebruikt, omdat een vlammenmelder warmte, rook en vuur kan detecteren. Deze apparaten kunnen ook brand detecteren aan de hand van de luchttemperatuur en de luchtbeweging. Vlammenmelders maken gebruik van ultraviolet- (UV) of infrarood- (IR) technologie om vlammen te identificeren, wat betekent dat ze in minder dan een seconde kunnen waarschuwen voor vlammen. De vlammenmelder reageert op de detectie van een vlam volgens zijn installatie, hij kan bijvoorbeeld een alarmsignaal geven, de brandstofleiding uitschakelen of zelfs een brandbestrijdingssysteem activeren.

Waar zou je deze detectors vinden? 

  • Industriële pakhuizen
  • Chemische productie-installaties
  • Chemische opslag
  • Benzineopslag en pompstations
  • Workshops booglassen
  • Energiecentrales
  • Transformator stations
  • Ondergrondse tunnels
  • Motorproefbanken
  • Houtwinkels

Wat zijn de componenten van een vlambewakingssysteem en werkt het?

De belangrijkste component van een vlamdetectiesysteem is de detector zelf. Deze bestaat uit foto-elektrische detectorcircuits, signaalconditioneringscircuits, microprocessorsystemen, I/O-circuits en windkoelsystemen. De sensoren in de vlammenmelder zullen de straling detecteren die door de vlam wordt uitgezonden, de foto-elektrische zet het signaal van de stralingsintensiteit van de vlam om in een relevant spanningssignaal en dit signaal wordt verwerkt in een microcomputer met één chip en omgezet in een gewenste output.

Hoeveel soorten vlammenmelders zijn er en hoe werken ze? 

Er zijn 3 verschillende soorten vlammenmelders: Ultra-Violet, Infra-Rood en een combinatie van beide Ultra-Violet-Infra-Rood

Ultra-Violet (UV)

Dit type vlammenmelder werkt door het detecteren van de UV-straling op het punt van ontsteking. Bijna alle branden zenden UV-straling uit, dus in geval van een vlam wordt de sensor zich daarvan bewust en produceert een reeks pulsen die door de detectorelektronica worden omgezet in een alarmuitgang.

Er zijn voor- en nadelen aan een UV-detector. Voordelen van een UV-detector zijn onder meer een snelle reactie, de mogelijkheid om te reageren op koolwaterstof-, waterstof-, en metaalbranden. Anderzijds zijn de nadelen van UV-detectoren onder meer de reactie op lassen op grote afstand, en zij kunnen ook reageren op blikseminslag, vonken, enz.

Infrarood (IR)

De infrarode vlamdetector werkt door de infrarode spectrale band te controleren op bepaalde versieringen die vrijkomen bij hete gassen. Dit type toestel vereist echter een flikkerende beweging van de vlam. De IR-straling kan niet alleen door vlammen worden uitgezonden, maar kan ook afkomstig zijn van ovens, lampen, enz. Daarom is er een grotere kans op vals alarm

UV-IR

Dit type detector is in staat zowel de UV- als de IR-stralen te detecteren, zodat het zowel de UV- als de IR-sensor bezit. De twee sensoren afzonderlijk werken op dezelfde wijze als beschreven, maar doordat beide sensoren aanwezig zijn, verwerken beide aanvullende schakelingen de signalen. Bijgevolg heeft de gecombineerde detector een beter vermogen om vals alarm af te wijzen dan de afzonderlijke UV- of IR-detector.

Hoewel er voor- en nadelen zijn aan UV/IR vlammenmelders. Voordelen zijn onder andere de snelle reactie en de immuniteit voor vals alarm. Anderzijds zijn de nadelen van UV/IR vlammenmelders dat zij niet kunnen worden gebruikt voor niet-koolstofbranden en dat zij alleen branden kunnen detecteren die zowel UV- als IR-straling uitzenden en niet afzonderlijk.

Zijn er producten beschikbaar? 

De FGard IR3 levert superieure prestaties bij de detectie van koolwaterstofbranden. Het apparaat maakt gebruik van de nieuwste IR vlamdetectiealgoritmen om een maximale immuniteit tegen vals alarm te garanderen. De detector is onafhankelijk getest om aan te tonen dat hij een koolwaterstofpanbrand op bijna 200 voet in minder dan 5 seconden kan detecteren. De FGuard IR3 heeft een multispectrum IR waardoor een vlamdetectiebereik van 60 meter mogelijk is. Dat kan alle koolwaterstofbranden detecteren zonder condensvorming op het venster, wat de betrouwbaarheid en de prestaties bij alle temperaturen verbetert. Dit product heeft een snelle detectietijd en reageert in minder dan 5 seconden op een brand van 0,1m² op 60 meter.

Crowcon biedt een reeks infrarood- (IR) en ultraviolet- (UV) gebaseerde vlamdetectoren voor het snel detecteren van vlammen op afstand. Afhankelijk van het model omvat dit een verscheidenheid aan gas- en brandstofbranden, waaronder die welke ontstaan uit koolwaterstoffen, waterstof, metalen, anorganische en hydroxylbronnen.

De gevaren van waterstof

Als brandstof is waterstof zeer ontvlambaar en lekken leveren een ernstig brandgevaar op. Waterstofbranden verschillen echter duidelijk van branden met andere brandstoffen. Wanneer zwaardere brandstoffen en koolwaterstoffen, zoals benzine of diesel, lekken, slaan zij dicht bij de grond neer. Waterstof daarentegen is een van de lichtste elementen op aarde, dus bij een lek verspreidt het gas zich snel naar boven. Dit maakt ontsteking minder waarschijnlijk, maar een ander verschil is dat waterstof gemakkelijker ontbrandt en brandt dan benzine of diesel. In feite is bij waterstof zelfs een vonk van statische elektriciteit uit iemands vinger voldoende om een explosie te veroorzaken. Waterstofvlammen zijn ook onzichtbaar, dus het is moeilijk te bepalen waar het eigenlijke "vuur" is, maar ze genereren een lage stralingswarmte door de afwezigheid van koolstof en hebben de neiging snel uit te branden.

Waterstof is reukloos, kleurloos en smaakloos, zodat lekken moeilijk te detecteren zijn met alleen menselijke zintuigen. Waterstof is niet giftig, maar in overdekte ruimten zoals accuopslagplaatsen kan het zich ophopen en verstikking veroorzaken doordat het zuurstof verdringt. Dit gevaar kan tot op zekere hoogte worden ondervangen door geurstoffen aan waterstofbrandstof toe te voegen, waardoor het een kunstmatige geur krijgt en gebruikers worden gewaarschuwd in geval van een lek. Maar omdat waterstof zich snel verspreidt, zal de geurstof waarschijnlijk niet meereizen. Binnen lekkende waterstof verzamelt zich snel, aanvankelijk aan het plafond, en vult uiteindelijk de ruimte. Daarom is de plaatsing van gasdetectoren van cruciaal belang voor de vroegtijdige opsporing van een lek.

Waterstof wordt gewoonlijk opgeslagen en vervoerd in tanks met vloeibaar waterstof. Het laatste punt van zorg is dat vloeibare waterstof, omdat het wordt samengeperst, extreem koud is. Als waterstof uit de tank ontsnapt en in contact komt met de huid, kan dit ernstige bevriezing veroorzaken, of zelfs het verlies van ledematen.

Welke sensortechnologie is het best voor de detectie van waterstof?

Crowcon heeft een breed scala aan producten voor de detectie van waterstof. De traditionele sensortechnologieën voor de detectie van brandbare gassen zijn pellistors en infrarood (IR). Pellistor gassensoren (ook wel katalytische kraal gassensoren genoemd) zijn sinds de jaren 1960 de primaire technologie voor het detecteren van brandbare gassen en u kunt meer lezen over pellistor sensoren op onze pagina met oplossingen. Hun belangrijkste nadeel is echter dat pellistor-sensoren in zuurstofarme omgevingen niet goed functioneren en zelfs kunnen falen. In sommige installaties lopen pellistors het risico vergiftigd of geremd te worden, waardoor werknemers onbeschermd blijven. Ook zijn pellistor-sensoren niet faalveilig, en een sensorstoring wordt niet gedetecteerd tenzij er testgas wordt toegepast.

Infraroodsensoren zijn een betrouwbare manier om brandbare koolwaterstoffen in zuurstofarme omgevingen te detecteren. Ze zijn niet gevoelig voor vergiftiging, dus IR kan de veiligheid in deze omstandigheden aanzienlijk verbeteren. Lees meer over IR-sensoren op onze pagina met oplossingen, en de verschillen tussen pellistors en IR-sensoren in de volgende blog.

Net zoals pellistors gevoelig zijn voor vergiftiging, zijn IR-sensoren gevoelig voor zware mechanische en thermische schokken en worden zij ook sterk beïnvloed door grove drukveranderingen. Bovendien kunnen IR-sensoren niet worden gebruikt om waterstof te detecteren. De beste optie voor de detectie van brandbaar waterstofgas is dus de sensortechnologie met moleculaire eigenschappen spectrometer (MPS™). Deze vereist geen kalibratie gedurende de hele levensduur van de sensor, en aangezien MPS ontvlambare gassen detecteert zonder het risico van vergiftiging of valse alarmen, kan het aanzienlijk besparen op de totale eigendomskosten en de interactie met eenheden verminderen, wat resulteert in gemoedsrust en minder risico voor operatoren. Molecular property spectrometer gasdetectie werd ontwikkeld aan de Universiteit van Nevada en is momenteel de enige gasdetectietechnologie die in staat is meerdere brandbare gassen, waaronder waterstof, tegelijk, zeer nauwkeurig en met één sensor te detecteren.

Lees onze whitepaper voor meer informatie over onze MPS-sensortechnologie en bezoek voor meer informatie over waterstofgasdetectie onze industriepagina en bekijk enkele van onze andere waterstofbronnen:

Wat moet je weten over waterstof?

Groene waterstof - een overzicht

Blauwe Waterstof - Een Overzicht

Xgard Bright MPS biedt waterstofdetectie in energieopslagtoepassing

Vernielen siliconenimplantaten uw gasdetectie?

Op het gebied van gasdetectie zijn pellistors sinds de jaren 60 de voornaamste technologie voor de detectie van brandbare gassen. In de meeste omstandigheden zijn pellistors, bij correct onderhoud, een betrouwbaar, kosteneffectief middel voor de bewaking van brandbare niveaus van brandbare gassen. Er zijn echter omstandigheden waarin deze technologie niet de beste keuze is, en in plaats daarvan moet infraroodtechnologie (IR) worden overwogen.

Lees verder. "Vernielen siliconen implantaten uw gasdetectie?"