دتکتورهای گاز برای تشخیص انواع گازهایی که برای انسان زیان دارند ساخته شده اند. شاید کمتر کسی باشد که از مزایای دتکتور های گاز اطلاعی نداشته باشد. سالیان دور برای تشخیص کمبود اکسیژن در معادن از پرنده‌گان استفاده میکردند، در زیر دریایی‌های اولیه نیز به همین روش اکتفا میکردند. 

در معادن باید تدابیر لازم جهت نظارت پیوسته و مناسب بر سیستم تهویه وجود داشته باشد، تا اطمینان حاصل شود که جو داخل معدن خطری برای سلامت و ایمنی افراد ندارد. میزان پایش به نوع و پیچیدگی معدن و آلاینده‌های بالقوه موجود در آن بستگی دارد. ضروری است برای اندازه گیری میزان گازهای درون معدن حتما در نقاط متعددی از فظای معادن عمل نمونه برداری و تشخیص انجام پذیرد. یعنی فراوانی و تعداد دتکتور های استفاده شده در یک معدن به میزان آلودگی محیط آن معدن بستگی دارد. 

بیشترین گازهای قابل انفجار معادن عبارتند از:

متان
مونوکسيد‌کربن

دی‌اکسید‌کربن
هيدروژن

گاز متان:

گازمتان که درنتيجه تکامل تدريجی زغال سنگ به وجود می‌آید و در معادن زغال سنگ ممکن است درون سنگ يا لايه‌های زغال انباشته شده باشد. زمانیکه لايه‌ای از خاک معدن استخراج می‌گردد فشار از روی اين گازها برداشته و باعث متصاعد و پراکنده شدن گاز متان و دیگر گازها در فضای معدن می‌شود. در يک معدن زغال‌ سنگ گاز متان ممکن است درهر محلی موجود باشد به همین علت استفاده از دتکتور گاز برای تشخیص این گازها در معادن امریست ضروری. از روشهای جديدی که جهت تشخیص گاز متان مورداستفاده قرار گرفته است به کارگيری دتکتور گاز متان می‌باشد.

ردیاب های گاز CH4 که بهمراه سنسور مادون قرمز تولید شده‌اند بر اساس خواص فیزیکی، مولکول های گاز CH4 اقدام به تشخیص و اندازه‌گیری غلظت گاز متان، می‌کنند. یعنی مولکول‌های گاز متان نور  مادون قرمز یا طول موج های خاص را جذب می کنند. آشکارساز نور با تابش نور از طریق گاز مورد نظر و استفاده از فیلترهای نوری مناسب، خروجی به دست می آورد که به مقدار غلظت CH4 رابطه مستقیمی دارد.

در معادن لازم است وقتیکه غلظت گاز متان از 1٪ فراتر رفت حتما تمهیداتی جهت حفظ ایمنی پرسنل انجام داد. چونکه  سطوح گاز متان می‌توانند به سرعت بالا و پایین بیایند، و زمان واکنش پرسنل به تغییرات بسیار کم است. ماکزیمم غلظت گاز نیز سطح 5% است. حتما بایستی سعی شود جو معدن حاوی بیش از 12500 ppm یا 1.25 درصد حجمی متان نباشد.

مونوکسيدکربن:

مونوکسیدکربن با استفاده از دتکتور گاز CO دارای حسگر الکتروشیمیایی براحتی تشخیص داده می شود. این سنسور می‌تواند میزان غلظت CO را با اکسید کردن گاز درون الکترود اندازه‌گیری کند. برای کاهش حساسیت دتکتور نسبت به سایر گازهای قابل احتراق، مثل: H2S ،N02 ،NO و SO2 از فیلترهای مخصوص در قسمت سنسور استفاده میشود.

اندازه گیری سطح CO به تشخیص آتش سوزی و گرمایش معدن کمک می کند. حسگرها، افزایش مداوم غلظت CO را بدون کم و کاستی انجام می‌دهند. اگرچه دود ناشی از تجهیزات پرکاربرد موتوری درون معادن می توانند آلارم مونوکسید کربن را بصدا بیاورد، ولی میتوان بر حسب الگو هایی افزایش و کاهش سریع گاز را مشخص کرد و نسبت به گاز ایجاد شده توسط اگزوز تجهیزات موتوری، و CO درون معدن تمایزی بوجود آورد.

ناگفته نماند تنها محلی ازمعدن که درآن تمرکز گاز مونوکسيدکربن ممکن است به حد قابل انفجار برسد درنزديکی محل حريق است. اگرحريق کاملی رخ دهد به ويژه اگر ميزان اکسيژن محدود باشد ممکن است غلظت بالايی از اين گاز ايجاد شود.

دی اکسید کربن :

دی اکسید کربن  را می توان براحتی با استفاده از ردیاب گاز دارای حسگر مادون قرمز اندازه گیری کرد. این اندازه گیری بر اساس ویژگی فیزیکی است که مولکول های CO2 در مواجهه با نور مادون قرمز از خود نشان می‌دهند بعبارتی دتکتور گاز با سنسور IR می‌تواند طول موج های CO2 را جذب کند. آشکارساز گاز IR با دریافت تابشهای نوری از طریق گاز هدف و استفاده از فیلترهای نوری مناسب، خروجی ای به دست می‌آورد که می تواند مقدار غلظت CO2 را تشخیص دهد.

هيدروژن:

هيدروژن نيز به هنگام حريق آزاد می‌شود.
لايه‌های زغال‌سنگ حاوی گاز هيدروژن است و در اثر آتش سوزی اين گاز از زغال‌سنگ رها ميشود.

سولفید هیدروژن:

سولفید هیدروژن را می توان با استفاده از یک آشکارساز گاز مجهز به سنسور الکتروشیمیایی و یا با استفاده از لوله‌های رنگی قدیمی اندازه گیری کرد. سنسور دتکتور گاز H2S جهت تشخیص غلظت گاز هوای محیط معدن را تحت یک واکنش شیمیایی قرار میدهد این عمل باعث بوجود آمدن جریانی درون سنسور می‌شود که جریان بدست آمده مستقیماً متناسب با غلظت گاز موجود در جو است.

سولفید هیدروژن گازی سمی است که به ویژه در معادن زیرزمینی آلی، منابع گاز طبیعی، سایت‌های حفاری، چشمه‌های آب گرم و فاضلاب یافت می‌شود. این گاز بی رنگ و قابل اشتعال بوی تخم مرغ فاسد می دهد و انسان میتواند غلظت بالای 1ppm این گاز را براحتی تشخیص دهد با این حال، با قرار گرفتن در معرض طولانی مدت، اعصاب شروع به بی حس شدن می کنند و حس بویایی فرد ضعیف می شود. بنابراین ردیابی و تشخیص بروش بویایی راه صحیحی نیست. 

غلظت سولفید هیدروژن که به طور طبیعی بین 0.0001 تا 0.0002 پی پی ام در هوای تازه وجود دارد، طبق استانداردها نباید از 0.05ppm و میانگین ساعتی 0.125ppm بیشتر باشد. سولفید هیدروژن یک گاز سمی است و در صورت قرار گرفتن در معرض غلظت های بالا برای مدت طولانی می تواند عواقب کشنده ای داشته باشد. به دلیل اثرات شیمیایی که در بدن انسان ایجاد می کند، مکانیسم تنفس سلولی را متوقف کرده و اکسیژن را مسدود می کند. در غلظت های بالا، پس از چند نفس، قربانی نمی تواند نفس بکشد و از دست دادن هوشیاری را تجربه می کند. در اینجا لیستی از اثرات احتمالی بر انسان وجود دارد.

گاز سولفید هیدروژن 20 درصد سنگین تر از هوا است. بنابراین، در مناطق محاصره شده و گودال های زمینی که تهویه کافی وجود ندارد تجمع می یابد و در نتیجه به پایین فرو می رود. علاوه بر اثرات سمی کشنده آن، اشتعال پذیری آن یک خطر جداگانه به همراه دارد. هنگامی که غلظت سولفید هیدروژن که دمای احتراق آن 260 درجه سانتیگراد است، به 4.3٪ - 46٪ می رسد، خطر انفجار ایجاد می کند و هنگامی که می سوزد گاز دی اکسید گوگرد (SO2) که گاز سمی دیگری است را آزاد می کند. با توجه به این اثرات مضر و کشنده، ایجاد سیستم های لازم برای تشخیص گاز موجود در محیط به منظور جلوگیری از قرار گرفتن کارگران شاغل در حفاری نفت، معادن و فاضلاب ضروری است.

انواع سنسورهای استفاده شده در دتکتور گاز:

  • دتکتور گاز با سنسور کاتالیستی یا پلیستری
  • دتکتور گاز با سنسور الکتروشیمیایی 
  • دتکتور گاز با سنسور مادون قرمز
  • دتکتور گاز با سنسور نیمه هادی
  • و دتکتور گاز با سنسور PID

دتکتورهای گاز که از سنسور کاتالیستی برای تشخیص گاز بهره می‌برند، قیمت پایینی دارند ولی در عوض، غلظت بسیار بالای گاز محیطی برای سنسور پلیستری بسیار خطرناک بوده و باعث خراب شدن قسمت سنسور میشود. برای اجتناب از خراب شدن سنسور کاتالیستی يا پلیستری، شرکت پروسنس تمهیداتی اندیشیده است که به آن حالت Pellistor-Saver میگوییم.

Pellistor-Saver: خاموش کردن دتکتور گاز بصورت هوشمند در غلظت بسیار بالای گاز بدلیل بالا بردن عمر مفید دتکتور گاز و ارسال آلارم هشدار به اتاق کنترل و هر مکانی که بصورت مستمر به دتکتورها نظارت دارد.

دتکتور‌های گاز قابلیت تشخیص انواع گازها را دارند مثل:

  • گاز اکسیژن
  • گاز هیدروژن
  • گاز پنتان
  • گاز متان
  • گاز بوتان
  • گاز مایع
  • گاز آمونیاک
  • گاز دی‌اکسید کربن
  • گاز ایزو پروپان
  • گاز اسید اسیتیک
  • گاز هیدرو کربن
  • گاز اوزون
  • گاز فریون
  • گاز اتیلن
  • و تشخیص چندین گاز دیگر...

دتکتورهای گاز میتواند انواع خروجی ها را داشته باشند: 

  • خروجی سیگنال آنالوگ 4 الی 20 میلی آمپر و ارسال آن به یک کنترلر جهت ثبت و پردازش مقدار گاز محیط
  • اتصال به شبکه RS485 (مد باس) 
  • قابلیت متصل شدن به شبکه صنعتی هارت HART برای شبکه کردن چندین دتکتور‌گاز
  • قابلیت اضافه شدن رله برد ( چند رله‌ای) به انتخاب مشتری جهت فعال کردن رله آلارم (آلارم هشدار و خطا)

در بعضی از دتکتورها امکان ثبت وقایع اتفاق افتاده در خود دتکتور وجود دارد، از قبیل ثبت مقدار غلظت گاز موجود در محیط در سیکل‌های زمانی مختلف و ذخیره سازی آن وقایع در صورت قطع ولتاژ تغذیه ورودی دتکتور، که به این امکان Data Logger داشتن دتکتور گاز گفته میشود.

اساس کار سنسورهای الکتروشيميايی:

اساس کار سنسورهای الکتروشيميايی که با افزايش مولکولهای گازهايی مانند متان و مونوکسيدکربن و دیگر گازها، مقدار مقاومت آن کاهش يافته و باعث ارسال خروجی سیگنالی به اتاق کنترل می‌شود.

اين سنسورها در سراسر معدن قرار می‌گيرند و گازهای گوناگون را با توجه به غلظت آنها که برای هر سنسور قابل تشخیص و آشکار سازی است به اتاق کنترل از طریق سیگنال خروجی اعلام می‌کنند. نهایتا اين سيگنالها بوسيله ترمينالهایی که وظيفه جمع‌آوری اطلاعات ازنقاط مختلف معدن را دارند به کامپيوتر مرکزی ارسال می‌شوند، بدين ترتيب می توان دريافت که در هر لحظه مقدار گازهای گوناگون در چه محل‌هایی وجود دارند و همچنین میزان غلظت آن گاز‌ها چقدر است. در انتها کنترلر این اطلاعات را تجزیه و تحلیل کرده و برحسب نیاز و طراحی از قبل انجام شده هواکش‌ها و يا آژيرهای اخطار را روشن می‌کند.

برای آشنایی با بهترین برندهای دتکتور گاز در ایران کلیک کنید!