Przenośny detektor siarkowodoru (H2S)
Detektor siarkowodoru jest osobistym urządzeniem bezpieczeństwa umożliwiającym odpowiednio wczesne wykrycie i pomiar stężenia tego toksycznego gazu. Stosowanie czujników siarkowodoru jest wymagane regulacjami w wielu branżach.
Charakterystyka siarkowodoru
Typową właściwością siarkowodoru jest charakterystyczny zapach zgniłego jajka. To jednak jest "podstępna" właściwość. Przy stężeniu ok. 300 mg/m3 (200 ppm) następuje porażenie nerwu węchowego i człowiek przestaje go wyczuwać. Bez przenośnego detektora siarkowodoru powstaje złudzenie, że zagrożenie minęło, a tymczasem rośnie śmiertelnie niebezpieczne stężenie.
Siarkowodór przy stężeniu 4% objętościowo w powietrzu staje się wybuchowy (Dolna Granica Wybuchowości), a przy stężeniu 45,5% jego stężenie jest zbyt wysokie, aby powstał wybuch (Górna Granica Wybuchowości) zgodnie z PN-EN ISO/IEC 80079-20-1. Współczynnik ciężaru siarkowodoru w stosunku do powietrza wynosi 1,19:1 w temp. 0oC, co oznacza, że będzie kierował się ku podłożu.
Siarkowodór jest przede wszystkim gazem silnie toksycznym. Regulacje prawne określiły NDS (Najwyższe Dopuszczalne Stężenie) przy stężeniu 7 mg/m³ (około 5 ppm - parts per million dla t=20oC), a NDSCh (Najwyższe Dopuszczalne Stężenie Chwilowe) dla 14 mg/m³ (około 10 ppm dla t=20oC). Należy pamiętać, że są to wartości średnie i miernik siarkowodoru musi być w stanie taki pomiar realizować. W urządzeniach często parametry te są określane jako TWA (ang. Time Weighted Average) i STEL (ang. Short Term Exposure Limit).
Długotrwałe przebywanie lub narażenie na wysokie stężenie siarkowodoru może być nawet śmiertelne, tym samym osobiste przenośne czujniki siarkowodoru stanowią nieodłączny element wyposażenia pracowników.
Tabela przedstawiona poniżej została przygotowana w oparciu o ogólnodostępne źródła. Obrazuje oddziaływanie siarkowodoru na organizm człowieka w zależności od poziomu stężenia.
P.T.SIGNAL oraz autor nie biorą odpowiedzialności za jakiekolwiek wykorzystanie poniższych informacji w jakimkolwiek celu.
| Poziom stężenia (H2S) w powietrzu [ppm] | Symptomy u człowieka |
|---|---|
| 0,2 | Najniższa wartość w jakiej człowiek jest w stanie wyczuć obecność siarkowodoru |
| 3 – 5 | Silny zapach |
| 5 | Najwyższa dozwolona ilość siarkowodoru w powietrzu przez 8 godzin pracy (dla t=20oC) |
| 10 – 50 | Podrażnione oczy |
| 50 – 100 | Kaszel wynikający z podrażnienia układu oddechowego |
| 100 – 200 | Ból głowy i oczu (spowodowany zapaleniem spojówek) |
| 300 – 500 | Zagrożenie życia w ciągu 60 minut |
| 500 – 700 | Bardzo silne osłabienie układu nerwowego |
| Powyżej 700 | Zgon w ciągu krótkiego czasu |
Budowa detektora siarkowodoru
Przenośny czujnik siarkowodoru z reguły jest niewielkim urządzeniem mieszczącym się w dłoni. Składa się z elementu pomiarowego oraz układu elektroniki, a całość zamknięta jest w obudowie, która w dobrych urządzeniach jest wodoszczelna (stopień ochrony IP67). Wlot układu pomiarowego chroniony jest półprzepuszczalną membraną, która pozwala na przedostawanie się gazu i blokuje dostęp wody.
Miernik siarkowodoru wyposażony jest w sygnalizację optyczną, akustyczną i wibracyjną co pozwala na powiadomienie użytkownika o alarmie nawet gdy w danej chwili nie patrzy na urządzenie. W ograniczonym oświetleniu ważną rolę odgrywa podświetlenie wyświetlacza, które pozwala odczytać pomiar. Przenośne czujniki siarkowodoru występują jako detektory jednogazowe lub wielogazowe umożliwiające pomiar wielu gazów.
W przestrzeniach zamkniętych i miejscach trudno dostępnych wykorzystuje się detektory siarkowodoru wyposażone w pompkę zasysającą umożliwiającą pomiar z bezpiecznej odległości. Do mocowania wykrywacza siarkowodoru używa się metalowych klipsów z uchem lub dedykowanych zaczepów odzieżowych.
W przypadku pomiarów w strefie zagrożenia wybuchem detektor siarkowodoru powinien mieć budowę przeciwwybuchową (ATEX).
W najnowszych miernikach element pomiarowy znajduje się w wymiennym kartridżu co pozwala na łatwą wymianę nawet w warunkach "polowych" lub na zmianę mierzonego gazu/ów, albo nawet dołożenie pompki zasysającej.
Miernik siarkowodoru – technologia pomiarowa
Do pomiaru w wykrywaczach siarkowodoru używa się technologii elektrochemicznej. Gaz dostaje się do sensora poprzez membranę i zachodzi reakcja chemiczna w kontakcie z elektrolitem wypełniającym element pomiarowy. W jej wyniku powstają cząsteczki naładowane dodatnio i ujemnie, które są wychwytywane przez elektrody zanurzone w elektrolicie. W wyniku tego tworzy się ładunek elektryczny, który może być odczytany przez układ elektroniki detektora siarkowodoru.
Czujnik siarkowodoru wyposażony w technologię elektrochemiczną jest w stanie mierzyć niskie stężenia toksyczne i zapewnia wysoką selektywność (niską reakcję na inne gazy). Należy jednak unikać przekraczania zakresu pomiarowego sensora.
Przenośny czujnik siarkowodoru – zakres pomiarowy
Typowy zakres pomiarowy detektora siarkowodoru to 0-100ppm z rozdzielczością 0,1ppm. Taki zakres jest optymalny dla pomiarów toksycznych właściwości. W niektórych urządzeniach dostępny jest zakres 0-500ppm z rozdzielczością 0,5ppm, który może być wykorzystywany do niektórych zastosowań. Należy pamiętać, że rozdzielczość to nie to samo co błąd pomiarowy, który może być większy. Typowo przyjmując błąd na poziomie 3% czyli 3ppm dla zakresu 0-100 ppm taki poziom będzie odpowiedni aby sygnalizować wartości NDS (ok.5ppm) i NDSCh (ok.10ppm).
Poniższa tabela pokazuje możliwy błąd pomiarowy w stosunku do zakresu.
| Zakres pomiarowy | Rozdzielczość | Próg alarmowy NDS | Niepewność pomiaru przy błędzie 3% |
|---|---|---|---|
| 0-50 ppm | 0,1 ppm | 5 ppm | 1,5 ppm |
| 0-100 ppm | 0,1 ppm | 5 ppm | 3 ppm |
| 0-500 ppm | 0,5 ppm | 5 ppm | 15 ppm |
| 0-1000 ppm | 1 ppm | 5 ppm | 30 ppm |
Jak widać większy zakres nie oznacza "lepszego" wykrywacza siarkowodoru. Wybierając zakres pomiarowy należy wziąć pod uwagę zarówno błąd pomiarowy jak i możliwość przekraczania zakresu pomiarowego więc mniejszy zakres także może nie być korzystny.
Przenośne mierniki siarkowodoru – alarmowanie
Funkcja alarmowania to kluczowy element bezpieczeństwa urządzeń przenośnych. Parametry takie jak poziom alarmowy mogą być regulowane przez operatora. Typowe mierniki siarkowodoru uruchamiając alarm umożliwiają powiadomienie użytkownika i ewentualnie kogoś w pobliżu. Jeżeli użytkownik pracuje sam to lepszym rozwiązaniem jest detektor siarkowodoru zintegrowany z systemem bezpieczeństwa osób pracujących w pojedynkę, który zapewnia przesyłanie pomiarów i alarmów w trybie on-line, komunikację głosową oraz lokalizację urządzenia.
Szersze informacje na temat zintegrowanych systemów bezpieczeństwa osób pracujących w pojedynkę: Jak działa system bezpieczeństwa dla osób pracujących w pojedynkę?
Rejestracja pomiarów przez czujnik siarkowodoru
Dane pomiarowe to ważny element praktyczny i dowodowy. Dzięki wbudowanej pamięci wykrywacza siarkowodoru można określić jakie stężenia były rejestrowane, a co ważniejsze można dowieść, np. przy wypadku, że pomiary były prowadzone i w jaki sposób. W najnowszych systemach wsparcia pracowników zintegrowanych z detektorem siarkowodoru dane mogą być przesyłane on-line wraz z lokalizacją. To ważny element wsparcia dla służby bezpieczeństwa ponieważ zarejestrowane przez czujnik siarkowodoru przekroczenia mogą być zweryfikowane i możliwa jest eliminacja potencjalnych zagrożeń. Jak działa system wsparcia i analizy danych?
Wykrywacz siarkowodoru – eksploatacja
Użytkowanie czujnika siarkowodoru to ważny element ponieważ pozwala na minimalizowanie awarii i poprawność pomiarów. Na rynku dostępne są detektory siarkowodoru nie wymagające kalibracji, które od uruchomienia pracują przez określony czas. Sprawdzają się doskonale w zastosowaniach ratowniczych i na statkach gdzie urządzenie musi być ciągle gotowe do pracy, a czynności serwisowe stanowią spory. Często są wykorzystywane do jednorazowych kontraktów, po zakończeniu, których nie byłyby już potrzebne.
W alternatywie dostępne są mierniki siarkowodoru, które przewidują wieloletnią eksploatację. W jej trakcie wymagają one okresowych kalibracji/adiustacji, wymiany elementów eksploatacyjnych, a w szczególności elementów pomiarowych, membran czy uszczelnień. Koszty tych rozwiązań najczęściej są zbliżone w ujęciu całego okresu eksploatacji.
Zastosowania przenośnych detektorów siarkowodoru
Osobiste czujniki siarkowodoru są częstym wyposażeniem służb ratowniczych, pracowników oczyszczalni i zakładów komunalnych, pracowników firm telekomunikacyjnych, zakładów przemysłowych i petrochemicznych. Mierniki siarkowodoru są także wyposażeniem służb nadzoru jak np. inspektoraty weterynarii czy dozór techniczny.
