Nejnavštěvovanější odborný web
pro stavebnictví a technická zařízení budov

Ověřování provozní spolehlivosti analyzátorů a detektorů plynů a par

Miroslava Ševčíková, Vědecko-výzkumný uhelný ústav (VVUÚ) Ostrava Radvanice

Recenzovaný

V tomto příspěvku je věnována pozornost základnímu prvku prvotní ochrany, a to detekčním zařízením pro zachycení vzniku nebezpečných koncentrací plynů a par kapalin. Jsou zde vybrány a popsány základní zkoušky podle typu zařízení a druhu detekovaného plynu, které jsou nezbytné při zajištění jejich správné a spolehlivé funkce.

1. Úvod

Pro včasnou detekci nebezpečných koncentrací hořlavých a toxických plynů a par existuje na trhu s přístroji bezpočet zařízení. Liší se nejen svým provedením, ale také účelem použití, velikostí, typem detekovaného plynu či páry a mnoha dalšími parametry. Podle typu je zjednodušeně můžeme rozdělit na stabilní zařízení, přemístitelná a přenosná zařízení. Dle využití pak známe analyzátory na jedné straně, kdy si představíme zařízení, které dokáže přesně analyzovat složení plynu a koncentraci všech složek v měřené směsi. Na druhé straně máme nejjednodušší zařízení – „signalizátor“. Mezi těmito přístroji stojí snímače a detektory plynu, což je sestava, ve které je umístěn snímací člen a která může obsahovat součásti návazných obvodů. Se všemi druhy se setkáváme v průmyslových oborech, kde se předpokládá výskyt plynů a par kapalin, které mohou ve směsi se vzduchem, popřípadě s kyslíkem způsobit vznik výbušné atmosféry a dále tam, kde by jejich přítomnost mohla ohrozit lidské zdraví.

Tento článek si klade za cíl upozornit na důležitost pravidelných kontrol funkčnosti již instalovaných zařízení a všech souvisejících prvků a popsat provádění základních zkoušek vycházejících z norem ČSN EN 60079-29-1 a ČSN EN 45544-1. Aby spolehlivost zařízení byla co nejvyšší, je nutno dodržovat pravidelné kontroly za účelem zjištění stability měřených koncentrací, přednastavených hodnot a výrobcem udávaných parametrů.

2. Dělení analyzátorů

Z pohledu vlastností analyzovaného prostředí je základním dělením:

analyzátory a detektory hořlavých plynů a par,
analyzátory a detektory toxických plynů a par.

Další kritéria dělení jsou pro hořlavé plyny a páry podle:

užití pro doly s výskytem metanu – skupina I a pro ostatní s výskytem metanu – skupina II,
mobility na stacionární, přemístitelné a přenosné,
funkce na analyzátory, detektory a signalizátory,
doby měření na trvale a epizodicky pracující.

Přístroje pro toxické plyny a páry rozdělujeme dle:

koncentrace plynu pro oblast limitních hodnot nebo vysoce nadlimitních,
mobility na stacionární, přemístitelné a přenosné a osobní,
funkce na analyzátory, detektory a signalizátory,
doby měření na trvale a epizodicky pracující.

Od tohoto rozdělení se odvíjejí i postupy a vyhodnocení jednotlivých zkoušek. Odlišná metodika zkoušek je vyžadována pro stabilně instalované detekční systémy a např. pro ruční přístroje.

3. Zkoušky pro měření hořlavých plynů a par ČSN EN 60079-29-1 ed. 2

Z řady zkoušek, které tato evropská norma popisuje a slouží především k certifikaci, jsou vybrány pouze takové, vztahující se k opakovaným kontrolám funkčnosti, nikoli podléhající certifikaci nových výrobků.

3.1 Kalibrační křivka

Obr. č. 1 Příklad přístroje, kde se provádí kalibrační křivka [3]

Zkouška je zásadní zkouškou pro zjištění deklarované funkce výrobcem, popřípadě její odchylky. Při zkoušce se vystaví přístroj směsi plynu 0 %, 10 %, 30 %, 50 %, 70 % a 90 % měřeného rozsahu, přičemž se začíná nejnižším a končí nejvyšším vybraným objemovým zlomkem. Tento postup se opakuje 3×, zaznamenají se skutečné reakce přístroje. Z nich se pak sestrojí kalibrační křivka a posoudí s hodnotami uváděnými výrobcem v návodu k použití.

3.2 Nastavení výstražné signalizační meze

Touto zkouškou se ověřuje spolehlivost signalizace překročení nastavené mezní koncentrace. Pro zařízení platí zkouška s koncentrací pod nastavenou mezí výrobcem a nad touto signalizační mezí. Pak zařízení vystavíme čistému vzduchu a následně zkušebnímu meznímu plynu až do aktivace signalizace. V případě několika výstražných signalizačních mezí, musí být zkouška prováděna na každý bod. Postup je přesně popsán v kap. 5.4.5. ČSN EN 60079-29-1 ed. 2.

3.3 Doba odezvy

Doba odezvy je důležitým ukazatelem pro zjištění rychlosti reakce senzoru na změny koncentrace měřeného plynu.

Této zkoušce se podrobí zařízení všech typů s výjimkou epizodicky pracujících a to tak, že zařízení zapneme v čistém vzduchu a po zahřívací době zkušebnímu plynu. Po stabilizaci se zkušebním plynem přivedeme čistý vzduch. Měříme pro oba směry: plyn–vzduch; vzduch–plyn. Doba odezvy pro t(90) je maximálně 60 sekund.

Obr. č. 2a Příklad přístrojů, kde se provádí kontrola výstražné signalizace [4]

Obr. č. 2b Příklad přístrojů, kde se provádí kontrola výstražné signalizace [4]

Obr. č. 2c Příklad přístrojů, kde se provádí kontrola výstražné signalizace [4]

Obr. č. 2 Příklad přístrojů, kde se provádí kontrola výstražné signalizace [4]

3.4 Zkoušky návazných obvodů

V případě detektorů s návaznými obvody jako je předání informací, uzavření přívodu plynu, napojení na software technologie a řada dalších možností, se doporučuje přístroj kontrolovat přímo v technologii. V laboratoři lze provést kontrolu spínání v návaznosti na kalibrační plyn. Další úkony se provádějí dle možností technologie na místě.

4. Zkoušky pro měření toxických plynů a paR ČSN EN 45544-1

U těchto přístrojů je základním rozlišením měřicí rozsah, který je odvozen od stanovených hygienických limitů, které jsou definovány pro každý toxický plyn. Proto rozlišujeme měření v oblasti limitních hodnot (bezpečnost pracovníků) a přístroje k měření vysoko nad limitními hodnotami (vyžadováno technologickými postupy). V mnohém se sled zkoušek i metody shodují. Zde klademe zvlášť velký důraz na přesnost a stabilitu.

4.1 Kolísání nuly, kalibrační křivka, celková nejistota měření

Přístroje sloužící k měření limitních hodnot (ČSN EN 45544-2) se zkouší zkušebním plynem 0,1; 0,5; 1; 2; 5násobek koncentrace standardního zkušebního plynu. Toto měření se provádí 6krát opakovaně. V případě přístrojů nad limitními hodnotami (ČSN EN 45544-3) se zkouší koncentrace 0, 10, 30, 50, 70, a 90 % horní meze rozsahu a opakuje se třikrát.

Z výsledků se sestaví tabulka pro výpočet nejistoty měření a sestrojí kalibrační křivka.

4.2 Poplachová signalizační mez a doba odezvy

Rozlišují se dvě varianty:

možnost nastavení jedné nebo dvou signalizačních mezí – zkouší se na 80 % zkušebního plynu,
již přednastavená mez od výrobce – zkouší se 70–80 % zkušebního plynu.

Kontroluje se signalizace a časový interval sepnutí.

Obr. č. 3a Příklad analyzátoru na CO₂ [5] [6]

Obr. č. 3c Ukázka kalibrační křivky [5] [6]

Obr. č. 3 Příklad analyzátoru na CO₂ a snímače CO a ukázka kalibrační křivky [5] [6]

5. Závěr

V návodu k obsluze každého přístroje jsou mimo jiné uvedeny důležité technické informace, ze kterých se vychází při kontrole přístroje. Jsou to zejména: detekovaný plyn, měřicí rozsah, pracovní prostředí, nastavení signalizačních mezí, doba odezvy, popis signalizace. Naleznete zde i informaci o doporučené kontrole přístroje.

Jde o požárně bezpečnostní zařízení a pro tyto platí:

Kontrola provozuschopnosti se provádí v rozsahu stanoveném právními předpisy, normativními požadavky a průvodní dokumentací výrobce nejméně jednou za rok, pokud výrobce, ověřená projektová dokumentace nebo podrobnější dokumentace anebo posouzení požárního nebezpečí nestanoví lhůty kratší. Kromě těchto kontrol se pravidelně provádí funkční zkoušky pověřenými pracovníky s cílem zjištění případné poruchy.

Výrobce zařízení zajišťuje kontrolu nebo je přenáší na servisní organizace. Dále mohou kontrolu provádět kalibrační laboratoř nebo zkušební laboratoř jako akreditované subjekty ČIA dle ČSN EN ISO/IEC 17025:2005, které provádí zkoušky v rámci certifikace výrobků a současně mohou provádět kontroly nastavení v průběhu užívání přístroje.

Přístroje pro detekci hořlavých a toxický plynů sehrávají zásadní roli při zachycení prvotního nebezpečí a předcházení havárií značného rozsahu. Ještě důležitější roli sehrávají v oblasti ochrany našeho zdraví. Dodržování kontrol a zajištěním provozuschopnosti přístrojů určených k detekci hořlavých a toxických plynů a par je nezbytný krok k zajištění kvality a spolehlivosti prvků pasivní i aktivní ochrany.

Použitá literatura

ČSN EN 60079-29-1 ed. 2 Výbušné atmosféry – Část 29-1: Detektory plynů – Funkční požadavky na detektory hořlavých plynů
ČSN EN 45544-1 – Ovzduší na pracovišti – Elektrické přístroje používané pro přímou detekci a přímé měření koncentrace toxických plynů a par – Část 1: Obecné požadavky a zkušební metody
Katalog výrobků. Dostupné z: https://www.sewerin.com/en/products/gas/gas-leak-detection-indoors/snooper-mini/
Katalog výrobků. Dostupné z: https://www.bola.cz/detektor-horlavych-plynu-honeywell-zpfl?gclid=EAIaIQobChMIhZasgomA5AIVjOmyCh3kUg0HEAQYAyABEgJ9NPD_BwE
Produktový katalog společnosti Guardian-ng. Dostupné z:
https://edinburghsensors.com/products/gas-monitors/guardian-ng/
Produktový katalog ASEKO s.r.o. Dostupné z: https://orders.aseko.com/cs/

English Synopsis

Reliability testing of gas and vapours detectors and analysers

In this article, we focus on fundamental element of primary protection – detection devices for registering the rise of hazardous concentrations of gases and vapors. We have chosen and described for each type of device and kind of detected gas basic tests that are necessary for ensuring their correct and reliable function.