Sabit Gaz Dedektörü Nedir?
Tehlikeli gaz kaçaklarının sürekli olarak izlenmesinde en yaygın kullanılan yöntem, kaçak meydana gelme olasılığı bulunan yerlere sabit gaz dedektörleri yerleştirmektir. Bunlar genellikle gaz ihtiva etmeyen emniyetli bir uzaklıkta bulunan ve ekrana, alarm göstergelerine, olay kaydı cihazlarına vs. sahip olan çok kanallı bir denetleyiciye elektrikle bağlanırlar. Bu genellikle sabit gaz dedektörü (sabit noktalı bir sistem) olarak adlandırılır. Adından da anlaşılacağı gibi tesise (deniz platformu, petrol rafinerisi, laboratuvar soğuk depolama vs.) kalıcı olarak takılmıştır.
Bir gaz algılama sisteminin karmaşıklığı, verilerin oluşturulacağı kullanım türüne bağlıdır. Veri kaydı, bilgilerin sorunlu alanları tespit etmede kullanılmasına izin verir ve emniyet tedbirlerinin uygulanmasına destek olur. Sistem sadece uyarı amaçlı kullanılacaksa, sistemden gelen çıktılar basit olabilir ve veri depolamaya gerek kalmayabilir. Bu nedenle, bir sistem seçerken bilgilerin nasıl kullanılacağı bilinmeli ve buna göre doğru sistem bileşenleri seçilmelidir. Toksik gaz izlemesinde çok noktalı sistemlerin işyerindeki maruziyet sorunlarının pek çoğuna başarıyla yanıt verdiği ve hem sorunların tespit edilmesinde hem de iş yerindeki kirletici konsantrasyonları hakkında çalışanları ve tesis yönetimini bilgilendirmede son derece faydalı olduğu ortaya konmuştur.
Sabit Gaz Dedektörü Çeşitleri Nelerdir?
- Katalitik, elektrokimyasal, infrared sensör ve PID sensör teknolojisine sahip sabit gaz dedektörleri:
Katlitik sensörler; oksijenin olduğu ortamda yanıcı patlayıcı gazların algılanmasında tercih edilen,
Elektrokimyasal sensörler;oksijen ve toksik gazların algılanmasında tercih edilen,
Infrared sensörler; yoğun konsantrasyonda gaz olması muhtemel alanlarda (sensör zehirlenmesi bu sensör yapısında olmadığından), yanıcı patlayıcı gazlar için oksijenin olmadığı alanlarda daha çok tercih edilen,
PID sensörler; VOC gazların algılanmasında tercih edilen bir sensör teknolojisidir.
- Açık yollu sabit gaz dedektörleri; geniş alanda gaz algılama, çok hızlı cevap süresi, ölçümdeki kesinlik, sensör zehirlenmesinin olmaması, zorlu hava koşullarında çalışabilmesi ve minimum işletme maliyeti ile kullanıcısında pek çok avantaj sunan dedektörlerdir.
Sabit Gaz Dedektörlerinin Kabloları ve Bağlantı Kutuları Nedir?
Sanayi tipi bir gaz algılama sisteminde sensörler tesisin etrafında stratejik ve denetleyiciye farklı mesafelerdeki noktalara yerleştirilir. Denetleyicinin elektrik bağlantıları döşenirken, her sensör kablosunun kendi uzunluğuna bağlı olarak farklı bir elektrik çevrimi direncine sahip olacağı dikkate alınmalıdır. Sabit gerilimli dedektörlerin kalibrasyon işlemleri için hem sahadaki sensör hem de denetleyici tarafında iki kişiye ihtiyaç duyulacaktır. Sabit akımlı veya yerel vericili detektörlerde, sahadaki cihazın kalibrasyonu denetleyiciden bağımsız yapılabilir.
Sensör kabloları metal kanal sisteminden geçirilerek veya uygun bir mekanik korumalı kablo kullanılarak dış hasara karşı korunurlar. Sade, düşük dirençli ve "temiz" bağlantı uçları elde etmek için sensör bir bağlantı kutusuna monte edilir ve kablonun her iki ucuna da koruyucu rakorlar takılır. Tüm rakor boylarının ve vida dişlerinin bağlantı kutusuna ve kullanılan kabloların dış çapına uygun olması da çok önemlidir. Detektör ile bağlantı kutusu arasında güçlü bir hava koruma contası sağlanması için doğru sızdırmazlık pulu seçilmelidir. Dikkatten kaçırılmaması gereken bir başka husus da, sensör üreticilerinin tesisat için geçerli olacak kablo çekirdeği çap hesaplamalarında kullanılacak olan bilgileri verirken sensör bağlantılarının maksimum döngü direncini de (hat direnci değil) genellikle bildirmeleridir.
Sabit Gaz Dedektörleri Nerelerde Kullanılır?
Sürekli risk taşıyan noktalarda toksik, oksijen ve yanıcı-patlayıcı gaz tehlikelerine karşı ilgili yerlere montajının yapılması suretiyle devamlı olarak ortam koşullarının kontrol edilmesi gereken tesislerde kullanılan dedektörlerdir. Bunlardan bazılarını aşağıdaki gibi sıralayabiliriz:
- Atıksu arıtma tesisleri
- Enstrüman otomasyon firmaları
- Enerji santralleri
- Kimyasal üretim tesisleri
- Rafineriler
- Petrokimya tesisleri
- Demir-Çelik tesisleri
- Atık yakma tesisleri
- Ambalaj üretim tesisleri
- Otomotiv fabrikaları
- Üniversitelerin Ar-Ge merkezleri
- Denizcilik sektörü
- Gıda üretim tesisleri
Sabit Gaz Dedektörlerinde Çok Noktalı Ölçüm Tasarımında Nelere Dikkat Edilmelidir?
Çok noktalı sistemlerin tasarımında, muhtelif bileşenlere ve bunların ara bağlantılarına özellikle dikkat edilmelidir. Örneğin katalitik sensör kullanıldığında, sensörlerin elektrik kablosu bağlantıları sadece çıkış sinyalini değil aynı zamanda kablolar üzerindeki sinyal gerilimini azaltmak için sensöre yerleştirilmiş elektrik köprü devresine giden gücü de taşıyan her biri 1mm kareli üç çekirdeğe de sahip olacaktır.
Toksik Gaz Dedektörlerinde Gaz Numunesi Nasıl Çekilir ve Nelere Dikkat Edilmelidir?
Toksik (ve bazı alev alabilir) gaz algılama sistemlerinde genellikle üniteden uzak noktalarda havadan numuneler alınır ve gazlar pompalar tarafından bir dizi sentetik malzemeli dar çekirdekli boru vasıtasıyla sensörlere çekilir. Bu tür sistemlerin tasarımında uygun ebatlarda pompaların ve boruların, her borudan numune almak için sıralı numune alma ünitesinin, partikülleri durdurmak için filtrelerin veya gaz akışını kesen su tesisatının dikkatle seçilmesi gerekir. Boru çekirdeği ebadı kritik öneme sahiptir; standart boyda pompalarla hızlı yanıt süresini mümkün kılacak kadar büyük, ancak numunenin havayla seyreltilmesine imkan verecek kadar küçük olmalıdırlar. Her numune alma noktası ayrı bir boruya bağlanmalı, birkaç noktadan tek bir merkezi sensöre bağlantı yapılması halinde ise her numune arasında sensörün temiz havayla boşaltılması gerekir.
Sabit Gaz Dedektörlerinde Denetleyiciler Nasıl Konumlandırılır?
Sabit sistemlerde kullanılan denetleyiciler merkezi olarak konumlandırılabilecekleri gibi uygulamanın gereksinimlerine göre tesisin farklı noktalarına da dağıtılabilirler. Bu denetleyiciler bir kontrol paneline sahiptir ve tek kanallı (sensör başına bir kontrol kartı gibi) ya da çok kanallı konfigürasyonlar halinde sunulurlar. Çok kanallı konfigürasyon, elektrik, alan veya maliyet konusunda kısıtlamalar söz konusu olduğunda oldukça idealdir.
Sabit Gaz Dedektörlerinde Kontrol Üniteleri Ne İşe Yarar?
Kontrol üniteleri, her sensördeki gaz yoğunluğunu göstermek için LCD ekrana veya panel göstergesine ve genellikle alarm, hata ve kapama gibi işlevleri kontrol eden dahili rölelere sahiptirler. Kullanılabilecek alarm seviyelerinin sayısı denetleyicilere göre değişebilir, ancak genellikle yasal düzenlemelere veya sektörün genel uygulamalarına göre üç seviyeye kadar alarm belirlenebilir. Diğer faydalı özellikler arasında alarm kesme ve sıfırlama, aralık dışı göstergesi ve analog 4-20mA çıkışlar mevcuttur. Denetleyici ile DCS/BMS arasında arayüz oluşturmak için genellikle dijital çıkışlar kullanılır. Bir gaz algılama sisteminin temel amacının gaz yoğunluğu tehlikeli seviyeye ulaşmadan önce gaz oluşumunu algılamak ve daha büyük tehlikelerin ortaya çıkmasını önleyecek gerekli işlemleri başlatmak olduğu unutulmamalıdır. Gaz yoğunluğu tehlikeli seviyeye doğru yükselmeye devam ederse idari kapama yapılır ve uyarı alarmları verilir. Sadece personelin maruz kaldığı gaz yoğunluğu seviyelerini ölçmek veya bunları kaydetmek yeterli değildir.
Gaz Dedektörleri Nasıl Çalışır?
Algılanmak istenen hedef gaz, dedektörün ölçüm hücresine (sensörüne) nüfus etmesiyle algılama işlemi başlar. Her dedektörde kullanılan sensör yapısına bağlı olarak ölçüm prensibi farklılık göstermektedir. Cihazın ekranından veya dedektörün ilgili sinyallerinin bir PLC, Scada veya DCS sistemine bağlanmak suretiyle sensörün algıladığı gaz konsantrasyon değeri gösterilir. Dedektörlerde dahili bulunabilen röle çıkışlarıyla bir uyarıcı (siren, flaşör, vb) ekipman devreye sokulabilir, gaz konsantrasyon değerlerine göre alarm sistemi aktif ya da pasif edilebilir.
Yanıcı patlayıcı gazların algılamasında kullanılan katalitik sensörlerin yapısında iki tane pelistör adı verilen minik seramik kürecik bulunur. Pelistörün içinde bobin şeklinde sarılmış platinyum tel, üzerinde de katalizör katman bulunur. Patlayıcı gaz sensöre ulaştığında katalizör katman ile reaksiyona girer ve oksidasyon oluşur. Bunun sonucunda ise pelistörün ısısı artar. Pelistör ısısının artmasıyla birlikte içindeki platinyum tel bobinin elektriksel direnci artar. Katalitik sensörlerin yapısında bulunan pelistörlerden sadece bir tanesinin üzerinde katalizör katman bulunur. Diğer pelistör ise referans görevini görür. Wheatstone köprüsü şeklinde bağlanan pelistörler sayesinde ortam sıcaklığının artışı hatalı algılamaya yol açmaz. Eğer ortam sıcaklığı artarsa iki pelistörün de ısısı artar ve sensörde sinyal oluşmaz. Ancak patlayıcı gaz algılandığında sadece bir pelistör ısınır ve sensör sinyal oluşturur.
Yanıcı patlayıcı gazların algılamasında en çok kullanılan sensörlerden biri de infrared (IR) sensörlerdir. Infrared sensörler genellikle hidrokarbon gazların algılamasında kullanılır. Çünkü infrared sensörler yapısı gereği algılamasını hidrokarbon gazların infrared ışınların dalga boyunu değiştirme özelliğinden yararlanarak gerçekleştirir.
Toksik gazları veya oksijen gazını elektrokimyasal sensörlerle algılayabiliriz. Elektrokimyasal sensörler yapısında elektrot bulundurmaktadır. Ortamdaki gaz zardan geçerek elektrotlara ulaşır. Gaz ile elektrotlar kimyasal reaksiyona girer ve elektron akımı oluşur. Gaz konsantrasyonu arttıkça akım da artar. Sensörde oluşan akımın seviyesine göre dedektör alarm sinyali gönderir.
PID dedektörler ışık soğurma metodu ile çalışır.