ما هي الاستخدامات الصناعية التي يمكن أن تمتلكها أجهزة الكشف عن الغازات الخطرة والخطرة؟
في الواقع، العديد من الغازات التي نواجهها في مجالي السلامة والصحة هي عبارة عن خليط من الغازات العضوية وغير العضوية. لأسباب مختلفة، لا يزال فهمنا الحالي للغازات السامة والضارة يركز بشكل أكبر على الغازات القابلة للاحتراق، والغازات التي يمكن أن تسبب التسمم الحاد (مثل كبريتيد الهيدروجين وحمض السيانوريك)، بالإضافة إلى بعض الغازات السامة الشائعة (مثل أول أكسيد الكربون). والأكسجين وغيرها من أجهزة الكشف. لذلك، ستركز هذه المقالة أولاً على التعريف بهذه الأنواع من أجهزة الكشف، وتقديم اقتراحات لتطبيق مختلف أجهزة كشف الغازات السامة والضارة (غير العضوية/العضوية) بناءً على الوضع الحالي.
تصنيف أجهزة الكشف عن الغازات السامة والضارة والمكون الرئيسي لكاشف الغاز الأصلي هو أجهزة استشعار الغاز.
يمكن تقسيم أجهزة استشعار الغاز إلى ثلاث فئات من حيث المبدأ:
أ) أجهزة استشعار الغاز التي تستخدم الخصائص الفيزيائية والكيميائية، مثل نوع أشباه الموصلات (التحكم في السطح، التحكم في الحجم، النوع المحتمل للسطح)، ونوع الاحتراق الحفاز، ونوع التوصيل الحراري الصلب، وما إلى ذلك.
ب) أجهزة استشعار الغاز التي تستخدم الخصائص الفيزيائية، مثل التوصيل الحراري، والتداخل البصري، وامتصاص الأشعة تحت الحمراء، وما إلى ذلك.
ج) أجهزة استشعار الغاز التي تستخدم الخصائص الكهروكيميائية، مثل التحليل الكهربائي المحتمل الثابت، وبطارية جافاني، والقطب الأيوني الغشائي، والكهارل الثابت، وما إلى ذلك.
وبحسب المخاطر، نقوم بتصنيف الغازات السامة والضارة إلى فئتين: الغازات القابلة للاحتراق والغازات السامة.
ونظرًا لاختلاف خصائصها ومخاطرها، تختلف أيضًا طرق اكتشافها.
الغاز القابل للاحتراق هو غاز خطير شائع الاستخدام في البيئات الصناعية مثل صناعة البتروكيماويات. ويتكون بشكل رئيسي من غازات عضوية مثل الألكانات وبعض الغازات غير العضوية مثل أول أكسيد الكربون. انفجار الغازات القابلة للاحتراق يجب أن تتوافر فيه شروط معينة، أي تركيز معين من الغازات القابلة للاحتراق، وكمية معينة من الأكسجين، وحرارة كافية لإشعال مصدر الاشتعال. هذه هي عناصر الانفجار الثلاثة (كما هو موضح في مثلث الانفجار في الشكل الأيسر أعلاه)، والتي لا غنى عنها. بمعنى آخر، فإن غياب أي من هذه الشروط لن يتسبب في نشوب حريق أو انفجار. عندما يتم خلط الغازات القابلة للاحتراق (البخار والغبار) والأكسجين وتصل إلى تركيز معين، سيحدث انفجار عند مواجهة مصدر حريق بدرجة حرارة معينة. نحن نطلق على تركيز الغاز القابل للاحتراق الذي ينفجر عندما يلتقي بمصدر الحريق حد تركيز الانفجار، ويشار إليه باسم حد القابلية للاشتعال، والذي يتم التعبير عنه عمومًا بالنسبة المئوية. في الواقع، هذا الخليط لا ينفجر بالضرورة عند أي نسبة خلط ويتطلب نطاق تركيز.
لن يحدث انفجار عندما يكون تركيز الغاز القابل للاحتراق أقل من LEL (الحد الأدنى للانفجار) (تركيز غير كافٍ للغاز القابل للاحتراق) وعندما يكون تركيزه أعلى من UEL (الحد الأقصى للانفجار) (الأكسجين غير كافي). يختلف LEL وUEL للغازات القابلة للاحتراق المختلفة (راجع المقدمة في العدد الثامن)، وهو ما يجب أخذه في الاعتبار عند معايرة الجهاز. لأسباب تتعلق بالسلامة، يجب علينا عمومًا إصدار إنذار عندما يتراوح تركيز الغاز القابل للاحتراق بين 10 بالمائة و20 بالمائة من الحد الأدنى للانفجار. هنا، ينص على 10 بالمائة من الحد الأدنى للانفجار. قم بعمل إنذار تحذيري، و20 بالمائة من الحد الأدنى للانفجار يطلق عليه إنذار الخطر. ولهذا السبب نشير إلى أجهزة الكشف عن الغاز القابل للاحتراق باسم كاشفات الحد الأدنى للإشعاع (LEL).
تجدر الإشارة إلى أن نسبة 100 بالمائة المعروضة على كاشف الحد الأدنى للانفجار لا تعني أن تركيز الغازات القابلة للاحتراق يصل إلى 100 بالمائة من حجم الغاز، بل يصل إلى 100 بالمائة من الحد الأدنى للانفجار، وهو ما يعادل الحد الأدنى للانفجار للغازات القابلة للاحتراق . إذا كان غاز الميثان، 100 بالمائة LEL=4 بالمائة من تركيز الحجم (VOL). أثناء التشغيل، تُستخدم أجهزة الكشف التي تقيس هذه الغازات باستخدام LEL بشكل شائع في أجهزة كشف الاحتراق الحفاز. مبدأها هو وحدة الكشف عن الجسر المزدوج (يشار إليها عادة بجسر ويتستون).
أحد هذه الجسور السلكية البلاتينية مطلي بمواد احتراق محفزة. طالما يمكن إشعال أي غاز قابل للاشتعال بواسطة القطب، فإن مقاومة جسر سلك البلاتين ستتغير بسبب تغيرات درجة الحرارة. يتناسب تغيير المقاومة هذا مع تركيز الغاز القابل للاحتراق. يمكن حساب تركيز الغاز القابل للاحتراق من خلال نظام دائرة الجهاز والمعالج الدقيق. يمكن أيضًا العثور في السوق على أجهزة كشف التوصيل الحراري VOL التي تقيس بشكل مباشر تركيز حجم الغازات القابلة للاحتراق، وهناك بالفعل أجهزة كشف تجمع بين LEL/VOL. يعتبر كاشف VOL القابل للاحتراق مناسبًا بشكل خاص لقياس حجم تركيز الغازات القابلة للاحتراق (VOL) في البيئات التي تعاني من نقص الأكسجين (التي تعاني من نقص الأكسجين).
يمكن أن تتواجد الغازات السامة في كل من المواد الخام للإنتاج، مثل معظم المواد الكيميائية العضوية (VOCs)، والمنتجات الثانوية في مراحل مختلفة من عملية الإنتاج، مثل الأمونيا وأول أكسيد الكربون وكبريتيد الهيدروجين وما إلى ذلك. إنها عوامل خطر كبيرة تشكل تهديدًا للعمال. ولا يشمل هذا النوع من الضرر الضرر المباشر فقط، مثل الانزعاج الجسدي والمرض والوفاة وما إلى ذلك، بل يشمل أيضًا الضرر طويل المدى لجسم الإنسان، مثل الإعاقة والسرطان وغيرها. ويتم الكشف عن هذه الغازات السامة والضارة وهي قضية ينبغي للبلدان النامية أن تبدأ في إيلاء الاهتمام الكافي لها.
