<h2 dir=”ltr” align=”center”> كيف تعمل متحسسات الغاز؟
How Gas Detector Works?
تقوم متحسسات الغاز Gas Detectors بفحص تركيز غازات معينة في الهواء وبتقنيات مختلفة ، مما يمنع حدوث التسمم للأشخاص أو الحرائق للمعدات والمحطات الصناعية ، وتستعمل عادة لأغراض السلامة الصناعية. يتم تصنيعها على شكل محمول Portable Gas Detectors أو ثابت Fixed Type Gas Detectors للحصول على المراقبة المستمرة للمعمل والمعدات وتعمل على إعلام الفني أو المهندس بوجود نسب عالية من الغازات من خلال مؤشرات سمعية أو بصرية تنبه بوجود نسب عالية أو خطرة من هذه الغازات كما هو الحال في أشارات التحذير Alarms في المحطات.
وهو وسيلة للتنبيه من حالات حدوث تسرب في الغاز داخل المعمل . كما يوجد نوع ثالث من المتحسسات يمكن تثبيته بشكل مؤقت في الأماكن التي تحتوي على متحسسات ثابتة تم سحبها لأغراض الصيانة أو المعايرة.
أما المتحسسات الأصغر (المتنقلة) فيمكن استخدامها للأختبار في الهواء الجوي في مكان معين ، وذلك لتعقب تسربات الغاز ، أو إعطاء أنذار مبكر لوجود الغازات القابلة للإشتعال عند إجراء أعمال حارة مثل اللحام أو القطع في مساحات مغلقة أو شبه مغلقة في مناطق خطرة.
لقد كانت متحسسات الغاز في السابق تقوم بكشف نوع واحد من الغازات فقط ، في حين تقوم المتحسسات الحديثة بتحسس العديد من الغازات المختلفة في موقع العمل في وقت واحد ، كما يمكن استغلال بعض الوحدات في مراقبة وتحسس الغازات الخطرة مناطق عمل محددة ، أو وحدات صناعية معينة ، حيث ترتبط هذه المتحسسات ببعضها لتكوين منظومة متكاملة للحماية من الغازات الخطرة.
وبما أن هذه المتحسسات تقيس نسب الغازات الخطرة فأن المتحسس يقوم بإرسال إشارة معينة الى منظومة السيطرة ، وعند وصول تركيز الغاز الى نسبة معينة يقوم بإرسال إشارة تنبيه Alarm لتنبيه المستخدم ، وعند وصوله الى نسبة خطرة تقوم بأصدار أصوات عالية بالنسبة للمتحسسات الشخصية ، وتقوم بإيقاف الوحدة الصناعية في حال أستخدمت فيها ، وأغلب متحسسات الغاز تعمل بهذه الطريقة ولكن بتقنيات مختلفة.
تقوم متحسسات الغاز بقياس نسب الغازات بوحدات مختلفة وهي:
– النسبة الحجمية % volume ratio
– أدنى نسبة للأنفجار للغازات القابلة للاشتعال Lower Explosion Limit % LEL
– التراكيز بوحدات ppm أو mg/m3 ويستخدم للغازات السامة.
التقنيات المستخدمة في متحسسات الغاز Gas Detector technologies
يمكن تصنيف متحسسات الغاز وفقاً لنوع الغاز الذي تتحسس به الى نوعين :
1. متحسسات الغازات القابلة للأشتعال Combustible gas detectors
2. متحسسات الغازات السامة Toxic Gas Detectors
كما يمكن تصنيفها وفقاً للتقنية التي تعمل بها ، حيث يمكن تحسس الغازات القابلة للأشتعال بنوعين هما:
1. المتحسسات التي تعمل بالعامل المساعد Catalytic Sensors
2. المتحسسات التي تعمل بالأشعة تحت الحمراء Infrared Sensors
في حين حيث يمكن تحسس الغازات السامة بنوعين هما:
1. الطرق الألكتروكيمياوية Electrochemical Sensors .
2. استخدام تقنية أوكسيدات المعادن شبه الموصلة Metal Oxide Semiconductors MOS.
طرق قياس الغازات القابلة للإشتعال Combustible Gases Measurement
المتحسسات التي تعمل بتقنية العامل المساعد Catalytic Sensors:
وهي تمثل النوع الأكثر شيوعاً من متحسسات الغاز التي يتم أنتاجها اليوم ، وتستعمل لتحسس الغازات الهيدروكاربونية ، وتعمل عن طريق أكسدة العامل المساعد ، وتكون المتحسسات من هذا النوع مصنوعة من ملف تمت معالجته بالبلاتينيوم ، وعند تلامس الغاز القابل للأشتعال مع سطح العامل المساعد فأنه يتأكسد وتتغير مقاومة الملف من خلال الحرارة المتحررة ، وتقوم دائرة كهربائية بقراءة التغير في المقاومة. ويمكن أن يتسمم العامل المساعد عند تلامسه مع كبريتيد الهيدروجين.
المتحسسات التي تعمل بتقنية الأشعة تحت الحمراء Infrared Sensors or IR Sensors:
وتعمل بواسطة منظومة من المرسلات والمستقبلات لتحسس هذا النوع من الغازات وخاصة الغازات الهيدروكاربونية ، حيث تكون المرسلات مصدر الضوء والمستقبلات هي متحسسات الضوء ، إذا كان الغاز ضمن مدى الرؤية فأنه سيتداخل مع طاقة البث الضوئي بين المستقبلة والمرسلة ، وبهذا تكون حالة الضوء هي التي تحدد وجود الغاز ونوعه.
طرق قياس الغازات السامة Toxic Gases Measurement
المتحسسات الألكترو كيمياوية Electrochemical Sensors:
أو ما يعرف بالخلايا والتي تستخدم بشكل كبير في تحسس غازات أول أوكسيد الكاربون carbon monoxide أو الكلورين chlorine أو أكاسيد النتروجين nitrogen oxides حيث تعمل عن طريق أشارات الأقطاب الكهربائية عند تحسس الغاز ، وتكون حساسة جداً فتقوم بإعطاء اشارات تحذير عن طريق التيار الكهربائي. وتكون هذه المتحسسات غالباً بشاشة عرض digital display.
تقنية أوكسيدات المعادن شبة الموصلة Metal Oxide Semiconductors MOS :
وتستخدم ايضاً لتحسس غاز أول أوكسيد الكاربون وتعمل من خلال غشاء لتحسس الغاز مصنوع من القصدير أو أوكسيدات التنكستن tungsten oxides ، حيث يتفاعل هذا الغشاء الحساس مع الغازات مما يسبب حدوث قدحة في الجهاز تجعله يطلق أشارة تحذير عند تحسس هذه الغازات ، وتكون المتحسسات التي تعتمد على هذه التقنية من أكفأ المتحسسات بسبب قابليتها على العمل في مناطق قليلة الرطوبة بالأضافة الى أنها قادرة على تحسس مدى واسع من الغازات بما فيها الغازات القابلة للأشتعال.
وكما تبين في أعلاه فأن هناك العديد من أنواع متحسسات الغاز تستخدم في الصناعة ، ولكن أختيار المتحسس يعتمد على العوامل التالية:
– نوع الغاز الذي سيتم تحسسه.
– التركيز المتوقع للغاز.
– هل سيتم تثبيت المتحسس أم سيكون متحركاً؟
– وجود أنواع أخرى من الغازات التي قد تؤثر على المتحسس أو تسبب تضرره.
عند تحديد حدود الأنذار Alarms للمتحسسات الثابتة ، يجب أخذ الأمور التالية بنظر الأعتبار:
– المعايير الصناعية.
– أقل نسبة للتركيز الذي يسبب الأنفجار low Explosion limit للغاز.
– حجم التسرب المتوقع في المصنع ومدة وصوله الى الحالة الخطرة.
– وجود الأشخاص في الموقع.
– المدة المطلوبة للتجاوب مع هذا الأنذار.
– الاجراءات الواجب أتخاذها بعد هذا الأنذار.
– مدى سمية هذا الغاز.
وفي بعض المصانع تقوم متحسسات الغاز بعمل توقف أضطراري Emergency Shutdown عند وصول الغاز الى نسب خطرة.
استخدامات متحسسات الغاز :
لها الكثير من الأستخدامات المختلفة بدءأ من البيوت وورش اللحام وأنتهاءاً بالمعامل العملاقة والمفاعلات النووية كما يستخدم ايضاً في معامل معالجة الماء الصناعي ، وتكون متحسسات الغاز أكثر كفاءة ً في المناطق المحصورة محدودة الحركة السكانية ، والتي قد تحتوي على خزانات أو أوعية.
ورغم أن متحسسات الغاز هي تقنية يُعتمد عليها ، وأن بعض الموديلات منها قد تستمر بالعمل لأكثر من 5 سنين إلا أنها تعمل بشكل صحيح فقط عند القيام بصيانتها بشكل دوري ، وفحص البطاريات ومن ثم معايرة الجهاز.
أن معايرة الجهاز هي من أحسن الطرق لضمان عمل المتحسس وقراءته في المستوى المحدد من الغاز ، ويعتمد عمر متحسسات الغاز على كمية الغازات التي تتعرض اليها، حيث أن المتححسات المُشبعة بالغازات لن تتمكن من تحسس نسب الغاز الخطرة ، لذا يفضّل إجراء معايرة دورية على كل متحسسات الغاز.
————————————————–
المصادر:
– the selection & use of flammable gas detectors