Sicherheit für Arbeiter mit präziser Detektion von brennbaren Gasen

Drei Elemente werden benötigt, damit eine Substanz brennen kann:

• Kraftstoff
• Wärme
• Sauerstoff

Dies ist das Feuerdreieck, und alle drei Elemente sind erforderlich, um ein Gas zu entzünden. Wenn eine dieser drei Komponenten entfernt wird, ist die Möglichkeit eines Brandes oder einer Explosion ausgeschlossen. 

Die Brennstoffkomponente ist oft ein Arbeitsrisiko in Industrien, die ein bestimmtes Gas zur Durchführung von Arbeiten benötigen oder das als Produkt oder Nebenprodukt der Produktion vorhanden ist. In solchen Umgebungen kann das Risiko einer Verbrennung durch das Management ihrer unkontrollierten oder versehentlichen Freisetzung, die Konzentrationen von Sauerstoff und die Beseitigung potenzieller Zündquellen gemindert werden.

In der Regel sollte zum Schutz von Mitarbeitern und Einrichtungen der Schwerpunkt auf der Überwachung der Gaskonzentration und der Nähe zur unteren Explosionsgrenze (%LEL) eines Gases am Arbeitsplatz liegen. Wenn der Prozentsatz bei 100 % UEG liegt, ist genug des Brennelements vorhanden, damit eine Zündung stattfinden kann. Es ist entscheidend, dass die Arbeiter benachrichtigt werden, lange bevor die Konzentration des Umgebungsgases 100 % UEG erreicht. Je nach Region, gesetzlicher Zuständigkeit und Protokoll des Unternehmens könnte dies bedeuten, dass persönliche Gasdetektoren so konfiguriert werden, dass sie den Träger warnen, wenn das Vorhandensein von Gas einen niedrigen UEG-Grenzwert von 10 % erreicht, und ihn dann warnen, dass er evakuiert werden muss, wenn die Konzentration einen hohen UEG-Grenzwert von 20 % erreicht. 

Arten von brennbaren Gasen

Im Allgemeinen fallen brennbare Gase, die am Arbeitsplatz eingesetzt werden, in eine dieser drei Kategorien:

• Kohlenwasserstoff-Gase
• Wasserstoffgas
• Andere brennbare Gase (z. B. Ammoniak)

Die Wissenschaft hinter Kohlenwasserstoffgasen

Kohlenwasserstoffverbindungen machen den Großteil der brennbaren Gasgefahren am Arbeitsplatz aus. Diese organischen Verbindungen bestehen nur aus Kohlenstoff und Wasserstoff. Wenn sich ein Kohlenwasserstoffgas mit ausreichend Sauerstoff und ausreichend hohen Temperaturen mischt, werden die Kohlenwasserstoffbindungen zerstört. Bei der Umwandlung der Verbindung in Kohlendioxid und Wasser kann extreme Hitze entstehen, was eine erhebliche Verbrennungsgefahr darstellt.

Die Gefahr von Wasserstoffgas

Ein ähnlicher Prozess findet statt, wenn hohe Temperaturen auf Wasserstoffgas angewendet werden, aber da keine Kohlenstoffatome vorhanden sind, erzeugt die Reaktion nur Wasser und Wärme. Im Gegensatz zu Methan hat Wasserstoff einen sehr breiten Temperaturbereich, in dem er brennbar ist.

Achten Sie auf andere brennbare Gase

Andere Gase, die an industriellen Arbeitsplätzen vorkommen, können nicht nur brennbar, sondern auch ziemlich giftig sein. Schwefelwasserstoff (H2S) zum Beispiel gilt als unmittelbar lebensgefährlich, sobald er 100 Teile pro Million (ppm) erreicht, wird aber bei 40.000 ppm brennbar. Das bedeutet, dass das Gas giftig ist, lange bevor die Gefahr einer Explosion besteht. Ein spezieller H2S-Gassensor, der oft in einem Gerät mit einem Sensor für brennbare Gase gekoppelt ist, bietet dem Benutzer eine Vorwarnung, wenn die Toxizität eine niedrige Konzentration erreicht und das Wohlbefinden des Benutzers bedroht. Eine niedrige Warnschwelle wird oft auf 10 ppm eingestellt, während ein hoher Gasalarm bei 20 ppm auftritt. 

Weitere Beispiele sind:

• Ammoniak (NH3) kann bei 300 ppm sofort gefährlich werden, mit einer UEG bei 150.000 ppm. Dedizierte NH3-Sensoren sind oft auf einen unteren Grenzwert von 25 ppm und einen oberen Grenzwert von 50 ppm eingestellt.
• Kohlenmonoxid ist eine unmittelbare Toxizitätsbedrohung bei 1.200 ppm, mit einer UEG von 109.000 ppm. Dedizierte CO-Sensoren sind oft auf einen unteren Grenzwert von 50 ppm und einen oberen Grenzwert von 100 ppm eingestellt.
• Cyanwasserstoff (HCN) ist schon bei 50 ppm sofort gefährlich, bei einer UEG von 40.000 ppm. Dedizierte HCN-Sensoren sind oft auf einen unteren Grenzwert von 5 ppm und einen oberen Grenzwert von 10 ppm eingestellt.

Eigenschaften von brennbaren Gasen

Ein brennbares Gas reagiert nicht unbedingt gleich auf ein anderes. Hier sind vier Faktoren, die ihre Reaktionen beeinflussen. 

Entflammbarer Bereich

Jedes brennbare Gas hat einen Brennbarkeitsbereich. Neben einer unteren Explosionsgrenze gibt es auch eine obere Explosionsgrenze (UEG). Wenn eine Gaskonzentration die UEG überschreitet, kann es nicht mehr brennen, weil nicht genügend Sauerstoff vorhanden ist. Der zündfähige Bereich eines Gases ist der Konzentrationsprozentsatz von der UEG bis zur UEG. 

In Prozent des Volumens in Luft hat Wasserstoff einen Grenzwert von 4 % UEG und eine obere Explosionsgrenze (UEG) von 75 %. Methan hat ein viel engeres Entflammbarkeitsband von 5 % UEG und 17 % UEG, während Propan von 2,1 % UEG bis 9,5 % UEG entflammbar ist, wobei Hexan 1,2 % UEG und 7,4 % UEG hat.

Flammpunkt

Der Flammpunkt einer flüssigen Substanz ist die niedrigste Temperatur, bei der genügend Dampf in der Luft entsteht, um das Potenzial zu haben, sich zu verbrennen, wenn sie einer Flamme oder Zündquelle ausgesetzt wird. Substanzen, die bei üblichen Umgebungstemperaturen in Gasform bleiben, haben jedoch keinen Flammpunkt. Pentan hat einen Flammpunkt von -49 ºC, ist also bei Raumtemperatur und atmosphärischem Druck ein Gas.

Zündungstemperatur

Die Zündtemperatur ist die niedrigste Temperatur, bei der eine Flüssigkeit verdampft und sich entzündet, ohne dass eine Zündquelle vorhanden ist. Diese kann sich erheblich vom Flammpunkt einer Substanz unterscheiden. Betrachtet man z. B. den Flammpunkt von Pentan von -49 ºC, also weit unter Raumtemperatur, so beträgt seine Zündtemperatur 260 ºC. 

Relative Dampfdichte

Diese Metrik vergleicht die Dichte eines Gases mit der Dichte der umgebenden Luft. Ist die relative Dampfdichte kleiner als 1,0, steigt sie tendenziell an, ist sie größer als 1,0, fällt sie tendenziell ab. Gase, die zum Aufsteigen neigen, sind unter anderem:

• Wasserstoff: 0,07
• Methan 0,55
• Acetylen: 0,90

Zu denjenigen, die tendenziell fallen, gehören:

• Ethan: 1.04
• Propan: 1.56
• Butan: 2,05
• Pentan: 2.48
• Hexan: 2.97

Das Wissen, wie ein Gas aufgrund seiner relativen Dampfdichte reagiert, kann dabei helfen zu bestimmen, wo Gasüberwachungssysteme platziert werden sollten. Gase mit einer Metrik von mehr als 1,0 können sich in engen Räumen leichter absetzen, was höhere Gaskonzentrationen (und daraus resultierende Verbrennungen) wahrscheinlicher machen kann. 

So überwachen Sie brennbare Gase

Detektorsysteme für brennbare Gase spielen eine entscheidende Rolle beim Schutz der Arbeitskräfte, indem sie vor brennbaren Gasen in der Umgebung warnen. Systeme sollten:

• Geben Sie den Arbeitern eine Frühwarnung 
• Aktivieren Sie Sicherheitsprotokolle, um sie an einen sicheren Ort zu evakuieren
• Geben Sie die Standorte von Gas-Expositionen an, um die Bemühungen zur Eindämmung von Gaslecks zu unterstützen

Es gibt drei Haupttypen von Gaswarngeräten:

• Feste Erkennungsmonitore
• Bereichswächter
• Persönliche Gaswarngeräte

Ein umfassendes Programm wird eine Mischung von Typen beinhalten, um ein zuverlässiges und umfassendes System zu schaffen.

Fest installierte Gaswarnmonitore

Dieses System ist oft die erste Verteidigungslinie eines Unternehmens. Fest installierte Gaswarngeräte werden in Bereichen platziert, in denen bekannte Gasgefahren bestehen. Diese Systeme arbeiten kontinuierlich und kommunizieren mit anderen Anlagensystemen. Ziel ist es, frühzeitig vor einer möglichen Gasfreisetzung zu warnen, die Abschaltung relevanter Anlagen auszulösen und die sichere Evakuierung der Mitarbeiter einzuleiten. Es gibt einige Baustellen, die "temporäre" Bereichsmonitore aufgrund ihrer Multigas-Fähigkeiten und anderer Optionen, die zusätzliche Flexibilität bieten, als dauerhaftere Lösungen verwenden. 

Bereich Gasmonitore

Manchmal sind fest installierte Gaswarnsysteme nicht praktikabel, wie z. B. in der Nähe von Tanklagern, oder sie müssen für Wartungsprojekte deaktiviert werden. In diesen Fällen können Bereichsmonitore halbfest installiert werden, um eine Frühwarnung vor einem gasbezogenen Ereignis zu liefern. Bereichsmonitore können auch in temporären Situationen eingesetzt werden oder wenn eine zusätzliche Überwachungsebene für notwendig erachtet wird, wie z. B. in engen Räumen, entlang von Zaunlinien und -grenzen, auf Baustellen, an abgelegenen Standorten und mehr. Sie können auch in Notfallsituationen eingesetzt werden, wie z. B. bei Bränden und Gefahrguteinsätzen, um sichere Zonen anzuzeigen und zu überwachen und die Bewegungen der Gasfahne zu verfolgen.

Bei der Auswahl von Bereichsüberwachungssystemen empfiehlt es sich, auf den Grad der Konnektivität, die Haltbarkeit, die einfache Bereitstellung und die erwartete Batterielebensdauer zu achten.

Persönliche Gasdetektoren

Tragbare, drahtlose Gasdetektoren sind die wichtigste Verteidigungslinie für Einzelpersonen. Persönliche Geräte überwachen die Luft, der sie direkt ausgesetzt sind, und sollten in der Nähe der Atemzone des Benutzers getragen werden. Unternehmen legen vordefinierte Grenzwerte für jede Gasart fest, die ein Risiko darstellt, wobei die Grenzwerte für Sensoren für brennbare Gase üblicherweise auf 10 % und 20 % UEG für Niedrig- und Hochgasalarme festgelegt sind - weit unterhalb der Explosionsgefahr einer Konzentration von 100 % UEG. Wenn ein Niedrig- oder Hochgasalarmpegel erreicht wird, warnt das Gerät den Arbeiter in Echtzeit, damit er den Bereich sicher evakuieren kann und Teams die Situation überprüfen können.

Sensor-Ausfall: Sicher oder unsicher?

Wenn ein Sensor ausfällt, kann er je nach Technologie auf eine von zwei Arten ausfallen - Fail-to-Safe oder Fail-to-unsafe. Der Unterschied ist entscheidend. Im ersten Fall warnt der Sensor den Benutzer, dass er nicht mehr richtig funktioniert. Im zweiten Fall gibt der Sensor keine Warnung aus, sondern zeigt 0 % UEG an und vermittelt dem Benutzer das falsche Vertrauen, dass alles in Ordnung ist und er weiterhin geschützt ist. 

Dies ist der Zweck täglicher Bump-Tests - um sicherzustellen, dass Sensoren, die unter normalen Umständen Null anzeigen, nachweislich funktionieren, wenn sie einer bekannten Gaskonzentration ausgesetzt sind. Glücklicherweise ist die neue Molecular Property Spectrometer (MPS)-Technologie, die wir weiter unten vorstellen, für Sensoren für brennbare Gase verfügbar, die das Vertrauen nach einem Bump-Test erhöht, dass ein Arbeiter sicher auf brennbare Gase überwachen kann. Gasdetektoren, die ausfallsicher sind, bieten das höchste Maß an Schutz und die beste Chance, dass der Arbeiter nach seiner Schicht sicher nach Hause gehen kann.

Compliance

Oft müssen Unternehmen nachweisen, dass die Mitarbeiter die Geräte regelmäßig benutzen und dass die Gaswarngeräte gemäß den behördlichen Richtlinien, wie z. B. denen der OSHA und NIOSH, in vorgegebenen Intervallen getestet und kalibriert wurden. 

• Bump-Test - viele Gassensoren liefern in einer sauberen Umgebung einen Nullwert, daher ist es wichtig zu beweisen, dass der Sensor richtig funktioniert. Beim Bump-Test wird eine kleine Menge Gas auf den Gassensor aufgebracht, um die ordnungsgemäße Gerätefunktion zu überprüfen. Dieser Schritt bestätigt auch, dass alle Warnleuchten, akustischen Alarme und Vibrationen des Gaswächters wie erwartet funktionieren.  
• DieKalibrierung von Gassensoren erfordert die Anwendung einer bekannten Gaskonzentration auf die spezifischen Sensoren eines Gasdetektors für eine bestimmte Zeit, um zu bestätigen, dass der Sensor genaue Messwerte liefert. Der Kalibrierungsprozess kann auch die Sensor-"Drift" korrigieren und die Messwerte des Gassensors anpassen, um sicherzustellen, dass das Gerät genaue Messwerte liefert. Kalibrierungen dauern etwas länger als Bump-Tests und müssen nicht so häufig durchgeführt werden.

Typen von LEL-Sensoren für brennbare Gase

Es gibt drei Arten von Sensoren, die heute zur Überwachung und Messung der unteren Explosionsgrenze (UEG) von brennbaren Gasen eingesetzt werden:

• Katalytische Perlen (Pellistor) Sensoren
• Nicht-dispersive Infrarot (NDIR)-Sensoren
• Molekulareigenschaftsspektrometer (MPS)-Sensor

Katalytische Perlen (Pellistor) Sensoren

Das katalytische Verbrennungsmessgerät wurde in den 1920er Jahren erfunden. Pellistor-Sensoren nutzen die kontrollierte Verbrennung zur Erkennung und Messung einer Vielzahl von brennbaren Gasen. Die Sensoren enthalten zwei Platinspulen, die jeweils in separate Keramikperlen eingebettet sind. Das erste Kügelchen ist mit einem Katalysator beschichtet, um die Oxidation zu fördern, wenn es brennbaren Gasen ausgesetzt wird, so dass es sich früher als normal entzündet. Die zweite Perle ist so behandelt, dass sie die katalytische Oxidation verhindert, und dient als Referenz. Das erste Kügelchen ermöglicht die Verbrennung einer sehr kleinen Menge brennbaren Gases - es erzeugt Wärme und verändert den Widerstand der Platinspule. Die Widerstandsänderung ist proportional zur Menge des in der Umgebung vorhandenen brennbaren Gases und wird in einen UEG-%-Wert auf dem Bildschirm des Detektors übersetzt. 

Pellistor-Sensoren haben allerdings ein paar Nachteile. Aufgrund der Notwendigkeit, die Perlen ständig zu erhitzen, sind sie sehr stromhungrig und verbrauchen viel schneller Strom als die Alternativen. Sie sind auch sehr anfällig für Vergiftungen, wenn sie Dämpfen von üblichen Industriereinigern und Schmiermitteln (z. B. WD-40) ausgesetzt sind, die den Sensor dauerhaft beschädigen können. Und da sie auf ein Zielgas, typischerweise Methan, kalibriert sind, können sie die Belastung durch andere Kohlenwasserstoffe, mit denen sie in Kontakt kommen können, nur schwer genau messen.

Nicht-dispersive Infrarot (NDIR)-Sensoren

Diese in den 1970er Jahren erfundene Technologie nutzt Infrarotlicht, das bei einer bestimmten Wellenlänge durch ein Kohlenwasserstoffgas gestrahlt wird. Infrarot (IR)-Sensoren (manchmal auch als optische Sensoren oder nicht-dispersives Infrarot/NDIR bezeichnet) erkennen das Vorhandensein von brennbaren Gasen durch die präzise Messung der Absorption von Infrarotlicht bei bestimmten Frequenzen durch verschiedene Kohlenwasserstoffmoleküle. Im Inneren des Sensors leitet ein Infrarot-Strahler das Licht durch zwei Pfade. Ein Pfad dient zur Messung der Lichtabsorption durch Gase, der andere wird als Referenz verwendet. Lichtdetektoren in beiden Pfaden ermöglichen es dem UEG-Sensor, die Menge der vorhandenen brennbaren oder entzündlichen Gase zu messen, indem er vergleicht, wie viel Licht in jedem Pfad absorbiert wird. NDIR-Sensoren haben das gleiche Problem wie katalytische Perlensensoren, dass sie nur das Gas genau messen, für das sie kalibriert wurden, und nicht den potenziellen Bereich von Explosivstoffen, mit denen der Träger in Kontakt kommen kann.  

Molekulareigenschaftsspektrometer (MPS) Sensoren

Diese neue Technologie, die 2020 auf den Markt kommt, verwendet einen fortschrittlichen Sensor zur Analyse eines Gases und nutzt gasspezifische Eigenschaften, um das Gas oder Gasgemisch angemessen in eine von sechs Kategorien einzuordnen - Wasserstoff, wasserstoffhaltige Gemische oder Erdgas sowie leichte, mittlere oder schwere Gase/Gemische. Diese Sensortechnologie liefert genaue Messwerte für brennbare Gase während ihrer erwarteten Lebensdauer von über fünf Jahren mit einer Werkskalibrierung.

MPS-Sensor: Der erste Detektor für brennbare Gase, auf den Sie sich wirklich verlassen können

Blackline Safety und NevadaNano haben zusammengearbeitet, um Ihrem Unternehmen die nächste Generation von Detektoren für brennbare Gase anzubieten. Durch die Kombination des G7-Gasdetektor und MPS ^TM Sensor für brennbare Gase bieten eine beispiellose Zuverlässigkeit und unbestreitbare Genauigkeit, so dass Teams in dem Wissen arbeiten können, dass ihre Umgebung wirklich sicher ist.

Dies ist die erste große Innovation im Bereich der Detektoren für brennbare Gase seit vier Jahrzehnten, und ihre bahnbrechenden Funktionen und Vorteile werden die Art und Weise, wie Unternehmen Risikoumgebungen überwachen, auf bahnbrechende Weise verändern. 

Dieser G7-Multigasdetektor bietet eine hochgenaue, gleichzeitige Überwachung für ein Dutzend der gängigsten brennbaren Gase, ohne dass eine Kalibrierung auf ein bestimmtes Gas oder die Verwendung von Korrekturfaktoren erforderlich ist. Dazu gehören:

Diese hochmoderne Technologie lässt sich nahtlos in Ihr aktuelles Sicherheitsprogramm zur Gasdetektion integrieren und bietet schnell und einfach eine beispiellose Sicherheitsüberwachung für Ihre Teams und eine bahnbrechende Effizienz für Ihr Unternehmen.

Exklusives Gas-Klassifizierungssystem

Die Daten des MPS-Sensors werden an die Blackline Safety Cloud übermittelt, um automatische Berichte und Visualisierungen zu erstellen. Mit diesen Informationen können Unternehmen beispielsweise das Vorhandensein von Wasserstoff in einem Bereich ihres Prozesses feststellen, der bei früheren Messungen nicht vorhanden war.

Gas- und Gasgemischklassifizierungen umfassen:

• Klasse 1 - Wasserstoff
• Klasse 2 - Wasserstoff und Kohlenwasserstoffgemisch
• Klasse 3 - Methan oder Erdgas
• Klasse 4 - Leichtgas oder Leichtgasgemisch (Ethan, Propan, Butan, Isopropanol)
• Klasse 5 - Mittelgas oder Mittelgasgemisch (Pentan oder Hexan)
• Klasse 6 - Schwergas oder Schwergasgemisch (Toluol oder Xylol)

VERBINDEN MIT BLACKLINE SAFETY FÜR IHRE BEDÜRFNISSE BEI DER DETEKTION BRENNBARER GASE

Wir sind darauf spezialisiert, Unternehmen dabei zu helfen, auf Notfälle mit toxischen und brennbaren Gasen in Echtzeit zu reagieren, wobei die Sicherheit der Mitarbeiter im Vordergrund steht. Unsere Vision ist es, den industriellen Arbeitsplatz durch vernetzte Sicherheitstechnologie zu verändern, um sicherzustellen, dass jeder Arbeiter das Vertrauen hat, seine Arbeit zu erledigen und sicher nach Hause zu kommen.