Katalitik sensörlerinin doğru kalibrasyonu: Pratik bir rehber Katalitik patlayıcı (CatEx) sensörleri, her bir algılama görevi için optimum şekilde ayarlanmış olmaları kaydıyla yanıcı gazların hassas ve güvenilir biçimde algılanmasını sağlar. İkame gaz kalibrasyonu yaparken sadece en yeni düzenlemelere değil, algılamayla ilgili bazı özelliklere de dikkat etmek önemlidir. 1
KATALİTİK SENSÖRLERİNİN DOĞRU KALİBRASYONU: PRATİK BİR REHBER Kalorimetrik ilkeye dayanan sensörler, genellikle bir ortamın metan veya nonan gibi patlayıcı maddeler açısından test edilmesi veya izlenmesi gerektiğinde kullanılır. Katalitik sensörleri adı verilen bu sensörlerin avantajı, her türlü yanıcı gazı ölçebilmeleridir. Ancak sadece algılamak üzere ayarlandıkları gazın hassas bir ölçümünü gösterirler. Bu sensörlerin hassasiyeti, maddeye bağlı olarak değişir. Örneğin, gazlara kıyasla buharlara karşı genellikle daha az hassastırlar. Hangi alarm eşikleri ayarlanmalı? Bu nasıl belgelenmeli? Katalitik sensörlü bir gaz algılama cihazı, sensörün duyarlı olduğu bir maddeyi algılamak üzere kalibre edilirse, sensörün duyarlı olmadığı1 herhangi bir madde için görüntülenen sonuç (LEL yüzdesi bağlamında), maddenin gerçek konsantrasyonundan daha düşük olacaktır. Tam tersi şekilde bir sensör duyarlı olmadığı bir gaza kalibre edilirse, diğer tüm gazlar için cihaz, gerçekte olandan daha yüksek konsantrasyonlar gösterecektir. Hedef gazla mı yoksa ikame gazla mı kalibrasyon? Örneğin katalitik sensörleri, buhar halindeki nonana çok duyarsız olarak kabul edilir. Bir sensör nonan için kalibre edilir ve örneğin metan algılarsa, cihaz, bu maddeye olan daha güçlü duyarlılığı yüzünden metan için daha yüksek bir test sonucu gösterecektir. Nonan için kalibre edilen bir cihaz, mevcut tüm yanıcı gazlar için erken bir alarm verir. Pratikte bu ne anlama gelir? Bir cihazın kullanıma hazır olabilmesi için, planlanan göreve yapılandırılması gerekir. Aşağıdaki soruları göz önünde bulundurmak önemlidir: Hangi gazlarla karşılaşmayı bekliyorsunuz? Görüntüleme testi (günlük) nasıl ve hangi gazla yapılmalı? Kalibrasyon nasıl ve hangi gazla yapılmalı? Çoğu durumda birden çok yanıcı gazın ve buharın bulunduğu varsayılabilir. Bu yüzden sizi riske atmayan bir kalibrasyon seçmeniz tavsiye edilir. Bu ölçülecek hedef gazı kullanarak yapılabilir, ancak ikame bir gaz da kullanabilirsiniz. Kalibrasyonları ve görüntüleme testlerini yaparken hedef gaz (örn. nonan) dışında başka bir test gazı seçmenin çeşitli sebepleri vardır: Test gazı, daha yönetilebilir bir gazdır: Örneğin nonan, oda sıcaklığında sıvı haldedir ve test gazı tüplerinde mevcut değildir. Doğru uzmanlık ve ekipman olmadan buhar kalibrasyonu yapmak emek yoğun ve çok da hassas olmayan bir işlem olacaktır. Muhtemel oluşum: Bir test gazı, ayrıca çalışma ortamında hedef gaza ilaveten muhtemel bir ölçüm gazı olarak göründüğünde de kullanılabilir. Daha kapsamlı doğrulama: İkame gaz, gaz algılama cihazının ilave fonksiyonlarının doğrulanmasına olanak tanır. Özellikleri nedeniyle, örneğin nonan, azami güvenlik önlemleri ve son derece yüksek hassasiyette kalibrasyon gerektiren uygulamalardaki test gazı tercihidir. 2
KATALİTİK SENSÖRLERİNİN DOĞRU KALİBRASYONU: PRATİK BİR REHBER Nonan, oda sıcaklığında sıvı haldedir. Hedef gaz kalibrasyonu için, normalde sıvı nonandan çıkan buhar kullanılacaktır. Ancak pratikte, doğrudan buhar kalibrasyonunu kullanarak gereken doğruluk düzeyi ile bunu başarmak zordur. Bu yüzden nonana yönelik kalibrasyon, genellikle ikame gaz adı verilen farklı bir test gazıyla gerçekleştirilir. Hassasiyeti doğru şekilde dönüştürmek, üreticinin teknik özelliklerini kullanarak manuel olarak ya da gaz algılama cihazı ile otomatik olarak yapılabilir. NONAN ÖLÇÜMÜ: CİHAZINIZ UYGUN MU? Emin olmanın tek yolu, metrolojik onaydır. Yanıcı gazlar ve buharlara metrolojik uygunluk kanıtı, EN standardı 60079-21-1 (VDE 0400-1), Patlayıcı ortam Bölüm 29-1: Gaz algılama cihazları Yanıcı gazların ölçümüne yönelik cihazların çalışma davranışı gereklilikleri ile sağlanır. Her bir üretici, metrolojik performansın hangi gaz için test edileceğine kendi karar verir. Sadece birkaç üretici nonan için metrolojik onaylıdır Dräger X-am serisindeki algılama cihazları ile Dräger bunlardan biridir. Sensör zehirlenme riskleri, sensör kirlenme riskleri olduğunda doğru kalibrasyon Katalitik teknolojisinin bir dezavantajı, sensör zehirlenmesi riskidir. Çevresel faktörlerden kaynaklı olarak sensör hassasiyetini yitirebilir, tepkiselliği bozulabilir. Stiren veya akrilonitril gibi polimere dönüştüren maddelerin yanı sıra, klorlu veya florütleştirilmiş hidrokarbon maddeler, silikonlar, hibridler veya sülfürik bileşenler (örn. hidrojen sülfit 2 ve merkaptanlar), sensörün katalitik elemanını zehirleyebilir. Çoğunlukla günlük yapılan doğrulama testinin bu kontaminasyonlardan herhangi birinin gerçekleşip gerçekleşmediğini göstereceği varsayılır, ancak bu doğru değildir. Metanın oluşabileceği tüm katalitik boncuk sensörü operasyonlarında EN standardı 60079-29-2, cihaz aslında farklı bir hedef gaza ayarlanmış olsa bile gaz algılama cihazlarının, metan kullanarak da kalibre edilmesini ve işlevsellik testi yapılmasını tavsiye eder. Zehirlenen bir algılama cihazı, CatEx sensörünü test etmek üzere metanın ikame gaz olarak kullanıldığı işlevsellik testini geçemeyecektir. Cihaz metanla kalibre edilmişse, hala kalibre edilebileceği varsayıldığında, diğer tüm maddeler için gerçekte olandan daha yüksek konsantrasyonlar gösterecektir. Daha yüksek hassasiyet, daha fazla güvenlik sağlar. Pratikte, muhtemel zehirlenme etkilerini telafi etmenin iki yöntemi vardır. 1. Katalitik sensörünü metana kalibre etmek ve patlayıcı sensörün alarm eşiğini düşürmek. Genellikle patlayıcı sensörleri, LEL'in %20'si (ön alarm) ve LEL'in %40'ı (ana alarm) alarm eşiklerine ayarlanır. Bunun yerine metana kalibre edilen bir cihaz LEL'in %10 ve %20'sine ayarlanırsa, cihazın gerçek hassasiyetinde herhangi bir değişiklik yapmadan alarmlar daha erken tetiklenecektir. Bu yöntemin dezavantajı, sensörün hassasiyeti artırılmadığı ve sensörün yakalama aralığı tarafından bastırıldığı için düşük konsantrasyonlardaki buharlar muhtemelen görüntülenmeyecektir. 2. Hassasiyet farkının manuel veya otomatik hesaplamasını kullanarak ikame gaz kalibrasyonu. Bu çözümde metana hassasiyetin de düzenli olarak test edilmesi gerekir. Zehirlenme, katalitik sensörlerinin önce seçici olarak metana duyarsızlaşmasına neden olur, daha sonra duyarsızlık propan veya nonan gibi diğer gazlara ve buharlara da yayılır. Buna seçici zehirlenme adı verilir. 3 Aşırı durumlarda seçici olarak zehirlenen bir katalitik boncuk sensörü, artık metana hiçbir tepki göstermeyebilir. 3
KATALİTİK SENSÖRLERİNİN DOĞRU KALİBRASYONU: PRATİK BİR REHBER Daha fazla esneklik ve güvenlik için otomatik ikame gaz kalibrasyonu Dräger'in CatEx 125 PR katalitik boncuk sensörü, sensörün metandan neredeyse diğer tüm yanıcı gazlar veya buharlara kadar kalibre edilmesine olanak tanıyan kapsamlı bir veri seti içerir. Metan test ve kalibrasyon gazı olarak ayarlanırken, başka bir gaz (örneğin heksan veya nonan) ölçülecek gaz olarak ayarlanır. Veri setindeki diğer gazlar da test ve kalibrasyon gazı olarak kullanılabilir. İster manuel kalibrasyonda ister otomatik test ve kalibrasyon için Dräger X-dock kullanımında, cihaz gereken dönüşüm hesaplamasını bağımsız olarak yapar ve gereken hassasiyeti ayarlar. Cihazda kayıtlı kapsamlı veriler sayesinde her türlü sıcaklık etkisi de otomatik olarak hesaba katılır. İkame gaz kalibrasyonu genellikle hedef gaz kalibrasyonu kadar doğru değildir tolerans aralığı +/-%30 arasındadır. Bununla birlikte gerçek hayatta gazlar çoğunlukla karışık biçimde bulunduğundan, her türlü durumda en az bir gaza ikame hassasiyeti gerekir. Bu yüzden hedef, kullanıcının güvenle uyarılmasını sağlamak için seçici zehirlenme ihtimalini ortadan kaldırırken gereken hassasiyete ulaşmaktır. Bu işlem, Tablo 1'de gösterilen prosedür kullanılarak güvenilir şekilde gerçekleştirilebilir: Seçici metan zehirlenmesinin tespiti METANLA OTOMATİK İKAME GAZ KALİBRASYONU (örn. Nonana) HEDEF GAZ KALİBRASYONU (örn. Pentana, ama Metana değil) Hedef gaza bağlı Yüksek hassasiyetlerin korunması Bir (hedef) gaz için yüksek doğruluk İkame gaz kalibrasyonu toleransı: +/-%30 Otomatik test istasyonu kullanma imkanı Tespit gazı olarak buhar mümkündür Hayır, üreticiye bağlı olarak* Sadece ekipmanın yoğun kullanımı ile Algılama, kalibrasyon ve işlev testi Üreticinin tasarımına bağlı olarak* gazlarının belgelenmesi Gaz karışımlarıyla kullanma Üreticinin tasarımına bağlı olarak Metan ikame gaz kalibrasyonunun hedef gaz kalibrasyonuyla karşılaştırılması *, Dräger X-am 2500 ve X-am 5000 için 4
KATALİTİK SENSÖRLERİNİN DOĞRU KALİBRASYONU: PRATİK BİR REHBER Dräger'in çoklu gaz algılama cihazı da, arka planda belirli bir gazı tespit etmeye ayarlanmış olsa bile, sadece gaz gösterimi olarak Ex 4 göstermek üzere yapılandırılabilir. Nihayetinde bu kalibrasyonun hedefi, her türlü muhtemel yanıcı gazı veya buharı tespit etmektir. Seçici zehirlenme meydana gelirse kalibrasyon/doğrulama testi başarısız olacak veya cihaz gerekenden daha hassas olacak şekilde kalibre edilecek, bu yüzden de riske girmeyecek şekilde hatalı değer gösterecektir. İşte bu nedenle ikame gaz kalibrasyonu sadece daha fazla hassasiyet yönünde yapılabilir. Kalibrasyon veya test için halihazırda başka bir gaz seçilmişse, sistem, hedef gaz olarak metanın ayarlanmasına engel olur. Bu yaklaşım EN standardı uyarınca metanın güvenle gösterilmesini sağlarken, aynı zamanda diğer gazları veya buharları algılamada da gereken hassasiyeti sunar. Ayrıca test, kalibrasyon ve algılama gazları tek tek gösterildiğinden ve gerçekte ayarlanan konsantrasyonlarla birlikte test raporlarında listelendiğinden, süreç bütünüyle belgelenmiş olur. NONANA KALİBRE EDİLMİŞ BİR GAZ ALGILAMA CİHAZIYLA ÖLÇÜM (EX) Görüntüleme (LEL'in %'si) 100 90 80 Ölçülen gaz: Nonan 1 2 3 Seçilen gazlar veya buharlar için ikame gaz kalibrasyonu yaparken işlev testi/kalibrasyonu için test gazı olarak metanı seçme opsiyonu veren gaz algılama cihazları kullanarak, kullanıcı, EN standardı 60079-29-2 gerekliliklerini karşılar. Dräger X-am 2500 ve Dräger X-am 5000 cihazlarının otomatik ikame gaz kalibrasyonu, CatEx 125 PR modeli katalitik boncuk sensörleri için basit, güvenli bir çözümdür. 100 90 80 Yazarlar: Rüdiger Weich Ürün Yöneticisi Malte Berndt Ürün Yöneticisi Bettina Runge Ürün Yöneticisi METANA KALİBRE EDİLMİŞ BİR GAZ ALGILAMA CİHAZIYLA ÖLÇÜM (PATLAYICI) Görüntüleme (LEL'in %'si) Ölçülen gaz: Metan 1 70 60 70 60 2 50 50 40 30 20 10 0 1 Metan 2 Propan 3 Nonan Bergdoll & Rudolph, BRANDSchutz 12/07, s. 866 uyarınca açıklama amaçlı basitleştirilmiş örnek gösterim 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Konsantrasyon (LEL'in %'si) 40 30 20 10 0 1 Metan 2 Propan 3 Nonan Bergdoll & Rudolph, BRANDSchutz 12/07, s. 866 uyarınca açıklama amaçlı basitleştirilmiş örnek gösterim 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Konsantrasyon (LEL'in %'si) 3 Yanıcı gazlar ve buharları ölçmeye yönelik katalitik boncuk sensörleri farklı ölçüm gazlarına kalibre edildiğinde, sensörlerin farklı hassasiyetleri vardır. Açıklama amaçlı örnek gösterim: Soldaki resim, katalitik sensörü ile birlikte nonana kalibre edilmiş bir gaz algılama cihazını gösterir. Gerçek alt patlama sınırına ulaşmadan önce metan ve propanın %100 LEL konsantrasyonları gösterilir. Sağdaki resim, metana kalibre edilmiş bir algılama cihazını gösterir. Cihaz, propan ve nonan gazlarına daha az duyarlıdır. 5
KATALİTİK SENSÖRLERİNİN DOĞRU KALİBRASYONU: PRATİK BİR REHBER 1 Duyarsız, sensörün sadece minimum düzeyde sinyal ürettiği anlamına gelir (örn. LEL'in mv/% cinsinden). 2 Modern katalitik boncuk sensörlerinde, işlev testi veya kalibrasyon sırasında hidrojen sülfit içeren karışık gazlarla doğrulama testi yaparken bile hidrojen sülfitle zehirlenme daha az önem taşır. Örneğin: Sensör Dräger CatEx 125 PR: 1.000 ppm*sa. maruz kalma sırasında maks. %2 hassasiyet kaybı. Doğrulama testi genellikle kısa olduğundan (saniyeler sürer) ve düşük konsantrasyonlar (düşük ppm) içerdiğinden, karışık gazla günlük testin pratikte hassasiyet üzerinde hiçbir etkisi yoktur. 3 Seçici metan zehirlenmesinde etkinleşme enerjisi ile ilgili teorik açıklamalar vardır. 4 Ex, patlayıcı gazlar ve buharlar anlamına gelir. KAYNAKLAR/REFERANSLAR: EN standardı 60079-29-2:2015-12 Patlayıcı ortamlar Bölüm 29-2: Gaz algılama cihazları Yanıcı gazları ve oksijeni ölçmeye yönelik cihazların seçimi, kurulması, kullanımı ve bakımı EN standardı 60079-29-1:2011-10 Patlayıcı ortamlar Bölüm 29-1: Gaz algılama cihazları Yanıcı gazların ölçümüne yönelik cihazların çalışma davranışı gereklilikleri Bergdoll, Rudolph: What is the correct LEL value? BRANDSchutz/Deutsche Feuerwehr-Zeitung 12/2007 içinde, s. 865ff; Yayınlayan: W. Kohlhammer GmbH BASKI Eksiksiz portatif gaz algılama teknolojileri yelpazemizi keşfedin ve her gün karşılaştığınız zorluklar için doğru çözümü bulun: www.draeger.com/portable-gas-detection ALMANYA Revalstraße 1 23560 Lübeck www.draeger.com lt-8578 6