مروری بر حسگری گازهای قابل اشتعال و انفجاری

مروری بر حسگری گازهای قابل اشتعال و انفجاری به منظور پیشگیری از آتش سوزی های ناشی از آن

تجهیزات باید در مکان هایی ذخیره شود که همیشه در دسترس باشند. نباید در کمدهای قفل دار نگهداری شود کلیه تجهیزات انتقال بیماران باید به صورت منظم و برنامه ریزی شده، نگهداری شوند.

آتش سوزی های ناشی از نشت گازهای قابل اشتعال و انفجاری از مهمترین عامل آتش سوزی به شمار می آید. مقادیر کمی از گازهایی چون متان، اتان، پروپان، هیدروژن و غیره می توانند سبب آتش سوزی و انفجارهای مهیب شوند. دانش و آگاهی از مقدار دقیق این گاز ها قبل از رسیدن به حداقل مقدار قابل انفجار می تواند از حوادث غیر منتظره جلوگیری کند. بنابراین مروری بر حسگرهای گازی، روش های ساخت، ویژگیها و توانمندی های آن سودمند می باشد.

مقدمه

امروزه روش های متنوعی در ساخت حسگرها به کار گرفته می شود. عمدتا حسگرهای گازی بر پایه نیمه هادی های اکسید فلزی (MOS) و نانوساختارهای کربنی، فناوری مادون قرمز غیرمتفرق کننده (NDIR) و طیف سنجی جذبی لیزرهای دیودی موزون (TDLAS) ساخته می شوند. گاز متان، مهمترین ترکیب در گاز طبیعی است. این گاز با زندگی روزمره ی بیشتر انسانها ارتباط تنگاتنگی دارد. از آن جایی که متان به شدت قابل اشتعال و انفجار است، شناسایی مقدار دقیق آن در محیط بسیار حائز اهمیت است. حداقل مقدار قابل انفجار این گاز در هوا ۵ درصد است. بر همین اساس حسگر های گاز متان به دو دسته تقسیم می شوند. یک دسته شامل حسگرهایی است که قبل از رسیدن غلظت گاز به حداقل مقدار قابل انفجار هشدار می دهند. لزوما این حسگرها به حساسیت زیاد و دقت بالا نیاز ندارند. دسته ی دیگر حسگرهای متان براساس تشخیص غلظت گاز در مقادیر بسیار کم (در محدوده ی یک قسمت در میلیون ppm) ساخته می شوند.

استفاده ی عمده از این حسگرها در پیدا کردن نشتی خط لوله های زیرزمینی گاز طبیعی است. به این صورت اگر لوله در زیر زمین دچار نشتی شود غلظت بسیار کمی از متان به سطح زمین نفوذ می کند. بنابراین شناسایی چنین پیشامدی تنها با حسگرهای فوق حساس امکان پذیر خواهد بود (۱،۲) هیدروژن گازی بیرنگ، بی بو، بی مزه و قابل اشتعال است. بنابراین تشخیص آن توسط حواس انسانی غیر ممکن است. هیدروژن ویژگیهای منحصر به فردی نسبت به سایر گازهای قابل انفجار دارد. چگالی پایین، ضریب نفوذ بالا در هوا، انرژی احتراق پایین و گرمای اشتعال بالا از ویژگی های مهم گاز هیدروژن است. غلظت قابل انفجار هیدروژن در هوا شامل بازی گسترده ی ۴ تا ۷۵درصد میشود. همچنین دمای ناشی از انفجار آن تا °C ۵۶۰ میرسد. هیدورژن ماده ی اولیه ی بسیاری از واکنش های شیمیایی است. بنابراین کاربرد زیادی در صنایع و کارخانجات دارد. از این رو تشخیص و تعیین مقادیر هیدروژن در محیط بسیار مهم خواهد بود.

اندازه گیری مقدار هیدروژن سابقه ای صد ساله دارد. هرچند نیاز به حسگرهای دقیقتر، حساس تر و سریعتر روز به روز بیشتر احساس می شود. در این گزارش مروری جامع بر پیشرفتهای صورت گرفته در زمینه حسگری گازهای قابل اشتعال و انفجاری متان و هیدروژن انجام شده است.

۲. مروری بر حسگرهای متان و هیدروژن

بیشتر حسگرهای تجاری گاز متان قادر به اندازه گیری در رنج ppm نیستند. تنها حسگرهای ساخته شده به روش TDLAS از دقت بالایی برخوردارند با توجه به این مهم که قیمت تمام شدهی آنها بسیار گران بوده و قابلیت تولید انبوه ندارند. اخیرا حسگرهایی با دقت بالا، پایداری زیاد با طول عمر نزدیک به ۲ سال، پاسخ سریع و قیمت ارزان بر مبنای NDIR ارائه شده اند. اساس این حسگرها بر مبنای میزان جذب تابش مادون قرمز است که توسط قانون بییرلمبرت توصیف می شوند. به کارگیری الگوریتم های کاهش نویز سبب می شود افزایش حساسیت حسگر تا مقدار ppm 1 می شود.

قابلیت حمل در سامانه های تشخیص گاز، از ویژگی های مهم حسگر در کشف نشتی خط لوله های گاز است. استفاده از فناوری سیستم های میکرو الکترومکانیک (MEMS)، ساخت ادوات حسگری و تشخیص را در ابعاد کوچک و قابل حمل فراهم می نماید. حسگرهایی که به

این روش ساخته شده اند دقت ۰/۰۵+ درصدی را در محدوده ی غلظت ۵- ۰ درصد بازمان پاسخ کمتر از ۲۰ ثانیه و وزن کلی g ۲۵۰ فراهم نموده اند. شکل (الف) تصویر این حسگر قابل حمل را نشان می دهد.

استفاده از نیمه هادی های اکسید فلزی و نانوساختارهای کربنی کاهش قیمت تمام شدهی حسگرهای گاز متان را به همراه دارد. به کارگیری نانوساختارهای متخلخل اکسید قلع (SnO_۲) با استفاده از قالبهای نانولوله های کربنی، یک حسگر گاز متان را نتیجه می دهد که قادر به اندازه گیری غلظت متان در مقدار ۲۵/ ۰ درصد است. به علاوه به کارگیری کامپوزیت گرافنیلی آنیلین حسگرهای بسیار حساسی مناسب با سامانه ها تشخیص گاز متان را پدید می آورد. شکل (ب) نشان دهنده ی تغییرات این حسگر بر حسب زمان و در غلظت های مختلف متان را نشان میدهد.

ادامه مطلب را با دانلود پاورپوینت مشاهده کنید.

حتما بخوانید:

⇐ آشکارسازهای گازهای قابل اشتعال

⇐ ارزیابی گازهای قابل اشتعال و اکسیژن هوابرد

⇐ ارزیابی گازها و بخارات سمی

⇐ دستگاه های اندازه گیری گازها