أكثر طريقة شائعة تُستخدم للكشف المستمر عن تسرب الغازات الخطرة هي وضع عدد من أجهزة الاستشعار في الأماكن التي من المحتمل أن يحدث فيها التسرب. ثم تُوصل هذه الحساسات عبر كابل إلى وحدة تحكم متعددة القنوات تقع على مسافة آمنة من المنطقة وفي منطقة خالية من الغازات، والتي تحتوي على شاشة مع أجهزة إنذار، وأجهزة تسجيل الأحداث، وما إلى ذلك. غالبًا ما يشير الناس إلى هذا النظام كنظام ثابت النقطة. وهذا صحيح أن النظام فعليًا مثبت بشكل دائم في منطقة معينة (مثل المنصات البحرية، مصافي النفط، التخزين البارد بالمختبر، وما إلى ذلك).
تعتمد مدى تعقيد جميع أنظمة كشف الغازات على كيفية استخدام البيانات. يتيح تسجيل البيانات استخدام المعلومات لتحديد مناطق المشاكل والمساعدة في تنفيذ تدابير الأمان. إذا كان النظام مخصصًا فقط للاستخدام في التحذيرات، يمكن أن يكون إخراج النظام بسيطًا ولا حاجة لتخزين البيانات. لذلك، عند اختيار النظام، من المهم معرفة الغرض من استخدام المعلومات حتى يمكن اختيار مكونات النظام المناسبة. في مراقبة الغازات السامة، أظهرت الأنظمة متعددة النقاط بسرعة قدرتها على التعامل مع مجموعة واسعة من التعرضات في أماكن العمل، وقيمتها الثمينة في تحديد المشاكل لإبقاء العمال والهيئات الإدارية على علم بتركيزات الملوثات في مكان العمل.
في تصميم أنظمة النقاط المتعددة، يجب إعطاء اعتبار كبير للمكونات المختلفة وترابطاتها. على سبيل المثال، عند استخدام مستشعر كشف الاحتراق، يجب أن يكون اتصال الكابل بالمستشعر بثلاثة أسلاك، كل سلك له مساحة مقطع عرضي بمقدار 1 مليمتر مربع، والذي لا ينقل إشارة الإخراج فحسب، بل ينقل الطاقة أيضًا إلى دائرة الجسر، حيث تقع دائرة الجسر على المستشعر وتعمل على تقليل انخفاض جهد الإشارة على طول الكابل. في أنظمة مراقبة الغازات السامة (وبعض الغازات القابلة للاشتعال)، غالبًا ما يتم أخذ عينات الهواء بعيدًا عن المكونات ثم ضخها إلى المستشعر (عبر بعض المواد المركبة وأنابيب ذات قطر داخلي ضيق). يجب الانتباه إلى اختيار مضخات وأنابيب بالحجم المناسب، واختيار مجموعة من مكونات أخذ العينات لأخذ العينات بالتتابع من كل أنبوب، واختيار الفلاتر لإيقاف الجسيمات أو قطع تدفق الهواء للعينات باستخدام الماء.
حجم القطر الداخلي للأنبوب أمر بالغ الأهمية لأن القطر الداخلي يجب أن يكون كبيرًا بما يكفي لتحقيق وقت استجابة سريع باستخدام مضخة ذات حجم قياسي، ولكن ليس كبيرًا جدًا للسماح بدخول هواء زائد والتسبب في تخفيف العينة. يجب توصيل كل نقطة أخذ عينات بأنبوب منفصل، وإذا كانت هناك عدة نقاط أخذ عينات متصلة بمستشعر مركزي، يجب تنظيفه بالهواء النظيف بين العينات. يمكن وضع وحدات التحكم المستخدمة في الأنظمة الثابتة في مركز المنشأة أو توزيعها في جميع أنحاء المنشأة، حسب متطلبات التطبيق. تحتوي وحدة التحكم على لوحة تحكم بقناة واحدة (أي بطاقة تحكم لكل مستشعر) أو تكوين متعدد القنوات، وهو فعال عندما يجب تقييد الطاقة أو المساحة أو التكلفة.
يتم عرض تركيز الغاز على كل مستشعر، وتحت الظروف العادية، يُستخدم مرحل داخلي للتحكم في وظائف مثل الإنذار، والخطأ، والإيقاف. يختلف عدد مستويات الإنذار الفعالة حسب وحدة التحكم، ولكن بشكل عام يمكن ضبط 3 مستويات، حسب المتطلبات القانونية أو مواصفات العمل في الصناعة. تتضمن الميزات الأخرى المفيدة مثل كبت الإنذار وإعادة التعيين، ومؤشرات تجاوز نطاق القياس، والمخرجات التناظرية 4-20mA. غالبًا، هناك أيضًا وظيفة إخراج رقمي لتوصيل وحدة التحكم بنظام التحكم الموزع (DCS) أو نظام إدارة المباني (BMS). من المهم تذكر أن الغرض الرئيسي من نظام كشف الغاز هو اكتشاف تراكم تركيز الغاز عندما يصل إلى مستوى خطير وأداء عملية تخفيف لمنع حدوث الخطر. إذا استمر تركيز الغاز في الاقتراب من مستوى الخطر، يتم إيقاف برنامج التنفيذ ويتم تفعيل الإنذار. ليس كافيًا تسجيل الأحداث أو قياس مستويات الغازات التي يتعرض لها الناس.
الكابلات وصناديق التوصيل
في نظام كشف الغاز الصناعي النموذجي (كما تم وصفه سابقًا)، تقع المستشعرات في عدد من النقاط الرئيسية حول المصنع، وتختلف المسافة بين المستشعرات ووحدة التحكم. عند تركيب وصلة كهربائية إلى وحدة التحكم، من المهم تذكر أن مقاومة الدائرة الكهربائية لكل مستشعر تختلف حسب طول الكابل. عند إجراء إجراءات المعايرة للكواشف من نوع الجهد الثابت، يتطلب وجود شخصين كل من موقع المستشعر ووحدة التحكم. عند معايرة كاشف من نوع التيار الثابت أو استخدام مرسل محلي، يمكن إجراء معايرة المعدات الميدانية بشكل منفصل عن معايرة وحدة التحكم. الطريقة لحماية كابل المستشعر من التلف الخارجي هي تمريره عبر
يمكن أيضًا استخدام أنبوب معدني مع كابلات محمية ميكانيكياً بشكل مناسب. يجب أن يكون كل طرف من الكابل مجهزًا بحشية واقية ويجب تثبيت المستشعر على صندوق وصلة للمساعدة في إتمام التوصيلات البسيطة منخفضة المقاومة "النظيفة". من المهم أيضًا التأكد من أن جميع أحجام الحشيات والبراغي تتطابق مع القطر الخارجي لصندوق الوصلة والكابلات المستخدمة. يجب استخدام الحشية الصحيحة لضمان أن يكون الاتصال بين الجهاز الكاشف وصندوق الوصلة خاليًا من التأثيرات المناخية. ومن المهم أيضًا تذكر أن مصنعي أجهزة الاستشعار عادة ما يشيرون إلى الحد الأقصى لمقاومة الحلقة (وليس مقاومة الخط) لتوصيل المستشعر عند تقديم المعلومات لحساب قطر قلب الكابل للتركيب.
موضع المستشعر
أكثر سؤالين شيوعًا، ولكنهما ربما الأكثر صعوبة للإجابة حول أنظمة كشف الغازات، هما "كم عدد الكواشف التي أحتاجها؟" و"أين يجب أن أضعها؟" على عكس أنواع الكواشف الأخرى المتعلقة بالسلامة، مثل كاشفات الدخان، فإن موقع وعدد الكواشف المطلوبة للتطبيقات المختلفة غير محدد بوضوح.
توفر المعايير مثل دليل EN50073 إرشادات كبيرة حول اختيار وتركيب واستخدام وصيانة أجهزة كشف وقياس الغازات القابلة للاشتعال أو الأكسجين. يمكن استخدام إرشادات مماثلة، مثل الكود الكهربائي الوطني (NEC) أو اللوائح الدولية في المعيار الكهربائي الكندي (CEC)، حيثما ينطبق. بالإضافة إلى ذلك، نشرت هيئات تنظيمية محددة مواصفات تحدد الحد الأدنى لمتطلبات كشف الغازات لتطبيقات محددة. هذه المراجع مفيدة جدًا، لكنها إما عامة جدًا وبالتالي واسعة جدًا من حيث التفاصيل، أو أنها لتطبيقات محددة فقط وبالتالي غير ذات صلة لمعظم التطبيقات.
يجب تحديد استبدال الكاشف وفقًا لتوصيات الخبراء ذوي المعرفة المتخصصة في انتشار الغاز، الخبراء الذين لديهم أنظمة وأجهزة تشغيل ذات صلة، والفنيين السلامة والهندسة. يجب أيضًا توثيق الاتفاقيات حول موضع الكاشف. يجب تركيب الكاشف حيث يكون الغاز أكثر احتمالًا للوجود. أكثر المناطق حماية في المصنع يجب أن تكون حول سخانات المياه الغازية، الضواغط، خزانات التخزين المضغوط، الأسطوانات أو الأنابيب. المناطق الأكثر احتمالًا للتسرب هي الصمامات، مقاييس الضغط، شفات التركيب، وصلات T، أنابيب تعبئة الزيت، أو أنابيب الصرف، إلخ.
عند تحديد موقع الكاشف، هناك بعض المراجع البسيطة والواضحة جدًا التي قد تساعدك:
• عند الكشف عن الغازات الأخف من الهواء (مثل الميثان والأمونيا)، يجب تركيب الكاشف على مستوى أعلى، ويفضل مع مخروط جمع.
• عندما يكون غاز الكشف أثقل من الهواء (مثل البوتان وثاني أكسيد الكبريت)، يجب تثبيت جهاز الكشف على مستوى منخفض.
• مراعاة كيفية تصرف الغاز المتسرب عند مواجهة تدفق هواء طبيعي أو مضغوط. إذا كان مناسبًا، قم بتركيب الكاشف في أنبوب التهوية.
• عند تحديد أماكن أجهزة الكشف، ضع في اعتبارك الضرر المحتمل الناجم عن الأحداث الطبيعية مثل المطر أو الفيضانات. بالنسبة لأجهزة الكشف المثبتة في الهواء الطلق، من الأفضل استخدام مكونات حماية من تأثير الطقس.
• إذا تم تركيب الكاشف في بيئة أكثر سخونة وتحت أشعة الشمس المباشرة، استخدم مظلة للكاشف.
• مراعاة ظروف التشغيل. على سبيل المثال، البوتان والأمونيا عادة أثقل من الهواء، لكن إذا تسربت من الخط تحت درجة حرارة عالية و/أو ضغط سلبي، ستتصاعد هذه الغازات بدلًا من السقوط.
• يجب تركيب الكاشف على مسافة معينة خلف المكون عالي الضغط للسماح بتكوّن سحب الغاز. وإلا، فإن كل الغازات المتسربة تمر على شكل نفاثات عالية السرعة، وبالتالي يصبح من المستحيل اكتشافها.
• مراعاة إجراءات الدخول السهلة للاختبار الوظيفي والإصلاح.
• يجب تركيب الكاشف في الموقع المخصص وتشغيله للأسفل. هذا يضمن عدم تراكم الغبار والماء على وجه المستشعر، مما قد يمنع دخول الغازات إلى الكاشف.
• عند تحديد موقع جهاز IR ذي الدائرة المفتوحة، من المهم التأكد من عدم وجود انسداد دائم أو عائق على شعاع IR. يمكن تعديل العوائق القصيرة المدى مثل النقل، وعمال مواقع البناء، والطيور.
• التأكد من أن المبنى الذي توجد فيه المعدات ذات الدائرة المفتوحة قوي وغير معرض للاهتزاز.