Mierniki przenośne w pracy instalatora

Miernik CO. Fot. Testo

Zawód instalatora wymaga czasami pracy w trudnych warunkach – np. w środowiskach, gdzie mogą wystąpić gazy toksyczne, niedobór tlenu albo zagrożenie wybuchem. Praca w takich warunkach wymaga zastosowania środków ochrony osobistej – należą do nich m.in. przenośne (mobilne, transportowalne) mierniki gazów, które ostrzegają pracownika przed niebezpieczeństwem.

Mierniki przenośne jako środek ochrony osobistej

Do środowisk o trudnych warunkach zalicza się przede wszystkim oczyszczalnie ścieków, studzienki rewizyjne i kanały ściekowe, studzienki telekomunikacyjne, pomieszczenia z instalacją amoniakalną czy z instalacją gazową, kotłownie, browary itp. Praca w takich warunkach wymaga zastosowania środków ochrony osobistej – należą do nich m.in. przenośne (mobilne, transportowalne) mierniki gazów, które ostrzegają pracownika przed niebezpieczeństwem. Dostępne są mierniki gazów toksycznych (chlor, CO, H2S, etylen, amoniak, NOx, PH3, SO2), palnych (głównie metan i propan-butan) oraz tlenu. Mierniki mogą mierzyć jeden rodzaj gazu (np. ozon) – zwykle przeznacza się je do zastosowań, gdzie występuje jeden rodzaj substancji niebezpiecznej. Urządzenia są także dostępne jako wielogazowe, umożliwiając mierzenie stężeń 4–7 rodzajów gazów. Są one przeznaczone głównie do obiektów przemysłowych i zastosowań wod-kan.

Mierniki pozwalają na prosty odczyt stężenia badanego gazu w otoczeniu, ale też mają funkcje monitorująco-alarmowe – możliwość ustawienia dwóch progów alarmowych i ich sygnalizację oraz zliczanie wartości średnich ważonych stężeń gazów toksycznych.

Dla gazów palnych ustawia się dwa progi alarmowe, których przekroczenie skutkuje uruchomieniem alarmu. Poziomy alarmowe ustawia się zwykle w odniesieniu do DGW – dolnej granicy wybuchowości, czyli najmniejszego stężenia gazu palnego, który w mieszaninie z powietrzem tworzy atmosferę wybuchową. DGW dla metanu wynosi 5% gazu w powietrzu. Pierwszym progiem alarmowym może być 20% DGW.
Dla gazów toksycznych możliwe jest także monitorowanie i rejestrowanie najwyższych dopuszczalnych stężeń substancji toksycznych [mg/m3], zgodnie z rozporządzeniem w sprawie najwyższych dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy [2]:

  • NDSCh, najwyższe dopuszczalne stężenie chwilowe – wartość średnia stężenia, które nie powinno spowodować ujemnych zmian w stanie zdrowia pracownika, jeżeli występuje w środowisku pracy nie dłużej niż 15 minut i nie częściej niż 2 razy w czasie zmiany roboczej, w odstępie czasu nie krótszym niż 1 godzina;
  • NDS, najwyższe dopuszczalne stężenie – średnie ważone stężenie, którego oddziaływanie na pracownika w ciągu 8-godzinnego dobowego i 40-godzinnego tygodniowego czasu pracy przez okres jego aktywności zawodowej nie powinno spowodować ujemnych zmian w jego stanie zdrowia oraz w stanie zdrowia jego przyszłych pokoleń.

Ciekawą funkcją, którą dysponują niektóre mierniki, są alarmy zagrożeniowe – tzw. alarm przeciwpaniczny i alarm bezruchu. W połączeniu z łącznością z telefonią komórkową w sytuacji zagrożenia takie alarmy umożliwiają zdalny kontakt z inną osobą z firmy – np. kierownikiem BHP – co może uratować życie pracownika.

Działanie mierników przenośnych

Mierniki przenośne pracują w oparciu o sensory, których zadaniem jest zbadanie stężenia gazu. Ważne są tu dwa parametry – czułość i selektywność. Czułość mówi o najniższym wykrywanym stężeniu badanego gazu, natomiast selektywność o braku podatności na inne gazy (tzw. zakłócające). Jeśli sensor ma wysoką selektywność, tym większa jest pewność pomiaru – że rzeczywiście zmierzone zostało stężenie badanego gazu.
Ze względu na technikę pomiarową można wyróżnić sensory elektrochemiczne, katalityczne i oparte na podczerwieni.

Sensory elektrochemiczne są przeznaczone głównie do wykrywania i krótkotrwałego pomiaru gazów toksycznych. Oparte są na działaniu ogniwa – wykrywany gaz przenika do elektrolitu i powoduje wytworzenie prądu elektrycznego. Natężenie tego prądu jest proporcjonalne do stężenia przenikającego gazu. Sensory elektrochemiczne cechują się wysoką czułością, natomiast problematyczna jest ich selektywność – jako mierzona substancja mogą zostać wykryte też inne gazy (np. wodór oddziałuje na pomiar tlenku węgla). Możliwe jest też zaniżanie zmierzonego stężenia – np. pomiar SO2 może być zakłócony przez obecność NO2. Sensor elektrochemiczny powinien pracować przez krótki czas przy stężeniach substancji mieszczących się w jego zakresie pomiarowym. Dłuższa ekspozycja sensora na mierzony gaz albo nawet krótkotrwałe przekroczenie zakresu pomiarowego powodują, że zużywa się on znacznie szybciej. Dobrą praktyką jest więc kalibracja czujnika po każdym przekroczeniu zakresu pomiarowego lub dłuższej ekspozycji na daną substancję. Oba parametry (zakres pomiarowy i określony czas ekspozycji) są wskazywane dla każdego sensora przez producenta.

Sensory katalityczne przeznaczone są przede wszystkim do badania gazów palnych. W sensorze znajdują się dwa elementy wykonane z platyny – aktywny z warstwą katalizatora (platyna lub pallad) i pasywny. Na elemencie aktywnym spalany jest badany gaz, przez co zwiększa się temperatura tego elementu, co z kolei powoduje zwiększenie jego oporu. Na elemencie pasywnym nie ma reakcji spalania – pełni on funkcję kompensatora temperatury otoczenia. Zmiana oporu jest konwertowana na napięcie, co pozwala odczytać stężenie badanego gazu. Sensory katalityczne nie są selektywne (reagują, choć z różną czułością, na wszystkie gazy palne), mają też ograniczenia dotyczące warunków pracy, np. wymagają stężenia objętościowego tlenu ok. 21%, a przekroczenie zakresu pomiarowego bądź długotrwałe utrzymywanie się badanej substancji powoduje ich zużycie fizyczne. Jeśli istnieje ryzyko wystąpienia takiej sytuacji, należy korzystać z sensora wyposażonego w odpowiednie mechanizmy zabezpieczające.

Czytaj też: Praktyczne aspekty stosowania termografii do oceny budynków i instalacji budowlanych >>

Sensory IR (na podczerwień, Infra Red, IR, NDIR) są stosowane głównie do precyzyjnego wykrywania stężeń CO2 oraz gazów palnych (par metanu i propanu-butanu). W czujnikach tych stosuje się zjawisko pochłaniania promieniowania podczerwonego przez wiązania chemiczne – każdy związek chemiczny pochłania określoną długość fali, więc pomiar pochłaniania fali pozwala na pomiar stężenia danego związku. Sensory IR są względnie selektywne – nie są selektywne dla związków organicznych, którymi są m.in. metan, propan i butan. Ponieważ nie ulegają szybkiemu zużyciu pod wpływem utrzymujących się lub wysokich stężeń, mogą być stosowane jako alternatywa dla sensorów katalitycznych w miejscach, gdzie mierzone związki są obecne w sposób ciągły albo mają wysokie stężenia.

Cechy użytkowe mierników przenośnych

Miernik przenośny powinien być ergonomiczny i bardzo łatwy w obsłudze – nie może być dodatkowym obciążeniem dla używającej go osoby. Zwykle wyposażony jest w przycisk umożliwiający łatwe włączanie i wyłączanie, a także wyświetlacz ciekłokrystaliczny z podświetleniem oraz ergonomiczną klawiaturę, którą można obsługiwać kciukiem, podobnie intuicyjnie jak telefon komórkowy. Elementem ergonomii jest też mała masa oraz kształt umożliwiający łatwy transport i korzystanie z urządzenia.

Miernik przenośny musi skutecznie poinformować użytkownika o sytuacji alarmowej. Ważny jest więc krótki czas reakcji. Sygnał alarmowy powinien wystąpić w wielu postaciach – jako wizualny (migająca lampka), dźwiękowy i wibracyjny, przydatny np. w otoczeniu o wysokim poziomie hałasu, gdzie można nie usłyszeć sygnału dźwiękowego.

Bardzo ważną funkcjonalnością miernika przenośnego jest zapewnienie skuteczności jego działania. Najważniejsze jest tu prawidłowe działanie sensora – za to zadanie odpowiada szereg funkcji, w tym autotest działania i możliwość łatwej wymiany sensora w terenie. Ważna jest także szybka, automatyczna kalibracja, która nie wymaga odsyłania miernika na wiele tygodni do laboratorium wzorcującego. Istotne jest też wyposażenie miernika w funkcje mierzące stan naładowania baterii, ciągłość obwodów elektrycznych czy prawidłowość działania alarmów.

Mierniki coraz częściej mają możliwość bezpiecznego przechowywania danych z pomiarów i alarmów w pamięci wewnętrznej (do kilku–kilkunastu godzin od wydarzeń) oraz podłączenia (przez specjalny port) do urządzenia wyposażonego w oprogramowanie do odczytania danych.

Mierniki do zadań specjalnych

W ofercie producentów mierników przenośnych są także urządzenia przeznaczone do specjalnych zastosowań, np. do kontroli atmosfery w przechowalniach owoców i warzyw. Takie mierniki służą do pomiaru stężenia CO2 (do 10% objętości) oraz tlenu, którego udział objętościowy zwykle jest wyraźnie niższy niż w warunkach normalnych (zwykle od 0 do 25% objętości). Łączy się w nich dwa sensory – selektywny sensor na podczerwień do wykrywania dwutlenku węgla oraz sensor elektrochemiczny o wydłużonej żywotności przeznaczony do wykrywania tlenu. Miernik taki musi być zabezpieczony przed wpływem choćby etylenu, który jest wydzielany przez dojrzewające jabłka.

Jeśli zastosowanie jest bardzo nietypowe, producenci dają też możliwość dobrania parametrów miernika do tego zastosowania. Konieczna jest wówczas analiza warunków stosowania urządzenia.

Ciekawym rozwiązaniem, mogącym np. wspomagać pracę z zastosowaniem kamery termowizyjnej, jest ultradźwiękowy wykrywacz wycieków płynów w takich miejscach, jak m.in. instalacje zbiornikowo-rurowe z zaworami, wymienniki ciepła, kotły, skraplacze oraz instalacje klimatyzacyjne i chłodnicze. Nieszczelność emituje falę dźwiękową o częstotliwości powyżej zakresu ludzkiego słuchu. Miernik UV, zbierający ultradźwięki (np. od 20 do 90 kHz) za pomocą specjalnego mikrofonu, przekształca tę falę w słyszalny sygnał dźwiękowy i wizualny. Dźwięk słyszany jest w słuchawkach, natomiast na ekranie LCD wyświetla się wykres słupkowy. Oba te sygnały wskazują bliskość źródła wycieku. Rodzaj dźwięku pozwala zweryfikować faktyczne źródło wycieku. Kiedy natężenie dźwięku jest za niskie – w systemach pod niskim ciśnieniem lub bezciśnieniowych (np. zbiorniki płynów) – możliwe jest zastosowanie odpowiedniego nadajnika, który wygeneruje sygnał możliwy do odczytania przez odbiornik miernika. Jeśli badanie odbywa się w hałaśliwym otoczeniu, wysoki jest także poziom „hałasu” UV – można wówczas uruchomić filtr, który „wytnie” do trzech głównych częstotliwości szumu tła, umożliwiając dokonanie skutecznego pomiaru.

Leave a Comment