О сенсорных датчиках MSA XCell мы уже упоминали, когда рассказывали о портативном газоанализаторе ALTAIR 2X от компании MSA Safety (США). Тогда же  отметили некоторые преимущества этого прибора – быстроту включения, скорость реакции, долговечность.

Сегодня остановимся на «сердце» этого газоанализатора, как, впрочем, и остальных приборов серии ALTAIR, — сенсорных датчиках XCell. Именно эти датчики отвечают за суть прибора – анализ концентрации того или иного газа в воздухе и преобразование аналогового сигнала в цифровой с передачей его на каналы вывода.

Экскурс в теорию вредных газов

Наличие вредных газов и паров в воздухе – увы, неотъемлемая составляющая производственных процессов во многих отраслях промышленности. В качестве примера можно привести такие отрасли, как горная, для которой «головная боль» — это окись углерода, оксиды азота, метан, альдегиды и др.; металлургия — сернистый газ, окись углерода, оксиды азота, аэрозольные оксиды токсичных металлов и пр.; нефтегазовая сфера — сероводород, сернистый газ, окись углерода, углеводороды, оксиды азота, пары сырой нефти и её фракций; машиностроение — туманы масел и кислот, пары растворителей, аммиак, оксиды азота; радиоэлектроника и приборостроение — пары токсичных металлов, кислот растворителей и т. д. И даже если технологии позволяют организацию т.н. «безгазопаро-отходных» производств, они, как правило, оказываются настолько дороги, что гораздо дешевле бывает следование по традиционному пути с оснащением помещений промышленными газоанализаторами или отдельных работников — персональными портативными приборами. При надлежащей и достаточной организации оснащения этого бывает достаточно для безопасного функционирования производств.

Но опасности подстерегают не только на производствах. Утечка газа на кухне по той или иной причине, повышение концентрации угарного газа в доме из-за забившегося дымохода и прочие аварии могут привести к фатальным последствиям, если их вовремя не выявить.

Газоанализатор Altair 2X: Новый год под контролем!

Исход отравления вредными газами зависит от таких факторов, как, токсичность, концентрация, метеорологические условия окружающей среды, длительность воздействия на организм и путь проникновения в него ядов, состояние и особенность организма человека. Яды проникают в организм человека тремя путями: через органы дыхания, желудочно-пищеварительный тракт и кожный покров. По статистике, большинство отравлений, до 95%, происходит при попадании токсичных веществ внутрь организма с вдыхаемым воздухом. А если добавить сюда тот факт, что температура, влажность и давление воздуха могут усиливать или ослаблять эффект воздействия вредных газов и паров, становится понятно, почему контроль над состоянием окружающего воздуха так важен.

О человеческом дыхании и реакции

Приведу такой факт: при содержании 0,08 % СО (угарного газа) во вдыхаемом воздухе человек чувствует головную боль и удушье, при повышении концентрации СО до 0,32 % возникает паралич и потеря сознания, смерть наступает через 30 минут, а если концентрация превышает 1,2 % (!) сознание теряется после двух—трёх вдохов, человек умирает менее чем через 3 минуты.

Среднестатистический человек совершает 14-18 вдохов в минуту, или один вдох-выдох в 3-4 секунды. На три раза ему достаточно около 10-11 секунд. И даже если человек спит, а частота дыхания уменьшается до 12-14 циклов в минуту, это все равно — 15 секунд на три вдоха. Таким образом, если за эти 11-15 секунд человека не предупредить о смертельной концентрации CO, то результаты будут однозначно плачевными.

Другой пример – сероводород H2S. Смертельная концентрация этого газа в воздухе очень мала – всего 0,1%. Такое количество сероводорода может привести к летальному исходу за 10 минут. А стоит лишь немного увеличить концентрацию – и смерть наступает мгновенно, после первого же вдоха. Для примера: в канализационной системе концентрация сероводорода иногда достигает 16%. Так что нередкие истории о рабочих, один за другим погибающих в канализационных колодцах, увы, не «страшилки», а результат работы без соответствующего оборудования. Так что такой параметр газоанализатора, как скорость реакции, — один из основных. Как видите, счет в «аварийных» ситуациях идет никак не на часы и даже не на минуты. Речь идет о секундах. Успел за это время прибор подать предупреждение об опасности – человек выжил, не успел – дело может закончиться трагедией…

Удар, переворот, еще удар…

В основе датчиков XCell, произведённых  MSA, лежит встроенный микрочип, относящийся к классу интегральных микросхем специального назначения (ASIC). В данном случае микрочип разработан специально для датчиков газоанализаторов под конкретные задачи — определение концентрации опасных газов в окружающей среде и подачу сигнала в случае достижения концентрацией опасного уровня. Датчики XCell определяют наличие и концентрацию следующих газов:

• Горючие газы или пары;
• Двуокись серы (SO2); Двуокись азота (NO2);
• Моноокись углерода (СО);
• Сероводород (H2S);
• Хлор (Cl2);
• Аммиак (NH3);
• Кислород (O2).

Именно в силу «специализированности» этот микрочип обеспечивает не просто работу сенсоров, а гарантирует лучший контроль и производительность, чем другие сенсорные датчики, имеющиеся на рынке. Сенсоры XCell учитывают поправки на реальные условия окружающей среды, обеспечивают автоматическую настройку устройств и устойчивость к радиочастотному полю при более высоких общих эксплуатационных характеристиках.

Стандартный срок эксплуатации сенсоров XCell MSA обычно составляет более четырех лет, что в два раза больше среднего показателя по отрасли. Благодаря миниатюризации электроники, управляющей сенсорным датчиком, и ее размещения внутри самого сенсора, датчики XCell MSA обеспечивают превосходную скорость реакции, стабильность, точность и надежность.

О скорости реакции надо сказать отдельно. Тесты этих датчиков показали результаты, превосходящие «среднерыночные» — в два раза.

А теперь вспомним о тех самых 10-15 «критических секундах», достаточных для трех смертельных вдохов. Время реакции датчиков XCell на изменение концентрации угарного газа и сероводорода находится как раз  в границах этого диапазона.

По заверениям разработчиков, сенсоры XCell прошли, как говорили в советское время, «приемку 5» или «военную приемку».  Так, эти приборы с этими датчиками показали стабильную работу после падения с высоты в 7.6 м, теста в центрифуге, часового теста на вибрационном стенде. Корпуса сенсоров XCell изготавливаются с применением лазерной сварки, что исключает протечки. Ударный тест силой 3 кгс показал прочность как корпусов, так и надежность опорных ножек, на которых крепятся датчики. Технология производства термокаталитеческих датчиков предусматривает наличие хрупкой спирали. Спираль датчиков XCell изготовлена из платины и закреплена по особой запатентованной методике, такая конструкция обеспечивает прочность при падении с высоты 7,6 м и позволяет предоставить гарантию 4 года.

Одноканальные версии газоанализатора сероводорода ALTAIR 2X сегодня выпускаются также с применением технологии XCell Pulse Sensor, позволяющей проведение проверки прибора без использования калибровочного газа, а это, в свою очередь, — экономия средств и времени: менее чем за одну минуту можно проверить столько приборов сколько, у предприятия есть в парке.

[1] Нижний концентрационный предел распространения пламени  — концентрация горючего газа или пара в воздухе, ниже которой взрывоопасная газовая среда не образуется. (Электротехнический словарь. 2009).