خصوصیات فیزیکی و شیمیایی ماده، یعنی چهار حالت اصلی شامل، جامد، مایع، گاز و پلاسما، و در نظر گرفتن این نکته که ماده در حالت گاز اشتیاق بیشتری برای احتراق و انفجار را دارد، باعث می شود که الزامات ایمنی در خصوص گازها بیشتر مورد توجه باشد. اینجاست که مسئله گازسنج، گازسنجی یا نشت یابی گازها مورد بررسی قرار گرفته و از اهمیت زیادی برخوردار است.
اهمیت گازسنجی
خطرات و بلایای طبیعی
حوادث غیر طبیعی
با توجه به تعریف بالا، می توان هرگونه حادثه ای که منشا طبیعی نداشته باید را، حادثه غیر طبیعی نامید. از جمله این حوادث می توان به تصادف، انفجار، آتش سوزی، بمباران، حوادث صنعتی و بروز بیماری ناشی از کار اشاره نمود. حوادثی که در محیط کار رخ می دهد را می توان به چهار دسته زیر تقسیم کرد:
- حوادث جزئی که فرد یا افرادی در آن دچار زخم های سطحی می شوند.
- حوادث جدی که فرد حادثه دیده تحت بیهوشی قرار می گیرد یا دچار شکستگی استخوان می شود.
- حوادث مرگبار که طی آن بیشتر از 5 نفر جان خود را از دست داده یا به صورت جدی زخمی می شوند.
- شبه حوادث که طی آن حادثه خطرناکی رخ می دهد اما در آن هیچ کس آسیب نمی بیند.
عوامل ایجاد حوادث
اعمال ناايمن (UnSafe Conditions) | رفتار ناايمن (UnSafe Acts) | 1. ایراد در تجهیزات ایمنی 2. نامناسب بودن لباس های کار 3. عدم تهیه تجهیزات ایمنی مورد نیاز 4. عدم وجود نظم و نظافت در محل کار 5. وجود ایراد در ماشین آلات، تجهیزات و ابزارها 6. نامناسب بودن محل کار از نظر ساختاری | 1. عجله در هنگام کار 2. روش های خطرناک در حمل و نقل 3. عدم استفاده از تجهیزات و لوازم مناسب در محل کار 4. روش های خطرناک در حمل و نقل 5. انجام فعالیت های خطرناک 6. عدم مدیریت صحیح برای ایجاد محیطی امن |
|---|
نشت گاز و آتش سوزی
شرکت های نفت و گاز باید مطابق با قوانین ایمنی و بهداشت شغلی بین المللی که برای انواع صنایع وضع شده، اقدام به برنامه ریزی برای پیشگیری از نشت گاز و آتش سوزی کنند که می تواند شامل آموزش کارکنان و استفاده از تجهیزات ایمنی باشد.
تاریخچه گازسنجی
زمانی که اثرات مهلک گازهای سمی برای سلامت انسان و امکان بروز حادثه های مانند انفجار ناشی از نشت گاز معلوم شد، مهندسان و صاحبان صنایع به دنبال راه هایی برای تشخیص و شناسایی گازها بودند.
قناری به عنوان آشکارساز گاز
قبل از اختراع و تولید سنسورهای پیشرفته امروزی، کارگران در معدن برای شناسایی گازهایی مانند متان، مونوکسید کربن و دی اکسید کردن، از قناری به عنوان آشکارساز گاز استفاده می کردند. سیستم تنفسی قناری مشابه انسان است و زمانی که گازهای مخرب در محیط نشت پیدا می کرد، قناری آواز خواندن خود را متوقف کرده و در صورت افزایش نشتی گاز، جان خود را است دست می داد.
به این وسیله کارگران از وجود گاز خطرناک مطلع و به سرعت از محل خارج می شدند. “جان هالدن” اولین شخصی بود که ایده استفاده از قناری را مطرح کرد و از این حیوان به عنوان آشکارساز گاز استفاده نمود.
لامپ ایمنی شعله (Davy lamp)
این وسیله شاید اولین گازسنج صنعتی بود که مورد استفاده قرار گرفت. لامپ ایمنی شعله توسط همفری دیوی در سال 1815 برای شناسایی وجود متان در معدن ذغال سنگ اختراع شد.
سوخت این لامپ از روغن بود. شعله های لامپ با توجه به وجود متان یا کمبود اکسیژن در محیط کم یا زیاد می شد. یعنی ارتفاع آن تغییر می کرد. در نتیجه با تغییر در ارتفاع شعله کارگران از میزان وجود متان در محیط مطلع شده و در صورت لزوم به سرعت خارج می شدند. این لامپ هنوز در برخی مناطق مورد استفاده قرار می گیرد.
اولین گازسنج کاربردی
گازسنج (Gas Detector)
گازسنج یا آشکارساز گاز، دستگاهی است که وجود گازها را در محیط به عنوان بخشی از سیستم ایمنی شناسایی می کند. گازسنج در صورت نشت یا تشخصی گاز خطرناک، هشدارهای لازم را به اپراتور در مورد منطقه خطرناک داده و به کارکنان فرصت می دهد از منطقه خارج شده یا اقدامات لازم را به سرعت انجام دهند.
همچنین این دستگاه می تواند با سیستم های ایمنی دیگر ارتباط برقرار کرده و به صورت خودکار فرآیندی که باعث تولید گاز می شود را متوقف یا سیستم های تهویه را جهت خروج گاز از محیط روشن کند.
همانطور که در بالا خواندید، متوجه شدید که منشا ایجاد حادثه در صنایع نفت و گاز از تنوع کمی برخوردار است و شامل انفجار، نشتی و ایجاد بخار است. پس به کمک و استفاده صحیح از گازسنج ها (آشکارساز گاز) می توان خطر بروز حادثه را به حداقل رساند و از بروز خسارات احتمالی جلوگیری کرد.
کاغذ شناساگر گاز
در دهه های 1980 تا 1990، وجود گاز کربن مونوکسید به وسیله یک کاغذ آشکارساز صورت می گرفت. استفاده از این کاغذ قبل از تولید گازسنج های الکترونیکی رواج داشت. رنگ این کاغذ، با قرار گرفتن در معرض گاز مونوکسید کربن، به قهوه ای تغییر می کرد.
این کاغذ را می توان نوعی سنسور الکتروشیمیایی نامید اما به علت ارائه نتایج غیرقابل اعتماد و دقیق جای خود را به سنسورهای امروزی داده است.
گازسنج چگونه کار می کند؟
زمانی که میزان گاز به محدوده خطرناک نزدیک شود، سنسور این میزان را به کمک جریان الکتریکی شناسایی و به اپراتور هشدار می دهد.
سنسور گازسنجی
بیشتر سنسورها از نوع الکتروشیمیایی است. اینگونه سنسورها به وسیله واکنش شیمیایی، داده ها را به داده های الکترونیکی تبدیل و ارسال می کند.به طور کلی سنسور ها به دو دسته آنالوگ و شیمیایی تقسیم می شود. یعنی خروجی این سنسور های یکی از این دو حالت است.
- سنسور گاز مادون قرمز (Infrared Gas Sensors)
- پلیستوره (MEMS Pellistor)
- سنسور گاز هدایت حرارتی (Thermal Conductivity Gas Sensors)
- سنسور گاز الکتروشیمیایی (Electrochemical Gas Sensors)
- سنسور گاز اکسید فلز (Metal Oxide Gas Sensors)
- کیت ارزیابی (Evaluation Kits)
- سنسور کیفیت هوای داخلی (Indoor Air Quality sensors)
- پلیستور کاتالیزوری (Catalytic Pellistor)
سنسور گاز الکتروشیمیایی
انواع دستگاه گازسنجی
گازسنج ثابت (Fixed Gas Detector): با توجه به خطر نشت گاز در یک منطقه به صورت ثابت نصب می شود و به صورت شبانه روزی میزان گاز را اندازه گیری می کند. در برخی مدل ها قابلیت نصب پمپ خارجی وجود دارد.
گازسنج پرتابل یا قابل حمل (Portable Gas Detector): این نوع آشکارساز به صورت قابل حمل بوده و توانایی تشخیص یک یا چند نوع گاز را به صورت همزمان دارد. در برخی مدل ها می توان پمپ را به صورت خارجی نصب نمود.
معمولا در این دستگاه سنسورهای تشخیص گاز O2، CO، H2S و CH4 نصب می شود. عمر این مدل محدود است و معمولا 2 الی 3 سال به صورت مفید کار می کند و به صورت دوره ای برای کالیبراسیون به آزمایشگاه ارسال می گردد.
تیوپ های گازسنجی (لوله های اندیکاتور با دستگاه مکنده هوا یا پوار): این تیوب ها جهت شناسایی گاز سمی در نمونه ای از هوا مورد استفاده قرار می گیرد.
خواص گازها
- گازهای قابل اشتعال (Flammable): هرگونه گاز یا بخارات قابل اشتعالی در محدوده خاصی مشتعل یا منفجر می شود. در واقع این گازها و بخارات با اکسیژن هوا ترکیب و با کوچکترین جرقه ای مشتعل یا منفجر می شود.
- گازهای سمی و زیان آور (Toxic): ترکیباتی از گاز که هنگام مصرف، تنفس و یا جذب توسط پوست بدن باعث آسیب به قسمت های مختلفی از جمله اندام های بدن، نارسایی سیستم عصبی، بیماری های شدید و حتی مرگ شود را گاز های سمی می نامند.
- گازهای خفقان آور و بی اثر (Inert): نیتروژن و برخی دیگر از گازهای بی اثر، با جایگزین کردن خود بجای اکسیژن باعث خفگی و در نهایت مرگ می شود. تغییرات اکسیژن در محیط همیشه خطرناک است.
آتش
- اشتعال: زمانی که احتراق به جز گرما نور یا شعله نیز تولید کند به آن اشتعال گویند.
- سوختن: ترکیب شدن عناصر یک ماده با اکسیژن را سوختن می گویند.
- نقطه اشتعال: کمترین درجه حرارتی که در آن درجه مایعات سوختنی بخاراتی تولید می کند که قابل اشتعال است. در این حالت شعله به صورت لحظه ای روشن و سپس خاموش می شود.
- درجه حرارت خودسوزی: پایین ترین درجه حرارتی که یک ماده بتواند به صورت خود به خود بسوزد.
- نقطه احتراق: پایین ترین درجه ای که باعث شود آنقدر بخارات ایجاد شده از ماده تولید گردد و عمل احتراق ادامه پیدا کند.
- انفجار: اشتعال یکباره و حالتی که انرژی به صورت ناگهانی و با سرعت و زمان کوتاه خارج شود. معمولا هر ماده یا ترکیب شیمیایی که در اثر یک محرک مانند ضربه، جریان الکتریکی، حرارت و … به شکل ناگهانی تغییر شکل دهد و از حالت جامد به مایع یا گاز تبدیل شود را ماده منفجره گویند.
مثلث آتش
- موارد قابل اشتعال
- حرارت
- اکسیژن (هوا)
مواد قابل اشتعال
- مواد سوختنی جامد: موادی مانند چوب، کاغذ و پارچه که شکل و ظاهر مشخصی دارد.
- مواد سوختنی مایع: موادی مانند نفت، الکل و مایعات سوختنی که شکل معینی ندارد و در هر ظرفی ریخته شود به همان شکل در می آید. البته مایعات حجم معینی دارند.
- مواد سوختنی گاز: موادی مانند بوتان، استیلن و گازهای قابل اشتعال دیگر که فاصله بین مولکول های آنها زیاد است و به سرعت در محیط پخش می شود.
حرارت
