Elektroniczne systemy detekcji gazów wybuchowych sygnalizują pojawienie się niebezpiecznych stężeń gazów, a ponadto mogą włączać różne urządzenia wykonawcze ograniczające lub niwelujące zagrożenie wybuchem.
W naszym kraju istnieje kilkadziesiąt aktów prawnych regulujących stosowanie urządzeń do wykrywania i pomiaru stężeń gazów toksycznych i wybuchowych. Jedno z ważniejszych to rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych w sprawie ochrony przeciwpożarowej budynków i innych obiektów budowlanych i terenów [1] oraz rozporządzenie Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie [2].
Ponadto istnieją również przepisy i instrukcje branżowe określające zasady stosowania urządzeń do wykrywania i pomiaru stężeń gazów. Resort pracy przygotował nowelizację rozporządzenia w sprawie ogólnych przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy, która dostosowuje polskie przepisy bhp do dyrektyw unijnych. Przewiduje ona, że wszyscy pracodawcy będą zobowiązani do zapobiegania zagrożeniom związanym z wykonywaną pracą oraz do przeprowadzania oceny zagrożeń, które nie mogą być wykluczone. Obecnie firmy muszą jedynie ocenić ryzyko zawodowe na danym stanowisku pracy, a następnie ograniczyć je do dozwolonego poziomu zagrożeń. Po wejściu w życie nowelizacji przepisy dotyczące bhp będą zmuszać pracodawców do zastosowania takich rozwiązań, które wyeliminują zagrożenie życia lub zdrowia pracowników i powstawanie nowych niebezpieczeństw.
Rozporządzenie [1] klasyfikuje urządzenia zabezpieczające przed powstawaniem wybuchu i ograniczające jego skutki jako urządzenia przeciwpożarowe. Jest to zrozumiałe, ponieważ bardzo często skutkiem wybuchów są pożary.
Do urządzeń zapobiegających wybuchom należą elektroniczne systemy detekcji gazów wybuchowych. Systemy te sygnalizują pojawienie się niebezpiecznych stężeń gazów, a ponadto mogą włączać różne urządzenia wykonawcze ograniczające lub niwelujące zagrożenie wybuchem. Często wybuchy inicjują iskry elektryczne. Automatyczne wyłączenie odpowiednich obwodów elektrycznych może to zagrożenie wyeliminować. Równie skuteczne może być odcięcie dopływu gazu do rozszczelnionej instalacji gazowej lub włączenie wentylatorów w celu usunięcia niebezpiecznej atmosfery. Do usunięcia z obiektu gazów lżejszych od powietrza może wystarczyć automatyczne uchylenie klap oddymiających.
Nadzór teleinformatyczny w modularnym systemie detekcji gazu (GAZEX). Modularny system detekcji gazu jest urządzeniem ułatwiającym spełnienie podstawowych warunków prawidłowej detekcji gazów; w roku 2008 na Międzynarodowych Targach Ochrony Pracy, Pożarnictwa i Ratownictwa Sawo został uznany za najwszechstronniejszy z dostępnych na rynku i uhonorowany Grand Prix targów.
Rozporządzenie [2] nakazuje stosowanie urządzeń sygnalizacyjno-odcinających we wszystkich pomieszczeniach, w których sumaryczna moc grzewcza urządzeń gazowych przekracza 60 kW. Urządzenie sygnalizacyjno-odcinające to system detekcji gazu sprzężony z zaworem odcinającym. Jeżeli system detekcji gazu zostanie uzupełniony o czujkę przeciwpożarową, to w przypadku pożaru automatycznie zostanie odcięty dopływ gazu, i to już w jego początkowej fazie. Gdyby w wyniku oddziaływania wysokiej temperatury nastąpiło rozszczelnienie instalacji gazowej, to wypływający gaz wzmagałby ogień. Widać, że takie rozwiązanie techniczne nie tylko może zapobiec wybuchowi, ale również ograniczyć intensywność pożaru.
Rozporządzenie [2] określa również zasady sterowania wentylacją w garażach z wykorzystaniem detektorów CO i LPG ( § 108 rozporządzenia).
Odrębnym trudniejszym zagadnieniem jest ochrona ludzi przed zatruciem. Do wykrywania gazów toksycznych powszechnie stosuje się sensory elektrochemiczne. Upraszczając, można powiedzieć, że są to ogniwa elektrochemiczne, w których ilość produkowanej energii elektrycznej jest uzależniona od stężenia określonego gazu odpowiedniego dla elektrolitu sensora. Sensory elektrochemiczne charakteryzują się wysoką selektywnością, ale nie w 100 procentach. Zawsze trzeba brać pod uwagę możliwość zafałszowania wskazań przez oddziaływanie gazów zakłócających. Najczęściej zawyżają one pomiar, ale w skrajnych przypadkach mogą go istotnie zaniżać. Gazy zakłócające mogą ponadto działać destrukcyjnie na sensor, skracając jego żywotność lub wręcz go niszcząc. Właściwe jest, aby po każdej sytuacji, w której został przekroczony zakres pomiarowy sensora, poddać go kalibracji, czyli sprawdzić prawidłowości działania i dokonać ewentualnej korekty wskazań. Trwałość sensorów elektrochemicznych zwykle nie przekracza dwóch lat. Stosunkowo szybko tracą czułość, kalibrację należy więc przeprowadzać nie rzadziej niż co sześć miesięcy, a przy permanentnej pracy w zanieczyszczonej atmosferze częściej. Ważne, że kilku renomowanych producentów produkuje sensory do bardzo wielu gazów – prawie zawsze udaje się dobrać detektor wyposażony w odpowiedni sensor do monitorowania bardzo nietypowych obiektów.
Przy ocenie zagrożenia na stanowisku pracy należy sprawdzać, czy nie przekraczane są dopuszczalne stężenia. Zdefiniowane są trzy rodzaje stężeń: NDS, NDSCh i NDSP. Wielkości tych stężeń podane są w rozporządzeniu Ministra Pracy i Polityki Społecznej [3]. NDS i NDSCh są to wielkości uśredniane, więc ich pomiar wymaga bardziej rozbudowanych elektronicznie urządzeń niż pomiar wartości chwilowych. Wartość NDSP nie jest ustalona dla wielu niebezpiecznych gazów toksycznych (np. nie została ustalona dla siarkowodoru). W takich przypadkach przy ustalaniu progów alarmowych warto posłużyć się kartami charakterystyk substancji niebezpiecznych publikowanymi przez Centralny Instytut Ochrony Pracy.
NDS – najwyższe dopuszczalne stężenie – średnie ważone, którego oddziaływanie na pracownika w ciągu 8-godzinnego dobowego czasu pracy przez okres jego aktywności zawodowej nie powinno spowodować ujemnych zmian w jego stanie zdrowia oraz w stanie zdrowia jego przyszłych pokoleń.
NDSCh – najwyższe dopuszczalne stężenie chwilowe – wartość średnia, która nie powinna spowodować ujemnych zmian w stanie zdrowia pracownika oraz w stanie zdrowia jego przyszłych pokoleń, jeżeli utrzymuje się w środowisku pracy nie dłużej niż 15 min. i nie częściej niż dwa razy w czasie zmiany roboczej, w odstępie nie krótszym niż 1 godzina.
NDSP – najwyższe dopuszczalne stężenie pułapowe – wartość, która ze względu na zagrożenie zdrowia lub życia pracownika nie może być w środowisku pracy przekroczona w żadnym momencie.
LCLo – najniższe stężenie śmiertelne, takie stężenie związku w powietrzu, które powoduje śmierć ludzi i zwierząt.
W użyciu są przenośne i stacjonarne urządzenia do pomiaru i wykrywania niebezpiecznych stężeń gazów. W przypadku stosowania urządzeń przenośnych trzeba stworzyć procedury posługiwania się nimi i egzekwować od pracowników ich stosowanie. Należy zapewnić wymaganą ilość sprzętu, odpowiednie warunki przechowywania i łatwość dostępu, uwzględnić konieczność ładowania akumulatorów.
Systemy stacjonarne działają w sposób ciągły, niezależnie od postępowania pracowników. Przekroczenie ustalonych stężeń sygnalizowane jest akustycznie i optycznie, mogą być automatycznie aktywowane systemy ograniczające groźbę zatrucia (np. intensywna wentylacja, odcięcie dopływu czynnika toksycznego lub wstrzymanie procesu technologicznego). Dodatkowo sygnał alarmu może być przekazywany do służb lub osób zobowiązanych sprawdzić jego przyczynę. Wskazania systemu mogą być w sposób ciągły archiwizowane, co daje obraz warunków na stanowisku pracy.
Aby stacjonarny system detekcji gazów pracował prawidłowo, muszą być spełnione cztery podstawowe warunki:
– Właściwy dobór urządzeń uwzględniający warunki panujące w monitorowanym obiekcie oraz potrzeby użytkowników.
Należy uwzględnić temperaturę, wilgotność, obecność gazów zakłócających pomiar, zakres pomiarowy, sposób wizualizacji i archiwizacji wyników, konieczność sterowania urządzeniami wykonawczymi, konieczność stosowania zasilania awaryjnego. Bardzo istotne jest właściwe ustalenie progów alarmowych. Powinny być na poziomie zapewniającym bezpieczeństwo – zbyt nisko ustawione mogą wywoływać niepotrzebne alarmy i mogą zakłócać funkcjonowanie monitorowanego obiektu.
– Właściwy wybór miejsc instalowania detektorów.
Detektory wykrywają gaz w miejscu zainstalowania. Należy wybrać miejsca najbardziej prawdopodobnego gromadzenia się gazu i powstania zagrożenia. Trzeba uwzględnić ciężar właściwy gazu, ruch powietrza w monitorowanej strefie, lokalizację otworów wywiewnych i nawiewnych. Bardzo istotne jest zapewnienie łatwego dostępu do urządzeń.
– Prawidłowe wykonanie instalacji systemu.
Urządzenia muszą być prawidłowo, zgodnie z instrukcją, połączone przy użyciu właściwych materiałów instalacyjnych, instalacja i okablowanie powinny być wykonane starannie, zgodnie z przepisami i obowiązującymi zasadami.
– Prawidłowa zgodna z instrukcją i zdrowym rozsądkiem eksploatacja systemu.
Do prawidłowego działania systemu niezbędne jest przestrzeganie zasad określonych w instrukcji obsługi. Należy bezwzględnie przestrzegać terminów kalibracji detektorów, terminów kontroli pracy systemów, terminów wymiany akumulatorów. Kontrole powinny być przeprowadzane zgodnie z instrukcją, a kalibracja wykonywana przez uprawnione laboratoria w warunkach określonych przez producenta.
System detekcji gazu powinien być dostosowany do monitorowanego obiektu, tak aby w pełni wykorzystać jego funkcjonalność. Zdarzają się sytuacje, że rozbudowane możliwości systemu wykorzystywane są zaledwie w kilku procentach, a użytkownik niepotrzebnie przepłacił przy zakupie instalacji i nadal płaci za drogą eksploatację.
System powinien być „szyty na miarę”, a przykładem „złego krawca” jest projektant, który do bezobsługowego garażu pod budynkiem mieszkalnym bez stałego dozoru przewiduje do sterowania wentylacją mechaniczną pomiarowy system detekcji tlenku węgla z pełną wizualizacją wskazań poszczególnych detektorów z sensorami elektrochemicznymi wymagającymi częstej kalibracji. W takim przypadku problemem jest znalezienie bezpiecznego miejsca na centralę i monitor, z których nie będzie miał kto korzystać, oraz środków na kosztowną eksploatację drogiego systemu.
Dozór teleinformatyczny.
Wykorzystanie telefonii komórkowej i internetu umożliwia monitoring obiektów na odległość. W przypadku alarmu system kieruje informację o alarmie do terminalu komputerowego użytkownika i do służb lub osób mających podjąć skuteczną akcję zaradczą. Istnieje możliwość wysłania poleceń do systemu i sterowania urządzeniami elektrycznymi w dozorowanym obiekcie.
Krzysztof Chmielewski
Literatura
1. Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 7 czerwca 2010 r. w sprawie ochrony przeciwpożarowej budynków i innych obiektów budowlanych i terenów (Dz.U. z 2010 r. Nr 109, poz. 719).
2. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz.U. z 2002 r. Nr 75, poz. 690 z późn. zm.).
3. Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Społecznej z dnia 29 listopada 2002 r. w sprawie najwyższych dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy (Dz.U. z 2002 r. Nr 217, poz. 1833 z późn. zm.).
