Как работает датчик утечки газа

Суть проблемы

В новостных сводках нет-нет да и проскакивают иногда сообщения о том, что в каком-нибудь городе в подъезде жилого дома взорвался газ или случился пожар. Как правило, причиной оказывается утечка горючей газовой смеси, состоящей в основном из метана с добавками (пропана, бутана и т. д.), используемой в газовых плитах и газовых котлах.

Хорошо бы предотвратить на корню эти несчастья, однако то и дело горючие газы распространяются, концентрируются в помещениях и приводят к взрывам и пожарам. Всему виной человеческая недальновидность и несовершенство техники.

Решение проблемы

А между тем существует способ предотвращения подобных ситуаций или хотя бы сведения их разрушительных последствий к минимуму. Способ заключается в том, чтобы установить в помещении датчик утечки газа. Датчик автоматически определит факт превышения в воздухе концентрации потенциально опасного газа, обнаружит таким образом событие утечки и выполнит необходимые действия для предотвращения катастрофических последствий.

Действия датчика при обнаружении газа могут быть самыми разнообразными: подача звукового сигнала в помещении где он установлен, отправка SMS-сообщения на телефон хозяину, включение вытяжной вентиляции или звонок в службу спасения, перекрытие газового трубопровода и т. д. В любом случае благодаря датчику будет понятно, что случилась утечка газа и нужно предпринимать активные действия вплоть до эвакуации жильцов.

Простые датчики

Простейшие домашние датчики способны обнаружить превышение допустимой концентрации нескольких основных видов горючих газов и подать звуковой сигнал. Такие изделия компактны, их легко установить в любом подходящем месте.

Датчики данного типа предназначены для жилых помещений, где человек точно услышит звуковой сигнал и уже будет знать что делать — перекрывать клапан, звонить в аварийную службу, предпринимать эвакуацию и т.д.

Беспроводные датчики

Датчики с беспроводным блоком связи способны работать совместно с GSM-сигнализацией. И как только утечка газа зафиксирована чувствительным элементом — хозяину на телефон придет SMS-уведомление и он сможет успеть самостоятельно предотвратить утечку. К тому же совместная работа данного датчика с блоком сигнализации позволяет синхронизировать его со схемой включения пожарных сирен.

Датчики управляющие запорной арматурой

Более сложные устройства умеют управлять запорной арматурой — электромагнитным клапаном, который автоматически будет переведен в положение «закрыт», как только датчик заподозрит неладное. Человеческий фактор сведен здесь к минимуму.

Системы подобного типа бывают как бытового, так и промышленного назначения, для установки на промышленных объектах, в цехах, лабораториях, в складских помещениях и т. д. Датчики с запорной арматурой обычно монтируют к газовым колонкам и бойлерам. Если датчик сработал, перевести запорный клапан в исходное положение можно будет лишь вручную.

Устройство датчика утечки газа

По принципу действия датчики утечки газа бывают разных типов: оптические, термические, электронные. И для каждого типа характерны свои целевые группы газов, повышенные концентрации которых датчик способен обнаруживать: смесь на основе природного газа, углекислый газ, угарный газ и т.д.

В корпусе устройства находится источник питания — аккумулятор или батарейка, либо источник питания может быть внешним — сетевым.

За взаимодействие датчика с газообразной внешней средой отвечает чувствительный элемент первичного преобразователя, характеристика которого, например электрическая проводимость, изменяется под действием газа повышенной концентрации.

Сигнал с первичного преобразователя сравнивается в измерительном модуле устройства с сигналом эталонной величины, имитирующим допустимую концентрацию газа. В результате измерений исполнительный механизм датчика либо активируется, либо — нет.

Выбор места установки датчика утечки

При всем при этом датчики утечки газа не являются универсальными. Каждый датчик нацелен на свою группу улавливаемых газов. Это связано с тем, что некоторые газы тяжелее воздуха (углекислый газ) и всегда текут вниз — к полу помещения, а другие легче воздуха (метан) и поэтому скапливаются под потолком, третьи же способны заполнить пространство помещения целиком (угарный газ). Поэтому и место установки датчика выбирается соответствующим образом. Датчики природного газа устанавливают под потолком, а датчики углекислого газа — над полом.

Места установки датчиков следует выбирать очень внимательно. Недопустимо располагать датчик утечки газа возле хорошо проветриваемых мест (окон, вентиляционных каналов и т.д) — возле них воздух окажется менее всего насыщен газом во время утечки.

Датчик утечки устанавливается недалеко от газовой плиты, баллона, колонки и т. д, но не на самом газовом оборудовании. В помещениях где используются аэрозоли, анализатор будет функционировать некорректно, равно как и в помещениях где циркуляция воздуха отсутствует начисто.

Принципы работы датчиков утечки газа

Датчики утечки газа различаются и по принципу работы чувствительного элемента. Есть датчики, где чувствительным элементом выступает кремниевая пластина с тонким слоем оксида металла на поверхности.

У данных датчиков газ при определенной концентрации поглощается чувствительным элементом сильнее и проводимость элемента поэтому изменяется больше. Эти датчики подходят для жилых помещений. Они хоть и не являются высокоточными в силу своего устройства и инерционности (долго реагируют и медленно восстанавливаются), зато весьма просты и стоят недорого. Для промышленности (цехов, лабораторий, складов и т.д.) они не подойдут.

Существуют каталитические датчики, где процесс обнаружения газа основан на его «сгорании» и превращении в углекислый газ и воду. Воздух с высоким содержанием газа проходит через чувствительный элемент, представляющий собой маленькую катушку из платиновой проволоки, покрытую оксидом алюминия, и с родиевым катализатором снаружи.

Когда воздух с высоким содержанием газа контактирует с катализатором, происходит своеобразное воспламенение, платиновая проволока нагревается, ее сопротивление изменяется. Чем выше концентрация газа в воздухе — тем сильнее разогревается проволока, тем более растет ее сопротивление. Такие датчики характеризуются высокой точностью и скоростью срабатывания. Они подходят для промышленных применений.

Читайте также:  Как отличить климат контроль от кондиционера

Поистине лабораторным методом диагностики воздуха является применение инфракрасных датчиков утечки. В промышленных анализаторах газа используется именно этот принцип.

Суть в том, что для многих газов полоса пропускания света приходится на инфракрасный диапазон. Два луча с одинаковой длиной волны проходят через две разные среды — через исследуемую и через эталонную. Возвращаясь назад, лучи уже различаются по силе, и разность, оцениваемая детектором, как раз и оказывается пропорциональна концентрации газа в исследуемой среде.

Проводные и беспроводные датчики

Проводные датчики утечки питаются от сети 220 вольт. Именно такие датчики используют в промышленности несмотря на их высокое энергопотребление. Они просты в обслуживании и пожаробезопасны даже несмотря на наличие внутри устройства электрической цепи далеко не низкого напряжения. Тем не менее они полностью зависимы от розетки.

Беспроводные датчики питаются от встроенных аккумуляторов, поэтому их можно устанавливать даже там где нет сети. Но для промышленности они не подойдут, так как эксплуатационный расход энергии здесь довольно значителен.

Эксплуатация и тестирование

Хотя бы раз в месяц датчик необходимо протирать влажной салфеткой чтобы убрать пыль. Вместо салфетки можно воспользоваться пылесосом. Для проверки датчика утечки природного газа подойдет простая зажигалка (на несколько секунд пустите газ из зажигалки на датчик, но не зажигайте пламя). После проверки автоматического запорного клапана вручную верните его в исходное положение.

Пожары и взрывы, которые возникают в результате распространения в окружающей среде различного по происхождению газа, вовсе не редкость. Для предотвращения подобных ситуаций были разработаны специальные устройства – датчики утечки газа.

Датчики определения повышения концентрации газа в воздухе предназначены своевременно обнаруживать утечку и оповещать об этом окружающих. Некоторые модели оснащены специальными механизмами (запорной арматурой), позволяющими быстро принимать меры по перекрытию газа в местах его подачи в помещение.

Самые простые устройства определяют концентрацию одного определенного или нескольких газов, и в случае увеличения предельного его порога подают звуковой сигнал. Они, как правило, представляют собой небольшие переносные модели, которые можно устанавливать в любом предпочтительном месте. Однако они используются исключительно в частных целях для личной безопасности. Рынок полон также промышленных устройств, предназначенных для использования в цехах, на складах и т. д.

Виды датчиков утечки газа.

Условно все датчики утечки газа можно разделить на две группы: проводные и беспроводные.

Исходя из названия категорий, можно сделать вывод о источнике питания устройств. Категория проводных датчиков работает от стандартной электрической сети, беспроводные — от автономного аккумулятора, установленного непосредственно в приборе.

Делятся датчики утечки газа по методу определения концентрации ядовитого вещества в окружающей среде на следующие группы:

  • Полупроводниковые.
  • Каталитические.
  • Инфракрасные.

Полупроводниковые устройства работают на базе полупроводников и основаны на методе поглощения поверхностью нагретого оксида газа в окружающей среде. Каталитические модели по своей сути представляют усовершенствованную разработку взрывобезопасной лампы. В основе таких приборов лежит горение газа и превращение его в воду и углекислый газ. Инфракрасные датчики определяют концентрацию газа, полосы поглощения которых находятся в диапазоне инфракрасного электромагнитного спектра.

Различают также датчики газа с клапаном и без него. В отдельную категорию можно выделить GSM-устройства.

Особенности проводных и беспроводных датчиков утечки газа.

Как описывалось ранее, все датчики можно условно разделить на две категории: проводные и беспроводные.

Проводные устройства питаются от электрической сети в 220В. Многие считают, что такие модели не безопасны, так как при повышении концентрации газа в окружающей среде заряд может стать причиной взрыва. Подобное мнение ошибочно, так как разработаны устройства специальным образом и соответствующее питание ничем не грозит. Преимуществом проводных датчиков утечки газа является невысокая стоимость самих приборов и их обслуживания. Недостатком является высокое потребление энергии, направленной на обеспечение работоспособности сенсоров.

Беспроводные модели питаются от аккумуляторной батареи, что позволяет использовать их практически в любом месте. Все тоже большое потребление энергии не позволяет изобрести подобные устройства для промышленных помещений и складов. Еще одним недостатком беспроводных моделей является более высокая стоимость.

Краткие характеристики датчиков с клапаном.

Широкое применение получили датчики утечки газа с запорной арматурой или клапаном. При срабатывании чувствительного элемента в устройстве происходит замыкание электрической цепи, благодаря чему передается сигнал на запирание клапана, перекрывающего поступление газа в помещение.

Датчик утечки газа с клапаном

Устанавливаются такие модели, как правило, перед газовыми фильтрами, горелкой, регулятором давления, колонкой, бойлером и прочим газовым оборудованием. Монтаж датчиков с клапаном требует специального вмешательства мастера, который должен врезать запорную арматуру в газовую трубу и проверить работоспособность всех компонентов системы.

Запорная арматура не изнашивается и не требует подключения к электрической сети. Возврат клапана в обратное положение производится ручным способом.

Краткие характеристики датчиков с модулем gsm.

Современные модели датчиков утечки газа оснащаются модулями беспроводной связи, которые позволяют использовать устройства в системе GSM-сигнализации. Сразу после срабатывания определяющего элемента датчик передает сигнал тревоги непосредственно на мобильный номер владельца. Таким образом, можно самостоятельно принять оперативные меры по предотвращению утечки.

Помимо определения утечки газа, используемый GSM-блок может применяться вместе с другими элементами системы безопасности, предоставляет возможность подключать датчики воды, открытия и закрытия дверей, пожарные извещатели и т. д.

Принцип работы датчиков газа.

Как упоминалось ранее, устройства для определения увеличения концентрации газа в окружающей среде подразделяются на три типа:

  • Полупроводниковые.
  • Каталитические.
  • Инфракрасные.

Чтобы понять их принцип работы, необходимо рассмотреть каждый в отдельности.

В основе каталитических датчиков лежит принцип превращение газа на воду и углекислый газ при его горении. Подобные приборы также относят к типу электрокаталитических.

Их принцип действия заключается в том, что во время прохождения воздушных потоков с увеличенной концентрацией газа через анализатор, начинается горение газа, во время которого происходит изменение сопротивления на платиновой катушке. Вторая катушка с измерительным мостом используется в электрической сети для определения увеличения температуры. При этом, в прямой зависимости находятся измеряемое сопротивление и концентрация частиц газа в воздухе.

Читайте также:  Как подключить электрический котел к твердотопливному котлу

Для того, чтобы на катушку не воздействовали внешние факторы, на разных концах цепи располагаются термически согласованные шары, покрытые тонким слоем стекла. Они действуют в качестве компенсатора. Несмотря на то, что пламегаситель немного замедляет реагирование датчика, поступление информации о повышении концентрации поступает уже спустя два-три десятка секунд.

Полупроводниковые датчики по своему принципу удаленно напоминают каталитические. На чувствительный элемент из кремниевой пластины наносится тонкая пленка из окиси металла (используется та же технология, что и при изготовлении схем для матерински плат). Когда на поверхность окиси попадает газ, он поглощается ей и изменяет сопротивление, которое прямо пропорционально концентрации ядовитого вещества в воздухе. Они получили широкое распространение в быту, но в промышленности применяются реже, так как недостаточно точны для определения некоторых газов. Недостатком также является медленное реагирование и длительное восстановление, требуют постоянного контроля со стороны.

Инфракрасные датчики используются в маломощном оборудовании для определения утечки газа промышленного назначения. По сравнению с каталитическими они обладают рядом преимуществ, среди которых быстрый отклик (менее 10 секунд), низкий эксплуатационный расход энергии, упрощенный контроль, минимизация ложных срабатываний. Основан принцип работы таких устройств на поглощении чувствительным элементом пары волн при попадании на него света. Они лежат в инфракрасном диапазоне. Одна из волн является эталонной, вторая – исследуемой. Два пульсирующих источника излучают свет, который проходит через две среды и возвращается назад. Затем детектор сравнивает полученные сигналы и путем вычитания их сил определяет концентрацию газа в окружающей среде.

Места установки.

В зависимости от типа улавливаемого газа, для которого предназначены датчики, различается их расположение в помещении. Так, к примеру, устройства для определения концентрации угарного газа или пропана принято монтировать внизу на стенах или колоннах (на расстоянии 25-30 см от пола), так как масса данных веществ больше чем у воздуха и они скапливаются ниже. С природным газом ситуация противоположная: его масса меньше воздуха и он приподнимается вверх, следовательно, устройства предназначены для монтажа вверху помещения (на расстоянии 25-30 см от потолка).

Места установки датчиков утечки газа

Следует также учитывать еще несколько правил монтажа датчиков утечки газа:

  • Устанавливать приборы определения утечки газа рекомендуется вблизи газового оборудования.
  • Запрещается монтаж непосредственно на газовом оборудовании.
  • Запрещается монтаж в закрытом пространстве, где затруднена циркуляция воздушных потоков.
  • Запрещено устанавливать датчики обнаружения утечки газа около вентиляции, дверей и окон, где циркуляция воздушных потоков превышает предельно допустимую.
  • Запрещено устанавливать датчики определения утечки газа в помещениях, в которых используются аммиак и аэрозоли.

Обслуживание.

Как правило, поставляемые конечному пользователю с завода датчики утечки газа идут откалиброванными и не требуют никаких подготовительных работ во время монтажа. Однако после установки прибора присмотр за ним не прекращается.

Раз в месяц рекомендуется очищать близлежащие области от пыли при помощи пылесоса и не сильно влажной чистой ветоши. Нужно следить, чтоб не повредить чувствительные элементы.

Необходимо регулярно проверять работоспособность чувствительных элементов. Для этого нужно поднести зажигалку к устройству, подать газ и подержать на протяжении нескольких секунд, чтобы газ позволил датчику среагировать на присутствие побудителей. После подачи сигнала нужно убедиться, что сирена тревоги отчетливо слышна в доме или за пределами помещения, если оно расположено отдельно. После рассеивания газа детектор самостоятельно вернется в рабочее состояние.

В случае диагностики датчиков с клапаном после проверки их работоспособности необходимо вручную открыть запорную арматуру.

Пожары и взрывы, которые возникают в результате распространения в окружающей среде различного по происхождению газа, вовсе не редкость. Для предотвращения подобных ситуаций были разработаны специальные устройства – датчики утечки газа.

Датчики определения повышения концентрации газа в воздухе предназначены своевременно обнаруживать утечку и оповещать об этом окружающих. Некоторые модели оснащены специальными механизмами (запорной арматурой), позволяющими быстро принимать меры по перекрытию газа в местах его подачи в помещение.

Самые простые устройства определяют концентрацию одного определенного или нескольких газов, и в случае увеличения предельного его порога подают звуковой сигнал. Они, как правило, представляют собой небольшие переносные модели, которые можно устанавливать в любом предпочтительном месте. Однако они используются исключительно в частных целях для личной безопасности. Рынок полон также промышленных устройств, предназначенных для использования в цехах, на складах и т. д.

Виды датчиков утечки газа.

Условно все датчики утечки газа можно разделить на две группы: проводные и беспроводные.

Исходя из названия категорий, можно сделать вывод о источнике питания устройств. Категория проводных датчиков работает от стандартной электрической сети, беспроводные — от автономного аккумулятора, установленного непосредственно в приборе.

Делятся датчики утечки газа по методу определения концентрации ядовитого вещества в окружающей среде на следующие группы:

  • Полупроводниковые.
  • Каталитические.
  • Инфракрасные.

Полупроводниковые устройства работают на базе полупроводников и основаны на методе поглощения поверхностью нагретого оксида газа в окружающей среде. Каталитические модели по своей сути представляют усовершенствованную разработку взрывобезопасной лампы. В основе таких приборов лежит горение газа и превращение его в воду и углекислый газ. Инфракрасные датчики определяют концентрацию газа, полосы поглощения которых находятся в диапазоне инфракрасного электромагнитного спектра.

Различают также датчики газа с клапаном и без него. В отдельную категорию можно выделить GSM-устройства.

Особенности проводных и беспроводных датчиков утечки газа.

Как описывалось ранее, все датчики можно условно разделить на две категории: проводные и беспроводные.

Проводные устройства питаются от электрической сети в 220В. Многие считают, что такие модели не безопасны, так как при повышении концентрации газа в окружающей среде заряд может стать причиной взрыва. Подобное мнение ошибочно, так как разработаны устройства специальным образом и соответствующее питание ничем не грозит. Преимуществом проводных датчиков утечки газа является невысокая стоимость самих приборов и их обслуживания. Недостатком является высокое потребление энергии, направленной на обеспечение работоспособности сенсоров.

Читайте также:  Как отремонтировать потекший водонагреватель

Беспроводные модели питаются от аккумуляторной батареи, что позволяет использовать их практически в любом месте. Все тоже большое потребление энергии не позволяет изобрести подобные устройства для промышленных помещений и складов. Еще одним недостатком беспроводных моделей является более высокая стоимость.

Краткие характеристики датчиков с клапаном.

Широкое применение получили датчики утечки газа с запорной арматурой или клапаном. При срабатывании чувствительного элемента в устройстве происходит замыкание электрической цепи, благодаря чему передается сигнал на запирание клапана, перекрывающего поступление газа в помещение.

Датчик утечки газа с клапаном

Устанавливаются такие модели, как правило, перед газовыми фильтрами, горелкой, регулятором давления, колонкой, бойлером и прочим газовым оборудованием. Монтаж датчиков с клапаном требует специального вмешательства мастера, который должен врезать запорную арматуру в газовую трубу и проверить работоспособность всех компонентов системы.

Запорная арматура не изнашивается и не требует подключения к электрической сети. Возврат клапана в обратное положение производится ручным способом.

Краткие характеристики датчиков с модулем gsm.

Современные модели датчиков утечки газа оснащаются модулями беспроводной связи, которые позволяют использовать устройства в системе GSM-сигнализации. Сразу после срабатывания определяющего элемента датчик передает сигнал тревоги непосредственно на мобильный номер владельца. Таким образом, можно самостоятельно принять оперативные меры по предотвращению утечки.

Помимо определения утечки газа, используемый GSM-блок может применяться вместе с другими элементами системы безопасности, предоставляет возможность подключать датчики воды, открытия и закрытия дверей, пожарные извещатели и т. д.

Принцип работы датчиков газа.

Как упоминалось ранее, устройства для определения увеличения концентрации газа в окружающей среде подразделяются на три типа:

  • Полупроводниковые.
  • Каталитические.
  • Инфракрасные.

Чтобы понять их принцип работы, необходимо рассмотреть каждый в отдельности.

В основе каталитических датчиков лежит принцип превращение газа на воду и углекислый газ при его горении. Подобные приборы также относят к типу электрокаталитических.

Их принцип действия заключается в том, что во время прохождения воздушных потоков с увеличенной концентрацией газа через анализатор, начинается горение газа, во время которого происходит изменение сопротивления на платиновой катушке. Вторая катушка с измерительным мостом используется в электрической сети для определения увеличения температуры. При этом, в прямой зависимости находятся измеряемое сопротивление и концентрация частиц газа в воздухе.

Для того, чтобы на катушку не воздействовали внешние факторы, на разных концах цепи располагаются термически согласованные шары, покрытые тонким слоем стекла. Они действуют в качестве компенсатора. Несмотря на то, что пламегаситель немного замедляет реагирование датчика, поступление информации о повышении концентрации поступает уже спустя два-три десятка секунд.

Полупроводниковые датчики по своему принципу удаленно напоминают каталитические. На чувствительный элемент из кремниевой пластины наносится тонкая пленка из окиси металла (используется та же технология, что и при изготовлении схем для матерински плат). Когда на поверхность окиси попадает газ, он поглощается ей и изменяет сопротивление, которое прямо пропорционально концентрации ядовитого вещества в воздухе. Они получили широкое распространение в быту, но в промышленности применяются реже, так как недостаточно точны для определения некоторых газов. Недостатком также является медленное реагирование и длительное восстановление, требуют постоянного контроля со стороны.

Инфракрасные датчики используются в маломощном оборудовании для определения утечки газа промышленного назначения. По сравнению с каталитическими они обладают рядом преимуществ, среди которых быстрый отклик (менее 10 секунд), низкий эксплуатационный расход энергии, упрощенный контроль, минимизация ложных срабатываний. Основан принцип работы таких устройств на поглощении чувствительным элементом пары волн при попадании на него света. Они лежат в инфракрасном диапазоне. Одна из волн является эталонной, вторая – исследуемой. Два пульсирующих источника излучают свет, который проходит через две среды и возвращается назад. Затем детектор сравнивает полученные сигналы и путем вычитания их сил определяет концентрацию газа в окружающей среде.

Места установки.

В зависимости от типа улавливаемого газа, для которого предназначены датчики, различается их расположение в помещении. Так, к примеру, устройства для определения концентрации угарного газа или пропана принято монтировать внизу на стенах или колоннах (на расстоянии 25-30 см от пола), так как масса данных веществ больше чем у воздуха и они скапливаются ниже. С природным газом ситуация противоположная: его масса меньше воздуха и он приподнимается вверх, следовательно, устройства предназначены для монтажа вверху помещения (на расстоянии 25-30 см от потолка).

Места установки датчиков утечки газа

Следует также учитывать еще несколько правил монтажа датчиков утечки газа:

  • Устанавливать приборы определения утечки газа рекомендуется вблизи газового оборудования.
  • Запрещается монтаж непосредственно на газовом оборудовании.
  • Запрещается монтаж в закрытом пространстве, где затруднена циркуляция воздушных потоков.
  • Запрещено устанавливать датчики обнаружения утечки газа около вентиляции, дверей и окон, где циркуляция воздушных потоков превышает предельно допустимую.
  • Запрещено устанавливать датчики определения утечки газа в помещениях, в которых используются аммиак и аэрозоли.

Обслуживание.

Как правило, поставляемые конечному пользователю с завода датчики утечки газа идут откалиброванными и не требуют никаких подготовительных работ во время монтажа. Однако после установки прибора присмотр за ним не прекращается.

Раз в месяц рекомендуется очищать близлежащие области от пыли при помощи пылесоса и не сильно влажной чистой ветоши. Нужно следить, чтоб не повредить чувствительные элементы.

Необходимо регулярно проверять работоспособность чувствительных элементов. Для этого нужно поднести зажигалку к устройству, подать газ и подержать на протяжении нескольких секунд, чтобы газ позволил датчику среагировать на присутствие побудителей. После подачи сигнала нужно убедиться, что сирена тревоги отчетливо слышна в доме или за пределами помещения, если оно расположено отдельно. После рассеивания газа детектор самостоятельно вернется в рабочее состояние.

В случае диагностики датчиков с клапаном после проверки их работоспособности необходимо вручную открыть запорную арматуру.

Оставьте первый комментарий

Оставить комментарий

Ваш электронный адрес не будет опубликован.


*