Schwefelwasserstoff (H2S) ist ein gefährliches Gas, das in vorgelagerten Öl- und Gasanlagen überwacht werden muss. Die Detektoren müssen oft in schwierigen Umgebungen arbeiten, wie z. B. im extremen Klima des Nahen Ostens. Dies stellt ein Problem für herkömmlicheH2S-Detektorendar, die auf der Nasschemie beruhen, bei der das Zielgas Veränderungen in einem Elektrolyten hervorruft. Hohe Temperaturen und niedrige Luftfeuchtigkeit führen dazu, dass die Sensoren austrocknen, was die Leistung beeinträchtigt und zu häufigem Austausch und höheren Kosten führt.
Eine mögliche Alternative ist die Metalloxid-Halbleitertechnologie (MOS), die nicht unter demselben Problem leidet. MOS-Sensoren haben jedoch mehrere andere erhebliche Nachteile. Am besorgniserregendsten ist, dass einige von ihnen dazu neigen, "einzuschlafen", wenn sie eine Zeit lang nicht mit Gas in Berührung kommen, was ein echtes Sicherheitsproblem darstellt.
Darüber hinaus müssen MOS-Sensoren beheizt werden, um konsistente Ergebnisse zu erzielen. Sie benötigen Zeit zum Aufwärmen, was zu einer erheblichen Verzögerung zwischen dem Einschalten und dem korrekten Ansprechen des Sensors auf Gas führt. Die Hersteller empfehlen in der Regel, dass MOS-Sensoren vor der Kalibrierung 24-48 Stunden Zeit haben sollten, um sich auszugleichen. Dies verlängert die Zeit für Wartung und Instandhaltung und behindert die Produktion.
Heizungen sind außerdem sehr stromhungrig und können zu drastischen Temperaturschwankungen im Gleichstromkabel führen. Dies kann zu erheblichen Spannungsschwankungen am Detektorkopf und entsprechenden Ungenauigkeiten bei der Gaspegelmessung führen.
MOS-Sensoren basieren auf Halbleitern, die bei Änderungen der Luftfeuchtigkeit anfällig für Drift sind. Die Halbleiter in Computerchips sind mit Epoxidharz ummantelt, um solche Probleme zu vermeiden, aber dies würde die Fähigkeit eines Gassensors behindern, seine Aufgabe zu erfüllen. Das freiliegende Sensorelement ist auch anfällig für eine Drift, wenn es sich in einer sauren Atmosphäre befindet, wie sie in der sandigen Umgebung des Nahen Ostens typisch ist.
Die Drift kann zu Fehlalarmen beiH2S-Wertennahe Null führen. Dies wird manchmal durch eine "Nullpunktunterdrückung" am Bedienfeld behoben, aber dies hat erhebliche Auswirkungen auf die Sicherheit. Das Bedienfeld kann noch einige Zeit nach dem Anstieg derH2S-Werteeinen Nullwert anzeigen. Diese späte Registrierung niedrigerH2S-Wertekann die Warnung vor einem bedeutenden Gasleck verzögern, was wiederum eine Evakuierung verzögert und Menschenleben gefährdet.
Diese Probleme können durch Spannungsschwankungen am Detektorkopf und Ungenauigkeiten bei der Messung des Gaspegels, die, wie bereits erwähnt, durch das Heizelement verursacht werden, noch verstärkt werden.
Der Vorteil ist, dass MOS-Sensoren sehr schnell aufH2Sreagieren. Allerdings wird dieser Vorteil durch die Notwendigkeit eines Sinters wieder zunichte gemacht.H2Sist ein "klebriges" Gas, das an Oberflächen, auch an Sinter, adsorbiert und so die Geschwindigkeit, mit der das Gas die Nachweisoberfläche erreicht, verlangsamt.
Eine neue Lösung
Es gibt eine Möglichkeit, all diese Herausforderungen zu überwinden, indem der elektrochemische Ansatz für dieH2S-Detektionso angepasst wird, dass er weniger anfällig für Austrocknung ist. Der Hochtemperatur (HT)H2S-Sensorfür XgardIQvon Crowcon nutzt eine Kombination aus zwei Anpassungen, um Verdunstung zu verhindern, selbst unter den härtesten klimatischen Bedingungen.
Erstens basiert der Sensor auf einem hygroskopischen (wasserliebenden) elektrolytischen Gel, das darauf ausgelegt ist, den Feuchtigkeitsgehalt zu erhalten. Zweitens wurde die Größe der Pore, durch die Gas in den Sensor eintritt, verkleinert, so dass es noch schwieriger ist, Feuchtigkeit zu entweichen.
Bei einer Lagerung von über einem Jahr bei 55°C oder 65°C verliert das HTH2Snur 3 % seines Gewichts, was einem sehr geringen Feuchtigkeitsverlust entspricht. Ein herkömmlicher elektrochemischer H2S-Sensor würde unter diesen Bedingungen in 100 Tagen 50 % seines Gewichts verlieren. Das bedeutet, dass der neue Sensor im Gegensatz zu herkömmlichen Modellen eine Lebenserwartung von über 24 Monaten hat, selbst unter Wüstenbedingungen.
DerHT-H2S-Sensorvon Crowcon funktioniert problemlos in einer Betriebsumgebung von bis zu 70°C bei 0-95%rh. Bei Temperaturen über -25°C hat dieser 0-200ppm-Sensor eine T90-Reaktionszeit von weniger als 30 Sekunden, was besser ist als bei den meisten anderen elektrochemischen Sensoren fürH2S.
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