Niezawodne i Innowacyjne Systemy Bezpieczeństwa Gazowego
PL EN

Bezpieczeństwo procesowe a systemy detekcji gazów

Bezpieczeństwo procesowe a systemy detekcji gazów

Stosowanie przemysłowo gazów i substancji lotnych, wiązało się już od samego początku z zagrożeniami które należało brać pod uwagę, mówimy tutaj np. o zdarzeniach takich jak:

  • możliwość wybuchu,
  • zatrucie ludzi,
  • szkody w środowisku naturalnym.

Naturalnym jest więc, iż oprócz działań ukierunkowanych na utrzymanie szczelności instalacji szukano środków czy też narzędzi pozwalających na wykrycie w atmosferze już uwolnionych substancji. Z czasem, w momencie kiedy stało się to technicznie możliwe, pojawiły się elektroniczne urządzenia pomiarowo – detekcyjne oparte np. o sensory termokatalityczne. Lata rozwoju przyniosły tak obecnie rozpowszechnione technologie detekcji jak sensory elektrochemiczne, NDIR, półprzewodnikowe, PID etc. Pojawiło się pojęcie Systemu Detekcji Gazów – czyli systemu gdzie na powierzchni obszaru chronionego rozlokowane są czujniki, z których sygnał doprowadzany jest do centralki. Centralka z kolei wypracowuje wynikowy sygnał alarmu aktywujący (w razie potrzeby) urządzenie ostrzegawcze, którego rolą jest informowanie o zagrożeniu znajdujących się w okolicy ludzi.

W miarę rozwoju technologii urządzenia te stawały się coraz bardziej finezyjne. Można stwierdzić iż w dziedzinie bezpieczeństwa procesowego mogliśmy - i możemy do dziś - obserwować klasyczny wyścig "miecza i tarczy". Z jednej strony powstawały coraz bardziej złożone instalacje, przetwarzające coraz większe ilości niebezpiecznych substancji, stawiające tym samym coraz wyższe i wyższe wymagania względem techniki zabezpieczającej. Z drugiej - rozwój technologii, analityki chemicznej, technik sensorycznych ale i elektroniki, fizyki materiałowej, techniki mikroprocesorowej, wreszcie oprogramowania - a w konsekwencji automatycznego wnioskowania - pozwalający nam budować coraz skuteczniejsze systemy bezpieczeństwa.

Krytyczne spojrzenie na "klasyczne" Systemy Detekcji Gazów

Obserwując dostępne na rynku rozwiązania, także znanych firm zachodnich, pozwalamy sobie na sformułowanie tezy iż, rynek detekcji gazów przestał nadążać za współczesnością. Systemy te do dziś budowane są w oparciu o sygnały pochodzące z czujników i przekazywane do centralek za pomocą pochodzącego z połowy XX wieku standardu 4-20 mA (Rys.A).

Sam standard jest nadal bardzo popularny, na pewno ma swoje zalety, jego wadą jest jednak to, że pozwala na przesłanie w zasadzie tylko jednej informacji, typowo - stężenia gazu. Nie ma już miejsca na przesłanie informacji diagnostycznej - w stanach skrajnych jest to możliwe za pomocą prądów o wartościach poniżej 4mA, ale w naszej opinii takie zabiegi to "łatanie" dziur w stosowanej technologii, nie mające za wiele wspólnego z systematycznym, metodycznym podejściem do bezpieczeństwa. Alternatywnie, z czujnika można wyprowadzić sygnały dwustanowe - wtedy z kolei w centralce nie mamy informacji o stężeniach, wracamy do punktu wyjścia. Oczywiście uszkodzenie samego czujnika lub jego linii zostanie zasygnalizowane "Nadzorowi" - ale już nie Osobie chronionej (Rys.B).

Drugą wadą - i wąskim gardłem tych systemów – to brak możliwości przesłania sygnałów z centralek do czujników, co mogłoby być bardzo przydatne do celów diagnostyczno - serwisowych.

Trzecim poważnym ograniczeniem jest to, że wyjściowy sygnał sterujący (alarmowy) z centralki jest najczęściej prostym, nienadzorowanym sygnałem dwustanowym (Rys.A). Tym samym, wszelkie uszkodzenia urządzeń ostrzegawczych jak np. sygnalizatorów czy też ich linii podłączeniowej nie są sygnalizowane operatorowi. W konsekwencji, o ich awariach nie jest powiadamiany operator i jeżeli przy takim uszkodzeniu dojdzie do wypływu gazu - nie dojdzie do powiadomienia osób chronionych. Oczywiście na centralce pojawi się informacja o wykrytym zagrożeniu, natomiast pada pytanie - czy widząc alarm na centralce, operator sprawdzi osobiście czy aktywowane zostały sygnalizatory obiektowe, czy zostały powiadomione osoby chronione (Rys.C)? Jest to typowe "niewykryte zdarzenie niebezpieczne", by użyć nomenklatury z dziedziny bezpieczeństwa funkcjonalnego.

Transmisja cyfrowa - Pożądany kierunek rozwoju Systemów Detekcji Gazów

W naszej opinii, zastosowanie oczywistego, znanego od lat rozwiązania - transmisji cyfrowej np. RS-485 - zarówno do komunikacji pomiędzy czujnikami a centralką, jak też i pomiędzy centralką a sygnalizatorami całkowicie usuwa opisane powyżej wady. Po pierwsze, zapewnia dwu- a nie tylko jednokierunkową wymianę danych, po drugie - istnieje możliwość przesłania znacznie większej ich liczby. Nie dostrzegamy żadnego racjonalnego uzasadnienia do kurczowego trzymania się powoli odchodzących do lamusa standardów, będących tak naprawdę wąskimi gardłami nowoczesnych systemów pomiarowych.

Zyskuje się w ten sposób System Bezpieczeństwa Gazowego, w którym:

  • czujniki dostarczają do centralek zarówno informację pomiarową jak i diagnostyczną,
  • centralki mają możliwość przesłania niezbędnej informacji zarówno do czujników jak i np. sygnalizatorów,
  • sygnalizatory mogą przesłać informację o swoim stanie do centralek,
  • centralki mają możliwość powiadomienia operatora nie tylko o uszkodzeniach czujników, ale także sygnalizatorów i ich linii. 

Realizacja powyższych idei znalazła ucieleśnienie w postaci "Systemu Bezpieczeństwa Gazowego Sigma Gas", produkowanego przez spółkę Atest Gaz (Rys.D).

Jako dodatkową premię można otrzymać to iż, ponieważ kanał komunikacyjny z sygnalizatorami jest pojemniejszy, to sygnalizatory mogą stosować bardziej zniuansowaną sygnalizację. Istnieje np. możliwość ściszania (a nie tylko wyłączania) sygnalizacji akustycznej.

Pewniejsza sygnalizacja obiektowa

Najważniejszą zmianą wynikającą z zastosowania transmisji cyfrowej jest jednak to, iż pojawia się możliwość bogatszej sygnalizacji optycznej. Jedną z najprostszych, ale o kluczowych konsekwencjach modyfikacji jest to by w stanach poprawnej pracy aktywować sygnalizator do świecenia np. kolorem zielonym. Tym samym, w przypadku uszkodzenia jego linii podłączeniowej, o awarii dowie się nie tylko operator ale i obsługa - bo zniknie kolor zielony. Otrzymujemy w ten sposób sygnalizację trójstanową "fail safe", w której kolor zielony oznacza  "System detekcji gazów jest w 100% sprawny i żaden z czujników nie wykrywa zagrożenia". Jego wygaszenie z kolei komunikuje konieczność zastosowania specjalnych środków bezpieczeństwa. Dla np. kontraktorów (pracowników firm obcych, wykonujących usługi na terenie instalacji) może to oznaczać nakaz prewencyjnego opuszczenia obszaru.

Od strony formalnej można powiedzieć iż "każdy ze stanów sygnalizatora jest jednoznaczny, a ich zbiór - spójny". To zarówno "akademicki" jak i praktyczny wymóg bezpieczeństwa.

Funkcje wspomagające

Na koniec warto dodać też to iż zastosowanie transmisji cyfrowej dla komunikacji z sygnalizatorami pozwala, jako pewnego rodzaju "premię" za nowoczesność, na ich proste multiplikowanie, przy podłączeniu do pojedynczego, wspólnego kabla magistralnego. Równocześnie, mimo takiego podłączenia, możliwe jest bardzo proste zróżnicowanie funkcji sygnalizatorów - np. poprzez przyporządkowanie ich do różnych stref alarmowych. Finalnie, drastycznie ogranicza to koszty instalacji i jej utrzymania.

Sygnalizatory optyczne mogą być również doposażane w funkcję "Flash". Oznacza to iż, w czasie Alarmu, oprócz pojawienia się koloru czerwonego samego sygnalizatora, aktywowane są czerwone błyski (dedykowane diody "SuperLED") - wywołujące dodatkowe refleksy na błyszczących, stalowych elementach instalacji.

Uzupełnieniem sygnalizatorów obiektowych jest optyczna sygnalizacja w czujnikach (funkcjonalność FLED). Innymi słowy, kolor czujnika zmienia się stosownie do jego stanu (Rys.E). Tym samym, oprócz informacji zbiorczej, pojawia się możliwość lokalnego, optycznego wyznaczenia strefy alarmowej.

Można również zwielokrotniać magistrale komunikacyjne zarówno czujników jak i sygnalizatorów, co znosi typowe ograniczenia systemów detekcji, pozwala na podniesienie prędkości transmisji, niezawodności i na w zasadzie dowolną konfigurację systemów detekcji gazów. Wszystkie te możliwości podsumowuje poniższy rysunek:

Podsumowanie - doświadczenia obiektowe z funkcjonowania systemów Sigma Gas

Systemy Detekcji i Bezpieczeństwa Gazowego Sigma Gas zostały dotychczas zainstalowane z powodzeniem na wielu obiektach przemysłowych - od rafinerii, poprzez zakłady mięsne, chłodnie, browary, oczyszczalnie ścieków etc. Obecność koloru zielonego - lub jego braku w sytuacjach nietypowych - dostrzegalna jest przez Personel podświadomie, mimowolnie, "kątem oka".

Doświadczenia obiektowe z Systemem Detekcji i Bezpieczeństwa Gazowego Sigma Gas pokazały iż jego obecność daje Załodze poczucie komfortu, płynącego z poczucia bezpieczeństwa życia i zdrowia ludzi, ochrony mienia oraz środowiska przed zagrożeniami ze strony gazów niebezpiecznych.

Jednocześnie w sytuacjach odwrotnych - jego wygaszenie np.: z powodu prowadzenia prac serwisowych, powodowało poruszenie wśród personelu, telefony do przełożonych z prośbą o wskazówki co do dalszego zachowania. Co więcej, raportowane były sytuacje w których to Personel wywierał presję na swoich przełożonych, by "pojawił się z powrotem kolor zielony, bo brak im pewności co do pełnego bezpieczeństwa". Oczywiście tym bardziej pojawienie się koloru czerwonego było jednoznacznie interpretowane jako wykrycie zagrożenia gazowego.

Powyższe przykłady dowodzą tego iż System Detekcji i Bezpieczeństwa Gazowego Sigma Gas jest rozwiązaniem bardzo proaktywnym, wspierającym pozytywne odruchy bezpieczeństwa u całego personelu, tym bardziej godnym szerokiego stosowania w nowoczesnym, innowacyjnym przemyśle chemicznym. Zapewnia niezawodne informowanie o zagrożeniach gazowych bądź ich braku, tym samym gwarantując skuteczny, ale i efektywny nadzór nad lotnymi substancjami chemicznymi, Jest też przykładem na to jak wprowadzenie kluczowej innowacji produktowej, pozornie prostej i oczywistej (funkcjonalność "GasOK" - zielone światło), fundamentalnie zmienia percepcję systemu detekcji gazów, a w rezultacie - rewolucyjnie wpływa na komfort i bezpieczeństwo pracy.

Wartym podkreślenia jest też to iż jest to rozwiązanie które powstało w Polsce, jako wynik doświadczeń i współpracy pomiędzy polskim przemysłem procesowym i przetwórczym a polskimi konstruktorami.