Ứng dụng cảm biến khí trong xử lý tai nạn rò rỉ gas
Để theo dõi và báo động khí dễ cháy
Hiện nay, sự phát triển của vật liệu cảm biến khí giúp cảm biến khí có độ nhạy cao, hiệu suất ổn định, cấu trúc đơn giản, kích thước nhỏ và giá thành thấp, đồng thời cải thiện độ chọn lọc và độ nhạy của cảm biến. Hầu hết các thiết bị báo động khí hiện có đều sử dụng cảm biến khí oxit thiếc cộng với chất xúc tác kim loại quý, nhưng độ chọn lọc kém và độ chính xác của cảnh báo bị ảnh hưởng bởi ngộ độc chất xúc tác. Độ nhạy của vật liệu bán dẫn nhạy cảm với khí có liên quan đến nhiệt độ. Độ nhạy thấp ở nhiệt độ bình thường và độ nhạy tăng khi nhiệt độ tăng, đạt giá trị cực đại ở nhiệt độ nhất định. Vì những vật liệu nhạy cảm với khí này cần đạt được độ nhạy tốt nhất ở nhiệt độ cao hơn (thường lớn hơn 100 độ), điều này không chỉ tiêu tốn thêm năng lượng sưởi ấm mà còn gây ra hỏa hoạn.
Sự phát triển của cảm biến khí đã giải quyết được vấn đề này. Ví dụ, cảm biến khí làm bằng gốm nhạy khí dựa trên oxit sắt có thể tạo ra cảm biến khí có độ nhạy cao, độ ổn định tốt và độ chọn lọc nhất định mà không cần thêm chất xúc tác kim loại quý. Giảm nhiệt độ hoạt động của vật liệu nhạy cảm với khí bán dẫn, cải thiện đáng kể độ nhạy của chúng ở nhiệt độ phòng, để chúng có thể hoạt động ở nhiệt độ phòng. Hiện nay, ngoài gốm sứ oxit kim loại đơn thường được sử dụng phổ biến, một số gốm sứ nhạy cảm với khí bán dẫn oxit kim loại tổng hợp và gốm sứ nhạy cảm với khí oxit kim loại hỗn hợp đã được phát triển.
Lắp đặt cảm biến khí ở những nơi sản sinh, lưu trữ, vận chuyển, sử dụng khí dễ cháy, nổ, độc hại, v.v. để phát hiện kịp thời hàm lượng khí và phát hiện sớm tai nạn rò rỉ. Và cảm biến khí được liên kết với hệ thống bảo vệ để hệ thống bảo vệ sẽ hoạt động trước khi khí đạt đến giới hạn nổ và tổn thất do tai nạn sẽ được giữ ở mức tối thiểu. Đồng thời, việc thu nhỏ và giảm giá các cảm biến khí giúp nó có thể được đưa vào gia đình.
Phát hiện các loại khí và đặc điểm
Sau khi xảy ra tai nạn rò rỉ gas, việc xử lý tai nạn sẽ tập trung vào việc lấy mẫu và thử nghiệm, xác định khu vực cảnh báo, tổ chức sơ tán quần chúng trong khu vực nguy hiểm, giải cứu người bị nhiễm độc, cắm, khử nhiễm, v.v. Khía cạnh đầu tiên của việc xử lý phải là để giảm thiểu rủi ro rò rỉ cho nhân viên, đòi hỏi phải có kiến thức về độc tính của khí rò rỉ. Độc tính của khí đề cập đến việc giải phóng các chất có thể phá vỡ phản ứng bình thường của cơ thể con người, do đó làm giảm khả năng của người đó trong việc đưa ra các biện pháp đối phó và giảm thiểu thương tích trong một vụ tai nạn. Hiệp hội phòng cháy chữa cháy quốc gia chia độc tính của các chất thành các loại sau:
Trong trường hợp cháy NH{0}}, ngoài nguy cơ cháy thông thường, không tiếp xúc ngắn hạn với các chất nguy hiểm khác;
NH=1 tiếp xúc ngắn hạn với các chất có thể gây kích ứng và gây hại nhẹ cho con người;
NH=2 Nồng độ cao hoặc phơi nhiễm trong thời gian ngắn có thể gây mất khả năng tạm thời hoặc để lại vết thương;
NH=3 tiếp xúc ngắn hạn có thể gây thương tích nghiêm trọng tạm thời hoặc để lại;
Vì khí độc có thể xâm nhập vào cơ thể con người qua hệ hô hấp và gây hại nên việc bảo vệ an toàn phải được hoàn thành nhanh chóng khi xử lý tai nạn rò rỉ khí độc. Điều này đòi hỏi nhân viên xử lý tai nạn phải có khả năng hiểu được loại, độc tính và các đặc tính khác của khí trong thời gian ngắn nhất sau khi đến hiện trường vụ tai nạn.
Mảng cảm biến khí được kết hợp với công nghệ máy tính tạo thành hệ thống phát hiện khí thông minh, có thể xác định nhanh chóng và chính xác loại khí, từ đó đo được độ độc của khí. Hệ thống cảm biến khí thông minh bao gồm mảng cảm biến khí, hệ thống xử lý tín hiệu và hệ thống đầu ra. Nhiều phần tử cảm biến khí với các đặc tính nhạy cảm khác nhau được sử dụng để tạo thành một mảng và công nghệ nhận dạng mẫu mạng thần kinh được sử dụng để nhận dạng khí và theo dõi nồng độ của các loại khí hỗn hợp. Đồng thời, các loại, tính chất và độc tính của các loại khí độc hại, có hại và dễ cháy thông thường được nhập vào máy tính và kế hoạch xử lý tai nạn được chuẩn bị theo tính chất của khí và đầu vào máy tính. Khi xảy ra sự cố rò rỉ, hệ thống phát hiện khí thông minh sẽ hoạt động như sau:
Vào địa điểm→hấp thụ các mẫu khí→tạo tín hiệu từ cảm biến khí→xác định tín hiệu bằng máy tính→loại khí đầu ra, tính chất, độc tính và kế hoạch xử lý bằng máy tính.
Do cảm biến khí có độ nhạy cao nên có thể phát hiện khi nồng độ khí rất thấp mà không cần phải đi sâu vào hiện trường vụ tai nạn, tránh những tổn hại không đáng có do không nắm rõ tình hình. Sử dụng xử lý máy tính, quá trình trên có thể được hoàn thành nhanh chóng. Bằng cách này, các biện pháp bảo vệ hiệu quả có thể được thực hiện nhanh chóng và chính xác, có thể thực hiện các kế hoạch xử lý đúng đắn và tổn thất do tai nạn có thể giảm đến mức tối thiểu. Ngoài ra, do hệ thống lưu trữ các thông tin như đặc tính của các loại khí thông thường và kế hoạch xử lý, nếu bạn biết loại khí trong vụ tai nạn rò rỉ, bạn có thể truy vấn trực tiếp các đặc tính của khí và kế hoạch xử lý trong hệ thống này. NH=4 tiếp xúc trong thời gian ngắn cũng có thể gây tử vong hoặc bị thương nặng.
