Technik für das Leben

Dipl. phys. Günter Huber

Einhergehend mit der globalen Ausrichtung der Chemie und Pharmaindustrie und dem damit verbundenen Netz weltweit verteilter Produktionsstandorte wird eine zusätzliche Anforderung an die Hersteller von Gasmessgeräten gestellt. Die eingesetzten Messverfahren müssen einfacher, wartungsärmer und zuverlässiger werden, die Instrumente müssen nach internationalen Standards und Zulassungsanforderungen entwickelt werden (insbesondere Ex-Zulassungen), müssen weltweit verfügbar sein, und es muss gleichzeitig regionale Beratung und Service angeboten werden. Daraus leitet sich ein Trend ab, dass zunehmend Rahmenverträge mit einigen wenigen Anbietern von Messgeräten abgeschlossen werden und ein standardisierter Warenkorb von Qualitätsprodukten zusammengestellt wird, die diesen Kriterien entsprechen.

Die Messaufgaben können grob in zwei Hauptbereiche aufgeteilt werden: Die Detektion von toxischen Gasen und Sauerstoff und der Nachweis von explosionsfähigen Gasen und Dämpfen. Zur Überwachung toxischer Gase und Sauerstoff werden überwiegend elektrochemische (Elch) Sensoren eingesetzt. Die beiden anderen Messprinzipien, Halbleiter-Sensorik und Colorimetrie, sind aufgrund ihrer Einschränkungen weniger weit verbreitet, haben aber durchaus ihre Nischenmärkte. In den letzten 10 Jahren hat eine erhebliche technische Weiterentwicklung bei den Elch-Sensoren stattgefunden. Die Vielfalt der Sensoren, die Anzahl der detektierbaren Gase, die Angebote der verfügbaren Messbereiche, und die erhöhte Selektivität – Reduzierung der Querempfindlichkeiten auf andere Gase – hat mit den wachsenden Anforderungen schrittgehalten. Stetig weiterentwickelte Kombinationen aus Elektrodenmaterial, Elektrolyt, Sensoraufbau und Sensorspannung resultierten in immer besseren und stabileren Messsignalen. Der Einsatz von Mikroelektronik im Sensor und Transmitter ermöglichte die Verwirklichung von zahlreichen Selbsttests, die die Funktionalität und Verfügbarkeit der Gaswarnanlagen deutlich erhöhen.

Neu in diesem Bereich sind Open-Path-Systeme, die – anstatt nur an einem Messpunkt Gaskonzentrationen zu überwachen – über eine Sichtlinie zwischen Sender und Empfänger das Vorhandensein von Gasen registrieren. Mit dieser neuen auf der UV-Licht-Absorption basierenden Technologie können derzeit bis zu 20 verschiedene Gase gleichzeitig und selektiv im Bereich von ppm*m (parts per million * Meter) nachgewiesen werden. Damit erschließen sich völlig neue Möglichkeiten zur Leckageüberwachung von Prozessen, Chemikalien-Lagertanks, sowie das Fence-Line-Monitoring, die Überwachung von Gaskonzentrationen entlang eines imaginären Zaunes.

Ein gewaltiger Technologiesprung ergab sich auch im Bereich der Messung von explosionsfähigen Gasen und Dämpfen. In vielen Anwendungen wurden die altbewährten Pellistoren von Transmittern ersetzt, die das Infrarot-Absorptions-Messverfahren einsetzen. Dieses ist schon lange aus der Prozess- und Emissionsmesstechnik bekannt, jedoch erst Anfang der 90er-Jahre kamen die ersten wartungsarmen und preislich attraktiven Punktdetektoren auf den Markt. Der entscheidende Vorteil dieser Messtechnik ist die hohe Messqualität, die Vergiftungsbeständigkeit des Messverfahrens und der damit einhergehende reduzierte Aufwand für Kalibrierung und Instandhaltung. Dieses fand auch im Merkblatt T023 der BG Chemie „Gaswarneinrichtungen für den Explosionsschutz“ seinen Niederschlag, wonach bei Gaswarneinrichtungen mit funktionsgeprüfter Selbstdiagnose (z. B. IR-Detektoren) erst nach spätestens 12 Monaten eine Prüfung mit Nullgas und Prüfgas durchzuführen ist, während bei den klassischen Pellistoren dieses Prüfintervall nur maximal 4 Monate beträgt.

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