ГОСТ Р 52350.29.2-2010 (МЭК 60079-29-2:2007) Взрывоопасные среды. Часть 29-2. Газоанализаторы. Требования к выбору, монтажу, применению и техническому обслуживанию газоанализаторов горючих газов и кислорода

     4.3 Отличительные особенности определения газов и паров

Основные особенности определения газов и паров приведены ниже.

4.3.1 Определение газов

Вещества, которые сохраняют газообразное состояние при значениях температуры и давления, при которых их необходимо обнаруживать, строго подчиняются газовым законам и ведут себя предсказуемо. В таких случаях, как правило, достаточно ознакомить персонал с этими законами.

Газы могут быть чистыми или входить в состав газовой смеси, если они не вступают в химическую реакцию. Изменения температуры или давления не влияют на состав газовых смесей из не вступающих между собой в химическую реакцию газов.

4.3.1.1 Градуировка

Поверочные газовые смеси для проведения градуировки и других проверок приготавливают и хранят в баллонах под давлением. Многие смеси могут быть приготовлены в среде осушенного или синтетического воздуха. Однако химически активные газы приготавливают в среде осушенного азота, обеспечивающей более продолжительный срок хранения смеси. Как правило, рекомендуется именно такая среда, если только она не приводит к нарушению работоспособности датчика.

В случае необходимости определения более одного горючего газа (или пара) можно использовать единственную поверочную газовую смесь для градуировки и значения коэффициентов относительной чувствительности. Более подробную информацию можно найти в 4.3.2.1.

Значения коэффициентов относительной чувствительности должны быть подтверждены в ходе испытаний газоанализаторов для целей утверждения типа средств измерений.

4.3.1.2 Распространение горючих газов и отбор пробы

Газы могут иметь плотность меньше плотности воздуха, например водород и метан. Некоторые обладают практически такой же плотностью, как воздух (например, оксид углерода, сероводород, синильная кислота, этан, этилен и ацетилен). Наконец, их плотность может быть больше плотности воздуха (например, у хлорина, диоксида углерода, сернистого газа, сжиженного нефтяного газа, пропана, пропилена и бутана).

Приступая к отбору пробы, необходимо провести несколько измерений в контролируемой зоне, принимая во внимание относительную плотность газов. Это также может помочь обнаружить источник утечки.

4.3.1.3 Токсичность горючих газов

Некоторые горючие газы (особенно аммиак, сероводород, синильная кислота, оксид углерода, метиламин и формальдегид) являются высокотоксичными при очень низком содержании их в воздухе, которое не определяется газоанализаторами горючих газов, хотя эти газы приведены в ГОСТ Р 51330.19 и могут быть обнаружены теми же газоанализаторами, только при их содержании, сопоставимом с НКПР. Если есть вероятность присутствия таких газов, то для их определения потребуются избирательные датчики на конкретные токсичные газы и, возможно, дополнительные меры предосторожности, если в данной зоне присутствует персонал.

Необходимо принимать во внимание, что некоторые негорючие газы также обладают высокой токсичностью (например, хлорин, сернистый газ, оксид азота и диоксид азота). Если есть вероятность присутствия таких газов, то для их обнаружения также потребуются избирательные датчики токсичных газов и, возможно, дополнительные меры предосторожности.

Другие горючие газы (например, пропан, циклопропан, бутан и сжиженный нефтяной газ) обладают средней токсичностью или наркотическим действием при содержании в воздухе, меньшем НКПР. Такие негорючие газы, как диоксид углерода и закись азота, токсичны при концентрациях, которые не могут привести к значительному дефициту кислорода.

4.3.1.4 Влияние паров воды

Хотя в данном пункте рассматривается определение только горючих газов, обычно невозможно игнорировать присутствие паров воды. Они могут создавать проблемы, когда охлажденный газоанализатор быстро перемещается в теплую и влажную атмосферу. Например, такая ситуация складывается, когда газоанализатор из прохладного места переносят в нормальные условия или когда он из помещения с кондиционированным воздухом попадает во влажную тропическую или субтропическую атмосферу. Вода может конденсироваться внутри датчика или на его поверхности, вызывая временную потерю чувствительности или какую-либо иную неисправность, пока газоанализатор не нагреется и вода снова не испарится. Особенно это характерно для электрохимических датчиков: очень быстрое уменьшение показаний датчика кислорода может произойти от нормального значения объемной доли 20,9% до 16% и ниже только из-за образования пленки воды, сконденсировавшейся на холодной мембране датчика. В таком случае чувствительность датчика медленно восстановится только через несколько минут, после того как он нагреется до температуры окружающей среды, а влага испарится.

Пары воды также могут послужить причиной изменения показаний газоанализаторов, использующих отдельные методы определения, приведенные ниже (см. раздел 5 и приложение А).

4.3.2 Определение паров горючих жидкостей

Свойства паров труднее для понимания, чем свойства газов. Пары образуют вещества, в которых жидкое или твердое состояние может сосуществовать с газообразным состоянием, при нормальных или незначительно отличающихся от нормальных значениях температуры и давления. Пары ведут себя иначе, нежели газы, и они могут вызвать больше проблем. Когда в рабочей зоне вероятно присутствие паров, необходимо дополнительно ознакомить персонал со свойствами этих паров.

Скорость испарения жидкости возрастает с увеличением температуры. Объемная доля пара, которая может образоваться в замкнутом объеме (насыщенный пар), также возрастает с увеличением температуры. Объемная доля образующегося пара зависит от температуры и давления и никак не связана с количеством жидкости, остающейся в объеме. Максимальная объемная доля пара также не зависит от присутствия любого другого газа в воздухе, если он обладает той же температурой и давлением и не растворяется в жидкости.

Максимальное значение объемной доли пара, которую можно достигнуть при заданной температуре (объемная доля насыщенного пара), обратно пропорционально абсолютному давлению. В связи с этим повышение давления может привести к конденсации.

Экспериментальным путем установлено, что при постоянном давлении объемная доля насыщенного пара увеличивается в 1,5-2 раза на каждые 10 °С повышения температуры жидкости и снижается в 1,5-2 раза на каждые 10 °С уменьшения ее температуры.

Эффект удвоения абсолютного давления равносилен эффекту уменьшения температуры на 10 °С - 17 °С при постоянном давлении. Уменьшение давления наполовину равносильно такому же повышению температуры.

Температура, при которой объемная доля насыщенного пара может достигнуть 100% при нормальном атмосферном давлении, является температурой кипения.

Объемная доля пара, равная 100%, может быть достигнута только при температуре кипения или большей температуре при том же атмосферном давлении. Ниже температуры кипения жидкости максимально возможная объемная доля пара в воздухе или в других газах будет меньше 100%.

Фактическое содержание пара будет меньше расчетного при движении атмосферного воздуха над поверхностью жидкости или при недостатке времени установления равновесия пар - жидкость. Максимальное количество пара может скопиться в замкнутом объеме, если длительное время отсутствует приток свежего воздуха, а перемешивание паровоздушной смеси происходит путем конвекции или механическим путем.

Горючие жидкости характеризуются температурой вспышки, которая определяется как наименьшая температура жидкости, при которой пары, образующиеся над ее поверхностью, способны вспыхивать в воздухе от источника зажигания; устойчивое горение при этом не возникает.