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

     4.4 Недостаток кислорода

Датчики кислорода часто входят в состав газоанализаторов горючих газов, так же как и датчики токсичных веществ. Такие кислородные датчики необходимы для работы в ограниченных пространствах.

Некоторые разновидности кислородных датчиков чувствительны к перепадам давления и поэтому требуют проверки показаний на свежем воздухе и, возможно, регулировки перед каждым использованием, а также при значительном изменении высоты над уровнем моря при использовании газоанализаторов.

Объемная доля кислорода в сухом воздухе составляет приблизительно 20,9%. Аварийная сигнализация, сообщающая о недостатке кислорода, обычно срабатывает в интервале между 19% и 19,5%.

При значении порога, равном объемной доле кислорода, например, 19%, сигнализация сработает при недостатке кислорода 1,9% объемной доли, или, другими словами, когда дефицит кислорода составит 10%. В некоторых обстоятельствах этого может оказаться недостаточно для защиты персонала.

Аналогично при значении порога, равном объемной доле кислорода 19,5%, сигнализация сработает при недостатке кислорода 1,4% объемной доли, или, другими словами, когда дефицит кислорода составит 7%. В определенных случаях этого также может оказаться недостаточно для защиты персонала.

Как правило, не принимается во внимание, что оператор, использующий газоанализатор горючих газов, имеющий датчик кислорода, должен также знать возможную причину обнаруженного недостатка кислорода.

Существует три основных физических и химических механизма, которые могут вызвать недостаток кислорода. Эти механизмы описаны в 4.4.1-4.4.3, в качестве отправной точки используется приведенный выше пример с установкой порога аварийной сигнализации, равного объемной доле кислорода 19,5%.

4.4.1 Химическая реакция кислорода с твердыми веществами

Самыми известными примерами такой химической реакции является коррозия стали и других металлов. Кислород просто извлекается из воздуха, окисляя металл. Как правило, это характерно для закрытых помещений, построенных из металла.

Когда аварийная сигнализация срабатывает при снижении содержания кислорода до объемной доли 19,5%, то условия среды по физиологическим показателям соответствуют условиям работы на высоте примерно 650 м над уровнем моря. Обычно это не представляет опасности для здоровья технического персонала.

4.4.2 Химическая реакция кислорода с газообразными веществами

Подобная химическая реакция в большинстве случаев является следствием дыхания, действия аэробных бактерий (но не является следствием анаэробного процесса) или полного сгорания. Уменьшение объемной доли кислорода на 1,4%, необходимое для срабатывания сигнализации, может сопровождаться увеличением содержания диоксида углерода примерно на 0,8%, что не представляет значительной опасности при кратковременном воздействии и не приведет к каким-либо краткосрочным или долгосрочным последствиям для здоровья человека.

Однако если недостаток кислорода явился результатом неполного сгорания, например, древесины, бумаги, угля, нефти и т.д., даже после того, как дым рассеялся, среда с объемной долей оставшегося кислорода 19,5% может оказаться смертельно опасной из-за присутствия объемной доли 0,2% (2000 млн) или более оксида углерода, выделяющегося наряду с диоксидом углерода.

При горении пластмасс, например ПВХ, полиуретана и т.д., среда станет сильно токсичной вследствие дополнительного выделения таких продуктов сгорания, как хлористый водород и синильная кислота.

4.4.3 Разбавление воздуха путем замещения его другим газом или паром

Примечание - Определение содержания какого-либо газа путем контроля уменьшения содержания кислорода рекомендуется проводить только при строго контролируемых условиях, в противном случае прибегать к этому методу не рекомендуется.

Недостаток объемной доли кислорода 1,4%, который требуется, чтобы сработала сигнализация, может быть вызван увеличением объемной доли другого газа или пара на 7%. Таким образом, необходимо выяснить, какой именно газ или пар вызвал недостаток кислорода. Существует несколько различных ситуаций:

a) если причиной недостатка кислорода является разбавление одним из инертных газов (таким, например, как азот, аргон, гелий, неон) или водяным паром, то увеличение объемной доли инертного газа на 7% совершенно безопасно. Этот случай подобен ситуации, описанной в 4.4.1;

b) если газом, вызвавшим недостаток кислорода, является водород, метан (природный газ) или этан, среда может оставаться безопасной для дыхания в течение непродолжительного времени, но при этом содержание горючего газа превысит НКПР, и, следовательно, среда станет взрывоопасной. Однако при наличии датчика горючих газов или же кислородного датчика аварийный сигнал поступит прежде, чем ситуация станет опасной;

c) если газом, вызвавшим недостаток кислорода, является ацетилен, этилен, циклопропан, пропан, сжиженный нефтяной газ или бутан, то технический персонал сможет выжить в такой среде только в течение нескольких секунд. Но при этом содержание горючих газов превысит НКПР, и при наличии датчика горючих газов сработает аварийная сигнализация;

d) если газом, вызвавшим недостаток кислорода, является диоксид углерода, то человек почти сразу же потеряет сознание. Любой другой газ или пар, поступивший в атмосферу с объемной долей 7% и вызвавший недостаток кислорода, делает атмосферу смертельно опасной, приводящей к быстрой гибели персонала.

ПРЕДОСТЕРЕЖЕНИЕ: Ни в коем случае нельзя использовать кислородные датчики для оценки объемной доли СO, замещающего кислород в атмосфере!

Это может привести к возникновению очень опасной ситуации. Уверенность в том, что срабатывание сигнализации недостатка кислорода вызвано появлением диоксида углерода, может привести к летальному исходу. Это вызвано различием ситуации, описанной в 4.4.2, когда кислород воздуха связывается химической реакцией и сигнализация срабатывает при объемной доле СO приблизительно 0,8%, и образованием СO при анаэробных процессах. В данном пункте описана ситуация, при которой СO поступает в среду без связывания кислорода, например, при производстве пива или вина или в анаэробном осадке в колодцах. В подобных случаях та же сигнализация не сработает, пока объемная доля СO не достигнет 7%.

ПРЕДОСТЕРЕЖЕНИЕ: Дополнительной опасностью в такой ситуации является то, что ряд кислородных датчиков выдают завышенные показания при высоком содержании СO!

Если рассматривать приведенный выше пример, то это означает, что показания газоанализатора по каналу измерения O будут выше, чем действительное содержание O, и сигнализация недостатка кислорода при значении порога, равном объемной доле 19,5%, сработает при объемной доле СO, значительно превышающей 7% (и, следовательно, более опасной).