Dieser Artikel gibt einen Überblick über den Betrieb, die Genauigkeit, die Zuverlässigkeit, die Wartung und die Konfiguration von Pellistor-Sensoren (katalytische Perlen).
Funktionsweise von Pellistor-Sensoren (katalytische Perlen)
Pellistor-Sensoren (katalytische Perlen) bestehen aus einem Paar beheizter Metall Oxidperlen, die sich in einem druckfesten Gehäuse befinden. Die Kügelchen sind an den gegenüberliegenden Enden einer Wheatstone-Brückenschaltung angeordnet, die Änderungen des elektrischen Widerstands zwischen den Kügelchen misst. Die Konstruktion der einzelnen Kügelchen beeinflusst ihre Wechselwirkung mit brennbaren Gasen:
- Die katalytische Perle hat einen Katalysator, der auf die Oberfläche der Perle aufgetragen ist. Der Katalysator bewirkt, dass brennbares Gas bei niedrigeren Konzentrationen und Temperaturen verbrennt als ein unbehandeltes Kügelchen in Luft.
- Die Referenzperle bzw. der Kompensator ist nicht mit einem Katalysator beschichtet. Gas, das auf sie trifft, brennt erst, wenn es die untere Explosionsgrenze (UEG) erreicht.
Wenn brennbares Gas mit der Katalysatorperle in Kontakt kommt, wird durch die Wechselwirkung zwischen Gas und Kügelchen Wärme freigesetzt. Die erzeugte Energie führt zu einer Änderung des Widerstands der Katalysatorperle, während die Referenzperle einen konstanten Widerstand beibehält. Die Veränderung des Widerstands wird von der Wheatstone-Brücke gemessen und zeigt das Vorhandensein von brennbarem Gas an.
Weitere Informationen über die Funktionsweise von Pellistor-Sensoren und anderen Sensoren für brennbare Gase finden Sie im Whitepaper von Blackline Safety Brennbare Gase und ihre Erkennung.
Genauigkeit
Wenn ein brennbares Gas auf einen Pellistor-Sensor trifft, reagiert das Gas entsprechend seiner spezifischen Eigenschaften. Das bedeutet, dass ein Pellistor-Sensor das Gas, für das er kalibriert ist, mit einem hohen Maß an Genauigkeit erkennen kann.
Pellistor-Sensoren können eine Vielzahl von brennbaren Gasen erkennen. Da jedoch verschiedene Gase in unterschiedlichen Konzentrationen und Temperaturen verbrennen, kann der Sensor nicht zwischen brennbaren Gasen unterscheiden und zeigt Messwerte an, die die Gesamtkonzentration aller Gase widerspiegeln, die auf dem Kügelchen verbrennen. Dies bedeutet, dass der Benutzer das Kalibrierungsgas je nach Standort ändern sollte.
Um eine Vergiftung oder Hemmung zu verhindern, können Pellistor-Sensoren außerdem mit Filtern ausgestattet werden, um die Exposition gegenüber Molekülen zu begrenzen, die die katalytische Perle beeinträchtigen können. Während die Filter verhindern, dass Gase oder Dämpfe von Stoffen, die den Katalysator beeinträchtigen können, auf den Katalysator einwirken, beschränken die Filter auch den Durchfluss von schweren Kohlenwasserstoffen (Kohlenwasserstoffgase mit 6 oder mehr Kohlenstoffatomen in ihrer chemischen Zusammensetzung). Das bedeutet, dass mit Filtern ausgestattete Pellistor-Sensoren weniger auf schwere Kohlenwasserstoffe ansprechen.
Verlässlichkeit
Die Leistung des Pellistor-Sensors (katalytische Kügelchen) wird durch die folgenden Faktoren beeinflusst:
Vergiftungen
Verunreinigende Verbindungen wie Blei, Silikone, Phosphate und schwefelhaltige Substanzen können sich auf dem Katalysator zersetzen und eine feste Beschichtung auf seiner Oberfläche bilden.
Die Beschichtung setzt die Empfindlichkeit des Sensors dauerhaft herab und kann zu einem vollständigen Ausfall des Sensors führen. Beispiele für gängige Produkte, die diese Substanzen enthalten, sind Haarpflegeprodukte, Lotionen, Reinigungsmittel und Entfetter.
Vergiftungen können allmählich auftreten, aber in extremen Fällen können Pellistor-Sensoren nach einem einzigen Ereignis ausfallen. Vergiftungen können nur durch einen Bump-Test oder eine Kalibrierung festgestellt werden.
Vorübergehende Hemmung
Verunreinigende Verbindungen, wie flüchtige organische Verbindungen (VOC) und Schwefelwasserstoff (H2S), können vom katalytischen Perlenkatalysator absorbiert werden.
Die Aufnahme dieser Verbindungen führt zu einer Blockade der Reaktionsstellen am Katalysator, wodurch die normalen Reaktionen gehemmt werden und es zu einem vorübergehenden Verlust der Empfindlichkeit kommt.
Die Messwerte eines gesperrten Sensors sind künstlich niedrig. Die Hemmung des Sensors kann nach einer gewissen Zeit an der frischen Luft behoben werden.
Überlastung des Sensors
Wenn ein Pellistor-Sensor hohen Konzentrationen von brennbarem Gas ausgesetzt ist (z. B. über 8 Volumenprozent (%v/v) Methan (CH4) > 100 % UEG), kann das Sensorverhalten auf folgende Weise beeinflusst werden:
- Der Sensor kann eine erhebliche Abweichung vom Basisnullwert anzeigen und einen %LEL-Wert für das brennbare Gas aufzeichnen, selbst in frischer Luft.
- Der Sensor kann seine Empfindlichkeit verlieren und nicht mehr in der Lage sein, den %LEL-Wert für das Gas genau zu messen.
- Auch die Katalysatorperlen des Sensors können dauerhaft beschädigt werden, so dass der Sensor kein Gas mehr erkennen kann.
Pellistor-Sensoren, die hohen Gaskonzentrationen ausgesetzt sind, müssen neu kalibriert werden, um sicherzustellen, dass der Sensor vor der weiteren Verwendung voll funktionsfähig ist.
Niedriger Sauerstoffgehalt
Da Pellistor-Sensoren durch die Verbrennung von brennbarem Gas funktionieren, sind sie auf einen ausreichenden Sauerstoffgehalt angewiesen, um genaue Messwerte für den Gasgehalt zu liefern.
Wenn der Sauerstoffgehalt unter 11 % fällt, ist eine vollständige Verbrennung des Gases nicht mehr möglich. In diesem Fall kann die Katalysatorperle mit Ruß verunreinigt werden, was zu einem dauerhaften Verlust der Empfindlichkeit führt.
Mechanischer Bruch
Pellistor-Sensoren verwenden feine Platindrähte, die in der Perle als Wärmequelle eingebettet sind. Mechanische Beanspruchung, die Hitze der Perlen und die Einwirkung von Industriechemikalien können den engen Kontakt zwischen dem Draht und der Oberfläche der Perle schwächen, was zu einem Ausfall führen kann. Bei einem Bruch ist der Sensor nicht in der Lage, den Fehler zu erkennen und schaltet auf unsicher.
Umweltbedingungen
Temperatur, Feuchtigkeit und Druck haben keinen wesentlichen Einfluss auf die Genauigkeit von Pellistor-Sensoren.
Wartung
Blackline empfiehlt, Pellistor-Sensoren vor dem Kontakt mit bekannten Verunreinigungen zu schützen.
Um einen sicheren Betrieb zu gewährleisten, empfiehlt Blackline, Pellistor-Sensoren in regelmäßigen, geplanten Abständen zu testen und zu kalibrieren, und zwar nicht nur unmittelbar nach einer bekannten Verunreinigung oder einem schädigenden Ereignis.
Wenn bei der Prüfung und Kalibrierung festgestellt wird, dass die Leistung beeinträchtigt wurde, müssen die Pellistor-Sensoren sofort ausgetauscht werden.
WICHTIG! Befolgen Sie stets die korrekten Verfahren zur Prüfung und Kalibrierung des Bump.Testen Sie zum Beispiel die Reaktion des Sensors für brennbare Stoffe nicht mit einem Butan-Zigarettenanzünder, da dies den Sensor beschädigen würde.
Auswahl des Kalibriergases
Der Blackline-Pellistorsensor ist werkseitig auf 50 %LEL Methan (CH4) kalibriert. Wenn Sie ein anderes brennbares Gas im %LEL-Bereich überwachen, kalibrieren Sie den Sensor mit dem entsprechenden Gas.
Pellistor-Sensor-Konfiguration
Der Pellistor-Sensor (LEL-C) von Blackline ist mit einem Silikonfilter ausgestattet. Diese Konfiguration macht ihn ideal für den Einsatz in Umgebungen mit bekannten Quellen von Silikon oder silikonhaltigen Dämpfen. Dieser Sensor wird nicht für die Überwachung von Diesel, Kerosin, Düsentreibstoff oder anderen schweren Kohlenwasserstoffdämpfen mit Flammpunkttemperaturen über 38°C (100°F) empfohlen.
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