پایش نشت گاز در تأسیسات CNG و LNG بهدلیل ماهیت انفجاری این سوختها نیازمند استفاده از سنسورهایی با دقت بالا، پاسخ سریع و قابلیت اطمینان طولانیمدت است. سامانههای مدرن تشخیص نشت علاوه بر آشکارسازی نقطهای (Point Detection)، از پایش ناحیهای (Open Path Detection) و تحلیل دادههای پیشرفته مبتنی بر IoT بهره میبرند.
فناوریهای سنجش نشت گاز
۱٫ سنسورهای کاتالیستی (Catalytic Bead Sensors)
اصل کار: اکسیداسیون گاز بر سطح پلاتینی → افزایش دما → تغییر مقاومت الکتریکی
ویژگیها: پاسخ سریع (کمتر از ۱۰ ثانیه)، نیازمند کالیبراسیون دورهای، حساس به سیلیکونها و سولفیدها
کاربرد: ناحیههای بسته و مکانهایی که تهویه محدود است
۲٫ سنسورهای مادونقرمز (NDIR / IR Sensors)
اصل کار: جذب نور مادونقرمز در طول موجهای خاص متان یا LNG → تغییر شدت سیگنال → اندازهگیری غلظت
ویژگیها: مقاوم در برابر آلودگی و رطوبت، عدم نیاز به اکسیژن محیط، پاسخ ۳-۵ ثانیه
کاربرد: پایش نقاط باز و محیطهای پر گردوغبار یا پررطوبت
۳٫ سنسورهای نیمههادی (MOS Sensors)
اصل کار: تغییر رسانایی نیمههادی اکسید فلزی در تماس با گازهای قابلاشتعال
ویژگیها: ارزان، عمر نسبتاً کوتاه، نیازمند جبران دمایی دقیق
کاربرد: سامانههای هشدار اولیه کمهزینه
۴٫ سنسورهای لیزری دیودی تنظیمپذیر (Tunable Diode Laser Sensors – TDLAS)
اصل کار: استفاده از لیزر تکفام و اسکن فرکانس برای تشخیص گاز در مسیر باز (Open Path)
ویژگیها: دقت ppm، پاسخ آنی < 2 ثانیه، قابلیت پوشش طولانی (تا ۱۰۰ متر)، مصون از خطاهای نقطهای
کاربرد: خطوط لوله LNG و مناطق باز با احتمال نشت کوچک اما خطرناک
معماری سیستم پایش
لایه حسگر: شامل سنسورهای نقطهای و اپتیکی با خروجیهای ۴-۲۰mA ،HART ،Modbus RTU/TCP یا Profibus
لایه پردازش محلی: ماژولهای F\&G (Fire & Gas) با قابلیت لاجیک سفارشی، تاخیر صفر و SIL2/SIL3 مطابق IEC 61508
لایه ارتباطی:
سیمی: کابلهای مقاوم در برابر شعله و انفجار (Armored, Shielded)
بیسیم: WirelessHART یا ISA100 برای نقاط صعبالوصول
لایه یکپارچهسازی: اتصال به SCADA/DCS برای مانیتورینگ متمرکز و ثبت دادههای بلندمدت
لایه ایمنی نهایی: خروجی مستقیم به شیرهای ESD، آژیرها، فلاشرها و سامانههای اطفای خودکار
مثال عملی در یک ایستگاه LN
پیکربندی:
۶ سنسور نقطهای IR نزدیک پمپهای کرایوژنیک
۲ مسیر TDLAS برای پایش محوطه باز
اتصال به PLC ایمنی با پروتکل Modbus TCP
ویژگی کنترلی:
آستانه هشدار ۱۰% LEL → آلارم صوتی/نوری
آستانه بحرانی ۲۰% LEL → فرمان مستقیم به ESD و قطع پمپها
نتیجه:
کاهش نرخ آلارمهای کاذب از ۱۲% به کمتر از ۳%
زمان پاسخ کامل سیستم < 2.5 ثانیه
بهینهسازی هزینه تعمیرات دورهای با آنالیز دادههای کالیبراسیون
چالشهای مهندسی
جبران دمایی و فشاری برای سنسورهای در معرض تغییرات شدید محیطی
مدیریت تداخل الکترومغناطیسی (EMI) در محیطهای با ولتاژ بالا
حفظ ایمنی ذاتی (Intrinsic Safety) طبق استاندارد ATEX و IECEx
سختافزار مقاوم در برابر خوردگی بهویژه در محیطهای مرطوب و شور
اگر به دنبال پیادهسازی این سیستم در پروژههای صنعتی خود هستید، همین حالا با شماره های ۰۹۱۲۸۵۷۸۰۴۶ و ۰۹۱۲۰۱۹۱۳۶۸ تماس بگیرید و یا به ایمیل info@iotbiz.ir درخواست خود را ارسال کنید تا مشاوره رایگان دریافت کنید و راهکار مناسب را دریافت کنید.