IFEA Sikkerhetssystemkonferansen

Transkript

1 1

2 IFEA Sikkerhetssystemkonferansen Gardermoen Nov 2011 NTMOS H2S Ny halvlederteknologi for rask deteksjon

3 Tradisjonelle måleprinsipper for deteksjon av gasser Katalytisk forbrenning: Måling av HC gasser og andre brennbare gasser Elektrokjemiske sensorer: Måling av giftige gasser og oksygen Infrarødt måleprinsipp: Måling hovedsakelig av HC gasser Laserbasert: Hovedsakelig for HC gasser men også noen giftige gasser Kamera for måling av gasser Akustisk deteksjon av gasslekkasje MOS (Metal Oxide Semiconductor): Velegnet for deteksjon av H2S NTMOS (Nano-Technology MOS): Mer stabil og presis utgave av MOS 3

4 Litt om H2S En svært giftig gass! Lukter sterkt (råtne egg) ved lave konsentrasjoner Luktesansen lammes slik at lukten forsvinner ved rundt 100 ppm En tung gass (tyngre enn luft) Antenner ved 260 grader Korrosiv H2S oppstår under forråtnelse av organisk materiale eller som en kjemisk reaksjon med bakterier som bryter ned svovelforbindelser i oljen. 4

5 Elektrokjemisk som måleprinsipp Når gass kommer inn i sensor-cellen oppstår en elektrokjemisk reaksjon. Dette genererer en strømsløyfe mellom to elektroder (en for måling og en for referanse). + God føsomhet + Lavt strømforbruk (EX IS utgaver mulig) Følsom overfor lav/høy fuktighet Tåler ikke så godt høye temperaturer 5

6 MOS som måleprinsipp Består av en resistiv film som er følsom overfor gass. Har i tillegg et varmeelement og et isolasjonsmateriale. Måler endringer i den elektriske ledningsevnen som følge av gass tilstede. + Lang levetid + Stort temperaturområde Kan være følsom overfor høy fuktighet Må testes/sjekkes ofte da MOS har en tendens til å drifte mer enn andre teknologier Kan sovne 6

7 Hvordan virker en NTMOS detektor? Gassen reagerer med et metall oksid hvor resistansen endres proporsjonalt i samsvar med konsentrasjonen av gass. Sensoren kompenserer for temperatur og fuktighet: Tillater sensoren å fungere i miljøer med lav eller høy fuktighet, samt ved ekstremt lave eller høye temperaturer Sensor is Incorporated With the Micro-heater 7

8 Nanoteteknologi = Større sensorområde NanoFakta + Større sensorområde gir raskere respons og høyere følsomhet + Rent materiale eliminerer problemer med at sensoren sovner + Tåler ekstreme temperaturområder og lav/høy fuktighet Nanoteknologi benyttes typisk for enheter som er mindre enn 100 nanometer (nm) i størrelse. Typiske anvendelsesområder er innen datalagring, halvlederteknologi, bioteknologi og energi. Det ekstra store området en oppnår ved å bruke nanoteknologi (~10x) er det som hovedsakelig utgjør forskjellen for en NTMOS sensor i forhold til tradisjonell MOS sensorteknologi. 8

9 De viktige sekundene I gjennomsnitt trekker en voksen person pusten 12 ganger i minuttet. Selv ved mindre konsentrasjoner av giftgass vil noen få åndedrag være livstruende. Tidlig deteksjon er derfor avgjørende. Ifølge arbeidstilsynet kan vi eksponeres for 10 ppm i løpet av en 8- timers arbeidsdag, eller 6 ppm i løpet av en 12-timers dag. Kilde: SafetyDirectory.com 9

10 Sammenligning av teknologier Metal Oxide Sensor (MOS) Elektrokjemisk sensor Det-Tronics NTMOS sensor Nøyaktighet ved høy temperatur Lang levetid i ekstreme miljøer Nøyaktighet i fuktig luft Nøyaktighet i tørr luft Stabil kalibrering over tid 10

11 Beskyttelse mot vann/støv (IP) Utfordringer: Krav til god IP grad for bruk offshore Filteret må kunne byttes under drift Løsning: Et støv- og vanntett filter IP66/67 12

12 Design for beskyttelse mot H 2 S Verdensomspennende godkjenninger (FM, CSA, ATEX, CE, IECEx) Automatisk kalibreringslinje for en-person kalibrering Integrert temperatursensor for kompensasjon Lineær 4-20 ma utgang Proporsjonal til ppm H 2 S Integrert fuktighetssensor for nøyaktig avlesning i ekstreme miljøer Eksplosjonssikkert hus i rustfritt stål. EEx d for bruk i klassifisert område. IP filter gjør sensoren støv og vanntett (IP66/67) Beskyttelse mot inntrengning i ekstreme miljøer 13

13 Krav til lokal avlesning Noen ganger er det krav til lokal avlesning av gasskonsentrasjon i et område (operatør/eier) Et lokalt display vil også forenkle kalibrering og test av detektoren Display-enheten gir også mulighet for HART 14

14 ISA Krav til ytelse for giftgass detektorer (Performance Requirements for Toxic Gas Detectors) Tar for seg konstruksjon, ytelse og testing av portable og stasjonære gassdetektorer til bruk for deteksjon av giftgass i luft. Standarden krever at en oppfyller gitte nivåer av nøyaktighet, responstid og levetid. Se etter ytelsesbasert testing/godkjenninger for alle typer gassdetektorer. Dette sier noe om detektoren er egnet for jobben den skal gjøre (og ikke bare funksjonskrav). 15

15 Detronics NTMOS Spesifikasjon: Fullskala måleområde 10 til 100 ppm H 2 S 0 til 100 ppm H 2 S Temperatureområde 10 C til 50 C 40 C til 65 C Fuktighetsområde 15 til 90% 5 til 95% Responstid (Fullskala) Nøyaktighet / Lineæritet T20 < 20 sekunder T50 < 45 sekunder 10% av tilført gasskonsentrasjon, eller 2 ppm T20 T50 6 sekunder 11 sekunder 10% av tilført gasskonsentrasjon, eller 2 ppm 16

16 17