Detektor oparów benzyny

Detektor oparów benzyny jest stosowany wszędzie tam gdzie produkowana, przechowywana i dystrybuowana jest benzyna. Oczywiście głównymi obiektami będą instalacje petrochemiczne, ale detektory oparów benzyny stosowane są także w różnych obiektach gdzie jest ona przechowywana na użytek wewnętrzny (np. firmy transportowe lub lotniska), a także w innych branżach gdzie benzyna wykorzystywana jest jako rozpuszczalnik. Benzyna jest substancją wieloskładnikową więc czujnik oparów benzyny musi być odpowiednio dobrany.

Technologią używaną w detektorach oparów benzyny jest detekcja katalityczna. Sensor tego typu jest zbudowany z 2 elementów - reaktywnego i pasywnego. Obydwa elementy pracują w identycznych warunkach zewnętrznych co minimalizuje wpływ zmian czynników takich jak wilgoć lub temperatura. Samo działanie sensora polega na spalaniu gazów na powłoce elementu reaktywnego zawierającego spiralny drut przez który płynie prąd. Spalanie powoduje wzrost temperatury, zmianę przewodności i wartości przepływającego prądu. Powstająca w ten sposób różnica w sygnale między elementem reaktywnym, a pasywnym elementem kontrolnym stanowi sygnał pomiarowy urządzenia. Technologia ta używana jest do wykrywania gazów palnych, takich jak węglowodory ciężkie, które występują w oparach benzyny. Warto jednak, pamiętać, że wykrywanie tych związków (grup substancji) jest zależne od warunków, w których odbywa się proces. W związku z tym przy projektowaniu należy uwzględnić pewien margines błędu pomiarowego czujników oparów benzyny.

Charakterystyka benzyny oraz lokalizacja montażu detektorów oparów benzyny

Parametry paliw płynnych, a w tym benzyny reguluje:

Dz.U. 2023 poz. 1314
Obwieszczenie Ministra Klimatu i Środowiska z dnia 21 czerwca 2023 r. w sprawie ogłoszenia jednolitego tekstu rozporządzenia Ministra Gospodarki w sprawie wymagań jakościowych dla paliw ciekłych

Ilość i skład oparów benzyny zależy od rodzaju benzyny, okresu i temperatury. Zgodnie z rozporządzeniem prężność par benzyny przy temperaturze 37,8°C powinna mieścić się w zakresach:

Okres	Letni 01.05-30.09	Przejściowy 01.03-30.04 01.10-31.10	Zimowy 01.11-28(29).02
Prężność par VP (metoda DVPE)[kPa]	45-60	45-90	60-90

Metodę badania prężności par określa:

Dz.U. 2017 poz. 247
Obwieszczenie Ministra Energii z dnia 18 stycznia 2017 r. w sprawie ogłoszenia jednolitego tekstu rozporządzenia Ministra Gospodarki w sprawie metod badania jakości paliw ciekłych
Powyższe dane wskazują, że niebezpieczne substancje zawarte w benzynie łatwo odparowują, tworząc duże zagrożenie wybuchowe. Ta cecha tego typu paliwa ma swoje korzyści, ponieważ ułatwia rozruch silnika w niskich temperaturach. Jednak z drugiej strony, może stanowić realne zagrożenie w przypadku wycieku, szczególnie w większych obiektach magazynowania paliw płynnych. Benzyna ma określoną Dolną Granicę Wybuchowości (DGW) wynoszącą 1,3%v/v oraz Górną Granicę Wybuchowości (GGW) wynoszącą 10,6%v/v dla benzyny 95 oktanowej oraz 1,7%v/v do 10,5%v/v dla benzyny 98 oktanowej (dane z karty charakterystyki jednego z wiodących producentów, jednak dokładne parametry mogą się różnić w zależności od produktu). Powyższe wartości określają zakres stężeń oparów benzyny w powietrzu, w którym może dojść do wybuchu. Zadaniem detektorów oparów benzyny jest wykrycie stężenia oparów zanim osiągnie ono wartości niebezpieczne. Opary benzyny są cięższe od powietrza, co oznacza, że gromadzą się głównie w dolnych obszarach pomieszczenia. Tym samym typowa lokalizacja detektora oparów benzyny jest wyznaczana blisko podłoża. Rozmieszczenie czujników oparów benzyny nie jest łatwe i zależy od wielu czynników, a tym samym powinno być wykonywane przez uprawnionego projektanta posiadającego doświadczenie w tego typu instalacjach.

Przykładowe progi alarmowe i funkcjonalność czujników oparów benzyny

Poniżej przedstawiono przykładowe progi alarmowe oraz odpowiedzi urządzeń wykonawczych dla detektora oparów benzyny w obiektach technologicznych, takich jak pompownie, nalewnie czy magazyny. Warto jednak zwrócić uwagę, że inne podejście i wartości będą odpowiednie dla obiektów gdzie opary mogą się pojawiać wyłącznie w przypadku uszkodzenia instalacji lub zbiornika i rozlania (miejsc czystszych) jak np. instalacje zaworowe, magazyny, składy czy pomieszczenia przechowywania próbek. Natomiast inna reakcja urządzeń wykonawczych może być stosowana dla obiektów o większym zagrożeniu i częstej obecności oparów jak nalewnie, pompownie, itp. Typowy czujnik oparów benzyny ma zakres pomiarowy od 0% do 100% Dolnej Granicy Wybuchowości (DGW) oparów benzyny.

(Obiekty magazynowe, instalacje)

Stężenie	Poziom alarmu	Reakcja urządzeń wykonawczych
0% DGW	brak alarmu
10% DGW	alarm poziomu 1	- włączanie I biegu wentylacji - powiadomienie operatora obiektu - załączanie optycznego sygnału alarmowego
20% DGW	alarm poziomu 2	- włączanie II biegu wentylacji lub układu wymiany powietrza - (opcjonalnie) powiadomienie wyznaczonych pracowników za pomocą SMS
30% DGW	alarm poziomu 3	- włączenie akustycznego sygnału alarmowego
40% DGW	alarm poziomu 4	- (opcjonalnie) odłączenie zasilania obiektu - (opcjonalnie) załączenie sygnalizacji obiektowej

(Obiekty dystrybucyjne)

Stężenie	Poziom alarmu	Reakcja urządzeń wykonawczych
0% DGW	brak alarmu	- włączanie I biegu wentylacji podczas procesu
10% DGW	alarm poziomu 1	- włączanie II biegu wentylacji lub układu wymiany powietrza
20% DGW	alarm poziomu 2	- załączanie optycznego sygnału alarmowego - powiadomienie operatora obiektu - (opcjonalnie) powiadomienie wyznaczonych pracowników za pomocą SMS
30% DGW	alarm poziomu 3	- włączenie akustycznego sygnału alarmowego
40% DGW	alarm poziomu 4	- zabezpieczenie procesu - (opcjonalnie) zamknięcie procesu - (opcjonalnie) odłączenie zasilania obiektu - (opcjonalnie) załączenie sygnalizacji obiektowej

W przedstawionym powyżej schemacie warto zauważyć kilka istotnych aspektów. Dotyczą one poziomów alarmowych, które są aktywowane przez detektor oparów benzyny oraz odpowiednich działań, które są proporcjonalne do stopnia zagrożenia. Generalnie w pierwszej fazie, kiedy czujnik oparów benzyny wykryje obecność oparów benzyny, zostaje włączona wentylacja, aby przewietrzyć pomieszczenie. Ma to na celu redukcję alarmów, które mogą być spowodowane przez różne czynniki zakłócające lub niewielkie ilości oparów powstałych podczas prawidłowo prowadzonych czynności. Jeśli stężenie wskazywane przez detektory oparów benzyny nadal wzrasta powiadamiane są osoby funkcyjne (za pomocą BMS, powiadomień SMS itp.), a następnie osoby znajdujące w bezpośrednim otoczeniu procesu (za pomocą sygnalizacji alarmowej). Jeżeli te działania nie przyniosą efektu i nie pozwolą na neutralizację zagrożenia to może być konieczne automatyczne zabezpieczenie pracowników i obiektu np. przez zakończenie procesu, odcięcie dopływu czynnika czy załączenie ogólnego alarmu obiektowego. Powyższe przykłady są jedynie ilustracją możliwości, ale wskazują na istotne parametry wymagane od systemu detekcji. 4 progi alarmowe pozwalają na dużo efektywniejsze powiadamianie i sterowanie w stosunku do starych rozwiązań 2-progowych. Zapewnia to czas dla obsługi na odpowiednią reakcję. Widać także, że istotna jest informacja nie tylko o przekroczeniu progów alarmowych, ale także o bieżącym stężeniu oparów wskazywanych przez czujnik oparów benzyny (pomiar).

Zastosowania detektorów oparów benzyny

Detektory oparów benzyny są powszechnie używane w wielu różnych rodzajach obiektów, aby zapewnić bezpieczeństwo i wykrywać potencjalne zagrożenia związane z występowaniem oparów benzyny np.:
- obiekty petrochemiczne: w tego typu obiektach detektory oparów benzyny są kluczowymi elementami systemów bezpieczeństwa, monitorującym obecność oparów benzyny w powietrzu. Ich rolą jest powiadamianie o potencjalnych rozszczelnieniach.
- bazy i magazyny paliw: w bazach paliw, gdzie przechowuje się duże ilości różnych rodzajów paliw, czujniki oparów benzyny są używane do monitorowania i wykrywania potencjalnych uszkodzeń zbiorników lub infrastruktury.
- przepompownie i nalewnie: przetaczanie paliw ciekłych między zbiornikami lub do pojazdów stanowi znaczne ryzyko i detektory oparów benzyny są wykorzystywane do wczesnego wykrywania ewentualnych nieprawidłowości prowadzących do uwolnienia paliwa.
- stacje paliw: czujniki oparów benzyny są niezbędne na stacjach paliw, gdzie użytkownicy tankują swoje pojazdy. Tu istotną rolę odgrywa fakt, że w bezpośrednie otoczenie urządzeń dystrybucyjnych dopuszczani są użytkownicy/klienci, którzy nie mają odpowiedniej wiedzy i istnieje ryzyko nieprzestrzegania zasad bezpieczeństwa. Także obsługa stacji mimo szkoleń może nie być wystarczająco kompetentna co jeszcze pogłębia się z rosnącą rotacją pracowników.
- zakładowe zbiorniki paliw: w zakładach przemysłowych, transportowych lub w rolnictwie, gdzie używa się benzyny w różnych procesach, detektory oparów benzyny są niezbędnymi elementami ostrzegania o potencjalnych zagrożeniach.
- zakłady naprawcze i warsztaty: w tych miejscach, gdzie odbywa się konserwacja i naprawa pojazdów, ryzyko uszkodzenia układu paliwowego jest duże więc czujniki oparów benzyny są niezbędnym elementem bezpieczeństwa.
- lądowiska i lotniska: detektory oparów benzyny zabezpieczają lokalne instalacje paliwowe na lądowiskach i lotniskach, gdzie obsługiwane są statki powietrzne. Warto wspomnieć, że benzyny lotnicze łatwiej ulegają zapłonowi co powoduje, że ryzyko w tych obiektach może być wyższe.

Wiele obiektów nie jest objętych branżowymi regulacjami prawnymi wprost określających wymóg instalacji detektorów oparów benzyny natomiast są one obligatoryjne zgodnie z ogólnymi regulacjami BHP:

Dz.U. 2003 nr 169 poz. 1650
Obwieszczenie Ministra Gospodarki, Pracy i Polityki Społecznej z dnia 28 sierpnia 2003 r. w sprawie ogłoszenia jednolitego tekstu rozporządzenia Ministra Pracy i Polityki Socjalnej w sprawie ogólnych przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy
§ 97.1. Pomieszczenia przeznaczone do składowania lub stosowania materiałów niebezpiecznych pod względem pożarowym lub wybuchowym oraz pomieszczenia, w których istnieje niebezpieczeństwo wydzielania się substancji sklasyfikowanych jako niebezpieczne, powinny być wyposażone w:
1) urządzenia zapewniające sygnalizację o zagrożeniach;

* - stan prawny 09.2023

Więcej informacji o systemach detekcji, w których zastosowanie mają czujniki oparów benzyny znajdą Państwo w opisach obiektów poniżej.