Датчики утечки газа на батарейках: виды, принцип работы, обзор лучших брендов-производителей

Назначение, принцип действия и устройство клапана

Электромагнитные устройства применяют, чтобы быстро осуществлять дистанционное управление газопроводной системой в качестве регулирующей и запорной арматуры. Они обеспечивают признаваемую вполне достаточной безопасность при транспортировке и использовании природного газа. Повсеместное распространение электромагнитных автоматических соленоидных приспособлений в качестве запорной и регулирующей арматуры затронуло не только промышленные объекты и магистральные газопроводы, но и бытовую сферу. Их устанавливают на такие бытовые приборы, как газовые колонки и котлы, а также на газовые баллоны и при установке на автомашину ГБО.

Внутри соленоидных устройств возможна установка фильтров, позволяющих производить дополнительную очистку природного газа от содержащихся в нем примесей. При возникновении утечки природного газа, когда мгновенно произойдет изменение давления в системе, автоматика молниеносно перекроет подачу рабочей среды, исключив распространение токсичного вещества, представляющего огромную угрозу для здоровья.

Работают они таким образом. Пока не подано электрическое напряжение, устройство остается статичным, катушка обесточена, механическим воздействием пружины обеспечивается герметичное соприкосновение мембраны или поршня клапана с седлом. Подавая электрическое напряжение на катушку, добиваемся открытия клапана, происходящего под воздействием, порождаемым магнитным полем, возникающим в катушке, на плунжер, который втягивается в нее.

При подаче электричества клапан автоматически перекрывает подачу газа в сеть

Электромагнитные устройства для регулировки подачи газа составлены такими элементами:

корпусом;
крышкой;
мембраной (поршнем);
плунжером;
штоком;
пружиной;
электрической катушкой (соленоидом).

Для изготовления корпусов и крышек могут быть использованы различные материалы:

металлы и сплавы (принято использование чугуна, нержавейки, латуни);
полимеры (прибегают к применению нейлона, полипропилена, эколона и т. п.)

Для изготовления плунжеров и штоков требуются особые магнитные материалы. Для катушек предусматривается изготовление корпуса, защищенного от проникновения пыли или полностью герметичного. Чтобы обмотать соленоиды, применяют высококачественный эмалированный провод, на который идет электротехническая медь.

К газопроводу электромагнитные устройства подключаются резьбовым или фланцевым соединением. Подключение к электросети производится посредством штекера.

Основные типы приборов

Трубопроводная арматура различается конструктивно и по назначению. Так, выделяют нормально открытые устройства. Они отвечают за работу с потоком относительно движения. Нормально закрытые запорные приборы, как правило, управляются вручную и открываются в аварийной ситуации, чтобы выпустить содержимое резервуара или магистрали.

Отдельно рассматриваются приборы для воды, нефтепродуктов и газа. Срабатывание может быть осуществимо с помощью механической нагрузки, пружинного механизма, пневматического или магнитного привода. Различны приборы также по характеристикам, способам подключения, работе в одном или в двух направлениях. А в зависимости от используемых материалов, производители предлагают одноразовые и многоразовые отсечные клапаны.

Проходной

Актуальна установка запорного клапана прямого действия в трубопроводах, где существует риск возникновения протечек. Содержимое в этом случае может быть как чистым, так и с примесями или загрязнениями, пузырьковыми включениями. При этом микрочастицы не оседают и не накапливаются в узловых соединениях. Относительно материалов главными критериями являются ударопрочность, износостойкость и защита от коррозионного повреждения.

Двухседельный

У этого прибора два посадочных седла и плунжера. Установка допускается на трубопровод с большим поперечным сечением и высокими перепадами давления. Применяются двухседельные запорные клапаны в условиях взрывоопасности и активных химических реакций.

Односедельный

Такое запорное устройство устанавливается на трубопроводах относительно малого диаметра. То же касается амплитуды перепадов невысокого давления. В приборе встроен один плунжер, который перекрывает поток в одном направлении.

Автоматический

Такого типа отсечные клапаны, как правило, имеют паровую заслонку. Она срабатывает в течение 1,5-10 секунд после возникновения неполадок. Также они характеризуются долговечностью и минимальной подверженностью деформациям. Для большей эффективности приборы оснащают специальными контролерами. Они реагируют на изменения показателей давления, температуры, в составе содержимого, которое должно оставаться постоянным.

Принципы работы

Современные извещатели выявляют угарный газ, работая по одному из следующих принципов:

атомарной реакции в полупроводниках;
спектральным изменениям длины световой волны в инфракрасной части спектра;
путем каталитической реакции.

Каждый из видов датчиков имеет определенные плюсы и минусы. Рассмотрим каждый в отдельности.

Полупроводниковые

Их действие основано на изменении электрической проводимости воздуха, в составе которого появляются молекулы угарного газа. Полупроводниковый датчик состоит из контактов на основе диоксида олова или диоксида рутения, к которым подведен микроскопический ТЭН, осуществляющий нагрев контактов до 250 ℃.

Нагревающиеся контакты осуществляют подогрев и атмосферы вокруг. При этом молекулы монооксида углерода, если они есть в воздушной смеси, вызывают увеличение электрической проводимости воздуха вплоть до образования воздушного «пробоя» меж контактами датчика. Электрическая цепь замыкается, газоанализатор подает светозвуковой сигнал.

Этот тип датчика с сигнализацией считается одним из самых надежных и точных. Случаи ложного срабатывания за все время их использования можно пересчитать по пальцам, и то они происходили из-за некорректной установки прибора — вблизи сильного источника тепла. Полупроводниковые анализаторы характеризуются длительным сроком эксплуатации и низким потреблением электроэнергии, но сложнее в монтаже, чем другие виды датчиков угарного газа. Стоимость их так же в среднем выше.

Инфракрасные

Этот датчик работает по принципу изменения длины волны электромагнитного излучения в инфракрасной части спектра. Дело в том, что чистый воздух и содержащий в себе определенные примеси вызывают различное искажение длин световых волн оптического и приближенных к ним областей спектра.

Инфракрасный датчик содержит в себе источник света. В настоящее время активно используются светодиоды, раньше применялись вольфрамовые нити накаливания, как в лампочках Ильича.

Еще одной важной составляющей инфракрасного датчика угарного газа является система светофильтров, улавливающих малейшие отклонения от заданного значения. Изменение в составе воздуха вызывает прямо пропорциональные изменения спектрального характера

Датчик подает сигнал, если уровень изменений превышает предельно допустимые значения

Изменение в составе воздуха вызывает прямо пропорциональные изменения спектрального характера. Датчик подает сигнал, если уровень изменений превышает предельно допустимые значения.

Достоинство такого анализатора в том, что его можно запрограммировать на определение нескольких видов газов, в том числе хлора, аммиака и метана. Этот вид датчиков более других приближен к понятию универсальности. Заметим, что абсолютно универсальных газоанализаторов не бывает хотя бы потому, что одни газы тяжелее воздуха, другие — легче, а третьи обладают аналогичными с воздухом физическими параметрами. Поэтому различаются даже правила размещения разных датчиков.

Каталитический

Это химический тип прибора, работающий преимущественно на батарейках. Он определяет наличие примеси угарного газа в атмосферном воздухе по возникновению реакции окисления (катализа) на одном из контактов электролитической ванны.

Такое устройство содержит в себе небольшую емкость, заполненную электролитом кислотной или щелочной природы.

Молекулы угарного газа вызывают химическую реакцию, в результате которой на контактах появляется электрическое напряжение. Чем выше содержание СО, тем выше уровень напряжения. После превышения максимально допустимого значения, как и в предыдущем случае, прибор сигнализирует об опасной концентрации угарного газа в воздухе.

К недостатку таких приборов относится постепенный выход из строя электролитического элемента, избежать которого невозможно. Впрочем, некоторые модели позволяют осуществлять замену элемента, который является расходным материалом. Плюс прибора — элементарность монтажа и крайне малое энергопотребление.

Как работает датчик газа

Датчик состоит из чувствительного элемента к той или иной группе веществ. При изменении концентрации газа чувствительный элемент изменяет свои физические свойства, например, сопротивление.

При загазованности, достигшей определенной концентрации (плотности в воздухе) сопротивление устройства понижается/увеличивается до определенной величины, что послужит причиной подачи сигнала об опасности (см. Звуковые оповещатели).

По методу определения допустимой концентрации ядовитых веществ в окружающем пространстве оборудование делится на три группы.

С полупроводниковым чувствительным элементом
состоит из кремневой пластины, покрытой тонким слоем окиси металла. Когда поверхность пластины подвергается воздействию газа, пленка поглощает его и изменяет свое внутреннее сопротивление, величина которого напрямую зависит концентрации. Широко применяются в быту благодаря не сложной и не дорогой конструкции. Для промышленного использования малопригодны, поскольку обладают недостаточной точностью при определении некоторых газов, медленно реагируют, имеют длительное время восстановления после срабатывания и требуют постоянный контроль их работоспособности.
Каталитические
В их основе лежит принцип горения летучего вещества и превращения его в воду и углекислый газ при прохождении воздушного потока с повышенной концентрацией горючих (ядовитых) веществ через анализатор. Применяются для контроля концентрации газа на промышленных объектах.
Инфракрасные
Контролируют инфракрасный электромагнитный спектр, в котором находится полоса поглощения газа. Применяют для определения утечки при эксплуатации маломощного промышленного оборудования. Обладают быстрым откликом срабатывания, простотой в управлении и минимальным числом ложных срабатываний.

По принципу действия делятся на две категории: беспроводные и проводные.

Для функционирования проводного варианта необходимо его подключение в электросети 220В.

Такое исполнение предполагает простоту в обслуживании и невысокую стоимость. К недостаткам относится большое потребление электроэнергии при работе и зависимость от наличия стабильной безаварийной подачи электричества.

Этого недостатка лишены беспроводные модели, они оборудованы индивидуальной аккумуляторной батареей, установленной непосредственно в корпусе устройства. Такое исполнение предполагает их эксплуатацию практически в любом месте.

Назначение и виды датчиков угарного газа

Основное назначение датчика-сигнализатора загазованности – это контроль уровня горючих газов в воздухе и оповещение об опасной концентрации вещества с помощью световой индикации и звукового сигнала. Различают датчики для определения таких газов, как: метан, пропан и угарный газ. Также существуют комбинированные устройства, которые способны выявлять сразу несколько опасных веществ. Работа типового датчика угарного газа построена по следующему принципу: воздух проходит через чувствительные элементы прибора, а при превышении порога допустимой концентрации токсичных веществ сигнализатор угарного газа подает аварийный световой и звуковой сигналы.

Приборы идентификации угарного газа делятся на 3 типа:

полупроводниковые,
каталитические,
инфракрасные.

Так, например, полупроводниковые датчики изготавливаются на основе новейших микроэлектронных технологий. Такой тип прибора отличает сравнительно низкая цена при массовом производстве, а главное – высокие энергосберегающие и технические характеристики. Производители датчиков стремятся достичь того, чтобы физико-химические процессы, происходящие на поверхности чувствительного слоя, протекали быстро, и всего за несколько секунд датчик мог распознать опасность и предупредить пользователей.

По назначению сигнализаторы загазованности разделяют на: бытовые (подходят для городских квартир, частных домов) и промышленные (устанавливают на производствах, в цехах). Бытовые и промышленные датчики загазованности отличаются: внешним исполнением, комплектацией и зоной контроля. По источнику питания сигнализаторы загазованности разделяют на 2 вида: проводные (подключают к бытовой сети 220 вольт) и беспроводные (имеют встроенный аккумулятор). Также устройства производят с выносным и встроенным датчиком.

Что такое датчик утечки газа

Датчиком утечки бытового газа называется электрический прибор небольшого размера, предназначенный для звукового оповещения в случае возникновения поломки в газопроводе. Его всегда устанавливают только в тех местах, которые считаются потенциально опасными. Сюда можно отнести кухонную плиту или газовый котёл.

Когда происходит утечка, чувствительный элемент фиксирует это, и оповещает с помощью светового и громкого звукового сигнала.

Несмотря на то, что устройство отличается небольшими габаритами, внутри находится сложный механизм, который способен точно определить примесь природного и сжиженного газа в воздухе.

Система автоматического контроля и защиты от загазованности и утечки газа в доме, квартире

Опасные свойства газового топлива:

способность газа образовывать с воздухом пожаро- взрывоопасные смеси;
удушающая способность газа.

Компоненты газового топлива не оказывают сильного токсикологического действия на организм человека, но при концентрациях, снижающих объемную долю кислорода во вдыхаемом воздухе менее 16%, вызывают удушье.

При горении газа происходят реакции, при которых образуются вредные вещества, а так же продукты неполного сгорания.

Углерода оксид (угарный газ, СО) — образуется в результате неполного сгорания топлива. Газовый котел или водогрейная колонка могут стать источником угарного газа при неисправности тракта подачи воздуха для горения и удаления дымовых газов (недостаточной тяги в дымоходе).

Угарный газ обладает остронаправленным механизмом действия на организм человека вплоть до смертельного исхода. К тому же, газ не имеет цвета, вкуса и запаха, что увеличивает риск отравления. Признаки отравления: головная боль и головокружение; отмечается шум в ушах, одышка, учащённое сердцебиение, мерцание перед глазами, покраснение лица, общая слабость, тошнота, иногда рвота; в тяжёлых случаях судороги, потеря сознания, кома. Концентрация в воздухе более 0,1 % приводит к смерти в течение одного часа. Опыты на молодых крысах показали, что концентрация CO в воздухе 0,02 % замедляет их рост и снижает активность по сравнению с контрольной группой.

Сигнализатор загазованности — датчик утечки газа, обязательно ли ставить

С 2016 года строительные правила (пункт 6.5.7 СП 60.13330.2016) требуют в помещениях новых жилых домов и квартир, в которых расположены газовые котлы, водогрейные колонки, кухонные плиты и другое газовое оборудование, устанавливать сигнализаторы загазованности по метану и оксиду углерода.

Для уже построенных зданий это требование можно рассматривать как весьма полезную рекомендацию.

Сигнализатор загазованности по метану служит датчиком утечки бытового природного газа из газового оборудования. Сигнализатор по оксиду углерода срабатывает в случае нарушений в работе системы дымоотвода и поступления дымовых газов в помещение.

Датчики загазованности должны срабатывать при достижении концентрации газа в помещении, равной 10% НКПРП природного газа и содержании в воздухе СО более 20 мг/м3.

Сигнализаторы загазованности должны управлять быстродействующим запорным (отсечным) клапаном, установленным на вводе газа в помещение и отключающим отсекающим подачу газа по сигналу датчика загазованности.

Сигнализатор должен быть оснащен встроенной системой для подачи светозвукового сигнала при срабатывании, и/или включать автономный блок подачи сигнала — извещатель.

Установка сигнализаторов позволяет вовремя заметить утечку газа и нарушения в работе тракта дымоудаления котла, предотвратить пожар, взрыв, отравление людей в доме.

НКПРП и ВКПРП — это нижний (верхний) концентрационный предел распространения пламени — минимальная (максимальная) концентрация горючего вещества (газа, паров горючей жидкости) в однородной смеси с окислителем (воздух и др.) при котором возможно распространение пламени по смеси на любое расстояние от источника зажигания (открытое внешнее пламя, искровой разряд).

Если концентрация горючего вещества в смеси меньше нижнего предела распространения пламени, такая смесь гореть и взрываться не может, поскольку выделяющейся вблизи источника зажигания теплоты для подогрева смеси до температуры воспламенения недостаточно.

Если концентрация горючего вещества в смеси находится между нижним и верхним пределами распространения пламени, подожженная смесь воспламеняется и горит как вблизи источника зажигания, так и при удалении его. Такая смесь является взрывоопасной.

Если концентрация горючего вещества в смеси превышает верхний предел распространения пламени, то количества окислителя в смеси недостаточно для полного сгорания горючего вещества.

Область значений концентрации между НКПРП и ВКПРП в системе «горючий газ — окислитель», соответствующая способности смеси к воспламенению, образует область воспламенения.

Сигнализатор загазованности для сжиженного газа

В строительных правилах нет обязательных требований по установке сигнализаторов загазованности в помещениях при использовании сжиженного газа. Но сигнализаторы на сжиженный газ имеются в продаже и их установка несомненно снизит риски для вас и ваших близких.

Принцип работы датчиков утечки газа

Принцип работы разных видов немного отличается. Условно все сигнализаторы делятся на проводные и беспроводные. Это говорит о источнике их питания. Но за методикой обнаружения утечки существует другая классификация датчиков.

Типы сигнализаторов загазованности:

Полупроводниковые;
Каталитические;
Инфракрасные.

Принцип работы каталитического устройства заключается в изменениях на платиновой катушке, когда угарный газ проходит сквозь устройство. Другая катушка с измерительным прибором применяется для определения повышения температуры. Существует прямая зависимость между сопротивлением и количеством частиц угарного вещества.

Полупроводниковые устройства немного схожи с каталитическими за принципом работы. Распознавательный элемент, покрытый тоненькой пленкой из окиси металла. Когда угарный газ касается пленки, то она поглощает вещество и изменяет сопротивление на обратнопропорциональное. Данный вариант отлично подходит для дома, но редко используется в промышленности. Считается, что сигнализация недостаточно точная. К тому же у прибора медлительная реакция.

Инфракрасные датчики широко используются для промышленных сооружений. Они достаточно точные, не пищат без надобности, употребляют мало энергии и быстро реагируют на возможную утечку. Они работают под действием солнечной энергии.

Что такое датчик утечки газа?

Если обнаружить утечку газа чаще всего удается лишь по специфическому запаху, что зачастую происходит слишком часто, то датчик утечки газа позволяет это сделать намного раньше. Он разработан для выявления частиц бытового газа в воздухе помещения, которые превышают допустимую норму (в процентах).

Определив увеличение концентрации газа, прибор звуковым сигналом информирует человека об этом. Также современные датчики оснащены возможностью дополнительно сообщать эту информацию в газовую службу, что позволяет оперативно действовать в ситуациях, когда хозяина квартиры нет дома.

В конструкцию датчика газа входит чувствительный элемент, который срабатывает при малейшем отклонении от стандартных значений состава воздуха.

Важно помнить, что на практике пользователи не редко сталкиваются со случаями ошибочного срабатывания датчика утечки газа. Но не стоит пренебрегать этим сигналом и в дальнейшем отключать прибор. В вопросах, касающихся газового оборудования, лучше лишний раз перестраховаться и проверить все ли исправно

В вопросах, касающихся газового оборудования, лучше лишний раз перестраховаться и проверить все ли исправно.

Сам по себе датчик утечки представляет небольшое устройство. Оно может быть выполнено в соответствии с определенным стилем и в разной цветовой гамме. Место его установки регламентируется требованиями инструкции

Что касается габаритов и установки, то бытовые газоанализаторы довольно компактны и могут быть размещены в любом месте.

Устройство и принцип работы прибора

В зависимости от групп определяемых газов, в конструкции прибора предусмотрены различные виды датчиков: оптические, электромеханические, термомеханические и другие.

Основные узлы в конструкции датчика:

первичный преобразователь, который определяет величину концентрации газа в окружающем пространстве;
модуль измерения, который производит сравнение поступивших от первичного преобразователя данных с допустимой нормой нахождения газа в пространстве;
исполнительный механизм, который в автоматическом режиме производит перекрывание подачи газа из системы;
источник питания, который обеспечивает непрерывную работу датчика – обычно это аккумулятор или же сетевой блок питания.

Все элементы конструкции собраны в компактном корпусе.

Когда концентрация газа превышает допустимое значение, чувствительный элемент первичного преобразователя, измеряющий состав окружающего воздуха, меняет свои характеристики. Это изменение становится сигналом для модуля измерения, который в случае отклонения от заданных значений, подает световой/звуковой сигнал, а также команду на перекрытие газа (если это датчик с клапаном-отсекателем), включает аварийную сигнализацию.

Основные функции датчика утечки газа

Далее поговорим о том, нужен ли, в принципе, датчик утечки газа для бытового использования.

Так, исходя из принципа работы, датчик утечки газа выполняет следующие функции:

оповещение об аварии;
автоматическое перекрытие подачи газа с использованием электромагнитной запорной арматуры;
включение вентиляции, обеспечивающей вытяжку воздуха.

Это лишь оперативное вмешательство. Дальнейшие действия по устранению утечки должны быть выполнены специалистами газовой службы. Выходит, что такой датчик весьма полезен в быту.

Установка датчика не является заменой контроля за нормальным функционированием газового оборудования. Даже при наличии датчика необходимо периодически проверять газовые коммуникации и исправную работу подключенных устройств

Назначение устройств

Компоненты газа оказывают незначительное вредное воздействие на организм человека, но это при нормальных концентрациях. В случае, если объемная доля кислорода при вдыхании снижается до 16%, наступает удушье. Если голубое топливо сгорает не полностью, то образуется угарный газ (СО). Источником угара могут стать колонка для нагрева воды, газовый котел или другое оборудование, если в них неисправен тракт, по которому подается воздух для горения, а также слабая тяга, имеющаяся в дымоходе.

Негативное воздействие на организм

Углерода оксид (СО) имеет остронаправленный механизм воздействия на организм человека, возможно, до летального исхода. А поскольку у природного газа отсутствуют запах, вкус и цвет, то увеличивается риск отравления. При отравлении отмечаются:

учащенное сердцебиение;
сильная головная боль;
тошнота, сопровождающаяся рвотой;
учащенное сердцебиение;
одышка;
головокружение;
слабость.

Чтобы предотвратить подобные случаи, устанавливаются датчики газа. Если в новых жилых помещениях, где есть газовое оборудование (котлы, плиты, водонагревайки и т. д.), устанавливаются сигнализаторы загазованности, то в ранее построенных зданиях необходимо монтировать прибор. Датчики газа должны срабатывать в том случае, если концентрация СО в помещении достигла более 20 мг/м3 и содержании в воздухе НКПРП равной 10 %.

Датчик включения вентилятора

Дорогие сигнализаторы могут управлять дополнительным оборудованием в доме, в том числе системой дымоудаления. Для этого они напрямую подключатся к вентилятору и в случае срабатывания посылают сигнал запуска на реле. Таким образом, даже в случае отсутствия человека в помещении моментально применяется метод снижения загазованности помещения.

Кроме того, в продаже есть вытяжные системы с самостоятельным датчиком включения, однако они реагируют на температуру, поэтому эффективны только для идентификации пожаров. Для надежности их совмещают с датчиком газа. Работающие в паре устройства позволяют моментально активировать удаление углекислого и угарного газов, что повысит шансы на выживание.

Бывают двух типов:

электромеханические (можно включать напрямую в цепь питания вентилятора)
электронные (устанавливаются только в цепь реле).

Температуры включения и выключения находятся в следующих диапазонах:

82–87 градусов Цельсия,
87–92 градуса,
94–99 градусов.

Эксплуатация сигнализатора загазованности

Метрологическая поверка датчика загазованности производится один раз в год, а также после замены сенсоров. Поверку выполняет специализированная организация, имеющая соответствующее разрешение на проведение таких работ.

Тест — баллон с поверочной газовой смесью для тестирования и проверки срабатывания сигнализатора загазованности. Рассчитан на проведение 70 тестов.

Один раз в полгода выполняется проверка срабатывания сигнализатора от поверочной газовой смеси, содержащей определенный процент тестируемого газа. Запрещается проводить проверку прибора с помощью, например, газа из зажигалок, т.к. это может привести к выходу из строя чувствительного элемента.

Кнопка «ТЕСТ» предназначена для проверки светового и звукового извещателей, а также для проверки срабатывания газового клапана отсечки.

В указанный в заводской документации срок, в приборе необходимо заменить сенсор — чувствительный к газу датчик. После замены сенсора выполняется регулировка порога срабатывания сигнализатора и метрологическая поверка прибора. Работу по замене сенсора следует поручить специализированной организации.

Датчики утечки газа на батарейках: принцип работы и разновидности + лучшие бренды на рынке