Thiết bị cảnh báo cháy nổ: đầu dò khí và cách chọn theo vùng Zone

Thiết bị cảnh báo cháy nổ là cụm từ gom hai nhóm thiết bị làm hai việc khác nhau. Nhóm thứ nhất phát hiện đám cháy đã xảy ra: đầu báo khói, đầu báo nhiệt, chuông, tủ báo cháy. Nhóm thứ hai phát hiện khí cháy hoặc khí độc trong không khí, trước khi có lửa: đầu dò khí. Trong nhà máy có khu vực nguy hiểm, nhóm thứ hai mới là thứ báo trước vụ nổ, vì khí cháy nổ cần đạt một nồng độ nhất định rồi mới gặp nguồn mồi.

Một hiểu nhầm hay gặp ở khâu mua sắm: yêu cầu "lắp thiết bị cảnh báo cháy nổ cho kho dung môi" được hiểu là lắp hệ báo cháy. Hệ báo cháy được lắp đủ, đạt kiểm tra PCCC. Nhưng nó chỉ kêu khi đã có khói hoặc nhiệt. Hơi dung môi tích tụ trong kho thì không có khói, và khi có lửa thì đã quá muộn để cảnh báo.

Bài này tách hai nhóm, rồi tập trung vào đầu dò khí: bốn công nghệ cảm biến có trong catalog, đọc nhãn Ex của đầu dò, vị trí lắp, và những điều đầu dò không làm thay được. Khung chung nằm trong bài trụ phòng nổ trong nhà máy.

Thiết bị cảnh báo cháy nổ: báo cháy và đầu dò khí khác nhau ở đâu?

	Báo cháy	Đầu dò khí cháy nổ
Phát hiện	Khói, nhiệt, ngọn lửa	Nồng độ khí hoặc hơi cháy, khí độc, thiếu oxy
Thời điểm	Sau khi bắt đầu cháy	Trước khi đạt mức nổ
Nhiệm vụ	Báo cháy, kích hoạt chữa cháy, sơ tán	Cảnh báo sớm, kích hoạt thông gió, ngắt nguồn
Thuộc nhóm	Phòng cháy chữa cháy	An toàn khu vực nguy hiểm

Hai nhóm bổ sung cho nhau chứ không thay nhau. Phân biệt rộng hơn giữa chống cháy và phòng nổ ở bài thiết bị chống cháy nổ là gì. Một điểm nữa: bản thân đầu báo cháy hay đầu dò khí lắp ở Zone 1 hoặc Zone 2 cũng phải là thiết bị Ex, như mọi thiết bị điện khác ở đó.

Bốn công nghệ đầu dò khí trong catalog

Dòng đầu dò điểm G-WRS trong catalog có bốn phiên bản theo công nghệ cảm biến. Cả bốn cùng ghi dùng được ở Zone 1, Zone 2, Zone 21 và Zone 22, cấp bảo vệ IP65 hoặc IP66, dải nhiệt độ môi trường từ -40°C đến +55°C hoặc +70°C tuỳ phiên bản.

Công nghệ	Dạng bảo vệ theo hồ sơ	Thường dùng để phát hiện
Xúc tác (catalytic)	Ex db IIB T6 Gb hoặc Ex db IIC T6 Gb; Ex tb IIIC T80°C Db	Khí cháy, tính theo % LEL
Hồng ngoại	Ex db IIC T6 Gb; Ex tb IIIC T80°C Db	Khí cháy hydrocarbon
Điện hoá	Ex db IIC T6 Gb; Ex tb IIIC T80°C Db	Khí độc, oxy
Quang ion hoá (PID)	Ex db IIC T6 Gb; Ex tb IIIC T80°C Db	Hơi hữu cơ bay hơi (VOC), mức rất thấp

Cột bên phải là mô tả chung về ứng dụng của từng công nghệ cảm biến, không phải thông số lấy từ hồ sơ sản phẩm. Phạm vi đo cụ thể của từng mã phải lấy từ tài liệu của sản phẩm.

Hai chi tiết đáng đọc kỹ:

• Phiên bản xúc tác có hai nhóm khí. Một phiên bản IIB, một phiên bản IIC. Khu vực có hydro hoặc axetylen yêu cầu IIC. Quy tắc tương thích chỉ đúng một chiều, xem nhóm khí IIA, IIB, IIC.
• Cấp Gb nghĩa là không dùng cho Zone 0. Đầu dò đặt bên trong thiết bị chứa, nơi thường là Zone 0, cần cấp Ga. Cách thông thường là đặt đầu dò ở Zone 1 hoặc Zone 2 quanh vị trí có khả năng rò, không đặt bên trong thiết bị.

Chọn công nghệ nào cho chất nào?

Câu hỏi đầu tiên không phải "mua đầu dò loại gì" mà là "cần phát hiện chất nào". Gợi ý theo hướng chung:

• Khí cháy phổ biến (propan, metan, butan): cảm biến xúc tác hoặc hồng ngoại. Hồng ngoại không cần oxy để hoạt động, phù hợp khi môi trường thiếu oxy hoặc có hơi dễ làm giảm độ nhạy của cảm biến xúc tác. Nên xin khuyến cáo của nhà sản xuất về hợp chất cụ thể.
• Hydro: nhóm IIC, chọn phiên bản đạt IIC. Không phải công nghệ nào cũng phát hiện được hydro, cần xác nhận với nhà sản xuất.
• Khí độc và oxy: cảm biến điện hoá.
• Hơi dung môi ở mức rất thấp: cảm biến PID, dùng khi mục tiêu là sức khoẻ người lao động hoặc rò rỉ nhỏ, không chỉ là cháy nổ.

Với khu vực có hỗn hợp, danh mục chất cháy trong hồ sơ phân vùng quyết định. Một loại đầu dò hiếm khi phủ hết, nên nhiều khu vực dùng hai công nghệ.

Lắp đầu dò ở đâu?

Vị trí lắp quan trọng ngang với loại đầu dò, và nó phụ thuộc vào khí:

• Khí nhẹ hơn không khí (metan, hydro) bay lên: đầu dò đặt cao, gần trần hoặc nơi khí tích tụ trên cao.
• Khí nặng hơn không khí (propan, butan, hơi nhiều dung môi) chìm xuống: đầu dò đặt thấp, gần sàn, rãnh, hố thấp.
• Gần nguồn phát tán: bơm, mặt bích, đệm kín, điểm lấy mẫu. Cách xác định nguồn nằm ở bài nguồn phát tán và mức phát tán.
• Tính đến thông gió. Luồng gió làm khí đi theo hướng khác với dự kiến. Xem thông gió và phân vùng nguy hiểm.

Vị trí cụ thể phải do người lập hồ sơ an toàn xác định theo bố trí thật của nhà máy. Không có quy tắc chung nào thay được việc đứng tại hiện trường.

Ngưỡng cảnh báo: đặt theo giới hạn nổ

Đầu dò khí cháy thường đo theo phần trăm của giới hạn nổ dưới (LEL), và cảnh báo khi đạt một ngưỡng nhỏ hơn LEL, chứ không đợi tới giới hạn nổ. Ngưỡng cụ thể do hồ sơ an toàn của nhà máy quyết định, nên bài này không nêu con số. Hiểu LEL và UEL ở bài giới hạn nổ LEL/UEL.

Nên đặt ít nhất hai mức: mức thấp để cảnh báo và kích hoạt thông gió, mức cao hơn để ngắt nguồn hoặc sơ tán. Mức cảnh báo bằng âm thanh và ánh sáng nối với đèn cảnh báo phòng nổ và còi.

Điều đầu dò khí không làm thay được

1. Không thay phân vùng. Có đầu dò không làm Zone 1 trở thành vùng an toàn, thiết bị ở đó vẫn phải đúng cấp.
2. Không thay thông gió. Đầu dò báo, quạt xử lý. Quạt trong vùng cũng phải là thiết bị Ex, xem quạt phòng nổ.
3. Không tự duy trì. Cảm biến cần kiểm tra và hiệu chuẩn định kỳ theo hướng dẫn của nhà sản xuất. Đầu dò không được hiệu chuẩn có thể báo sai hoặc không báo. Tần suất cụ thể lấy từ tài liệu của sản phẩm. Xem thêm bảo trì thiết bị phòng nổ.

Hệ thống ghép đầu dò với điều khiển

Ngoài đầu dò điểm, catalog có hệ thống dò khí và báo động SCS-GDS cho khí cháy và khí độc, và bộ điều khiển báo động khí không dây WRFXK-GDW. Hồ sơ của hai sản phẩm này không ghi dạng bảo vệ Ex. Vì vậy cần xác nhận với nhà cung cấp vị trí lắp: bộ điều khiển thường nằm ở khu vực an toàn, nhưng đây là điều cần được ghi rõ trong hồ sơ chứ không nên đoán.

Khi ghép đầu dò với bộ điều khiển và báo động, cần kiểm tra tương thích tín hiệu và nguồn giữa các bên. Danh mục đầy đủ nằm ở hệ thống an toàn và giám sát. Nếu chưa biết cần đặt đầu dò ở vùng nào, bước đầu tiên là dịch vụ đánh giá phân vùng nguy hiểm. Cần tư vấn thì liên hệ.

Câu hỏi thường gặp

Thiết bị cảnh báo cháy nổ khác hệ báo cháy ở điểm nào?

Hệ báo cháy phát hiện khói, nhiệt, ngọn lửa sau khi đã có cháy. Thiết bị cảnh báo khí cháy nổ, tức đầu dò khí, phát hiện nồng độ khí hoặc hơi cháy trước khi đạt mức nổ.

Đầu dò khí trong khu vực nguy hiểm có cần chứng nhận Ex không?

Có. Đầu dò lắp ở Zone 1 hoặc Zone 2 là thiết bị điện, phải có nhãn Ex đúng vùng, nhóm khí và cấp nhiệt độ. Các đầu dò G-WRS trong catalog ghi Ex db IIC T6 Gb hoặc IIB ở phiên bản xúc tác.

Nên lắp đầu dò khí cao hay thấp?

Tuỳ khí. Khí nhẹ hơn không khí như metan và hydro bay lên nên đầu dò đặt cao. Khí nặng hơn như propan và butan chìm xuống nên đầu dò đặt thấp. Vị trí cụ thể do hồ sơ an toàn quyết định.

Đầu dò khí có cần hiệu chuẩn không?

Có, theo hướng dẫn của nhà sản xuất. Cảm biến có thể trôi theo thời gian, và đầu dò không được hiệu chuẩn có thể báo sai hoặc không báo. Tần suất cụ thể lấy từ tài liệu của sản phẩm.