หลังจากได้เรียนรู้เรื่องหน่วยของการวัดแก๊สติดไฟ กันไปในบทความครั้งที่แล้ว ครั้งนี้เราจะมาเจาะลึกถึงชนิดของ Sensor สำหรับวัดแก๊สติดไฟ เพื่อให้การใช้งานเป็นไปอย่างถูกต้อง และปลอดภัย
เทคโนโลยีของ Sensor วัดแก๊สติดไฟที่ผู้ผลิตเลือกใช้หลักๆที่พบเห็นบ่อยๆก็จะมีอยู่ 2 แบบ ได้แก่ แบบที่ใช้วงจรไฟฟ้า “ วีตสโตน บริดจ์เซอร์กิต” (Wheatstone bridge circuit) และแบบ Sensor ที่ใช้หลอดลำแสง infrared อาจจะฟังแล้วดูจะลึกล้ำและดูวิชาการไปหน่อย เอาเป็นว่าจะอธิบายให้เห็นภาพและเข้าใจในภาพรวมแล้วกันนะครับ
แบบแรก Sensor วัดแก๊สติดไฟ แบบวงจรวีตสโตน บริดจ์เซอร์กิต (Wheatstone bridge circuit)
หลักการทำงานของ Sensor ชนิดนี้ ให้เรานึกถึงเตาย่าง เตาอบแบบไฟฟ้า ที่เมื่อเปิดเตาแล้วเราจะเห็นขวดลวดแดงๆ หรือเอาแบบใกล้ตัวหน่อยก็คือไม้ตียุง ที่ดูจะเห็นภาพได้ง่ายกว่า หลักการของ Sensor แบบนี้ก็จะคล้ายๆกัน เมื่อยุงบินเข้ากระทบกับขดลวดของไม้ตียุงซึ่งมีกระแสไฟฟ้าอยู่ ตัวยุงจะไปขวางการไหลของกระแสไฟฟ้า เมื่อตัวยุงไม่สามารถต้านทานกระแสไฟฟ้าได้ตัวยุงก็จะเกิดการลุกไหม้หรือระเบิดออกเป็นชิ้นๆ กลับมาดูใน Sensor ของในเครื่องวัดแก๊สการเผาไหม้แบบเดียวกันจะถูกเปลี่ยนจากตัวยุงมาเป็นเผาแก๊สติดไฟที่ระเหยออกมานั้นเอง จากรูปด้านบนซ้ายแสดงการเผาไหม้ มีเทน (CH4) เพียงแต่หลักการของ Sensor แบบนี้จะซับซ้อนกว่าตรงที่การเผาไหม้ จะเผาให้ไหม้อย่างเดียวไม่ได้ จะต้องแสดงค่าได้ด้วยเพื่อให้มีการแจ้งเตือนในระบบความปลอดภัยต่างๆ การที่จะอ่านค่าออกมาได้ วงจรไฟฟ้าแบบ วีตสโตน บริดจ์เซอร์กิต (Wheatstone bridge circuit) จึงถูกนำมาใช้ หลักการของวงจรนี้อาจจะดูแล้วปวดหัวไม่มากก็น้อยแต่ประโยชน์ก็มีไม่น้อยทีเดียว หลักการก็คือ ในสภาวะสมดุลผมรวมของกระแสในวงจรจะเป็นศูนย์ ไม่มีการเผาไหม้ เมื่อได้ก็ตามมีแก๊สติดไฟระเหยเข้ามากระทบขดลวดความร้อนแล้ว ก็จะเกิดการเผาไหม้ ถ้าแก๊สที่เข้ามามามีความเข้มข้นมากก็จะเผามาก แก๊สมีความเข้มข้นน้อยก็จะเผาไหม้น้อย การเผาไหม้ต่างกันค่าความต้าทานที่ขดลวดก็ต่างกันด้วย กระแสไฟฟ้าในวงจรก็จะแปรผันตามการเผาไหม้ตรงนี้และครับ ค่ากระแสที่เปลี่ยนแปลงจะเอาไปเทียบค่าและแสดงผลออกมาเป็นตัวเลขให้เราทราบ
จุดเด่นของวงจรไฟฟ้าแบบ วีตสโตน บริดจ์เซอร์กิต คือต้นทุนไม่สูงใช้งานง่าย แต่ข้อจำกัดคือ การเผาไหม้จะต้องมีออกซิเจน (O2) ที่สำคัญออกซิเจนจะต้องไม่น้อยกว่า 10% ดังนั้น ถ้าเราไม่ทราบข้อจำกัด หรือชนิดของ sensor ของเครื่องวัดแก๊สของเราแล้ว ก็อาจก่อให้เกิดอันตรายได้ ดังนั้นในการเลือกเราควรเลือกซื้อเครื่องวัดแก๊สที่มีระบบการแจ้งเตือนกรณี Sensor วัดแก๊สติดไฟไม่สามารถทำงานได้เมื่อ ออกซิเจน (O2) ตำ่กว่า 10%
ในกรณีงานซ่อมบำรุงที่ต้องใช้ แก๊สเฉื่อย innert Gas ทำการไล่แก๊สติดไฟออก ก่อนการซ่อมบำรุงทำให้ไม่มีออกซิเจนเหลืออยู่ในระบบ เราจะรู้ได้อย่างไรว่าแก๊สติดไฟหมดแล้วโดยที่ไม่มีออกซิเจนและไม่สูญเสียแก๊สเฉื่อย innert Gas ที่มากเกินไป เนื่องจากแก๊สเฉื่อย innert Gas ก็เป็นต้นทุนอยู่ไม่น้อย จึงเป็นที่มาของการเลือกใช้ Sensor อีกประเภท
แบบที่สอง Sensor วัดแก๊สติดไฟ แบบ Infrared Short Path Operations
จากข้อจำกัดของ Sensor แบบ วีตสโตน บริดจ์เซอร์กิต นำมาสู่ Sensor วัดแก๊สติดไฟ แบบ Infrared Short Path Operations โดยที่ไม่ต้องพึ่งพาการเผาไหม้และออกซิเจน โดยเทคโนโลยีนี้จะอาศัยหลักการเสปคตรัมของแสง และการดูดซับแสง หลักการทำงานของ Sensor แบบนี้จะอาศัยแหล่งกำเหนิดแสง Infrared พลังงานสูง ยิงไปยังพื้นที่ตกกระทบ ผ่านไอระเหยของแก๊สที่ถูกส่งเข้ามาในห้อง Chamber ของ Sensor แล้วสะท้อนแสงกลับเข้ามายังตัวแยกและวิเคราะห์แสงเพื่อเทียบกับค่ามาตรฐานและแปลงค่าในการแสดงผลออกมา จุดเด่นของ Sensor แบบนี้เราไม่จำเป็นต้องพึงพาออกซิเจนทำให้เราสามารถใช้ในงานตรวจสอบแก๊สติดไฟแบบมีการใช้ innert Gas ในการซ่อมบำรุงระบบท่อแก๊สต่างๆได้เป็นอย่างดี
ส่วนจุดด้อยนั้นจะเป็นเรื่องของราคาค่าตัวของ Sensor แบบนี้ที่สูงอยู่พอสมควร และSensor มีขนาดใหญ่ เพราะต้องอาศัยปั๊มขนาดเล็กดูดกลุ่มแก๊สตัวอย่างเข้ามาใน Sensor เพื่อให้มีความถูกต้องและแม่นยำสูง จากรูปแบบของ Sensor ทั้งสองชนิดนั้น จะเห็นได้ว่ามีความจำเป็นอย่างยิ่งในการเลือกใช้งานให้ถูกต้องเพื่อที่จะลดอันตรายและความเสี่ยงให้กับบุคลากรที่ต้องเสี่ยงกับการทำงานที่มีความอันตราย
นอกจาก Sensor วัดแก๊สติดไฟแล้วยังมี Sensor วัดแก๊สพิษ (Toxic Gas) และSensor วัดสารระเหยเร็วพวก VOCs ที่ต้องเข้าใจและเลือกวัดให้ถูก เอาไว้จะทยอยทำบทความออกมานะครับ
References
https://us.msasafety.com/Portable-Gas-Detection/c/114?isLanding=true
บทความเกี่ยวเนื่อง
หน่วยของการวัดแก๊สติดไฟ % LEL หรือ %Vol (Volume)
https://thai-safetywiki.com/detector-imager/122-lel-vol-volume
facebook : Thai-Safetywiki
ติดต่อเรา : Thai-Safetywiki
