Переносные (персональные) газоанализаторы для контроля состава воздуха в колодцах, канализационной сети, бункерах, сети газоснабжения и подземных объектах

     Самое дорогое, что есть у человека – это его жизнь. Соответственно, охрана труда является приоритетным направлением для обеспечения максимально благоприятных условий сохранения здоровья и жизни людей.
     Более всего рискуют те, чья профессиональная деятельность связана с работой в тоннелях и колодцах, в резервуарах, а также любых других замкнутых пространствах с ограниченным доступом свежего воздуха и недостаточной вентиляцией. Естественно, что любая работа, связанная с пребыванием в подобных местах, должна выполняться при условии постоянного контроля состава воздуха. То есть, крайне важно наблюдать за содержанием в нем вредных компонентов, несущих потенциальную опасность здоровью человека.

     Еще два столетия назад шахтеры, опускавшиеся под землю, обязательно брали с собой специальную лампу. Сегодня эта лампа (ЛБВК) так же используется в шахтах, а ее конструкция практически не изменилась. Благодаря слежению за изменениями в цвете пламени, шахтерам прошлого удавалось вовремя предотвратить трагедию. В случае снижения кислорода в воздухе или повышения концентрации газа, лампа сигнализировала об этом рабочим. На данный момент существуют более эффективные и высокотехнологичные методики выявления опасных концентраций вредных компонентов.
     Современный рынок газоаналитического оборудования предлагает широкий спектр приборов от разных производителей. Газоанализаторы могут быть ориентированы на выявление определенного газа или одновременно нескольких, а также путем отбора проб посредством встроенной помпы (насоса) или с использованием диффузионного метода. Принцип работы приборов может серьезно отличаться, как впрочем, и их конструкция. Как правило, приборы универсального назначения не всегда учитывают важные моменты. Обычно лучшим выбором становятся узкоспециализированные приборы.

     Основные требования к приборам лучше всего известны специалистам тех предприятий, работники которых осуществляют свою деятельность в подземных сооружениях или закрытых емкостях.

     Характеристика рабочих мест, требующих использования газоанализаторов

     Колодцы – это сооружения, глубина которых может достигать 20 м. Обычно предназначены подобные сооружения для того, чтобы человек смог спуститься к линейным коммуникациям, располагающимся под землей. Это, прежде всего, водопроводы, газопроводы, канализационные стоки и места, где располагаются кабели связи. Как правило, колодцы остаются закрытыми большую часть времени. Соответственно, внутри них нередко скапливаются опасные концентрации тяжелых ядовитых и токсичных газов, а именно сероводорода, углекислого, угарного газа и т.д.
     Газы проникают в колодцы чаще всего непосредственно из почвы, в которой органика разлагается, выделяя вышеперечисленные компоненты. Именно разлагающиеся остатки продуцируют сероводород, который достаточно токсичен. Ввиду вышесказанного, колодцы следует время от времени проветривать, прежде чем в них спустятся люди. Для этих целей можно задействовать обычные переносные вентиляторы. После того, как воздух в колодце будет провентилирован, необходимо воспользоваться газоанализатором, который понадобится в течение всего рабочего дня, пока под землей будут находиться люди.

     Состав воздуха в колодцах

     Кислород (O₂)
     Основной компонент воздуха – кислород. Это важный элемент того состава, который попадает в легкие работника, находящегося под землей. Львиная доля приборов отечественных и зарубежных производителей позиционируют аварийный порог содержания кислорода в воздухе как 18 %об. Ниже этого значения работоспособность людей, как правило, идет на спад. Если концентрация кислорода достигнет значений 10 %об. и ниже, то человек теряет сознание. Интересно, что существуют оздоравливающие сеансы физиотерапии, предусматривающие лечение посредством разреженного “горного воздуха” с концентрацией кислорода 10 %об. Ввиду того, что в колодце человек обычно выполняет достаточно тяжелую работу, а также с учетом разных особенностей организма у разных людей, аварийный порог, составляющий 18 %об., полностью оправдан. Для различных производственных ведомств пороги концентрации кислорода могут варьироваться (17,8; 19,5 или 20,5 %об.).
     Пороги концентрации кислорода в воздухе обычно основаны на научных выкладках и следуют из двух важнейших факторов – потенциальной опасности для здоровья человека и возможности оперативного устранения этой самой опасности. К примеру, если токсичность вещества слишком высокая (или динамика увеличения концентрации следует ускоренными темпами) и отравление наступает достаточно быстро, то порог должен быть довольно низким для возможности осуществления упреждающих действий с целью устранения загазованности. Подобная статистика ведется в шахтах не один десяток лет. Соответственно, установленные нормы порогов концентрации являются наиболее обоснованными и логичными (с учетом специфики). Если же речь идет о колодцах в пределах любого города, то здесь концентрация кислорода не может снизиться из-за его резкого вытеснения газами как в шахте. Следовательно, порог может быть несколько увеличен. К тому же, поверхность находится близко, а в качестве дополнительной гарантии оперативной реакции на нештатную ситуацию имеется страховка. По мнению многих экспертов, должно быть два порога – предупреждающий и аварийный.

     Метан (CH₄)
     Еще один важнейший компонент, учитывающийся при анализе воздуха – метан (а также ряд других горючих газов). Поскольку по газопроводам, прокладываемым под землей, подается газо-воздушная смесь, в составе которой преимущественно метан, то и утечки по причине износа газопровода будут именно метановые. Помимо всего прочего, метан выделяется еще и из почвы. Это естественный продукт жизнедеятельности некоторых бактерий и микроорганизмов. В случае некачественной вентиляции помещения, газ скапливается в нем в достаточно больших концентрациях. В частности, это особенно характерно для летнего периода, когда в подземных коммуникациях воздух холоднее, чем снаружи, а соответственно и тяжелее.
     Порог концентрации метана рассчитан в соответствии с практическим опытом тех же шахтеров. Специалисты утверждают, что потенциальную опасность несет в себе концентрация, превышающая показатель в 25% от порога, при котором метано-воздушная смесь может взорваться. На данный момент этот порог носит название нижнего предела концентрации распространения пламени или НКПР. Для метана этот показатель равен 5 %об. В соответствии с результатами некоторых других исследований, данное значение должно равняться 4,4 %об. Таким образом, установка порога срабатывания прибора для метана 1 %об. - это вполне обоснованный шаг. В шахтах метан накапливается очень быстро. Соответственно, чувствительность газоанализатора должна быть еще выше, чтобы можно было предпринять своевременные шаги по проветриванию штолен.
     Для работы в колодцах возможно, что такая чувствительность и не понадобится, однако определенный запас все же актуален. В любом случае наличие метана в колодце свидетельствует о некачественной вентиляции или об утечках в близлежащем газопроводе. Таким образом, является оправданным использование одновременно двух порогов концентрации – предупреждающего и аварийного. Первый позволяет заблаговременно подготовиться к возможности возникновения опасной ситуации. Работники смогут оперативно вычислить места возможных утечек газа. Аварийный порог – это прямая команда к тому, чтобы немедленно эвакуироваться. Тем не менее, дистанция между предупреждающим и аварийным порогами в 10 % от НКПР является неразумной. Не стоит применять и слишком заниженный предупреждающий порог. Ведь существует фоновая концентрация того же метана в воздухе. Соответственно, газоанализатор будет постоянно подавать сигнал об опасности. На основании практических данных, фон метана в болотах и на поверхности земли равен 0,001 % об. (10 мг/м³). В колодцах это значение достигает 0,01-0,1 %об. Таким образом, назначить предупреждающий порог на отметке, которая ниже 0,1 %об., нельзя.

     Углекислый газ (CO₂)
     Двуокись углерода – это инертный газ, который не поддерживает горения, однако в случае его концентрации в воздухе 4 %об. и более, у человека останавливается дыхание. При достижении опасных концентраций углекислого газа в воздухе:
- учащение дыхания, ускоряется пульс, появляется тошнота (при 3 %об.);
- возникает головная боль, снижается зрение вплоть до его полной потери (при 5 %об.);
- потеря сознания и последующий летальный исход (при 10 %об.).
     ПДК (предельно допустимая концентрация) CO₂ равна 0,5 %об. Опасность двуокиси углерода кроется еще и в том, что этот газ воздействует на концентрацию кислорода в помещении, вытесняя его. Выделяется углекислый газ из продуктов разложения и гниения. Будучи достаточно тяжелым, он накапливается на дне колодцев. CO₂ так же выдыхается людьми, а поэтому может скапливаться в том месте, где они работают. К сожалению, газоанализаторы, предназначенные для выявления и измерения концентраций углекислого газа в воздухе достаточно дорогостоящие. Причиной тому является использование в них оптических сенсоров. Поэтому концентрация CO₂ может регистрироваться приборами, функционирующими на базе технологии инфракрасной спектроскопии.

     Угарный газ (CO)
     Оксид углерода является одним из самых распространенных и, в то же время, наиболее опасных газов. Окись углерода образуется в результате неполного сгорания топлива из выхлопов двигателей автомобилей. Скапливается газ в колодцах, располагающихся в городской черте на проезжей части дорог. Подобных колодцев достаточно много. Предельно допустимая концентрация CO для прокуренного помещения составляет 20 мг/м³. Нередко газоанализаторы срабатывают в случае, если над колодцем стоит автомобиль с работающим двигателем.
     Угарный газ нарушает кровообращение и отравляет головной мозг человека. CO объединяется с гемоглобином в крови, в результате чего нарушается транспортировка кислорода к клеткам. В случае превышения ПДК моноксида углерода, могут проявляться различные симптомы:
- проблемы с координацией;
- обострение заболеваний сердечнососудистой системы;
- возникновение чувства усталости, слабость;
- головные боли.
     Степень воздействия угарного газа на человеческий организм напрямую зависит от уровня его концентрации в воздухе и от периода его воздействия.

Красная линия - смертельное влияние
Желтая линия - причинение серьезного вреда здоровью
Зеленая линия - легкий вред здоровью

     На графике можно увидеть то, что концентрация CO более 0,1 % приводит к летальному исходу за период времени, равному 1 часу. При концентрации от 1,2 % и выше, летальный исход наступает по истечении 3 минут. В соответствии с существующими гигиеническими нормативами, ПДК рабочей зоны составляет 0,0017 %. ПДК рабочей зоны – это процент содержания вредного вещества в атмосфере рабочей зоны, не вызывающий у работников каких-либо заболеваний или неприятных ощущений при вдыхании воздуха в течение всего рабочего дня (но не более 40 часов в неделю) за весь период рабочего стажа.



     Сероводород (H₂S)
     Этот газ отравляюще действует на кровь человека. Предельно допустимая концентрация сероводорода в воздухе не должна превышать показатель в 3 мг/м³. Чаще всего сероводород накапливается в канализационных коллекторах, а также в местах разложения органики. Наряду с характерным ароматом, при образовании сероводорода выделяются также различные сернистые соединения (метилмеркаптан и др.).

     Аммиак (NH₃)
     Аммиак так же называется “нитрид водорода”. Это бесцветный газ с ярковыраженным резким запахом. Аммиак легче воздуха в 2 раза и очень токсичен. Порог допустимой концентрации NH₃ в воздухе равен 20 мг/м³. Воздействие паров аммиака на человеческий организм проявляется следующими симптомами:
- раздражение органов дыхания и зева (при 280 мг/м³);
- раздражение слизистой глаз (при 490 мг/м³ и более);
- поражение кожи (от 7 до 14 г/м³).

     Хлор (Cl₂)
     Это очень ядовитый газ с резким запахом, имеющий зеленоватый с желтизной оттенок. Будучи токсичным и удушливым, хлор приводит к ожогам легких и асфиксии. Хлор раздражающе действует на дыхательные пути, если его концентрация в воздухе составляет от 0,006 мг/л и выше. Это примерно в 2 раза больше, чем порог его восприятия человеком. Предельно допустимая концентрация Cl₂ в рабочей зоне равна 1 мг/м³. В то же время человек способен почувствовать хлор лишь при 3 мг/м³.

     Пары бензина
     Пары бензина крайне токсичны для человеческого организма. При их вдыхании может наступить острое отравление или развиться его хроническая форма. ПДК паров бензина в рабочей зоне – от 100 мг/м³ до 2000 мг/м³. Это взрывоопасная предельно допустимая концентрация (ПДВК). Выше данных значений запрещены любые огневые работы. При вдыхании паров бензина в небольших концентрациях, проявляются следующие симптомы:
- головокружение, тошнота, рвота;
- эйфория, психическое возбуждение;
- появление покраснения на кожных покровах;
- учащение сердцебиения и пульса;
- галлюцинации, обмороки, повышение температуры, судороги (в особо тяжелых случаях).

     Ряд основных требований к переносным газоанализаторам
     Ввиду того, что прибор все время находится в рабочей зоне, он должен обладать хорошей сопротивляемостью внешним неблагоприятным факторам. Иными словами, газоанализатор должен без проблем выдерживать температуру в диапазоне от -20 до +50 °С, иметь защиту от конденсата и повышенной влажности, не реагировать на грязные руки оператора, обладать малым весом (поскольку его все время переносят с одного места на другое) и иметь возможность непрерывной работы не менее 8 часов. Лучше всего, если газоанализатор способен непрерывно работать в течение 16-20 часов. Это связано с тем, что обычно в конце рабочего дня редко остается время для того, чтобы подзарядить прибор. Не исключен также вариант, когда работа носит аварийный характер и может длиться около суток и более.
     Важно, чтобы в приборе была предусмотрена автоматическая зарядка в ускоренном режиме от автомобильного аккумулятора (12 В). Поскольку отбор проб воздуха производится со дна колодца, а там зачастую находится вода, то сам прибор должен иметь возможность производить отбор проб, в том числе, и с поверхности воды.

     Измерение и сигнализация
     В большинстве случаев вполне достаточно, чтобы прибор вовремя сигнализировал о наступлении аварийной ситуации для своевременного принятия соответствующих мер. То есть, прибор должен подать сигнал к тому, чтобы рабочие успели надеть противогаз, эвакуироваться или же вообще отказаться от спуска в колодец. Однако сигнал о превышении допустимого порога не поможет, если требуется спрогнозировать снижение либо повышение уровня опасности. При наличии в приборе цифровой индикации, можно заметить постепенный рост концентрации газа в воздухе и заранее подготовить вентилирующее оборудование. Также возможно заняться поиском источника утечки газа из газопроводов, осуществив своевременную проверку вентилей и фланцев. Крайне важно наличие количественной индикации в случае необходимости осуществления анализа воздуха на горючие газы, кислород и токсичные газы, воздействие которых на организм человека носит кумулятивный характер.

     Функция запоминания результатов анализа
     Наличие в приборе определенного запаса памяти и возможность его связи с ПК влияют не только на сложность конструкции устройства, но и на его стоимость. Кроме того, важно сохранить все данные на случай, если на производстве возникла нештатная ситуация. Наличие в приборе памяти поможет разобраться с причинами произошедшего. Немаловажна возможность хранения данных и передачи их на ПК с целью сбора статистики. В частности, подобным образом можно накапливать статистическую информацию о потенциальной опасности тех или иных колодцев. Функционал, обеспечивающий автоматическое запоминание полученных данных, позволяет изменить отношение работника к условиям своего труда, заставляя его быть более внимательным. То же касается и работодателя.

     Контролирующие приборы
     Можно выделить 2 группы подобных приборов, отличающихся между собой принципом действия. Прежде всего, это устройства, осуществляющие принудительный забор проб посредством шланга. Вторая группа – это приборы с выносным зондом, спускаемым в колодец. Каждая группа приборов имеет как свои преимущества, так и недостатки.

     Устройство с выносным датчиком не нуждается в подключении насоса, который потребляет достаточно большое количество электроэнергии. В то же время, препятствием для забора проб может стать слишком большая глубина колодца, превышающая длину электрокабеля, к которому подсоединен датчик. При замене кабель-троса на другой, придется герметизировать разъем, что приводит в итоге (при частых сменах) к повреждению кабеля, короткому замыканию и его полному выходу из строя. Нередко на дне колодцев имеется грязь и вода. Зонд, попавший в воду, может так же выйти из строя, как впрочем, и в случае, когда на него попадает конденсат, стекающий со стенок колодца.

     Приборы со шлангом для забора проб хороши тем, что отпадает необходимость в спуске деликатного устройства в воду или грязь. Ручной аспиратор позволяет значительно продлить время работы прибора (отсутствует необходимость в подключении помпы к батарее самого устройства). Благодаря поплавку и специальному фильтру, исключается проникновение воды в прибор. Шланг без проблем отсоединяется от устройства и транспортируется в случае необходимости отдельно от него. Кроме того, шланг может наращиваться, если колодец глубокий, укорачиваться и без проблем заменяться. Если осуществлять проверку прозрачного шланга, спускаемого в колодец, на предмет наличия проколов и порезов, то можно гарантировать взятие проб из точки контроля.

     Какие приборы подходят для работы в закрытых помещениях?

     На сегодняшний день в России большое количество приборов, которые используют для проведения данных работ, но большая часть таких приборов не выполняют свои функции, либо их функционал сильно урезан, но есть приборы которые специально разработаны для выполнения данных задач и уже используются в Европе долгое время, например, приборы производства компании Crowcon Detection Instruments Ltd (Великобритания). Опишем несколько приборов из портативной серии.

     Gasman - одноканальный персональный газоанализатор для служб безопасности. Данный газоанализатор позволяет производить замеры одного газа в рабочей зоне. Список компонентов, которые может определять данный прибор очень большой: CH₄, C₃H₈, C₅H₁₂, C₂H₄, H₂, С₄H₁₀, O₂, H₂S, CO, Cl₂, NH₃, SO₂, O₃, NO₂, HCN, PH₃, HF, F, COCl₂, Cl₂O, NO, C₂H₄O, CO₂. Газоанализатор имеет небольшие габариты, выполнен во взрывозащищенном исполнении, имеет класс защиты IP65 с обрезиненным корпусом, который защищает прибор от повреждений, четкий дисплей, на котором постоянно отображаются текущие показания прибора и заряд аккумулятора, сигнализация 3-х видом (визуальная световая, звуковая и вибросигнализация), программное обеспечение, которое позволяет переносить зарегистрированные данные из прибора на ПК, принцип измерения диффузионный, но есть опция ручной аспиратор (груша) для принудительного отбора, которая позволяет производить отбор пробы из колодцев высотой 2-3 метра, при наличии воды на дне колодцев, чтобы вода не попала в прибор, используют специальный поплавковый зонд, который не позволяет воде попасть в пробоотборник, также для защиты прибора можно установить пыле-влагоуловитель, который встраивается в линию отбора.

     Tetra 3 - четырехканальный персональный газоанализатор непрерывного действия. Данный прибор предназначен для контроля сразу 4-х газов одновременно, этот прибор является идеальным решением для компаний, которые обслуживают коммуникационные сети в колодцах, а также производят работы в закрытых помещениях. Самый распространенный набор измерительных сенсоров в приборе - O₂, CH₄, H₂S, CO в комплекте с ручным аспиратором (грушей) и поплавковым зондом позволяет контролировать наиболее распространенные газы в колодцах и производить замеры на большой глубине. Также, если необходимо контролировать какие-то другие газы, пользователь может выбрать их из большого списка CH₄, C₃H₈, C₅H₁₂, С₄H₁₀, C₂H₄, H₂, O₂, CO, H₂S, SO₂, O₃, NH₃, CO₂, но при этом сенсор кислорода O₂ обязателен. Прибор Tetra 3 имеет большой четкий дисплей с подсветкой, на котором отображаются все измеренные концентрации газов, корпус прибора имеет класс защиты IP65-67 и защищает от случайных падений прибора. Индикация о превышении допустимой концентрации выполнена в трех видах - звуковая, световая и вибрационная. Эти типы сигнализации позволяют информировать пользователя об опасности и принимать действия по спасению. Прибор также оснащен внутренней памятью, которая позволяет записывать события и в дальнейшем передавать их на компьютер с помощью специального ПО. Во время работы прибор выдает периодические звуковые сигналы, информируя пользователя о том, что прибор находится на пользователе и о том, что концентрация газа допустима для проведения работ. Крепление прибора осуществляется с помощью зажима типа «крокодил», который легко защелкивается на карманах спецодежды работников, освобождая тем самым руки, также на зажиме крокодил имеется кольцо для крепления к карабину при необходимости. Данный прибор хорошо зарекомендовал себя в таких отраслях как: коммунальный сектор, химическая и нефтяная промышленность. Также данный прибор имеет международный морской сертификат MED.

     Флагман портативных измерительных приборов производства фирмы Crowcon Detection Instruments Ltd является прибор Gas-Pro.

     Gas-pro - индивидуальный пятиканальный газоанализатор ядовитых и взрывоопасных газов c опциональным насосом для забора пробы. Данный прибор имеет все возможности приборов Gasman и Tetra 3 и дополнительно к ним может по заказу поставляться с насосом, который производит отбор пробы в автоматическом режиме. Большой список газов, которые может контролировать прибор: CH₄, CO₂, CO, H₂S, O₂, SO₂, Cl₂, NH₃, O₃, NO, NO₂, Cl₂O. Самая распространенная комплектация прибора для использования в подземных коммуникациях это O_2, CH₄, CO₂, CO, H₂S со встроенным насосом и поплавковым зондом для предотвращения попадания воды в прибор.

     К вышеперечисленным приборам предлагается большой список принадлежностей:

- нагрудные и плечевые ремни для крепления приборов на груди, если пользователь не желает или не может закрепить прибор с помощью зажимов типа «крокодил»,
- кожаные чехлы для дополнительной защиты прибора с возможностью крепления плечевых и нагрудных ремней,
- ручные аспираторы (груши с обратным клапаном) для принудительного отбора пробы, где обратный клапан предотвращает выход забранного воздуха обратно.
- кейсы для хранения и транспортировки прибора и принадлежностей,
- зарядные устройства, интерфейсный кабель и ПО для передачи измеренных данных на ПК,
- зарядные устройства на 5 приборов для заряда большого количества приборов одновременно,
- фильтр для предотвращения попадания пыли и воды в прибор при замерах,
- тестеры работоспособности приборов для проверки работоспособности и калибровки приборов до проведения каких-либо работ.

     Все персональные газоанализаторы производства фирмы Crowcon Detection Instruments Ltd сертифицированы и внесены в Государственный реестр средств измерений Российской Федерации. Консультации по выбору, продажу, сервисное, гарантийное и постгарантийное обслуживание, поверку и калибровку осуществляет официальный сервисный центр ООО НПО «ЭКО-ИНТЕХ».