Sind alle Kohlenmonoxid-Sensoren gleich?

Sind alle Kohlenmonoxid-Sensoren gleich?

Gregg Bako | Freitag, 26. Juni 2020

Die kurze Antwort lautet: nein, Kohlenmonoxid (CO)-Sensoren sind nicht alle gleich. CO-Sensoren finden sich in Gaswarngeräten, die von Arbeitern bei ihrer Tätigkeit in Umgebungen getragen werden, in denen giftiges CO-Gas vorhanden sein könnte. Als Ergebnis einer unvollständigen Verbrennung kommt CO in den meisten Branchen vor und stellt heute eine große Bedrohung für die Arbeitnehmer dar. Die meisten CO-Sensoren basieren auf dem gleichen elektrochemischen Grundprinzip, es gibt jedoch viele verschiedene Arten von CO-Sensoren.  Das Verständnis der verschiedenen Typen und ihrer spezifischen Vor- und Nachteile ist entscheidend für die Auswahl des richtigen CO-Sensors für Ihre Anwendung.

Wenn Sie sich mit dem Kauf von Gaswarngeräten für CO befasst haben, sind Sie wahrscheinlich auf die folgenden CO-Sensorbezeichnungen gestoßen: CO, CO hoch, COSH, CO/H2 niedrig und CO/H2 Null. Sie fragen sich, wo ist der Unterschied? In diesem Artikel definieren wir die einzelnen CO-Sensortypen und beschreiben die idealen Anwendungen für den jeweiligen Sensortyp.

Der Standard-CO-Sensor ist der am häufigsten verwendete CO-Sensortyp. Während er CO misst und in der Regel einen Schwefelwasserstofffilter (H2S) beinhaltet, um Ansprechen auf dieses Gas zu unterdrücken, bestehen weitere Querempfindlichkeiten für andere Gase, insbesondere Wasserstoff. Bei Verwendung des Standard-CO-Sensors sollte man sich überlegen, ob in der Anlage andere Gase vorhanden sein könnten, die die Messwerte dieses Sensors stören könnten. Eine weitere Besonderheit ist der Messbereich des Sensors. Ein Standard-CO-Sensor misst bis zu 1.000 oder 1.500 ppm (parts per million, Teile pro Million), was möglicherweise nicht für alle Anwendungen und Branchen wie z. B. für Bergungsarbeiten oder die Stahlindustrie ausreicht.

Sensoren des Typs CO hoch oder CO hoher Bereich werden seltener in der allgemeinen Industrie eingesetzt, sondern häufig in Branchen wie Bergbau/Rettungswesen im Bergbau und Stahl. Statt des typischen Messbereichs von 1.000 oder 1.500 ppm erfasst dieser Sensor Kohlenmonoxid bis zu einer Konzentration von 9.999 ppm. Wenn in den Prozessen einer Anlage hohe CO-Konzentrationen freigesetzt werden und Mitarbeiter Arbeiten unter Zuluft durchführen, sind diese Sensoren oft die erste Wahl.

Der COSH-Sensor, auch als CO/H2S bezeichnet, wird häufig zur Erkennung von CO verwendet. Dieser Sensor ist eine Kombination aus einem Kohlenmonoxid-Sensor und einem Schwefelwasserstoff-Sensor, die beide in einem gemeinsamen Gehäuse eingebaut sind. Dieser Sensor enthält eine Messelektrode zur Messung von Kohlenmonoxid und eine zweite zur Messung von Schwefelwasserstoff. Diese Sensoren werden häufig verwendet, um vier Gase über drei Steckplätzen oder sechs Gase über fünf Steckplätzen zu messen. Obwohl dies im Hinblick auf kompaktere Geräteabmessungen äußerst praktisch und hilfreich ist, denken Sie daran, dass dieser Sensor keinen H2S-Filter besitzt, da er beide Gase in den Sensor diffundieren lassen muss. Alle anderen in diesem Artikel genannten CO-Sensoren enthalten einen H2S-Filter. In diesem Fall muss ein Kompromiss zwischen der Größe des Gaswarngeräts und der Querempfindlichkeit des Sensors gegenüber Schwefelwasserstoff geschlossen werden.

Die Bezeichnungen CO/H2 niedrig und CO/H2 Null werden oft austauschbar verwendet, die Sensoren sind jedoch tatsächlich unterschiedlich. Aus beiden ist ersichtlich, dass der Sensor Querempfindlichkeiten auf Wasserstoff (H2) bei der CO-Messung reduziert. Sensoren des Typs CO/H2 niedrig erreichen diese reduzierte Querempfindlichkeit auf Wasserstoff durch die Verwendung von zwei Elektroden und einem speziellen Katalysator, der weniger empfindlich auf Wasserstoff anspricht. Der CO/H2 Null-Sensor verfügt über vier Elektroden und ist eigentlich ein Kombisensor (ähnlich dem COSH-Sensor). Er enthält eine Sensorelektrode zur Messung von CO und eine zweite zur Messung von H2. Der CO/H2 Null-Sensor misst sowohl die CO- als auch die H2-Gaskonzentration getrennt und subtrahiert dann mathematisch den H2-Gaswert vom CO-Gaswert.

Schweißen

Während der Schweißarbeiten kann CO vorhanden sein.

Es ist wichtig, dass Sie in Umgebungen, in denen signifikante Mengen an Wasserstoff vorhanden sind, für CO entweder mit einem CO/H2 niedrig- oder CO/H2 Null-Sensor messen. Rechnen wir nach, warum. Wenn ein Standard CO-Sensor, also kein CO/H2 niedrig- oder CO/H2 Null-Sensor, einer Konzentration von 100 ppm H2 ausgesetzt wäre, würde der Sensor diese 100 ppm H2 als 22 ppm CO interpretieren, basierend auf der Querempfindlichkeit des CO-Sensors gegenüber H2. Stahlwerke und Kraftwerke sind Beispiele für Anlagen, in denen häufig ein Sensor des Typs CO/H2 niedrig oder CO/H2 Null verwendet wird.

Noch ein paar Anmerkungen zum CO/H2 niedrig-Sensor. Der Sensortyp CO/H2 niedrig weist typischerweise eine Querempfindlichkeit von 5 % oder weniger auf H2-Gas auf. Um auf das Beispiel zurückzukommen, würde ein Standard-CO-Sensor die 100 ppm H2 in der Umgebungsluft als 22 ppm CO interpretieren und anzeigen. Ein Sensor des Typs CO/H2 niedrig mit einer Querempfindlichkeit von 5 % oder weniger auf H2-Gas würde 5 ppm oder weniger CO für 100 ppm H2 in der Umgebung anzeigen.

Hier nun noch einige Anmerkungen zum CO/H2 Null-Sensor. Sensoren des Typs CO/H2 Null kompensieren den Einfluss von H2 auf den CO-Sensor nahezu vollständig. In der Praxis weist ein CO/H2-Null-Sensor typischerweise eine Querempfindlichkeit von höchstens 1 % auf H2-Gas auf. Im oben angeführten Beispiel würde ein Standard-CO-Sensor, der 100 ppm H2 ausgesetzt ist, diese Konzentration als 22 ppm CO interpretieren.  Ein Sensor des Typs CO/H2 niedrig, der 100 ppm H2 ausgesetzt ist, würde diese Konzentration als 5 ppm oder weniger CO interpretieren und anzeigen. Ein Sensor des Typs CO/H2 Null, der 100 ppm H2 ausgesetzt ist, würde diese Konzentration als 1 ppm oder weniger CO interpretieren und anzeigen.

In Umgebungen mit hohen H2-Konzentrationen können sowohl die Sensoren für CO/H2 niedrig als auch CO/H2 Null Fehlalarme vermeiden und mehr Sicherheit bieten, da der angezeigte CO-Wert nicht durch die Hintergrundkonzentrationen von H2 beeinträchtigt wurde.

Nun, da Sie die Unterschiede zwischen den verschiedenen Arten von CO-Sensoren verstehen, fragen Sie sich vielleicht – was ist, wenn ich den falschen CO-Sensor für meine Anwendung verwende? Welche Risiken gibt es? Nun, wenn Ihr CO-Sensor keinen ausreichenden Bereich für Ihre Anwendung bietet, stehen Ihnen bei Erkrankungen eines Mitarbeiters möglicherweise keine ausreichenden Daten über eine mögliche Exposition zur Verfügung. Problematisch ist auch, dass Fehlalarme aufgrund von Querempfindlichkeiten fast unweigerlich dazu führen, dass die Mitarbeiter das Vertrauen in die Gaswerte verlieren. Die Konsequenz ist dann, dass sie ohne geeignete PSA weiterarbeiten oder den Bereich bei Bedarf nicht evakuieren.

Nachdem Sie diesen Artikel gelesen haben, konnten Sie wahrscheinlich ein besseres Verständnis für CO-Sensoren gewinnen, aber die Sensorthematik ist komplex und kann die Auswahl des richtigen Sensors erschweren. Einfacher formuliert gibt es also drei Aspekte, die bei der Wahl eines CO-Sensors zu berücksichtigen sind – Ihre Anwendung, Ihre CO-Gaskonzentrationen und potenzielle Querempfindlichkeiten mit anderen Gasen, die vorhanden sein könnten. Wenn Sie noch unsicher sind, welchen CO-Sensor Sie verwenden sollen, sprechen Sie Ihren Gaswarngerätelieferanten an, damit dieser die beste Empfehlung für Sie abgeben kann.

Dieser Artikel wurde 2014 in der September-Ausgabe des ISHN Magazins veröffentlicht.