Keine Kalibrierung erforderlich?

Keine Kalibrierung erforderlich?

Industrial Scientific | Freitag, 26. Juni 2020

Die Wartung von Gaswarngeräten kann schwierig sein, besonders wenn Sie häufig eine Gerätekalibrierung durchführen müssen. Die Kalibrierung ist kein besonders anspruchsvoller oder zeitaufwendiger Prozess. Es sind nur einige wenige Minuten und ein paar Tastendrücke erforderlich. Schwieriger ist es, einen Platz in Ihrem Terminplan zu finden, wenn unzählige andere Aufgaben Ihre Aufmerksamkeit erfordern. Mit zunehmender Auslastung im Tagesgeschäft wird es immer schwieriger, die Zeit zu finden, innezuhalten und ein Gerät zu warten, das noch nicht einmal Anzeichen von Verschleiß zeigt und auch nicht dazu beiträgt, dass Sie mit Ihrer Arbeit schneller fertig werden.

Um eine einwandfreie Geräteleistung sicherzustellen, empfehlen Gerätehersteller in der Regel vor jedem täglichen Gebrauch einen Anzeigetest sowie monatliche Kalibrierungen. Leider hält sich in der Industrie ein gefährliches Gerücht, dass die branchenüblichen Wartungsempfehlungen überflüssig und nur ein billiger Trick der Hersteller sind, um Kalibriergas zu verkaufen.

Kalibriergas

Die monatliche Kalibrierung von Gaswarngeräten trägt
zum Erhalt der Sensorgenauigkeit bei.

Genährt wurden diese Gerüchte in letzter Zeit durch die Vorstellung neuer Mehrgasgeräte mit stromsparender Infrarot-Sensortechnologie für die Erkennung von brennbaren Gasen. Diese Geräte sollen angeblich bis zu zwei Jahre lang ohne Kalibrierung funktionieren. Diese Infrarotsensoren mit geringer Leistungsaufnahme lösen ihr Versprechen eines längeren Kalibrierungsintervalls ein, aber diese Geräte verwenden zur Erkennung von toxischen Gasen die gleiche elektrochemische Sensortechnologie wie vorher. Warum sollten sie also keine Kalibrierung benötigen? Da die Technologie unverändert ist, warum sollten sich die Wartungsempfehlungen geändert haben? Wenn ich ein neues Autoradio installiere, sollte ich dann aufhören, die Reifen an Vorder- und Hinterachse gegeneinander zu wechseln?

Die Kalibrierempfehlungen der Gerätehersteller basieren auf vielen Faktoren, und einer dieser Faktoren ist die Sensordrift. Die Sensordrift ist die natürliche Tendenz eines Sensors, dass sich seine Leistung mit zunehmender Alterung seiner Komponenten im Laufe der Zeit verschlechtert. Dies ist eine unbestreitbare Tatsache für elektrochemische Sensoren.

Im September 2013 veröffentlichte die OSHA ein Sicherheits- und Gesundheitsinformationsblatt mit dem Titel „Kalibrieren und Prüfen von direkt anzeigenden tragbaren Gaswarngeräten“. In diesem Informationsblatt weist die OSHA neun Faktoren aus, die zur Sensordrift beitragen.  Sieben dieser Faktoren beziehen sich auf elektrochemische Sensoren:

  1. Alterung von phosphorhaltigen Komponenten
  2. Alterung von bleihaltigen Komponenten
  3. Allmähliche chemische Alterung von Sensoren und Drift in elektronischen Komponenten, die im Laufe der Zeit normal auftreten
  4. Einsatz unter extremen Umgebungsbedingungen, wie z. B. hohe/niedrige Temperaturen und Luftfeuchtigkeit sowie hohe Konzentrationen an Schwebstoffen
  5. Exposition gegenüber hohen Konzentrationen von Zielgasen und -dämpfen
  6. Exposition von elektrochemischen Sensoren für toxische Gase gegenüber Lösungsmitteldämpfen und hochkorrosiven Gasen
  7. Handhabung/Anstoßen der Geräte, die im Laufe der Zeit genügend Vibrationen oder Stöße verursachen, um elektronische Komponenten und Schaltkreise zu beeinträchtigen.

Der dritte Faktor ist die Sensordrift und wird von den Sensorherstellern typischerweise mit <2% bis <5% pro Monat definiert. Mit anderen Worten, ein Sensor, der unmittelbar nach der Kalibrierung 100 ppm gemessen hat, kann nach einem Monat bereits nur 95 ppm anzeigen, ohne die Auswirkungen anderer Umweltfaktoren zu berücksichtigen. Die Sensorspezifikationen basieren auf Labortests. In der Praxis werden jedoch schlechtere Werte als in der Spezifikation erzielt, wenn die Sensoren ständig anspruchsvollen Anwendungen und Umgebungen ausgesetzt sind.

Der Einfachheit halber ignoriert das folgende Beispiel alle anderen Ursachen der Sensordrift, einschließlich der anderen sieben oben genannten Faktoren sowie der temporären Drift durch plötzliche Temperatur- und Feuchtigkeitsschwankungen. Die beiden folgenden Diagramme gehen von einer monatlichen Sensordrift von 2 % für Kohlenmonoxid (CO) und Schwefelwasserstoff (H2S)-Sensoren und einer Standard-Kalibrierung mit Konzentrationen von 100 ppm bzw. 25 ppm aus.  Allein die kumulierte monatliche Sensordrift von 2 % führt zu 38 % niedrigeren Werten nach 24 Monaten und 62 % niedrigeren Werten nach 48 Monaten. Mit anderen Worten, nach zwei Jahren könnte ein Gerät in einer gefährlichen Umgebung, das 100 ppm CO und 25 ppm H2S ausgesetzt ist, nur 62 ppm CO und 15,4 ppm H2S anzeigen. Nach vier Jahren würden die Werte 38 ppm CO und 9,5 ppm H2S betragen. Auch hier ignorieren diese Diagramme alle weiteren möglichen Ursachen für die Messungenauigkeiten, mit Ausnahme der natürlichen Sensordrift. Wenn man von Standard-Alarmsollwerten ausgeht, würde nach vier Jahren kein Gerät einen oberen Grenzwertalarm auslösen. Der H2S-Wert würde nicht einmal einen unteren Alarm auslösen.

Kalibriergasdiagramm

Ein häufiges Argument gegen die Notwendigkeit einer routinemäßigen Kalibrierung ist der regelmäßige Anzeigetest zur Überprüfung der Sensorleistung. Ein Anzeigetest soll sicherstellen, dass das Gerät das Vorhandensein eines Gases erkennt, damit ist jedoch keinerlei Aussage über die Messgenauigkeit verbunden. Ein gängiger Ansatz für Anzeigetests ist, dass das Gerät bei 50 % der Kalibriergaskonzentration für dieses Gerät ansprechen muss. In diesen Beispielen müsste das Gerät 50 ppm CO und 17,5 ppm H2S erkennen. Erst nach 34 Monaten allmählicher Sensordrift würden die Geräte einen Anzeigetest nicht bestehen. Anzeigetests sind unglaublich wichtige Werkzeuge, sollten aber nie als Alternative zu Gerätekalibrierungen betrachtet werden.

Zum Beispiel hat sich Ihr Kollege gestern für ein paar Stunden Ihr brandneues Gaswarngerät ausgeliehen. Auf dem Rückweg ins Büro ließ er es versehentlich in den Schlamm fallen, was die Sensoröffnungen verstopfte. Wenn Sie das Gerät vor dem nächsten Gebrauch einem Anzeigetest unterziehen, wird das Problem erkannt und der Test wird nicht bestanden, da das Gas die Sensoren nicht erreicht. Die Messgenauigkeit ist davon in keiner Weise berührt, geprüft wird hier nur die Fähigkeit des Gases, den Sensor zu erreichen.

Eine Möglichkeit, die einwandfreie Geräteleistung sicherzustellen und den Wartungsaufwand zu reduzieren, ist die Verwendung einer Docking Station oder einer Kalibrierstation. Diese Geräte automatisieren Ihre routinemäßigen Anzeigetests und Kalibrierungen sowie das Herunterladen von Datenprotokollen, Update-Einstellungen und Firmware, damit Sie sich ganz auf Ihre Arbeit konzentrieren können.

Niemand wird behaupten, dass eine häufige Gerätekalibrierung das reinste Vergnügen ist, aber die Bedeutung der Kalibrierung darf nie unterschätzt werden. Die obigen Beispiele zeigen, wie ein falsch kalibriertes Gaswarngerät im Laufe der Zeit zu dramatisch ungenauen Messwerten führen kann. Gaswarngeräte sind lebensrettende Geräte. Lassen Sie nicht zu, dass irreführende Informationen oder ein paar Minuten Wartung den Einsatz eines lebensrettenden Gerätes behindern.