Compur Monitors: Detektor TVOC für flüchtige organische Substanzen. Wo immer brennbare Stoffe verarbeitet werden, wird die Luft auf gefährliche Konzentrationen überwacht. Diese Messungen bewegen sich meist im Bereich der UEG (Untere Explosions Grenze). Diese liegt im Bereich von einigen Volumenprozent. Zur Überwachung der UEG gibt es eine Vielzahl von stationären Gasdetektoren mit praxisbewährter Sensortechnologie, z. B. Wärmetönungs- oder Infrarotabsorptionssensoren. Diese Messtechnik liefert zuverlässig eine Alarmmeldung, wenn ein potentiell explosives Gas/Luftgemisch entsteht.

Viele der Stoffe, die in der Industrie verarbeitet werden, bzw. als Nebenprodukt entstehen, sind aber nicht nur brennbar sondern auch toxisch. Als Beispiel seien hier nur Benzol, Vinylchlorid und Amine genannt. Halten sich im gefährdeten Bereich Menschen auf, müsste eigentlich auch der AGW (Arbeitsplatz-Grenz-Wert) überwacht werden. Ganz konkret heißt dies, diese Stoffe müssten eigentlich auch im ppm-Bereich gemessen werden.

Dies ist mit PID (Photo Ionisations Detektor) Sensoren durchaus möglich. Mit portablen PID werden seit Jahren Arbeitsplatzbeurteilungen durchgeführt und Lecks gesucht. Warum es bislang nur portable Geräte mit dieser Sensortechnologie gab ist schnell erklärt: PID-Sensoren waren für rauen Einsatz in stationärer Messtechnik nicht widerstandfähig genug. Ein portables Gerät entfernt sich mit dem Benutzer aus dem gefährdeten Bereich – ein stationäres Gerät ist festgeschraubt und muss aller Unbill durch klimatische Einflüsse und korrosive Atmosphäre widerstehen.

Neue Messtechnik

Seit einiger Zeit gibt es nun auch stationäre PID. Der TVOC hat sich als Detektor für flüchtige organische Substanzen in den vergangenen zwei Jahren bestens bewährt. Mit seiner UV-Lampe mit 10,6 eV in „Fence Electrode Anordnung“ unterdrückt er sehr effizient den Einfluss von Luftfeuchte. Er zeichnet sich daher durch einen sehr stabilen Nullpunkt aus.

Die Stabilität und Messgenauigkeit des Sensors ist so gut, dass das Gerät jetzt auch mit einem Messbereich von 0–10 ppm zusätzlich zu den bereits existierenden Varianten mit 0–100 oder 0–1.000 ppm angeboten wird. Mit diesem sehr empfindlichen Messbereich potenziert sich die Anzahl möglicher Anwendungen. Nun können auch Substanzen mit sehr niedrigen AGW überwacht werden.

Funktionsweise

Die von der eingebauten Hoch-Energie-UV-Lampe ausgesendete Strahlung ionisiert eine Vielzahl organischer Substanzen. Die dabei entstehenden Radikale werden in einem elektrischen Feld abgelenkt, und dann an einer Elektrode entladen, wobei der so entstehende Entladestrom proportional zur Konzentration ist.

Anwendung

Die Schwachstelle eines jeden PID ist die UV-Lampe. Sie verbraucht sich im Laufe der Zeit. Um möglichst große Wartungsintervalle zu erzielen, wird die Lampe des TVOC intermittierend betrieben. Einem Messzyklus folgt eine Erholzeit. Nicht nur der Messbereich sondern auch die Ratio der aktiven bzw. Erholzeit der Lampe sind einstellbar.

Der TVOC eignet sich deshalb für eine Vielzahl von Applikationen. Der Anwender kann selbst entscheiden, ob ihm eine möglichst schnelle Ansprechzeit oder möglichst lange Lebensdauer der Lampe wichtiger ist.

Mit einer Auflösung von 0,1 ppm können jetzt viele Gase gemessen werden, die den Messtechnikern bisher Kopfzerbrechen bereitet haben. Stellvertretend seien hier nur Vinylchlorid und aromatische Kohlenwasserstoffe genannt.

Stabilere Messung durch Diffusionsbetrieb

Der Gaszutritt zum PID-Sensor erfolgt durch Diffusion. Dies hat mehrere Vorteile: Ein Produkt ohne Pumpe ist schlicht preisgünstiger. Als mechanisches Teil wäre eine Pumpe außerdem zwangsläufig einem gewissen Verschleiß unterworfen. Der Ersatz würde Zeit und Geld kosten. Darüber hinaus muss beim Einsatz einer Pumpe aus Ex-Schutz-Gründen eine Flammensperre z. B. aus Sintermetall eingesetzt werden. An dieser können bestimmte Substanzen adsorbieren und so einen Chromatographie-Effekt verursachen.

Messsignal

Der TVOC ist mit einer 4-stelligen 7-Segment Digitalanzeige ausgestattet. Sein Signalausgang arbeitet als 4–20 mA Quelle, die direkt an ein Prozessleitsystem angeschlossen werden kann. Das Gerät ist eigensicher ausgelegt, im Gegensatz zu druckgekapselten Geräten gibt es keine Einschränkungen bei Betrieb und Wartung. Das Gehäuse kann ohne besondere Vorsichtsmaßnahmen geöffnet werden.

Ein neues System – neue Möglichkeiten

Seine technischen Features und messtechnischen Eigenschaften machen den TVOC zu einem wertvollen Helfer bei Messproblemen die bisher nur unbefriedigend gelöst werden konnten.

Kontakt

Bernd Rist
Compur Monitors GmbH & Co. KG, München
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