Eksplozimetar Dräger Warnex 50C

Danas je nabavljen eksplozimetar oznake Warnex 50C, proizvod njemačke tvrtke Dräger s početka 1980-tih godina.

Tvrtka Dräger osnovana je 1889. godine, a prvi patent tvrtke bio je uređaj za kontrolirano točenje piva pogonjen tlakom ugljičnog dioksida. Slijedili su patenti koji su uključivali doziranje kisika za disanje, primjerice za pilote aviona i balona koji lete na velikim visinama, rudare, ronioce, za oporavak pacijenata i slično. Osim za kisik tvrtka Dräger je do početka 20-tog stoljeća patentira i uređaje za kontrolu drugih plinova, poput onih za anesteziju pacijenata ili za pogon plinskih lampi, lemilica i rezača, a razvijen je i senzor za ugljični dioksid (1905. godine). Kroz čitavo 20. stoljeće tvrtka je nastavila usavršavati svoje uređaje iz svih spomenutih područja primjene, a tijekom 1. i 2. svjetskog rata prešlo se na masovnu proizvodnju zaštitnih plinskih maski i respiratorskih uređaja. Nakon ratova velik udio proizvodnje odnosio se na opskrbu bolnica raznim plinskim uređajima (respiratori, inkubatori, uređaji za anesteziju i slično), a 1953. godine tvrtka Dräger proizvela je i prvi uređaj za provjeru alkoholiziranosti. Danas je tvrtka podijeljena na dvije funkcionalne cjeline: Dräger Medical koja nudi medicinske uređaje, opremu i usluge te Dräger Safety koja proizvodi uređaje za otkrivanje plinova i zaštitnu opremu. S obzirom da tvrtka ima dugogodišnje iskustvo u području otkrivanja, kontrole, mjerenja, upravljanja i nadzora raznih plinova danas je jedna od vodećih tvrtki za proizvodnju raznih sigurnosnih sustava za industriju, zaštitu od požara, rudarstvo i druga opasna područja. Trenutni asortiman tvrtke također uključuje zaštitnu opremu za disanje za vatrogasce, rudare i ostalo industrijsko osoblje, kao i kompletne zračne filtre i sustave za dovod zraka, prijenosne i fiksne sustave za otkrivanje i upozoravanje na opasan plin, uređaje za analizu onečišćenja i mjerače koncentracija alkohola u dahu osobe.

Eksplozimetar je uređaj koji mjeri prisutnost i koncentraciju zapaljivih eksplozivnih plinova u zraku (atmosferi), a naš Warnex 50C je baždaren i predviđen za detekciju koncentracije metana (CH4). Metan je bezbojni zapaljivi plin na koji se nailazi u rudnicima ugljena i gdje onda njegovim miješanjem sa zrakom mogu nastati velike eksplozije koje su kroz povijest bile uzrok mnogih rudarskih nesreća. Metan se također razvija i u močvarama gdje trunu organske tvari pa se nazivao i močvarni plin.

Opasna koncentracija eksplozivnog plina u zraku mjeri se u postocima. Tako imamo donju granicu eksplozivnosti (DGE) kod koja označava minimalan potrebni postotak opasnog plina u zraku kod kojeg može doći do eksplozije i imamo gornju granicu eksplozivnosti (GGE) odnosno maksimalni postotak opasnog plina u zraku koji još uvijek može eksplodirati (ukoliko bi koncentracija eksplozivnog plina bila veća od GGE kisika iz zraka bi bilo premalo da nastane eksplozija). DGE i GGE granice za svaki plin su različite, a metan je eksplozivan kad je njegova koncentracija u zraku u granicama od 4,4 – 17 %. Engleska kratica za donju granicu eksplozivnosti je LEL (Lower Explosive Level), a njemačka kratica je UEG (Untere Explosionsgrenze) pa ove oznake vidimo na skali našeg eksplozimetra.

Eksplozimetar Warnex 50C  kalibriran je tako da krajnji otklon skale (50) ima vrijednost 1/2 DGE (LEL), odnosno 2,2 % metana u zraku. Alarm je namješten na 10 % pa će se isti oglasiti već kada koncentracija metana dosegne 10 % do one minimalno potrebne za eksploziju. Sličane eksplozimetre već smo opisali u objavama GASALARM 07 prijenosni eksplozimetar i COSMOS XP-702S B detektor opasnih plinova.

Pločica sa karatkim uputama za upotrebu eksplozimetra Warnex 50C.

Pločica sa tvorničkim oznakama uređaja, oznakama klase protueksplozijske zaštite, te oznakama zadovoljenih standarda i potvrdama certifikata.

Tvorničke oznake sa unutrašnje strane uključuju tvorničke brojeve te datume testiranja i kalibracija.

Prednja ploča eksplozimetra Warnex 50C ima svega nekoliko kontrola čija funkcija je opisana na pločici uređaja. Glavna sklopka ima četiri položaja:

• 0 – uređaj je isključen (u ovom položaju se podešava mehanička nula kazaljke i vrši punjenje ugrađene baterije)
• T – testiranje spremnosti uređaja za rad (indikacijska sijalica uključenosti uređaja svijetli, kazaljka instrumenta zauzima maksimalni otklon, crvena alarmna lampica treperi i iz zvučnika se čuje zavijajući zvuk alarma – ukoliko baterije nisu dovoljno pune alarm će imati jednoličan ton)
• R – podešavanje nivoa uključenja alarma (trimer potenciometrom s oznakom A)
• 1 – uređaj je spreman za rad nakon cca 5 minuta vremena potrebnog za zagrijavanja senzora (kazaljka instrumenta je na nuli, ukoliko to nije slučaj električka nula se podesi trimer potenciometrom s oznakom Z)

Osim spomenutih kontrola, na prednjoj ploči je još otvor za trimer potenciometar s oznakom S kojim se kod kalibracije podešava osjetljivost instrumenta. U našem slučaju potenciometar S za osjetljivost instrumenta prekriven je naljepnicom sa oznakom izvršenog baždarenja na plin metan (senzor je različito osjetljiv i može se kalibrirati i na druge plinove), a potenciometar A za nivo uključenja alarma također je prekriven naljepnicom s oznakom da se alarm oglašava već kod koncentracije plina od 10% UEG (LEL). Lijevo gore (ispod vijka) nalazi se mala mehanička bravica kojom se oslobađa prednje zaštitno staklo kako bi se dobio dostup do opisanih kontrola. Između trimera Z i A nalazi se konektor preko kojeg se pune baterije.

Naša dva uređaja iako su istog tipa imaju ugrađene donekle različite modele senzora i zvučnika. Moguće da su ovi elementi zamijenjeni tijekom redovnog servisa s obzirom da imaju ograničeni vijek trajanja.  

Senzor eksplozivnih plinova i piezo-zvučnik alarma izgledaju vrlo slično. Na slikama je senzor lijevo, a zvučnik desno.

Eksplozimetar Warnex 50C ima ugrađen senzor eksplozivnih plinova oznake Dräger ARJA-0023. O ovom senzoru nismo uspjeli pronaći nikakve podatke no gotovo sigurno se radi o tzv. katalitičkom poluvodičkom senzoru. Takvi senzori baziraju se na specijalnom poluvodičkom materijalu kojem se mijenja električni otpor u ovisnosti o koncentraciji određenih molekula plina ili para na njegovoj površini, a u kućište sa poluvodičem ugrađeni su grijači koji osiguravaju potrebne radne uvjete za kemijske procese na osjetljivom sloju senzora kako bi isti bio što osjetljiviji i da bi odziv bio što brži. Neki senzori uz ovaj detektorski element u isto kućište imaju ugrađen i kompenzacijski element za neutralizaciju utjecaja promjene temperature i vlage na aktivni kemijski proces unutar senzora.

S obzirom da senzor plinova električni pretvornik koji pretvara koncentraciju plina u električni otpor za detekciju je idealan mjerni sklop sa nekim otporničkim mjernim mostom (Wheatstone-ov most). Tako možemo pretpostaviti sa su osnovni sklopovi našeg eksplozimetra Warnex 50C mjerni otpornici i mjerno pojačalo, a zatim sklop za napajanje senzora, izvor konstantne struje za napajanje mjernog mosta, ispravljačko pojačalo za mjerni instrument, detektori koji određene razine signala iz mjernog pojačala pretvaraju u svjetlosne i zvučne signale te detektor napona baterija. Kad se sve zbroji dobije se relativno složeni sklop no zahvaljujući operacijskim pojačalima koja se mogu konfigurirati za svaki od navedenih sklopova ukupan broj upotrijebljenih komponenti sveden je na minimum.

Od aktivnih komponenti čitav uređaj sadrži tri operacijska pojačala CA 3078AE, jedan tranzistor (BC213) i dva bijela zalivena bloka u kojima su sadržana mjerna pojačala. Uz upotrebu kinetičke sile (kako se to danas stručno naziva 🙂 nekako smo razbili tvrdu smolu u koju je zaliveno jedno mjerno pojačalo (veće) te se može vidjeti da se bazira na istom operacijskom pojačalu samo u metalnom kućištu CA 3078AS, te na još tri tranzistora sa kojih je nemoguće iščitati oznake.

Mjerno pojačalo izvedeno je kao trajno zaliveni modul u neku vrstu tvrde smole koju je nemoguće ukloniti drugačije nego mehaničkim putem. Vidi se da se bazira na operacijskom pojačalu CA 3078AS. 

Naša oba primjerka eksplozimetra Dräger Warnex 50C došla su sa prerezanim žicama (kod jednog je također izvađena baterija) te je očito da su otpisana iz upotrebe. Baterije su, jednako kako i moduli mjernih pojačala, trajno zalivene u čvrstu smolu na dno kućišta i nemoguće ih je zamijeniti osim u ovlaštenom servisu. Moguće je da su ovim uređajima potrošene baterije te više nije bilo mogućnosti, potrebe ili ekonomske isplativosti slati ih proizvođaču na servis. Treba naglasiti da i sami senzori imaju svoj vijek trajanja od nekoliko godina nakon čega ih treba mijenjati. Osim toga, ovi eksplozimetri najvjerojatnije su korišteni u rudnicima koji su kod nas odavno zatvoreni. Kako god bilo, sad možemo bez problema prčkati po njima i otkrivati koju tehnologiju kriju u unutrašnjosti, što bi bilo nezamislivo prije koje desetljeće kad su uređaji još bili u upotrebi i kad bi bilo kakvo nestručno ili neovlašteno rastavljanje istih moglo dovesti do ugrožavanja života onih kojima o njima ovisi vlastita sigurnost. Stoga ne čude silne oznake certifikata, standarda i sigurnosnih klasa, te potvrde baždarenja, umjeravanja i testiranja kojima je oblijepljeno čitavo kućište iznutra i izvana, kao i specijalne brave, vijci i plombe koje štite, pečate i na sve druge načine odvraćaju svakog neovlaštenog i možda previše ambicioznog elektroničara da se upusti u bilo kakav popravak ili podešavanje jednog ovakvog od životne važnosti elektroničkog mjernog uređaja 🙂