Prüfung tragbarer Gasmesstechnik

Damit Sensoren in Mehrgasmessgeräten die richtige Gaskonzentration anzeigen, müssen sie entsprechend eingestellt werden. Diese Einstellung erfolgt üblicherweise anhand zweier Referenzpunkte, an denen jeweils einmal kein Gas (sog. Nullpunkt) und einmal eine bestimmte Konzentration des Gases vorhanden sind.

Das Überprüfen und Abgleichen der Messwertanzeige im Vergleich zur tatsächlichen Gaskonzentration wird als Kalibrieren bezeichnet.

Wird dabei eine Abweichung der Messwerte festgestellt, muss das Anzeigeverhalten des Sensors neu eingestellt (justiert) werden.

Bei der Justage wird zunächst der sogenannte Nullpunkt (kein Gas vorhanden) und dann der Messpunkt (definierte Gaskonzentration) beim Gerät eingestellt. Mit Hilfe von Prüfgas und entsprechendem Justage-Equipment wie der Dräger X-Dock ist dies innerhalb kürzester Zeit durchführbar.

Katalytische Ex-Sensoren können prinzipiell alle brennbaren Gase und Dämpfe messen, tun dies aber mit unterschiedlicher Empfindlichkeit.

Um ein möglichst genaues und damit zuverlässiges Messergebnis zu erzielen, kann und sollte man daher die Ex-Sensoren auf das Gas kalibrieren, welches man später auch tatsächlich messen möchte.

Eine solche sog. „Zielgaskalibrierung“ wird in der Regel auf Kundenanforderung vor der Auslieferung mit geeignetem Gas im Herstellerwerk durchgeführt, kann aber auch noch nach erfolgter Auslieferung durch den Dräger Service oder kundeneigenes „qualifiziertes Fachpersonal“ vorgenommen werden.

In industriellen Anwendungen sind solche Zielgaskalibrierungen durchaus üblich und sinnvoll, da in der Regel bereits vor der eigentlichen Messaufgabe bekannt ist, welches brennbare Gas bzw. welcher brennbare Dampf überhaupt vorkommen kann und somit gemessen werden soll.

Bei der Feuerwehr hingegen weiß man üblicherweise nicht vorher, welche brennbaren Gase und Dämpfe im Einsatzfall gemessen werden müssen, so dass eine konkrete Zielgaskalibrierung hier nicht möglich ist.

Während ein Sauerstoff-Sensor prinzipiell nur Sauerstoff detektiert, können Sensoren zur Detektion explosiver Gas-Luft-Gemische (sogenannte Ex-Sensoren) meist eine ganze Reihe brennbarer Gase detektieren. Beispielsweise Kohlenwasserstoffe wie Methan, Propan, Butan, Pentan, etc. zählen zu den messbaren Stoffen eines Ex-Sensors.

Der Ex-Sensor zeigt dabei verschiedene brennbare Gase mit verschiedener Empfindlichkeit an. Zur exakten Messung der Gaskonzentration ist also eine Justage auf jenes brennbare Gas vorzunehmen, das mit dem Sensor bevorzugt gemessen werden soll.

Ein Ex-Sensor kann also auf jeweils einen von vielen verschiedenen brennbaren Gasen und Dämpfen justiert werden und misst diesen Stoff dann exakt, während bei allen anderen brennbaren Stoffen Abweichungen in den Messwerten auftreten. 

Bei der Ex-Messung ist also zu beachten, welcher Stoff gemessen wird und auf welchen Stoff der Ex-Sensor justiert ist.

Feuerwehren können nicht vorab planen, auf welche brennbaren Gase und Dämpfe sie im Einsatz treffen. Die angezeigten Messwerte unterscheiden sich erheblich, je nachdem welcher Stoff gemessen wird und auf welchen Stoff der Sensor justiert ist. Beispielsweise ergibt die Begasung mit 50% UEG Nonan bei einem CatEx-Sensor mit Methanjustage eine Anzeige von nur 15% UEG.

Aus Sicherheitsgründen sollte man speziell bei der Detektion unbekannter brennbarer Stoffe immer von dem Stoff ausgehen, der sehr unempfindlich vom Ex-Sensor erfasst werden kann und dementsprechend die größte Sicherheitsreserve in der Messwertanzeige benötigt.

Von einer „Feuerwehrjustage“ spricht man, wenn der Ex-Sensor aus Sicherheitsgründen auf einen der Stoffe justiert wird, der am unempfindlichsten angezeigt werden würde. Bei katalytischen Ex-Sensoren ist dies in der Regel Nonan.

Eine „Feuerwehrjustage“ auf Nonan hat zwar zur Folge, dass die Feuerwehr abhängig vom tatsächlich gemessenen Gas/Dampf teilweise zu hohe Anzeigewerte im Messgerät erhält, sie stellt aber andererseits sicher, dass zu keiner Zeit das Risiko einer nicht erkannten oder unterschätzten Ex-Gefahr besteht.

Nonan ist ein brennbarer Dampf und kommt in der täglichen Einsatzpraxis von Feuerwehren eher selten vor. Um einen Kompromiss zwischen Sicherheit und brauchbaren Messwertanzeigen bei öfters vorkommenden Stoffen wie Methan, Propan oder Butan zu erhalten, verwenden Feuerwehren häufig auch die Justage auf Hexan. Hexan ist ebenfalls eines der Gase, auf die Ex-Sensoren eher unempfindlich reagieren, wenngleich es besser messbar ist als Nonan. So erhält man gegenüber den meisten anderen Gasen weiterhin einen Sicherheitspuffer in Form eines eher zu hoch angezeigten Messwertes, andererseits wird das Risiko einer Messbereichsüberschreitung etwas reduziert, was im Einsatz praktische Vorteile bietet.

Letztlich ist jeder Anwender von Gasmessgeräten aufgefordert, sich vor dem Einsatz der Geräte Gedanken über die zu messenden Stoffe und die passende Sensoreinstellung zu machen. Vor allem aber sind alle Benutzer der Gasmessgeräte entsprechend im Gebrauch der Messgeräte und der Bewertung der Messergebnisse zu schulen!

Die Justage von Ex-Sensoren beschreibt also die Einstellung der Messwertanzeige auf einen bestimmten Stoff. Unabhängig davon muss bei der Beschaffung von Gasmessgeräten geprüft werden, welche brennbaren Gase und Dämpfe vom Sensor überhaupt erfasst werden.

Nonan ist ein Dampf und besteht aus relativ großen Molekülen, wohingegen Methan ein Gas mit vergleichsweise kleinen Molekülen ist. Die technische Konstruktion von Sensoren und beispielsweise die Verwendung von Membranen zum Schutz der Sensoren vor Staub und Wasser können die Messbarkeit von Stoffen beeinträchtigen, indem z. B. große Moleküle die Membran nicht durchdringen können.

Dräger Ex-Sensoren besitzen ein messtechnisches Gutachten, das sogar die Messbarkeit von Nonan bestätigt.

Ex-Sensoren können wie beschrieben auf verschiedene brennbare Gase justiert werden. Für diese Justage ist ein entsprechendes Justiergas ("Prüfgas") erforderlich. Nicht für alle brennbaren Gase ist ein Prüfgas erhältlich. Auch ist es manchmal sinnvoll, bewusst ein anderes Prüfgas zum Kalibrieren zu verwenden. Zur Veranschaulichung dient folgendes Beispiel:

Katalytische Ex-Sensoren können durch äußere Einflüsse eine sogenannte "selektive Vergiftung" erleiden. Das heißt, dass beispielsweise Propan weiterhin angezeigt wird, während der Sensor bei Anwesenheit von Methan keinen Messwert (also 0% UEG) anzeigt. Daher ist eine regelmäßige Begasung mit Methan vorteilhaft.

Um den Anforderungen der "Feuerwehrjustage" auf Nonan oder Hexan und gleichzeitig der regelmäßigen Begasung mit Methan gerecht zu werden, bietet Dräger für seine Ex-Sensoren die sogenannte Ersatzgasjustage an. Hierbei wird mit Prüfgas "A" auf das Messgas "B" justiert, wobei A und B in gewissem Umfang frei wählbar sind.

Für Feuerwehren bedeutet das, das die Beschaffung von Methan als Justier-/Prüfgas zu empfehlen ist, um dann mit Hilfe der von Dräger angebotenen Justiergeräte eine Ersatzgasjustage auf Nonan oder Hexan durchzuführen.