Контроль сжатого воздуха для дыхательных аппаратов
Контроль сжатого воздуха для дыхательных аппаратов: Объекты, Область, Методы и Оборудование
Введение
Качество сжатого воздуха, используемого для наполнения баллонов дыхательных аппаратов (ДА), является критически важным фактором безопасности жизни и здоровья пользователей – пожарных, спасателей, водолазов, работников опасных производств. Несоответствие воздуха установленным нормам по составу или чистоте может привести к серьезным отравлениям, заболеваниям или даже летальному исходу. Поэтому строгий и регулярный контроль качества сжатого воздуха – неотъемлемая часть эксплуатации ДА. Данная статья освещает ключевые аспекты этого контроля.
1. Объекты испытаний
Объектами контроля качества являются:
- Сжатый воздух, подаваемый в баллоны ДА: Непосредственно воздух, выходящий из компрессорной установки или распределительной рампы перед заполнением баллонов.
- Сжатый воздух в заполненных баллонах ДА: Воздух, находящийся непосредственно в баллонах дыхательных аппаратов, готовых к использованию или находящихся на хранении (выборочный или плановый контроль).
- Воздух из баллонов ДА после эксплуатации: Контроль остаточного воздуха может проводиться для оценки возможного воздействия условий эксплуатации или состояния самого аппарата на качество воздуха (в рамках расследования инцидентов или специальных испытаний).
- Воздух в стационарных и мобильных системах хранения (банках): Воздух, хранящийся в резервных баллонах высокого давления, используемых для быстрого наполнения аппаратов.
2. Область испытаний (Контролируемые параметры)
Контроль сжатого воздуха для дыхательных аппаратов охватывает проверку следующих ключевых параметров, регламентируемых национальными и международными стандартами (такими как ГОСТ Р ЕН 12021, ISO 8573 серия, NFPA 1989):
- Содержание кислорода (O2): Должно соответствовать концентрации в атмосферном воздухе (примерно 20,9% об. ± допустимое отклонение). Отклонения опасны как недостатком кислорода (гипоксия), так и его избытком (пожарная опасность внутри системы).
- Содержание оксида углерода (CO): Чрезвычайно токсичный газ. Допустимые пределы крайне низки (единицы ppm).
- Содержание диоксида углерода (CO2): Повышенные концентрации приводят к гиперкапнии (отравление углекислым газом). Нормы строгие.
- Содержание масла (пары и аэрозоль): Попадание масла из компрессора опасно для дыхательной системы. Контролируется общее содержание углеводородов (в пересчете на метан) и/или конкретно масляный аэрозоль.
- Содержание воды (пары и жидкая фаза - влажность): Избыточная влажность приводит к коррозии баллонов и элементов ДА, обмерзанию редукторов, создает дискомфорт пользователю. Измеряется точка росы под давлением.
- Запах и вкус: Воздух должен быть без посторонних запахов и привкусов, что косвенно указывает на отсутствие многих вредных примесей.
- Содержание других вредных газов: В зависимости от источника воздуха и возможных рисков загрязнения, могут контролироваться: диоксид серы (SO2), оксиды азота (NOx), метан (CH4) и другие углеводороды, озон (O3).
- Механические примеси (твердые частицы): Контроль чистоты от пыли, продуктов износа компрессора, ржавчины. Определяется размер и количество частиц.
3. Методы испытаний
Для контроля перечисленных параметров применяются следующие основные методы:
- Газовая хроматография (ГХ):
- Принцип: Разделение компонентов газовой смеси в хроматографической колонке и их детектирование.
- Применение: Основной метод для точного количественного определения концентраций O2, N2, CO, CO2, CH4, суммарных углеводородов (масло) и других газов. Высокая чувствительность и селективность.
- Инфракрасная спектроскопия (ИК):
- Принцип: Измерение поглощения инфракрасного излучения молекулами определяемых газов.
- Применение: Широко используется для определения CO, CO2, углеводородов (масло), SF6 (иногда как индикатор) благодаря быстроте и хорошей точности для этих компонентов.
- Электрохимические сенсоры:
- Принцип: Измерение электрического тока, возникающего при электрохимической реакции определяемого газа на чувствительном элементе.
- Применение: Портативные газоанализаторы для контроля O2, CO, H2S, SO2, O3. Особенно полезны для оперативного контроля на месте (компрессорная, пункт заправки).
- Фотометрические / Хемилюминесцентные методы:
- Принцип: Измерение поглощения света или интенсивности люминесценции, возникающей при химической реакции определяемого газа.
- Применение: Высокочувствительное определение NOx, O3.
- Измерение точки росы под давлением:
- Принцип: Непосредственное определение температуры, при которой водяной пар в сжатом воздухе начинает конденсироваться при заданном давлении.
- Применение: Самый точный метод определения влагосодержания сжатого воздуха. Используются охлаждаемые зеркальные гигрометры или емкостные/резистивные датчики точки росы.
- Кондуктометрический метод (для масла):
- Принцип: Адсорбция паров углеводородов на активированном угле, последующая десорбция и измерение электропроводности полученного раствора.
- Применение: Традиционный лабораторный метод определения суммарного содержания паров масла.
- Гравиметрический метод (для масла и твердых частиц):
- Принцип: Фильтрация пробы воздуха через специальный фильтр и взвешивание собранных частиц до и после отбора.
- Применение: Точное определение массы концентрации масляного аэрозоля или твердых частиц. Требует лабораторных условий.
- Лазерная счетная методика (для твердых частиц):
- Принцип: Подсчет и определение размера частиц путем измерения рассеяния лазерного луча.
- Применение: Определение концентрации и размера механических примесей согласно классам чистоты ISO 8573-1.
- Органолептическая оценка (запах/вкус):
- Принцип: Оценка обученным персоналом запаха и вкуса воздуха, пропущенного через очищенную воду.
- Применение: Простой, но важный тест на наличие сильнопахнущих примесей.
4. Испытательное оборудование
Для реализации указанных методов используется специализированное оборудование:
- Переносные многокомпонентные газоанализаторы: Оснащенные электрохимическими, ИК- или другими сенсорами. Предназначены для оперативного контроля основных параметров (O2, CO, CO2, масло в пересчете, иногда H2S) непосредственно на точке отбора (компрессор, заправочный пост).
- Лабораторные газовые хроматографы (ГХ): Высокоточные приборы с детекторами по теплопроводности (TCD), пламенно-ионизационными (FID), пламенно-фотометрическими (FPD) для точного анализа широкого спектра газов.
- Инфракрасные газоанализаторы: Лабораторные и портативные приборы для измерения CO, CO2, углеводородов.
- Гигрометры точки росы: Приборы на основе охлаждаемого зеркала (наиболее точные), емкостные или резистивные датчики для измерения влагосодержания.
- Фотометрические/Хемилюминесцентные анализаторы: Специализированные лабораторные приборы для определения NOx, O3.
- Установки для отбора проб: Включают редукторы давления, регуляторы расхода, фильтры грубой очистки, длинные пробоотборные линии (для стабилизации температуры/влажности), мешки для проб (из инертных материалов), адаптеры для подключения к баллонам ДА и заправочным станциям.
- Оборудование для определения масла:
- Кондуктометрические установки: Состоят из системы адсорбции на угле, печи для десорбции, кондуктометрической ячейки.
- Гравиметрические установки: Системы разбавления, фильтрационные держатели с мембранными фильтрами, аналитические весы высокой точности.
- Счетчики частиц: Лазерные приборы для подсчета и классификации твердых частиц в сжатом воздухе.
- Камеры для органолептической оценки: Проточные системы для пропускания воздуха через очищенную воду.
- Калибровочные газовые смеси: Поверенные газовые смеси с точно известной концентрацией компонентов для калибровки и поверки измерительного оборудования.
- Вспомогательное оборудование: Манометры, термометры, расходомеры, вакуумные насосы (для подготовки проб), средства индивидуальной защиты.
Заключение
Система контроля качества сжатого воздуха для дыхательных аппаратов представляет собой комплекс строгих мер, основанных на современных методах анализа и точном оборудовании. Регулярное проведение испытаний по всем критическим параметрам в соответствии с установленными стандартами – это обязательное условие обеспечения безопасности жизни и здоровья людей, чья работа зависит от надежности дыхательных аппаратов. Ответственность за организацию и проведение такого контроля лежит на эксплуатирующих организациях, пунктах заправки и специализированных испытательных лабораториях.
