Wirkprinzipien und Gerätetechnik Flashcards
Welches Wirkprinzip reagiert nur auf Kohlenwasserstoffe?
Flammenionisationsdetektion
Mit welchen Wirkprinzipien kann ein Messbereich von 0,1-100 Vol.-% Methan erfasst werden?
- Wärmeleitfähigkeit
- Infrarotabsorption
Bei welchem Einsatzfall ist Kohlenstoffdioxid anzuzeigen?
Prüfung Bodenluft
Bei welchem Einsatzfall ist neben der Dichtheitsprüfung auch der technisch betriebssichere Zustand zu beurteilen?
Prüfung freiverlegter Gasleitungen und von Anlagen
Mit welchem Einsatzfall/Test kann man Erdgas und Faulgas unterscheiden?
Ethananalyse (Ethantest)
Bei welchen Einsatzfällen ist eine Empfindlichkeit von 1 ppm erforderlich?
- Oberirdische Überprüfung
- Prüfung Bauwerk
- Prüfung freiverlegte Leitungen
Bei welchem Einsatzfall ist ein Anzeigetest vor und nach der Arbeit durchzuführen?
Oberirdische Überprüfung
Wer legt die Intervalle zur Prüfung der Anzeigegenauigkeit fest?
Der Gerätehersteller
Was ist bei Hinweisen auf Brenngas im Zuge der planmäßigen Gasrohrnetzüberprüfung vor dem Bauwerk zu tun?
Überprüfung des Bauwerkes auf eindringendes Gas
Wie ist die Befundgrenze bei der Prüfung in und von Bauwerken?
10 ppm Brenngas
Wirkprinzip Flammen-Ionisation-Detektion (FID)
Durch eine Wasserstoffflamme werden die Kohlenwasserstoff ionisiert und dadurch zu elektrischen Teilchen.
Durch ein Magnetfeld wird der Ionisationsstrom direkt proportional gemessen und direkt proportional zur Gaskonzentration angezeigt.
Wirkprinzip bei Gassensitiven Halbleitern
Die Wirkschicht aus dotiertem Zinndioxid wird auf etwa 300 °C erwärmt. Gelangt ein reduzierendes Gas, wie z. B. Methan, an die auf Betriebstemperatur aufgeheizte Wirkschicht, werden die Methanmoleküle an der Wirkschicht festgehalten, adsorbiert.
Dadurch kommt es zu einer Veränderung der elektrischen Leitfähigkeit der Wirkschicht.
Diese Widerstandsänderung führt zu einer Anzeige, dargestellt in ppm
Wirkprinzip bei den Wärmeleitfähigkeit Senoren
- Es werden die unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeiten
von Gasen im Vergleich zu Luft genutzt - Die Gasprobe Brenngas fließt am aufgeheizten Glühdraht (Sensor) vorbei und verändert dessen Temperatur und damit dessen elektrischen Widerstand
- Die Veränderung des elektrischen Widerstands des Glühdrahts erzeugt eine Anzeige von Vol.-% Brenngas.
Theoretische Grundlage für die Infrarotabsorbtion IR
Kohlenwasserstoffe können Strahlung in einem Wellenlängenbereich von 3 bis 4 Mikrometer aufnehmen.
Da die Luftbestandteile Sauerstoff und Stickstoff bei dieser Wellenlänge keine Energie absorbieren, wird beim Vorhandensein von Methan in der Luft dem Lichtstrahl Energie entzogen, wodurch der Detektor in Abhängigkeit von der Brenngaskonzentration weniger Energie empfängt.
Dieses Signal wird als Brenngaskonzentration angezeigt.
Technische Wirkunsgweise der Infrarotabsorbtion IR
Die zu überprüfende Umgebungsluft wird durch eine Pumpe der Messkammer zugeführt.
Von der Lichtquelle gelangt die breitbandige Strahlung zum Detektor. Enthält das Gasgemisch einen Anteil an Kohlenwasserstoffen, so wird ein Teil der Strahlung
absorbiert und der Detektor liefert ein verringertes elektrisches Signal, das als Gaskonzentration angezeigt wird
Je nach zu messender Gaskomponente wird ein Lichtstrahl bestimmter Wellenlänge durch die Gasprobe geschickt. Je höher die Gaskonzentration ist, umso mehr Licht wird absorbiert. Die Differenz des vollen und des geschwächten Lichtstrahles wird
über einen Detektor zur Anzeige gebracht.
Wirkprinzip von Wärmetönung (WT)
Brennbare Gase verbrennen an einem erhitzten Glühdraht, der mit einem Katalysator umhüllt ist, um die Verbrennungstemperatur zu senken. Durch die flammenlose Verbrennung erhitzt sich der Glühdraht und der elektrische Widerstand des Glühdrahtes ändert sich. Die Veränderung des elektrischen Widerstandes ist konzentrationsabhängig und wird als Gaskonzentration angezeigt.
Wirkprinzip bei der Gaschromatographie (GC)
Eine spezielle Trennsäule wird genutzt, um über den Ethannachweis zu prüfen, ob festgestelltes Methan aus der Gasversorgung stammt oder aus einem Fäulnisprozess.
Der Trennsäule wird eine Bodenluftprobe zugeführt. In der Trennsäule werden die Kohlenwasserstoffe zurückgehalten. Mit dem Trägergas Luft verlassen die Kohlenwasserstoffe
nacheinander die Trennsäule. Der Verlauf wird mit einem gassensitiven Halbleiter registriert und zur Anzeige gebracht und als Graph aufgezeichnet.
Wirkprinzip bei der Elektrochemische Messzelle (EC)
Bei der elektrochemischen Messzelle werden chemische Reaktionen in Gang gesetzt, wenn die zugeführte Gasprobe das entsprechende Zielgas enthält. Infolge dieser chemischen
Reaktionen kommt es zur Anzeige
Gründe für den Einsatz von Kombinationsmessgeräten:
- Die Anwender müssen in der Gegenwart spartenübergreifend agieren.
- Der Anwendungsumfang und die Anwendungshäufigkeit sind wesentlich größer.
- Kombinationsmessgeräte sind kleiner, leichter und energiesparender.
Durch intelligente Schaltung und Verknüpfung mehrerer Wirkprinzipien werden alle wesentlichen Einsatzfälle der Gasrohrnetzüberprüfung abgebildet
Es gibt zwei Gruppen von Geräten in der Infrarotabsorption?
Freistrahlende, aktiv sendende Geräte,
die meist mit IR-Lasern ausgestattet sind und für die kleinflächige
Messung von Konzentrationsintegralen über Entfernungen bis zu mehreren Metern eingesetzt werden.
Infrarotkameras, die mit bildgebenden, passiven Verfahren
arbeiten und die Infrarot-Hintergrundstrahlung verwenden. Gasausbreitungen werden visuell dargestellt.
In welchem DVGW Merkblatt wird die luftgestütze Gasferndetektion beschrieben
DVGW Merkblatt G 501
Warum und wie führt man die Oberirdische Überprüfung erdverlegter Gasleitungen durch?
- Detektion kleinster Leckagen an erdverlegten Gasleitungen
- am Erdboden über der Gasleitung und an möglichen Austrittsstellen
Einfluss auf die oberirdische Überprüfung erdverlegter Gasleitungen haben u. a.
- Witterung
- Bodenklima
- Oberfläche
Was muss bei der oberirdischen Überprüfung beachtet werden und welche Wirkprinzipien werden verwendet?
- Mindestempfindlichkeit 1 ppm CH4
- Verwendung geeigneter und funktionstüchtiger Sonden
- Empfindlichkeitstest täglich vor und nach dem Einsatz inkl. Zubehör
- Überprüfungsgeschwindigkeit mit Schrittgeschwindigkeit
- Zum Einsatz kommende Wirkprinzipien: Flammenionisationsdetektor (FID) und gassensitiver Halbleiter und Infrarotabsorption
Entscheidende Voraussetzungen für das Auffinden kleinster Gaswolken bei der oberirdischen Überprüfung mit Teppich oder Glocke sind:
- ein funktionierendes Ansaugsystem mit ausreichender Pumpenleistung
- die Minimierung von Falschluftansaugung
Vorgehensweise bei der täglichen Durchführung des Anzeigetests:
Hierbei wird ein Prüfgas mit 10 ppm Methan (CH4) über eine Prüfplatte dem Teppich oder der Glockensonde zugeführt. Innerhalb von 10 Sekunden muss am Gaskonzentrationsmessgerät ein Wert von mindestens 8 ppm Methan (CH4) anstehen.
Weitere Anforderungen bei der fahrzeugbasierten Überprüfung sind:
- Messbereich: 0,5 ppm bis 2,0 Vol.-%
- Explosionsschutz: nein
- Signale: akustisch.
Beim Einsatz von fahrzeuggestützter und handgeführter Messsysteme sind vom Netzbetreiber spezielle Festlegungen zu treffen, wie z. B.:
- Wie werden Anschlussleitungen regelkonform und sicher überprüft?
- Wie ist mit fließendem und ruhendem Verkehr umzugehen?
Warum wird die Prüfung der Bodenluft
durchgeführt?
- Ausmessen der Stelle der höchsten Gaskonzentration im Erdboden.
- Feststellung der Gasausbreitung im Erdboden
- Befundgrenze zu bestimmen
- anhand der Befundgrenze ist die Leckklassifikation durchzuführen
- Abwendung möglicher Gefahren entsprechend der Leckklassifikation
- Um dem Rohrbauunternehmen die Aufgrabestelle vorzugeben
Was sind wichtige Punkte und Anforderungen zur Prüfung der Bodenluft?
Welche Wirkprinzipien werden verwendet?
- Es dient der Klassifikation der Leckstelle
- Befundgrenze: 0,1 Vol.-% CH4
- Messbereich: 0,1 bis 100 Vol.-% CH4 und Anzeige CO2
- Zum Einsatz kommende Wirkprinzipien: Wärmeleitfähigkeit oder Infrarotabsorption für die Messung von CH4 und Infrarotabsorption für die CO2-Anzeige
- Zur Lokalisation der Leckstelle = zur Ortung der vermutlichen Gasaustrittsstelle = Reparaturstelle
Regelwerkskonform sind Gaskonzentrationsmessgeräte mit einer Nachweisempfindlichkeit von
- mindestens 0,1 Vol.-% Methan (CH4)
- mit der Kompensation einer Querempfindlichkeit auf andere Schwergase bei Gerätetechnik mit Wärmeleitfähigkeitssensoren.
Wann und warum führt man die Prüfung in/von Bauwerken durch?
Messen kleinster Gaskonzentrationen in Bauwerken und Ortung der Gasherkunft bei
* Gaseintritt in Bauwerke von außen,
* Detektion von Leckagen an innenliegenden Teilen des Gasnetzanschlusses,
* Detektion von Undichtheiten an der Installation,
* Messen der Gaskonzentration in Hohlräumen und Schächten (von außen), die ein erhöhtes Gasausbreitungspotenzial bergen.
Wann ist Prüfung in/von Bauwerken notwendig und was muss dabei beachtet werden; welche Wirkprinzipien werden angewandt?
- Prüfung in/von Bauwerken ist vorgeschrieben bei Gasbefund von 0,1 Vol.-% CH4 in unmittelbarer Nähe von Bauwerken
- Zur Klassifikation der Leckstelle bei Gasbefund erforderlich
- Befundgrenze: 10 ppm CH4
- Messbereich: 1 ppm bis 100 Vol.-% CH4
- Zum Einsatz kommende Wirkprinzipien: gassensitiver Halbleiter, Wärmetönung, Wärmeleitfähigkeit oder Infrarotabsorption für die Messung von CH4
Bauwerke sind zu unterscheiden in
- Gebäude und
- Hohlräume
Bei der Klassifikation von Gasbefund in Hohlräumen sind folgende örtlichen Bedingungen zu beachten:
- Nähe zur Bebauung,
- gemessene Gasausbreitung und
- gemessene Gaskonzentration usw.
Wer definiert was als Hohlraum zu verstehen ist?
Durch den Netzbetreiber. Es ist festzulegen, welche Straßeneinbauten und Einrichtungen im Umfeld des Gasnetzes wie z. B. Schächte, Kanäle, Wassereinläufe, Lichtsignalanlagen usw. als Hohlräume einzustufen sind.
Anlässe für eine Prüfung im Gebäude können sein:
- Hinweis auf Brenngas im Zuge der planmäßigen Gasrohrnetzüberprüfung vor dem Bauwerk
- Außerplanmäßige Überprüfung im Winter in Bauwerken
- Eine planmäßige Überprüfung der innenliegenden Leitungsteile.
Was wird bei der Prüfung freiverlegter Gasleitungen und von Anlagen gemessen und in welchem Messbereich?
- Messen kleinster Gaskonzentrationen bzw. Gasdetektion an freiverlegten Gasleitungen und Anlagen (z. B. Gasleitungen an Brücken, oberirdische Düker, in der Industrie, in Verdichteranlagen, in Biogasanlagen usw.).
- Mit der Empfindlichkeit von 1 ppm bzw. ab 1 ppm*m
- Messbereich: 1 ppm bis 2,2 Vol.-% CH4 bzw. Erfassung der Gasausbreitung in ppm*m
- Im Umfeld der freiverlegten Gasleitung unter besonderer Beachtung der Witterungseinflüsse, vornehmlich Wind
Spülen zum Nachweis von Gasreinheit bzw. Gasfreiheit
Hintergrund:
Mit diesem Einsatzfall kann der Nachweis der Gasreinheit bzw. Gasfreiheit in Gasleitungen erbracht werden, d. h.
* Nachweis der Gasreinheit beim Begasen einer Leitung oder Anlage
* Nachweis der Gasfreiheit beim „Freispülen“ einer Leitung oder Anlage mit Stickstoff oder Luft.
Intervalle der erforderlichen Prüftätigkeiten der Gerätetechnik
Einsatzfälle und zu verwendende Prüfgase
