Cảm biến CO chuyên dùng để đo nồng độ khí carbon monoxide trong không khí và chuyển đổi kết quả đo được thành tín hiệu điện chuẩn để hiển thị, cảnh báo hoặc điều khiển tự động trong hệ thống thông gió. Thiết bị này được sử dụng rộng rãi trong nhà xưởng, hầm xe, phòng lò hơi, bếp công nghiệp...
VÌ SAO CẦN GIÁM SÁT CHẶT CHẼ KHÍ CO?
Trước khi tìm hiểu về cảm biến CO thì chúng ta cần nắm các thông tin cơ bản về khí CO.
CO (carbon monoxide) là một loại khí độc được hình thành từ quá trình đốt cháy không hoàn toàn các nhiên liệu chứa cacbon (xăng, dầu, khí đốt, than, gỗ). Khí CO có tính chất không màu, không mùi và có thể gây ngộ độc khi hít phải ở ngưỡng nhất định.
Khi đi vào cơ thể, CO có thể liên kết với các thành phần của máu và làm giảm khả năng vận chuyển oxy. Mức độ ảnh hưởng của CO lên cơ thể con người còn phụ thuộc vào nồng độ khí hít phải, thời gian tiếp xúc, tình trạng sức khỏe và nhiều yếu tố khác.
Nồng độ CO bao nhiêu được xem là nguy hiểm?
- Dưới 35 ppm: Ngưỡng làm việc 8 giờ được chấp nhận (NIOSH khuyến nghị 35 ppm, ACGIH là 25 ppm, OSHA cho phép tối đa 50 ppm).
- Khoảng 200 ppm: Bắt đầu có triệu chứng nhức đầu, mệt sau 2 - 3 giờ.
- Khoảng 400 ppm: Cơn đau đầu chuyển sang trạng thái dữ dội sau 1 - 2 giờ, có thể đe doạ tính mạng sau ~3 giờ.
- Khoảng 800 ppm: Chóng mặt, buồn nôn trong khoảng 45 phút, có thể mất ý thức sau khoảng 2 giờ.
- Từ 1.200 ppm: Đây là mức nguy hiểm tính mạng tức thì. Ở ngưỡng vài nghìn ppm trở lên, khí CO có thể khiến con người bị mất ý thức và tử vong chỉ trong vài phút.
CẢM BIẾN CO LÀ GÌ?
Cảm biến khí CO (cảm biến khí CO, cảm biến đo khí CO, cảm biến nồng độ khí CO hoặc đầu dò khí CO) là thiết bị đo lường khí chuyên biệt, nhạy với phân tử carbon monoxide. Nó thường được dùng trong các khu vực có sử dụng hoặc phát sinh khí CO, với nhiệm vụ chính là phát hiện, đo lường và hỗ trợ kiểm soát nồng độ khí.
Một cảm biến nồng độ khí CO hoàn chỉnh thường được cấu thành từ: vỏ bảo vệ, phần tử cảm biến, mạch xử lý tín hiệu, bộ bù nhiệt độ và ngõ ra tín hiệu (4-20 mA, 0-10 V, relay hoặc Modbus RTU RS485). Một số dòng cảm biến dò khí CO hiện đại còn được tích hợp thêm màn hình hiển thị trạng thái và đèn còi cảnh báo.
Đặc biệt, trên thị trường còn có các loại cảm biến CO “lai” - tức là trong cùng một thiết bị có thể kết hợp tính năng đo nồng độ khí CO với 1-2 loại khí khác, hoặc đo khí CO với nhiệt độ/độ ẩm/áp suất…
PHÂN LOẠI CẢM BIẾN CO THEO NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
Trên thị trường hiện có ba nguyên lý cảm biến CO chính - việc chọn đúng nguyên lý vận hành sẽ góp phần quyết định phần lớn đến độ ổn định và độ chính xác của hệ thống về lâu dài.
Nguyên lý cảm biến CO điện hoá (electrochemical)
Đây là nguyên lý cảm biến đo khí CO được ứng dụng phổ biến nhất trong công nghiệp và giám sát an toàn lao động. Cảm biến CO điện hoá có phần tử cảm biến chứa dung dịch điện ly (thường là axit), bên trong có điện cực làm việc, điện cực đối và điện cực tham chiếu.
Nguyên lý hoạt động cảm biến nồng độ khí CO điện hoá:
- Khí CO khuếch tán qua màng đến điện cực làm việc và bị oxy hoá.
- Ở điện cực đối, oxy từ không khí bị khử.
- Dòng electron chạy trong mạch ngoài tỉ lệ tuyến tính với nồng độ CO trong môi trường, sau đó được mạch xử lý khuếch đại và chuyển
- thành tín hiệu chuẩn.
Ưu điểm cảm biến CO công nghệ điện hoá là độ chọn lọc tốt, ít tiêu thụ điện, độ phân giải đến 1 ppm và dải đo thường từ 0 - 300/0-500/0-1000 ppm. Nhược điểm của thiết bị là tuổi thọ không quá cao (thường từ 2 - 3 năm, một số dòng cao cấp đến 5 năm) và cảm biến dễ bị ảnh hưởng của khí gây nhiễu, đặc biệt là hydro.
Nguyên lý cảm biến CO bán dẫn oxit kim loại (MOS)
Cảm biến dò khí CO nguyên lý bán dẫn oxit kim loại có phần tử cảm biến được làm từ thiếc oxide, được nung nóng đến khoảng 300 - 400 độ C. Khi phân tử CO bám lên bề mặt phần tử cảm biến thì điện trở của lớp oxit thay đổi và mạch đo chuyển sự thay đổi đó thành tín hiệu điện chuẩn.
Loại cảm biến CO này có giá thành tương đối rẻ, độ bền cơ học tốt, nhưng tiêu thụ điện cao hơn, dễ bị ảnh hưởng bởi độ ẩm và nhạy chéo với nhiều khí khác (hơi cồn, hydrocarbon, hydro).
Trong thực tế, cảm biến khí CO công nghệ MOS phù hợp với những ứng dụng giám sát xu hướng chất lượng không khí hơn là bài toán đảm bảo an toàn đòi hỏi độ chính xác cao đến từng ppm.
Nguyên lý cảm biến CO hồng ngoại không phân tán (NDIR)
Cảm biến CO sử dụng nguyên lý hồng ngoại không phân tán NDIR đo mức suy giảm cường độ ánh sáng qua buồng chứa khí CO để suy ra nồng độ tương ứng (CO hấp thụ mạnh bức xạ hồng ngoại ở bước sóng 4,67 µm).
Nguyên lý đo này rất hiện đại, không bị ngộ độc cảm biến, độ ổn định lâu dài và phù hợp cho các ứng dụng đo nồng độ khí CO cao (mức phần trăm thể tích). Dòng cảm biến dò khí CO NDIR có giá thành cao nên thường dùng trong các thiết bị phân tích hơn là đầu dò an toàn thông thường.
HƯỚNG DẪN LẮP ĐẶT CẢM BIẾN CO ĐỂ ĐO ĐÚNG VÀ ĐO ỔN ĐỊNH
Khí CO có khối lượng riêng gần bằng không khí nên không chìm hẳn xuống sàn hay bay hẳn lên trần. Vì vậy, đầu dò khí CO nên được đặt ở vùng hít thở, độ cao khoảng 1,2 - 1,5m so với sàn. Đối với các khu vực gần nguồn khí thải nóng từ ống xả/ống khói thì cảm biến CO cần đặt cao hơn hoặc có thể cân nhắc bổ sung thêm cảm biến CO.
Khoảng cách tối ưu giữa các cảm biến nồng độ khí CO trong bãi đỗ xe ngầm thường được thiết kế sao cho mỗi thiết bị sẽ bao phủ khoảng 250 - 500 m² diện tích (con số chính xác sẽ phụ thuộc vào nhiều yếu tố: quy định thẩm duyệt PCCC, khuyến cáo của nhà sản xuất, hướng gió…).
ỨNG DỤNG CẢM BIẾN CO TRONG CÔNG NGHIỆP VÀ DÂN DỤNG
Ứng dụng cảm biến CO phổ biến nhất là trong tầng hầm và bãi đỗ xe ngầm. Trong các khu vực này, cảm biến điều khiển thông gió tự động theo nhu cầu - tức là chỉ cho quạt chạy khi nồng độ CO tăng đến ngưỡng cài đặt, thay vì chạy liên tục. Điều này vừa đảm bảo an toàn vừa giảm đáng kể điện năng tiêu thụ cho quạt hút.
Trong các nhà máy dùng lò hơi, lò đốt, lò nung, đầu dò khí CO có nhiệm vụ giám sát khu vực vận hành để phát hiện sớm tình trạng cháy không hoàn toàn, từ đó người vận hành cũng nắm được hiệu suất đốt (vì lượng khí CO tăng thường đi cùng tình trạng thiếu gió cấp hoặc đầu đốt cần chỉnh).
Trong các kho hàng và xưởng có sử dụng xe nâng động cơ đốt trong, khí thải thường tích tụ ở khu vực kín nhưng thường bị bỏ qua. Việc lắp cảm biến nồng độ khí CO ở các khu vực này sẽ bảo vệ sức khỏe người lao động một cách chủ động.
Ngoài ra, ứng dụng cảm biến CO còn phổ biến trong các khu vực như:
- Nhà máy thép, xi măng, luyện kim, hầm lò, nhà máy hóa chất và khí công nghiệp.
- Nhà bếp công nghiệp và khu vực dùng bếp gas công suất lớn (đặc biệt là khu vực hút khói kém).
- Phòng máy phát điện dự phòng và trạm bơm chạy động cơ diesel.
- Điều khiển quạt thông gió trong hệ thống HVAC/BMS.
- Giám sát nồng độ CO trong đường hầm giao thông.
- Kiểm soát chất lượng không khí tại nhà xưởng và khu vực sản xuất.
- Tích hợp với PLC, SCADA và BMS để giám sát, cảnh báo và điều khiển tự động.
LỖI THƯỜNG GẶP KHI LẮP ĐẶT - SỬ DỤNG CẢM BIẾN CO VÀ CÁCH XỬ LÝ
Ba lỗi lắp đặt cảm biến CO thường gặp nhất là:
1/ Đặt đầu dò khí CO quá gần cửa hút gió/miệng quạt - đây là nơi không khí luôn bị pha loãng (dẫn đến kết quả đo luôn thấp hơn thực tế).
2/ Đặt cảm biến đo khí CO ngay sau bếp/nơi thường xuyên ngưng tụ hơi nước và dầu mỡ.
3/ Đi cáp tín hiệu của cảm biến CO chung máng với cáp động lực của biến tần mà không dùng loại có bọc chống nhiễu.
Các kỹ thuật viên cần lưu ý và tránh xa 3 lỗi lắp đặt cảm biến nồng độ khí CO thường gặp ở trên. Bên cạnh đó, nên dùng cáp xoắn đôi có chống nhiễu, nối đất một đầu và kiểm tra tổng trở vòng 4-20 mA theo thông số kỹ thuật trên datasheet khi hệ thống yêu cầu đi cáp dài.
Ngoài ra, sau khi cấp nguồn thì cảm biến CO điện hoá cần từ vài phút đến vài chục phút để ổn định (một số nhà sản xuất khuyến cáo chờ lâu hơn trong lần chạy đầu tiên). Vì thế, hãy tránh thực hiện hiệu chuẩn hay nghiệm thu ngay khi vừa cấp nguồn cho thiết bị.
MUA CẢM BIẾN CO CHÍNH HÃNG - GIÁ TỐT - ĐẦY ĐỦ CO/CQ TẠI SENSORS VIỆT NAM
Sensors Việt Nam cung cấp các dòng cảm biến khí CO, đầu dò khí CO và cảm biến nồng độ khí CO chính hãng từ các thương hiệu uy tín toàn cầu. Mỗi sản phẩm đều có đầy đủ chứng từ CO/CQ, chính sách giá tốt, bảo hành từ 12-24 tháng - giúp bạn yên tâm trong quá trình vận hành, bảo dưỡng sửa chữa, nghiệm thu, kiểm tra an toàn và lưu hồ sơ dự án.
Đội ngũ kỹ thuật của Sensors Việt Nam sẽ tư vấn kỹ lưỡng để giúp khách hàng chọn đúng model, đúng công nghệ, đúng dải đo và kiểu tín hiệu 4-20 mA/0-10V/relay/Modbus RTU RS485… để dễ dàng tích hợp cảm biến CO trực tiếp vào PLC, BMS hoặc hệ thống thông gió hầm xe, nhà máy, phòng lò hơi….
Liên hệ Sensors Việt Nam qua website https://cambien.com.vn/ | https://www.sensors.vn/ ngay hôm nay để nhận báo giá và tư vấn cấu hình cảm biến CO phù hợp với công trình của bạn.