可燃性气体探测器针对汽油油气探测规律的研究

岳刚，郭绪强，李静，刘凯

（1. 中国石油大学（北京）重质油国家重点实验室，北京102249； 2. 北京航星网讯技术股份有限公司，北京100190）

可燃性气体探测器针对汽油油气探测规律的研究

岳刚1，郭绪强1，李静1，刘凯2

（1. 中国石油大学（北京）重质油国家重点实验室，北京102249； 2. 北京航星网讯技术股份有限公司，北京100190）

主要是气体探测器针对可燃性气体组分的研究，在探究过程中利用不同类型气体标定的气体探测器对可燃性气体进行测定，分析可燃性气体中的重要组分，分析两者气体探测器示数和可燃气体含量之间的关系，同时探究不同类型探测器在同一气体环境下测定数据结果之间的关系，通过对数据的分析，使可燃气体探测器更好地应用于实际生产中。

气体探测器；可燃性气体；检测；一致性

Abstract:Components of combustible gas were studied by the gas detector. In the process of experiment, the gas detector calibrated by different type of gas was applied to research combustible gas, then the components of the combustible gas were analyzed, and the relationship between readings of the gas detector and components of combustible gas was investigated. At the same time, the detection results of different type of gas detectors for the same combustible gas were compared. Through the analysis of data, the gas detector will be better applied in the safe industrial production.

Key words:Gas detector; Combustible gas; Detection; Consistency

随着现代工业的快速发展，在大气环境中也存在着越来越多的可燃、易燃性气体，在没有相关的测定标准条件下，可燃性气体在环境中的积累量越来越多，这样不但有着一定的危险，而且影响相关工业的发展以及工业安全生产，也同时影响着人们的生活质量，必须采取一定的措施对环境中的可燃性气体进行含量的探测，同时对气体进行合理的处理[1,2]。

近年来，随着国家对环保的要求，许多企业和研究机构逐渐更多地关注对环境中可燃气体含量的探测，而且通过设定不同的环境条件和标准来研制相关的探测设备，将环境中的可燃性气体含量进行测定，其中可燃气体探测器就是一种比较典型的测定可燃性气体的设备，可以针对不同类型的可燃性气体来鉴定。可燃性气体探测器的种类有很多，其中在本文中主要是针对比较常使用的红外吸收型气体探测器进行相关可燃气体的探究[3,4]。

1 实验原理

激光红外气体探测器主要是利用测定的气体中同组分对特定类型的波长的进行吸收，特定的气体组分只能够相应的吸收特定波段的红外光，各种类型的气体组分之间相互不影响，互不干扰。可燃气体的含量的不同，则在气体探测器上对应不同的数值，同时利用气相色谱仪进行相应的气体组分的分析，通过气相色谱中出现的对应的各种气体峰，标定出相应的浓度，测定气体组分中的各种气体，进而分析气体探测器的示数值和气相色谱中分析的各种气体含量的关系进行对比分析[5,6]。

2 实验设备和样品

中石油 95#汽油（燕港加油站），中石化 92#（中关村加油站），中石化 95#（青龙桥加油站），红外可燃气体探测器1（正丁烷），红外可燃气体探测器2（异戊烷），红外可燃气体探测器3（正戊烷），气相色谱仪（Agilent 7890A GC），密封气室，洗耳球，导气管若干等。

3 实验过程

验证不同气体标定的探测器对汽油油气测定的数据分析，同时验证同一传感器对不同汽油油品挥发出来的油气测定是否存在一致性。

3.1 实验装置

气体探测实验装置是由三个可燃性气体探测器1,2,3通过导气管路与油气封闭气室10相互连接，通过调节探测器连接封闭气室4中油气的质量分数来改变探测器的读数，然后通过气相色谱仪进行油气组分的分析。实验装置如图1所示。

图1 气体探测实验装置Fig.1 The experimental apparatus of gas detection

3.2 实验步骤

（1）打开5，6，7，利用洗耳球由8向盛有汽油的密闭容器中吹入空气，则汽油油气经由导气管进入探测器所在的密闭气室。

（2）关闭5，6，7，8，待探测器示数稳定1 min后，记录各个探测器示数，并利用针管从探测器的密封气室器抽取40 mL油气,然后将气体在气相色谱仪中进行分析，调用相应的色谱程序，通过出现的色谱峰分析油气组分组成，记录油气组分含量（本实验过程中分析的是油气的百分含量）。

（3）改变吹入空气量从而改变各个密封气室内油气含量，重复步骤（1）（2）。

（4）记录探测器和色谱仪数据。

（5）改变汽油油气的种类，重复上述步骤，并记录数据。

（6）数据处理。

4 数据结果及分析

在实验中利用可燃性气体探测器对油气组分进行分析，通过气相色谱仪记录油气中各项组分的质量分数，通过表1、表2、表3记录组分中的各项组分质量分数，然后通过数据分析软件origin对组分中的丁烷烃类（C4）、丁烯烃类(C4=)、戊烷烃类(C5)、己烷组分(C6)的质量分数与探测器读数之间的关系进行分析，结果如图2、图3、图4所示。

4.1 气体探测器对中石化92#汽油组分的色谱分析

表1 气体探测器对中石化92#汽油组分测定Table 1 The measured data of Sinopec 92#gasoline by the gas detector

图2 探测器与油气组分的关系Fig.2 The relationship between the detector and gasoline components

表2 气体探测器对中石化95#汽油组分测定Table 2 The measured data of Sinopec 95#gasoline by the gas detector

表3 气体探测器对中海油95#汽油组分测定Table 3 The measured data of CNOOC 95#gasoline by the gas detector

图3 探测器与油气组分的关系Fig.3 The relationships between the detector and gasoline components

图4 探测器与油气组分的关系Fig.4 The relationships between the detector and gasoline components

在不同类型的探测器的测定中，实验中采用三种不同的汽油，可燃气体探测器的读数为仪器读数，可燃气体含量通过气相色谱仪测定的 C4烷烃、C4烯烃、C5烷烃以及 C6组分，由于组分中 C6的含量较低，分析主要以 C4烷烃、C4烯烃、C5烷烃为主，实验中就将三者含量的变化随探测器读数之间的关系进行相应的分析。每次测定多组实验，探究两者之间的关系，通过利用数据分析软件进行分析。

5 结论与分析

（1）结合实验的数据及两者之间的变化关系，利用红外型气体探测器可以很好的对可燃性气体组分的测定，在实验的过程中选用不同类型的汽油进行分析研究，在气体探测器上都可以通过读数和可燃气体含量进行两者之间的关联，通过数据和图表可以发现二者基本上是正相关关系，在分别对油气中的组分进行分析时，可以得到各种组分随探测器读数之间的关系变化，基本上都是呈正相关关系。

（2）本实验中测定了三种不同的常用汽油，针对于不同汽油油品挥发出来的油气，利用同一气体环境下的三个气体探测器俩测定，可以发现三种探测器基本上是相互一致性进行相应的数值变化，虽然两者是利用不同组分进行标定的气体探测器，但两者之间的变化性是一致的，因此可以得出，在测定的可燃气体是 C4烷烃、C4烯烃及 C5烷烃组分的可燃性气体时，两种探测器作用具有一致性。

（3）在实验的过程中，对汽油油气中的可燃气种类利用气相色谱进行更加详细的含量分析，每一种可燃气体都有相应的变化规律，将更加有利于对环境中可燃性气体的分析与研究。

本文中通过利用不同类型的可燃气体探测器对不同类型的汽油油气进行相应的测定，可以很好的分析出环境中可燃气体的含量，而且也可以更好的应用于工业的安全生产中，具有很好的指导性和实际性意义。

［1］陈岚.简述可燃气体报警器的检测和应用[J].上海计量测试,2004,(5)∶29-30.

［2］李祖斌，姜建伟，文峰.可燃易爆有害气体报警器自动检定装置的研制［J］.中国测试技术，2008（04）：65-66.

［3］穆克，韩志刚.有毒有害气体报警器数字检测系统的设计［J］.辽宁石油化工大学学报，2012（01）：46-47.

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［5］Chan K, Ito H, Inaba H.10 km-long fibre-optic remote sensing of CH4gas by nearinfrared absorption [J].Appl.Phys., 1985,B38∶11-15．

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Research on the Detection Law of Gasoline Components by the Inflammable Gas Detector

YUE Gang1,GUO Xv-qiang1,LI Jing1,LIU Kai2

（1. State Key Laboratory of Heavy Oil process, China University of Petroleum, Beijing 102249, China；2. Beijing Hangxing Networking Technology Co., Ltd., Beijing 100190, China）

TE 624

A

1671-0460（2017）09-1950-04

2017-01-04

岳刚（1991-），男，山东省菏泽市人，在读博士，中国石油大学（北京），研究方向：流体相平衡。E-mail：ygcup3658@gmail.com。

郭绪强（1963-），男，教授，博士，研究方向；流体相平衡。E-mail：guoxq@cup.edu.cn。