气瓶管理在气体计量中的应用

董亮华 王瑞 徐春 / 苏州市计量测试研究所

气瓶管理在气体计量中的应用

董亮华 王瑞 徐春 / 苏州市计量测试研究所

0 引言

气体分析仪的检定与校准必须使用气体标准物质。存储在气瓶中的标准物质，如高纯氮、高浓度的甲烷，氢气、硫化氢、氮氧化物、苯系物、氨气，通常有高压、腐蚀、窒息性、易燃易爆、有毒等危险性而成为显著的危险源。由于本单位使用的气体标准物质种类多，涵盖大部分易燃、易爆和有毒、有害气体，且气体浓度跨度大，从1 μmol/mol到99.999 99%的气体，其使用、储存、运输等过程中一旦操作不当，易造成气体传感器受损、人员中毒或伤亡、火灾或爆炸、环境污染等事故。因此，必须切实加强气体标准物质及气瓶的安全管理，避免其可能带来的危害[1]。

1 标准气体规格及危害

根据本单位建标的检定校准项目，标准气体主要分为氮中氧气、碳氧化物、氮氧化物、硫化物及二氧化硫、可燃气体（甲烷、丙烷、丁烷、氢气）、氨气、有机挥发物（异丁烯）、卤素气体、甲醛臭氧等。各种常用标准气体的规格及危害性见表1。

表1 标准气体规格及危害性

2 气瓶信息化管理

国家质检总局颁布的TSGR 5001—2005《气瓶使用登记管理规则》中规定公称工作压力大于或等于0.2 MPa (表压)，并且压力与容积的乘积大于或等于1.0 MPa·L的气瓶属于特种设备。计量报警器所使用的标准气体钢瓶均属于TSGR 5001—2005中要求登记管理的气瓶。所以在接受气瓶后要进行气瓶的登记，在山东和上海已经进行了气瓶的电子标签 （RFID） 动态管理[2]。计量机构的气瓶数量虽然少，但是使用频率高，浓度范围广。为了满足客户需求，时常需要及时了解标准气体的规格、标准气体有效期、瓶内气体剩余量。对气瓶的实时动态监管成为提高气体报警器检校质量和效率的关键因素，而已经成熟应用的气瓶RFID动态管理与计量系统中标准气体管理模式相结合，实现气瓶信息化管理、功能化服务。通过查询电子标签代码，在计量系统内部实现标准气体信息共享，其气瓶信息应包含以下内容：标准气体名称、生产编号、生产日期、有效期、计量机构内部编号、生产厂家、气体浓度、不确定度、钢瓶规格、气体标准物质证书电子档、存放地点、使用部门等信息。通过常规的检索，可以实现计量人员对标准气体的信息共享[3]。功能化主要体现在两点，一是标准气预警功能，对即将过期的标准气体，在系统内以手机短消息形式提前告知管理者和检校人员，对已经使用完或即将用完的标准气体也应及时输入系统，并能够提前发出预警，避免出现标准物质“断货”。二是实现多参数分析仪与标准气体快速组合功能，在检校常规四合一气体报警器（硫化氢、一氧化碳、甲烷、氧气）和烟气分析仪（一氧化氮、二氧化硫、氧气、一氧化碳）时，通过添加原始记录分析仪器模板，即可同时读取出四种气体气瓶的信息，且能够把相应标准气体信息自动植入到原始记录模板中。而通过查看植入到模板中的气瓶信息，更有利于检校人员选择并组合合适的标准气体与分析仪器配对，避免实际用标气与模板中标气不相符合[4]。

3 气瓶存储管理

计量机构接受标准气体气瓶后，应首先检查外观，阀门是否关紧，并根据购置的气瓶种类，随身携带相关气体检测报警器，以防泄漏危险，然后贴电子标签条形码，对各标准气进行系统信息输入。根据气体种类分类放置气瓶，如氮氧化物、含硫化合物、碳氧化物、可燃气体、氧气、氮气、卤素气体,每个种类标准气体应按照浓度高低顺序安放，且应在气瓶对应的货架上贴标签，内容至少包括气体种类和浓度，以便使用时查找。气瓶必须储存在标准气体专用仓库内，仓库内不得有地沟、暗道，严禁明火和其他热源。仓库应通风、干燥，避免阳光直射；空瓶、实瓶、过期标准气气瓶应分开放置，并有明显标志；氧气瓶不得与其他气瓶混放；存放气瓶时，应旋紧瓶帽，放置整齐，留出通道。气瓶立放时，应设有防倒装置。卧放时，应限制滚动，头部朝向一方。堆放气瓶垛高，不宜超过三层。仓库内应配置一氧化碳、硫化氢、氧气、可燃气体等在线泄漏报警器。

4 气瓶使用及配套设施管理

4.1 气瓶运输管理

计量用标准气体中40 L高纯氮和高纯空气主要应用在集中供气中，应存放并固定在气瓶柜内。4 L和8 L气瓶应用在多个实验过程，如常规示值误差实验、高低温实验、电源电压适应性实验等，气瓶常在各实验室间相互搬运。搬运气瓶时，使用带围栏的推车，围栏高度应在气瓶高度的三分之二以上，推车应有明显的安全标志，气瓶必须配戴瓶帽、防振圈，轻装、轻卸，严禁撞、滑、滚或碰。

4.2 气瓶使用环境管理

标准气气瓶应在通风柜内使用，使用高纯氮气对分析仪器零点校准时，应随身携带环境氧气报警器或在通风厨内装配固定式氧气报警器；使用有毒有害标准气体时，检校人员应佩戴防毒面具；使用高浓度可燃气体，气瓶应有防回火装置，且佩戴可燃气体检测报警器。人员除了手臂以外，其他部位均不可进入通风柜内。在通风厨排风口处，装配多参数气体分析仪，对硫化物、氮氧化物、碳氧化物等进行实时在线监控。

4.3 气瓶配套设施管理

气瓶与减压阀的连接，分析浓度≥10-4mol/mol级别的吸附性较小的气体可以使用铜阀配套聚四氟乙烯管路，分析＜10-4mol/mol气体应采用不锈钢减压阀，配套不锈钢管路[5]。气瓶连接的减压阀必须配置有高压表和低压表，高压表用于观察气瓶内气体剩余量，低压表用于调节气瓶出口气体压力或流量，以便与气体分析仪器所需压力或流量配对。各类气瓶的减压阀不能互相代用，以免污染标准气源，同时防止漏气。标准气瓶首次安装减压阀时，需要对气瓶内标准气对减压阀内空气进行置换操作，标准操作为：安装好减压器后，关闭减压器阀门，打开气瓶总阀瞬间再关闭，然后快速打开减压器阀门，让气流瞬间冲出后及时关闭减压器阀门，重复三次以上，置换减压器内气体。对于接口处的检漏，应使用专业的气体检漏液，不可使用肥皂液，因为在痕量气体检测中，例如微量氧的检测，一旦肥皂液反渗到管路里，就会影响检测结果。

5 结语

随着企业对安全生产和产品质量要求的提高，气体分析仪/报警器的应用也逐渐增多，计量机构使用的标准气体气瓶的数量和种类也在不断增加。

对气瓶的安全管理就变得尤为重要，也逐渐被计量机构重视。采用RFID动态管理，实现气瓶的信息化管理，精确、高效、共享、服务成为信息化管理的目标；通过规范化气瓶存储管理，建立气体安全监测体系，避免火灾、人员中毒、环境污染等事故的发生；实行标准化气瓶操作流程，制定标准作业指导书（SOP），完善计量检测行业标准气体气瓶使用管理，以有效提高气体分析仪/报警器检测校准的质量和效率。

[1]刘晟. 工业气瓶信息化管理的实际意义分析[C]. //全国特种气体第十八次年会论文集. 杭州，2014：151-155.

[2]邱维倬. 条形码在气瓶监管中的作用[J]. 中国特种设备安全，2012，28（11）：20-20.

[3]郭新鹏，刘丽梅，薛庆，等. 基于物联网的特种设备安全管理平台研发[J]. 工业安全与环保，2012，38（5）：70-73.

[4]关武，白旭，曹峰. 多种气体检测仪的检定及校准[J]. 计量与测试技术，2013，40（9）：38-39.

[5]张传远，王斌. 论几种常用气体报警器的检定方法[J]. 计量与测试技术，2012，39（11）：46-48.