影响可燃气体检测报警器测量结果的因素分析

2020-01-12吕捷

化工设计通讯 2020年8期

吕捷

（濮阳市质量技术监督检验测试中心，河南濮阳 457000)

可燃气体浓度在空气中达到一定量时，报警器就会发出响应，可防止火灾和中毒等安全事件的发生。可燃气体检测报警器主要用来检测可燃气体容易泄漏以及危险化学品场所中可燃性气体状况，通过探测器工作，将可燃气体浓度转换成电信号，经控制器处理后发出相应报警动作，规避危险，避免造成人身伤害和财产损失。由此可见，可燃性气体检测报警器计量准确性极为重要。

1 可燃气体检测报警器的结构与原理

可燃气体检测报警器按使用方式分为移动式、固定式、便携式三种。根据工作原理，则可分为电化学式、催化燃烧式、半导体式和红外探测式等。

以可燃气体检测报警器固定式为例子，它由可燃气体报警的探测器和控制器组成。控制器置于控制室内，主要对各个探头监测点进行控制。内置的气体传感器是探测器的主要元件，检测空气中可燃气体的浓度并将检测到的气体浓度转换成电信号，转换的电信号显示的越强，则证明气体浓度越高。所以，通过电缆和控制器连接，通常将探测器安装在可燃气体最容易泄漏的地方，当探测器检测到的电信号达到或超过设置的报警点时，报警控制器就会发出报警信号，并可启动相应的防护设备（如排气扇、喷淋等外联设备，或者切断电源，自动排除隐患）。

对于催化燃烧式探测传感器，通常是由检测元件（铂丝）和一个补偿电阻构成，且形成两个桥臂，惠斯登检测桥路则是由另外两个桥臂的两只固定电阻构成的。当铂丝表面上接触到含有可燃性混合气体时，可燃气体会产生燃烧，燃烧产生了反应热，那么铂丝电阻值就会增大，导致电桥的平衡改变，就会输出一个电压信号，电压信号的增大或者减小与可燃气体的浓度成正比。它的优点是：稳定性好、控制可靠、选择性好、反应准确、可以定量检测、不易产生误传误报。

而半导体传感器的特性则是受温度影响的。在一定温度下，其检测元件随着环境气体成分的变化而改变。如半导体材料金属氧化物遇到空气的氧化还原状态发生变化时，半导体材料的电导率会发生相应的变化。再比如，当遇到酒精气体时，根据高温下电导率会急剧变大的原理制备的二氧化锡酒精检测仪，都属于半导体传感器的类型。

用电化学原理检测特定气体浓度的是电化学传感器。通过传感器下端的薄膜把被检测的环境气体扩散到传感器的电解液中，选择适当的电压、电解液和电极材料，并通过电解液中的一个测量电极，被检测的气体在测量电极上发生化学反应产生微电流，此电流的大小与检测气体浓度成正比。但此传感器输出的电流必须要经过放大、以及温度补偿后的参数修正，才能得到特定气体的浓度数值。

2 影响可燃气体报警器准确度的因素

2.1 安装过程因素

可燃气体检测报警器的探测器或者检测器（探头以及控制器）应在一定范围内安装，探测器应该避开强风尘及其他自然污染源，控制器应该避开强电磁或机械干扰，报警器的检测器安装位置和数量应能满足安全要求。当检测的可燃气体比空气重时，应该在释放源下方安装检测器，但应距离地面至少0.3m。检测比空气轻的可燃气体时，检测器应该在高出释放源0.5～2.0m位置安装。可燃气体检测报警器的控制器安置在有人值守的控制室内时，控制室内的环境和供电应符合安装规范要求。

2.2 使用环境因素

报警器的检测器是精密仪器，应注意保持检测器清洁，防尘、防水，在日常使用中要注意各类物质如有机硅化物、酸性化合物、含铅化合物、水等污染损坏检测器。如果检测器的使用环境充满各种污染性气体和灰尘时，需要定期对检测器进行清洁和处理。

报警器安装后，现场工作人员应熟悉各个检测器的位置和对应的控制器报警编号，控制室要有人值守，且控制器应时刻保持通电状态，有气体泄漏时即便没有达到报警点也应到现场巡检，查看实际情况，并记录检测器检测到的可燃气体的浓度变化。报警器防雨设施工作人员应经常检查维修，以避免检测器被雨水淋湿，因为在检测器浸水受潮后，轻则影响其使用性能，重则甚至损坏仪表。报警器的检测器经长期使用后，其灵敏度可能有所下降，应当定期查验，当控制室的可燃气体控制器报警时，应及时确认现场是否有泄漏，若无有泄漏则应将该仪表送修。

对于报警器的易损件应该有备用并及时更换，从检测器的大量实际使用情况和设计寿命来看，一般报警器的检测器为2～3a的使用期限，在报警器检定时，经修理和调整，在没有其他的异常情况下，若技术指标仍达不到规程要求，则说明报警器需要更换新的检测元件。为保证报警器能正常检测和安全使用，就应及时更换损坏的配件。防止发生故障的重要手段就是采取预防措施。

由于高浓度气体在检测器上的燃烧，能在短暂时间内产生大量热量，使测量电桥上的催化剂加速蒸发，导致检测器的灵敏度降低，所以，在使用中不要将高浓度的可燃气体直接释放在报警器的探测器上。同时，如果温度过高甚至测量电桥有可能烧毁。另外如果检测器处于低浓度氧气、高浓度可燃气体的环境中时，由于可燃气燃烧有可能受氧气不足的影响，不能完全燃烧，形成的炭黑沉淀则会导致积累在检测器表面，就会损坏整个报警器而使检测器失效，以至于失去监控作用。

2.3 检定过程因素

根据JJG693—2011《可燃气体检测报警器检定规程》的要求，对可燃气体检测报警器的检定分为：通电检查、报警功能及报警动作值检查，绝缘电阻、示值误差、重复性、响应时间、漂移等项目的检定。

检定可燃气体检测报警器所应用的设备主要包括标准气体物质、扩散罩、流量计。气体标准物质的组分应与报警器所测气体组分相同或者接近，如果报警器未标注测量的气体种类，可以采用甲烷、丙烷或者异丁烷气体标准物质。另外对减压装置和标气管路根据气体标准物质的物理特性和化学性质选择。如果气体标准物质是无腐蚀性且无吸附性的，可以采用普通减压阀及普通的气路管路，通过压力表和流量计进行调整，如常规的甲烷、丙烷、异丁烷、一氧化碳标准气体。如果气体标准物质是有吸附性、有腐蚀性的，如氯气，则应采用不锈钢材料的不带减压器的针形微调阀，根据不同的标准气体选用相应的铜管或不锈钢管等。检测机构的检定人员应确保所使用的气体标准物质和流量计等在检定有效期内，确保钢瓶的安全检验且与减压器的连接处紧密连接，确保参加检定工作的人员的个人防护用品配备完善，防爆联络通讯畅通。

根据可燃气体报警器实际使用情况，检定时应使带减压阀的流量计，流量与现场使用时相同。检测器感应气体流速一般在500mL/min左右，个别要求350mL/min左右，极个别的要求200mL/min。检定过程中气路的密闭性是必须注意的问题，因为如果气路与报警器接触不严密，则会导致通入的标准气气体浓度被过分稀释，将产生过大示值误差。

便携式可燃气体报警器通常使用的是干电池或蓄电池供电，在检定前要确认报警器开机后电压是否在正常值内，如果过低，则应更换电池。该类仪器需要开机后消耗较大的电流来预热，以保证传感器加热到足够的温度和要求的采样流量。如果电池电压低将会导致供给传感器的加热电流减小，采样流量偏小，所测量的标准气体的示值将偏低。电池电压低使报警器反应迟缓。