新型车载移动式气体报警器检定装置的研制

张传远，张 雷，王 芳，苏雪莲，刘 野

（1.阳信县商店镇人民政府，山东滨州 251800；2.滨州市检验检测中心，山东滨州 256600；3.滨州市特种设备检验研究院，山东滨州 256600）

0 引言

气体报警器就是气体泄漏检测报警仪器，当工业环境中可燃或有毒气体泄漏，气体报警器检测到气体浓度达到爆炸或中毒报警器设置的临界点时，报警器就会发出报警信号，以提醒工作采取安全措施，并驱动排风、切断、喷淋系统，防止发生爆炸、火灾、中毒事故，从而保障安全生产。气体报警器按照检测气体可分为，可燃气体报警器和有毒气体报警器[1]。主要由报警控制器和探测器两部分组成，探测器的核心部件为内置的气体传感器，控制器可放置于值班室内，主要对各监测点进行控制，也可以统一安装在公司DCS 系统，探测器安装于气体最易泄漏的地点，检测空气中气体的浓度。气体报警器按使用环境不同可分为工业用气体报警器和家用燃气报警器。工业用气体报警器根据传感器可检测气体的不同，可分为可燃气体报警器、有毒气体报警器、复合式气体报警器以及便携式气体报警器。根据其采样方式又可将其分为扩散式和吸入式[2]。

各类可燃、有毒气体报警器在企业生产过程中通过对生产现场的可燃及有毒气体含量监测，起安全预警作用。因此，气体报警器量值的准确与否直接关系生产企业的生命和财产安全。按照相关国家计量检定规程要求，以JJG693-2011《可燃气体检测报警器检定规程》和JJG695-2019《硫化氢气体检测仪检定规程》为例：可燃气体检测报警器的示值误差为±5%FS（“FS”表示可燃气体报警器的满量程），重复性≤2%，响应时间为扩散式≤60 s、吸入式≤30 s，漂移为零点漂移±3%FS（“FS”表示可燃气体检测报警器的满量程）、量程漂移±2%FS（“FS”表示可燃气体检测报警器的满量程）[2]。硫化氢气体检测仪的示值误差为±2μmol/mol或±10%（满足其一即可），重复性≤2%，响应时间≤60 s，漂移为零点漂移±2%FS（“FS”表示硫化氢气体检测仪的满量程）、量程漂移±3%FS（“FS”表示硫化氢气体检测仪的满量程）[3]。

计量技术机构在气体报警器的实际检定过程中，通常的做法有两种：一种是送检，也就是企业将气体报警器拆卸后送到有资质的计量技术机构实验室由有资质的计量检定员按照国家相应的计量检定规程或者校准规范进行检定或校准；第二种是在线检定，就是计量技术机构的检定人员携带3 个装有国家一级标准物质或国家二级标准物质，且对应不同浓度标准气体钢瓶到企业生产车间和生产装置现场进行现场检定。第一种检定方法对计量技术机构和检定人员来说，是方便、高效、安全的，但是对生产企业来说，需要停工停产，那就会影响生产和现场安全，同时也会大大增加工作强度，在拆卸过程中也容易造成设备损坏或者人员伤亡。采用第二种检定方法虽然能方便企业，但对检定人员来说，需要携带3个装有不同浓度标准的气体钢瓶到生产现场进行检定，费力费时，且检定人员的劳动强度大，有不可控制的安全和环境风险，同时由于受环境及条件的影响，还容易造成检定数据不准确，同时对生产现场和生产装置高处及隐蔽处的气体报警器进行检定时，检定人员要用梯子或者徒手攀附到生产装置的高处或隐蔽处进行检定，容易造成检定人员的人身伤害。

1 车载移动式气体报警器检定装置的设计

车载移动式气体报警器检定装置，所要解决的核心技术问题是，针对上述气体报警器检定方法存在的不足，研制了一种便捷、准确、可靠全新的检定方法。该技术方法能对气体报警器进行在线有效检定，无需企业工作人员拆卸气体报警器，达到无需停工，又不影响企业正常生产安全，也不需要计量技术机构的检定人员进行高空攀爬，保证人身安全，同时对于隐蔽处的气体报警器也能进行有效检定，避免原先因隐蔽无所全面检定和覆盖的目的，这样就达到不影响企业正常生产又能增强检定人员安全性的目的。

新型车载移动式气体报警器检定装置主要由移动实验室和电动手推式便携车两大部分组成，移动实验室以新能源箱式车为依托，箱体充当移动实验室的主体框架，移动实验室按照气体报警器检定规程控制好环境温湿度，移动实验室内并装有实验操作台，环境温湿度控制仪或者干湿温度计，用于控制移动实验室内的环境温湿度，达到了将实验室与生产现场恶劣环境的有效隔离，形成了一个移动的实验室，在移动实验室内除了操作台外，安装有几组能有效拆装的电动手推式检定装置。这样车载移动式气体报警器检定装置就实现了移动实验室可以进入车辆能进出的企业现场进行检定，同时对企业生产现场的狭小车间、装置、罐区、多层平台等车辆无法进出的区域，通过拆装移动实验室内的电动手推式便携车后，实现轻便、灵活、自由出入的实现在线检定。

电动手推式便携车平时安装在新能源厢式车上，新能源厢式车与电动推车之间有有效拆装的装置，既可实现在新能源箱式车的移动实验室内进行按照气体报警器检定规程规定的检定条件下进行气体报警器的检定，也可实现将电动手推式便携车带到生产现场进行有效在线检定。新型车载移动式气体报警器检定装置的电动手推式便携车部分结构如图1所示。

图1 电动手推式便携车部分结构

2 车载移动式气体报警器检定装置的应用分析

可有效拆装的电动手推式便携车上，安装有3 个4 L标准气钢瓶，钢瓶内装有各类气体标准物质。按照JJG693-2011《可燃气体检测报警器检定规程》和JJG695-2019《硫化氢气体检测仪检定规程》要求，检定可燃气体报警器需要装有与仪器所测气体种类相同的气体标准物质，如氢、乙炔、甲烷、异丁烷、丙烷、苯、甲醇、乙醇等，若仪器未注明所测气体种类，可以采用异丁烷或者丙烷气体标准物质，标准气体的浓度约为满量程的10%、40%、60%三种浓度的可燃气体标准物质，同时可燃气体标准物质应为有证标准物质，其扩展不确定度应不大于2%（k=2）[2]。检定硫化氢气体报警时需要装有浓度约为满量程20%、50%和80%的氮中硫化氢气体标准物质[3]。氮中硫化氢气体标准物质应为有证标准物质，其相对扩展不确定度应不大于2%（k=2）[3]。

电动手推式便携车上的车把上装有速度调节器，通过速度调节器调节电动手推式便携车的速度，达到减轻劳动强度和提高工作效率的目的。标准气钢瓶间通过钢管联接，钢管上连接支管，支管上依次与减压阀和玻璃转子流量计的侧接口连接，玻璃转子流量计的下接口连有四氟软管，不锈钢伸缩管的一端连接软管、另一端连接检定罩。装有可燃气体物质钢瓶的电动手推式便携车上，检定用流量计和旁通流量计组成的流量控制器，流量范围应不小于500 mL/min，流量计的准确度级别不低于4级[2]。软管采用使用与可燃气体标准物质钢瓶配套的减压阀和不影响气体浓度的管路材料，例如聚四氟乙烯等[2]。装有硫化氢气体标准物质钢瓶的电动手推式便携车上，检定用流量计和旁通流量计的准确度级别不低于4级，软管应对被测气体无吸附及化学反应[2]。

在实际检定过程中，由于每次检定只用一种浓度的标准气体，在用其中一种浓度的标准气体时，通过标准气钢瓶上的阀门关闭其他两瓶标准气体。这样既可提高计量检定的准确性，又可提高检定工作效率。电动手推式便携车的车把上装有速度调节器，调节速度调节器，可进行电动车行驶速度调节，实现人与电动车的同速行驶，可大大提高工作效率，减轻检定人员的劳动强度；玻璃转子流量计下的软管连接可弯曲不锈钢伸缩管，可实现对生产车间和生产装置现场高处及隐蔽处的气体报警器利用检定罩靠近进行有效在线检定。检定可燃气体报警器时，根据被检可燃气体报警器的采样方式使用合适的流量控制器，控制被检可燃气体所需要的流量，检定扩散式仪器时，流量的大小依据可燃气体报警器使用说明书要求的流量，检定吸入式仪器时，一定要保证流量控制器的旁通流量计有气体放出。然后依次通入清洁空气和浓度约为满量程60%的可燃气体标准物质，调整可燃气体报警器的零点和示值，再分别通入浓度约为满量程10%、40%、60%的可燃气体标准物质，记录仪器稳定示值。每点重复测量3 次。按式（1）计算每点ΔC，取绝对值最大的ΔC为示值误差。对多量程的仪器，根据可燃气体报警器量程选用相应的可燃气体标准物质。

检定硫化氢气体报警器时，按照硫化氢气体报警器使用说明书的要求控制好流量，检定吸入式硫化氢气体报警器时，一定要保证旁通流量计有气体放出。检定前按照检定规程的要求调整好硫化氢气体报警器的零点和示值，若说明书中没有明确要求，则用零点气体（清洁空气）和满量程80%的氮中硫化氢气体标准物质调整仪器的零点和示值，然后分别通入浓度约为满量程20%、50%和80%的氮中硫化氢气体标准物质，记录仪器稳定示值。每点测量3次，取3次的算术平均值作为仪器的示值。按照式（2）计算硫化氢气体报警器各浓度点的示值误差。

对于外接的可弯曲不锈钢伸缩管增加的长度及高度对检定气体报警器示值误差的影响，通过多次重复实验分析，得出一组修正值，利用该修正值可以对检定气体报警器的示值误差时的数据进行修正[4]。通过上述技术的研制和改装，在检定气体报警器时既不会对企业生产造成影响，保护了企业的生命财产安全，也避免了检定时检定人员攀爬时存在的安全隐患，既节省了人力，提高了工作效率，又保证了操作的安全。

以可燃气体以报警器为例，修正值表如表1～2所示。

表1 气体报警器安装位置对示值变化修正值%LEL

表2 气体报警器安装位置对响应时间修正值s

3 结束语

本文设计的车载移动式气体报警器检定装置，整体结构简单，制造成本较低，操作起来方便快捷，生产企业在进行气体报警器检定时不需要再进行繁琐的拆装，检定人员又极大地提高了工作效率，既保障了企业生产的安全，又提高了检定人员工作的效率，很好地保护了检定人员自身的安全，减轻了劳动强度。既可方便企业，不影响正常生产，同时又能有效提高检定人员的工作效率，增强安全性，降低劳动成本，具有积极的实用和经济价值。经过反复的实践操作和实验，车载移动式气体报警器检定装置的环境控制条件和所得出的修正数值，也完全满足JJG693-2011《可燃气体检测报警器检定规程》和JJG695-2019《硫化氢气体检测仪检定规程》的要求，符合实际气体报警器检定工作的需要。