談談可燃氣體檢測報警器的管理及應用

易衛武

中圖分類號:TQ056文獻標識碼:A文章編號:1673-0992(2009)12-197-01

摘要:自2003年7月至2009年8月,我在中國化學工程第四建設公司茂名項目部工作。在2004年1月至2009年5月,我單位在中石化茂名乙烯聚丙烯、丁二烯、儲運、高壓、裂解等裝置的可燃氣體檢測報警器已全部更新,尤其是聚丙烯、丁二烯裝置,其現場檢測傳感器和中控室的指示/報警單元已整體更換了二次。其主要原因是在定期的檢驗過程中,發現可燃氣體報警器經常出現準確度下降、零點漂移、檢測器(也稱探頭)損壞等到問題,嚴重影響裝置的安全生產。本文分析了可燃氣體報警器在使用過程中存在的問題,提出了相應的解決方法。

關鍵詞:可燃氣體;可燃氣體檢測報警器;檢測器;線性化;防火防爆

在茂名石化乙烯生產裝置,原料或生產過程中的物料都是易燃、易爆、易揮發的物質,如果發生泄漏,積聚氣體濃度達到爆炸極限并遇到火源時,就會引起火災或爆炸事故。為此,在裝置現場易產生可燃氣體聚集及有關儲存設備的附近安裝了可燃氣體檢測報警器,以便及時檢測可燃氣體的含量,盡早發現泄漏,當可燃氣濃度達到設定報警值后,發出報警信號,起到提前預防的功效。因此,正確的安裝使用和維護,確保其準確測量與可靠運行,對裝置安全生產十分重要。

一、可燃氣體檢測報警器的結構和基本原理

在茂名乙烯裝置區一般用日本理研GD-A8型的可燃氣體檢測報警器主要由3部分組成:氣體檢測傳感器(也稱氣體檢測探頭)、指示報警單元、構成回路的4芯屏蔽控制電纜。

GA-A8這種檢測報警器是以催化燃燒為基本原理,除檢測有毒氣體外,幾乎都是以LEL(爆炸下限)值來表示被測氣體濃度。在惠斯通電橋兩對應橋臂上,分別接上在鉑金絲上經特殊處理過的一組元件C—補償元件、D—檢測元件,用橋路將兩元件預熱到一定溫度。檢測元件D和被測氣體接觸,在觸媒的作用下,和可燃氣體發生接觸燃燒。補償元件C由金屬罩密封,不接觸被測氣體,它與檢測元件D有相同的特性,是為了補償由環境溫度、電源電壓等變化,造成的測量影響。當可燃氣或蒸汽在鉑金絲熱敏檢測元件上催化燃燒時放出熱量,改變了電橋線路中的敏感元件鉑絲的溫度,導致鉑絲電阻D值變化,引起電橋失去平衡,在輸出電流信號兩端產生不平衡電位,即產生輸出電流信號。因為Ce·Q=常量(Burgers wheeler?s定律,Ce:爆炸下限限濃度LEL,Q:每摩爾質量的燃燒熱Kal/mol),從原理上,測得其燃燒熱值即可得知被測可燃氣體的濃度。橋路輸出的電流與空氣中可燃氣的濃度成正比。當檢測到被測氣體濃度達到事先設定的濃度時,即可發出聲光報警或控制信號。

二、提高可燃氣體檢測報警器的精度、靈敏度

按照《可燃氣體檢測報警的使用規范》要求,若在三個檢定點(一般在10%、25%、40%、60%LEL附近選3個點)及零點(0%LEL)中,只要有一點的示值誤差超過允許值的+/-5%LEL,檢測儀就被判定為不合格。接觸燃燒型具有很好的線性,應用這種傳感器生產的測報儀也具有較小的線性誤差,但存在著傳感器靈敏度降低過快的現象,一般使用壽命也只有2-3年。第一次更換的吉孚聯儀器儀表(深圳)有限公司的4-2010IQ紅外氣體檢測儀表更短,只用了三個月不到經檢定不合格,茂石化化工分部要求整體更換為日本理研GD-A8型可燃氣體檢測器。

通過技術升級,廠家采用軟件線性化校準技術,具有很強的非線性誤差補償和和靈敏度補償功能,提高了可燃氣體報警的計量準確度,延長壽命至少2倍以上。

三、可燃氣體報警器的應用于與維護

1.可燃氣體報警器安裝位置的選擇

固定式報警器位置固定,只能在有限范圍內進行檢測,尤其是裂解、聚丙烯、丁二烯等大型裝置,安裝報警器的數量和具體位置十分重要。經過多次維護檢修的經驗,建議檢測器的安裝設置應遵循以下幾點原則:

a.對室內檢測距離不大于7.5米,室外不大于15米,并且為了便于準確、及時判斷泄漏源的位置,應在控制室的操作柜上貼有標注檢測器具體安裝位置的分布圖。

b.儲罐、油罐、液化氣/天然氣入口及出口處應設置2個或3個以上檢測器。

c.油田、化工及煤氣計量間、泵房內應配備2個以上檢測器。

d.在燃氣設備周圍可燃氣體易積聚的地方,每隔15米安裝1個以上檢測器。

e.檢測器的安裝高度應根據被測氣體密度、周圍環境和被檢測設備的高低而定。通常,檢測器的安裝應離天棚300㎜(被測氣體密度ρ<0.97Kg/m?)或距地面300㎜(被測氣體密度ρ>0.97Kg/m?)以內,距閥門等易泄漏氣體處4m以內。

f.室外安裝時,為防止雨滴濺入檢測器,應與地面保持適當的距離,并在其上安裝防雨罩。若離地面太近時需對地面做適當處理;室內有滴水源的地方,也應適當提高安裝高度。

g.當檢測器安裝在容易泄漏有機液體的管道下部時,應稍避開接口處,并最好在接口處下方設置一個接盤,檢測器安裝在盤內上方。

h.檢測器的安裝應便于現場檢驗和維修。

2.可燃氣體報警器的日常維護

在定期的檢定過程中,報警器的零點漂移、檢測探頭損壞是判斷報警器不合格的真正原因,并在我們檢維修過程中發現可燃氣體報警器的防爆設施常有破損、斷裂現象。造成零點漂移、檢測器損壞的原因及采取的主要措施:

a.部分廠家的報警器采用定電壓橋路供電方式。這樣,由于線路電阻隨大氣溫度的變化而變化,造成儀表的零點漂移,而帶來附加示值誤差,為此,可采用恒電流橋路方式消除。

b.報警器零點也有可能由于受到高濃度的可燃氣體沖擊后,并未達到損壞狀態而是使檢測元件D的電阻值發生了不可逆轉的改變,由此產生的橋路不平衡輸出造成零點漂移。這可用控制單元的調零電路處理為零輸出。如果此不平衡輸出加大到滿量程的20%,而且采取控制單元的調零手段不能調整為零輸出時,即應更換整修檢測傳感器組件。

c.沒有定期對防雨罩進行清潔,油類、霧滴凝聚,在檢測器探頭附近產生可燃氣積聚,造成零點漂移。此時應清洗積污,清洗過程務必凈潔,不能殘留溶劑(勿用汽油、丙酮之類溶劑),可用無水酒精浸泡后并用清水多次刷洗并烘干,在防雨罩損壞或無防雨罩時應及時更換安裝。在我們檢維修時多次發現類似情況。

d.人為的高濃度可燃氣氣體沖擊,如打火機、酒精棉花團、汽油液滴等直接靠近檢測元件,都可能遭致2～3倍甚至更高濃度的沖擊,輕則使傳感元件的化學活性早期衰減或失活,重則燒斷鉑金絲。因此應避免高濃度可燃氣體的沖擊。檢查其工作狀況用異丁烷氣體為標準氣源。

e.經常有滴、淋、灑、濺的場所,應改善安裝環境。

f.可燃氣體報警器自身防爆設施損壞,如防爆密封件損壞、松動、防爆撓性管破裂、緊固螺栓松動、防爆穿線盒破裂,都要及時維修或更換。

參考文獻:

[1]李權龍、袁檔星、楊茼原等《烴類氣體的智能識別》廈門大學學報(自然科學版)1996.35:67-22

[2]楊之勝、張永林《固定式可燃氣體檢測報警器運行管理中存在的問題及對策》安全、健康和環境雜志V01.62006-11