光干涉式甲烷測(cè)定器和催化燃燒式甲烷檢測(cè)報(bào)警儀在實(shí)際使用中的應(yīng)用分析

王素玲

（山西煤礦設(shè)備安全技術(shù)檢測(cè)中心，山西 太原 030045）

光干涉式甲烷測(cè)定器和催化燃燒式甲烷檢測(cè)報(bào)警儀在實(shí)際使用中的應(yīng)用分析

王素玲

（山西煤礦設(shè)備安全技術(shù)檢測(cè)中心，山西 太原 030045）

通過(guò)光干涉式甲烷測(cè)定器和催化燃燒式甲烷報(bào)警儀的對(duì)比分析，找出他們的不同特點(diǎn)，說(shuō)明它們?cè)诿旱V甲烷濃度測(cè)定中發(fā)揮不同的重要作用。

光干涉式甲烷測(cè)定器；催化燃燒式甲烷報(bào)警儀；原理；測(cè)定方法；甲烷濃度

1 光干涉式甲烷測(cè)定器和催化燃燒式甲烷報(bào)警儀的相同點(diǎn)

均能測(cè)定甲烷濃度；有一定的使用期限且需要定期檢查、維修、校驗(yàn)，送質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門授權(quán)的法定計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)檢定；有攜帶方便、安全可靠的特點(diǎn)。

2 光干涉式甲烷測(cè)定器和催化燃燒式甲烷報(bào)警儀的不同點(diǎn)

（1）測(cè)定氣體種類不同。催化燃燒式甲烷測(cè)定器只能測(cè)定甲烷濃度，光干涉式甲烷測(cè)定器可測(cè)甲烷和二氧化碳濃度。

（2）測(cè)定范圍和最大允許誤差不同。催化燃燒式甲烷報(bào)警儀測(cè)量范圍是 （0～4）%CH4，mPE:±（0.1～0.3）%CH4，在測(cè)定范圍內(nèi)可以準(zhǔn)確測(cè)定甲烷濃度，超出范圍則不能測(cè)定甲烷濃度，且損壞儀器。光干涉式甲烷測(cè)定器測(cè)量范圍是（0～10）%CH4,mPE:±（0.05～0.3）%CH4，在測(cè)定范圍內(nèi)可以準(zhǔn)確測(cè)定甲烷濃度，超出范圍不能測(cè)定甲烷濃度，但不會(huì)損壞儀器。

（3）測(cè)定方式和顯示方式不同。催化燃燒式甲烷報(bào)警儀在工作地點(diǎn)測(cè)定時(shí)，將儀器舉到測(cè)定位置，即可測(cè)出甲烷濃度，通過(guò)顯示屏讀數(shù)，且具有聲光報(bào)警信號(hào)，可連續(xù)測(cè)定環(huán)境中甲烷濃度值。光干涉式甲烷測(cè)定器在工作地點(diǎn)測(cè)定時(shí)，將儀器舉到測(cè)定位置，擠壓吸氣球5次～10次，氣體通過(guò)儀器發(fā)生折射，產(chǎn)生干涉條紋，即可從目鏡中讀數(shù)。但光干涉式甲烷測(cè)定器與測(cè)定點(diǎn)的溫度和大氣壓力有關(guān)，測(cè)定結(jié)果需乘以校正系數(shù)，才能得出甲烷濃度的最后結(jié)果。無(wú)聲光報(bào)警信號(hào)，不能連續(xù)監(jiān)測(cè)。

（4）構(gòu)造和原理不同。催化燃燒式甲烷報(bào)警儀由傳感器、電源、放大電路、警報(bào)電路、顯示電路等組成。具有操作方便、讀數(shù)直觀、體積小、重量輕、維修方便等特點(diǎn)，但使用期限較短。

工作原理是儀器應(yīng)用載體催化原理，由載體催化元件構(gòu)成測(cè)量電橋，當(dāng)儀器所處的環(huán)境中存在甲烷時(shí)，由于甲烷在催化元件表面產(chǎn)生無(wú)焰燃燒，使載體催化元件的阻值發(fā)生變化，橋路失衡產(chǎn)生信號(hào)輸出，信號(hào)大小與甲烷含量成線性比例關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)甲烷含量的檢測(cè)與報(bào)警。

光干涉式甲烷測(cè)定器由光路、電路、氣路三大系統(tǒng)組成。光路系統(tǒng)由電源、聚光鏡、平面鏡、平行玻璃、折光棱鏡、反射棱鏡等組成。電路系統(tǒng)由電池、燈泡、開(kāi)關(guān)等組成。氣路由吸收管、進(jìn)氣管、干燥管、氣室、盤形管等組成。具有操作簡(jiǎn)單，安全可靠，使用期限長(zhǎng)，但構(gòu)造復(fù)雜，維修不便等特點(diǎn)。

工作原理是由光源發(fā)出光經(jīng)過(guò)聚光鏡到達(dá)平面鏡，并經(jīng)反射與折射形成兩束光，分別通過(guò)甲烷室和空氣室，經(jīng)折射棱鏡折射后一同進(jìn)入反射棱鏡，再反射入望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)，在物鏡的焦平面上產(chǎn)生干涉條紋。

當(dāng)被測(cè)環(huán)境中沒(méi)有甲烷氣體時(shí)，測(cè)定器的甲烷室和空氣室均充入的是空氣，折射率和光程相同，測(cè)定器中的干涉條紋不產(chǎn)生移動(dòng)。當(dāng)被測(cè)環(huán)境中有甲烷氣體時(shí)，由于甲烷室空氣成分發(fā)生變化，折射率發(fā)生改變，甲烷室的光程也隨之改變，干涉條紋發(fā)生移動(dòng)。干涉條紋的移動(dòng)量與甲烷體積分?jǐn)?shù)成比例，測(cè)定條紋的移動(dòng)量便可測(cè)量出空氣中甲烷體積分?jǐn)?shù)。

（5）測(cè)定方法和步驟不同。催化燃燒式甲烷報(bào)警儀在使用前必須保證電量充足，保證其可靠工作。打開(kāi)電源預(yù)熱15 mi n，在新鮮空氣中觀察顯示值是否為零，如有偏差按儀器使用說(shuō)明書(shū)的要求對(duì)其進(jìn)行零點(diǎn)調(diào)整。測(cè)量時(shí)將儀器的傳感器部位舉至或懸掛在測(cè)量點(diǎn)處，經(jīng)十幾秒的自然擴(kuò)散即可讀出甲烷濃度值。

光干涉式甲烷測(cè)定器在待測(cè)點(diǎn)附近的進(jìn)風(fēng)巷道中，捏放吸氣球5次～10次，按“對(duì)零”操作方法進(jìn)行調(diào)零，使選定的黑基線對(duì)準(zhǔn)零位。將連接CO2吸收管進(jìn)氣口的膠皮管伸向待測(cè)位置，捏放吸氣球5次～10次，將待測(cè)氣體吸入甲烷室。按下電源開(kāi)關(guān)，在目鏡中觀察黑基線的位置，如恰與某整數(shù)刻度重合，讀出該處刻度數(shù)值即可。如黑基線位于兩個(gè)整數(shù)之間，則順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)微調(diào)，使黑基線退到較小整數(shù)位上，然后從微調(diào)刻度盤上讀出小數(shù)位。將小數(shù)位和整數(shù)位相加，即為測(cè)出的甲烷濃度值。

（6）測(cè)量結(jié)果的差異性。在同一環(huán)境中（同一時(shí)間、同一位置）使用兩種儀器檢測(cè)甲烷濃度時(shí)，讀數(shù)不同。催化燃燒式甲烷報(bào)警儀使用中不受環(huán)境的影響，光干涉式甲烷測(cè)定器使用中受溫度、大氣壓的影響，顯示值根據(jù)當(dāng)大氣壓、溫度進(jìn)行修正方可得出測(cè)量值。

光干涉式甲烷測(cè)定器讀數(shù)校正公式：

式中：X為真實(shí)甲烷濃度；X'為顯示值；P2為測(cè)量地點(diǎn)大氣壓；T2為測(cè)量地點(diǎn)溫度。

由公式可知：在同一地點(diǎn)，溫度相同時(shí)，光干涉式甲烷測(cè)定器顯示值與當(dāng)?shù)卮髿鈮撼烧龋蜕轿鞯貐^(qū)而言，海拔高，氣壓低，因此光干涉式甲烷測(cè)定器讀數(shù)偏低，即兩種儀器在同一地點(diǎn)測(cè)量甲烷濃度時(shí)讀數(shù)不同。

（7）使用中的注意事項(xiàng)。催化燃燒式甲烷報(bào)警儀在攜帶和使用過(guò)程中，嚴(yán)禁猛烈摔打、碰撞，被水澆淋或浸泡。使用中發(fā)現(xiàn)欠壓時(shí)，應(yīng)立即停止使用，否則會(huì)影響儀器正常工作和使用壽命。根據(jù)AQ1029－2007《煤礦使用監(jiān)控系統(tǒng)及檢測(cè)儀器使用管理規(guī)范》的要求，每10 d必須使用標(biāo)準(zhǔn)氣體按說(shuō)明書(shū)的要求調(diào)校一次。

光干涉式甲烷測(cè)定器攜帶和使用時(shí)，防止和其他硬物碰撞，以免損壞儀器內(nèi)部零件和光學(xué)器件。當(dāng)干燥管中的鈉石灰失效時(shí)，吸收CO2的能力下降，因CO2與甲烷的折射率相當(dāng)，此時(shí)測(cè)得的甲烷濃度會(huì)偏高，所以使用中應(yīng)注意檢查鈉石灰，定期對(duì)其進(jìn)行更換。如鈉石灰顆粒較大，氣體通過(guò)吸收管速度較快，接觸時(shí)間太短，不能完全吸收，因此鈉石灰顆粒直徑應(yīng)保持在3mm～5mm。在火區(qū)、密閉區(qū)等缺氧的地點(diǎn)，由于氣體成分變化大，用光干涉式甲烷測(cè)定器測(cè)定甲烷濃度時(shí)，讀數(shù)會(huì)偏大（氧氣濃度每降低1%，甲烷濃度測(cè)定結(jié)果會(huì)偏大約2%），此時(shí)不應(yīng)使用光干涉式甲烷測(cè)定器進(jìn)行測(cè)定。光干涉式甲烷測(cè)定器使用中受環(huán)境的影響較大，因此應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)卮髿鈮汉蜏囟葘?duì)其讀數(shù)進(jìn)行修正。使用前應(yīng)認(rèn)真檢查所裝盤形管和橡皮堵頭及膠管各段接頭是否有漏氣的地方，如有漏氣會(huì)造成空氣室中空氣不新鮮，折射率增大，折射率差降低，甲烷讀數(shù)降低。應(yīng)定期對(duì)儀器進(jìn)行檢查、維護(hù)、校正，嚴(yán)禁使用帶病的儀器。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，催化燃燒式甲烷報(bào)警儀和光干涉式甲烷測(cè)定器各有優(yōu)點(diǎn)和不足，但都是礦井甲烷濃度測(cè)定不可缺少的安全儀器。相關(guān)單位應(yīng)正確使用、定期檢定，使其繼續(xù)發(fā)揮瓦斯管理安全哨兵的作用，為減少煤礦安全事故的發(fā)生提供保證。

Application Analysis of Light Interference Methane Measuring Meter and Catalysis Combustion Type Methane AlarmDetector

WANG Su-ling
(ShanxiCoalEqui pment Safety Technology Testing Center,Tai yuan Shanxi030045，Chi na)

y the comparison of light interference methane measuring meter and catalysis combustiontype methane alarmdetector, the paper points out their owndifferent characteristics and explains theirimportant effects in the methane concentration detection.

light interference methane measuring meter, catalysis combustion type methane alarmdetector;principle;measuring methods;methane concentration

TD77+2

A

1672-5050（2010）12-0062-03

編輯：徐樹(shù)文

2010-10-22

王素玲（1981—），女，山西長(zhǎng)治人，本科，注冊(cè)安全工程師，從事煤礦安全儀表的檢定工作。