氣體檢測器選用探討

成兆坤 于麗麗（煙臺萬華化工設計院有限公司 山東省煙臺市 264006）

石油化工和其他化工企業是有毒有害氣體存在較為普遍的場所，為了防患于未然，通常根據工藝生產的特點，在生產裝置、倉庫廠房或罐區內設置一定數量的可燃氣體及有毒氣體檢測器，當有害氣體發生泄漏并達到一定濃度時檢測器可現場發出聲光報警，同時可將報警信號送至就近的控制室或值班室，提醒工藝操作人員對現場緊急情況進行處理，最大限度的保證裝置及人員的安全。

一、儀表選型

1.可燃氣體檢測器

當一定濃度的可燃氣體和氧氣發生混合時，具有一定能量的明火或電流就能點燃可燃氣體，甚至發生爆炸。目前國內外石化裝置上常用的可燃氣體檢測器一般有催化燃燒式、紅外線式這兩種類型。

催化燃燒式檢測器可以看成是一個小型化的熱量計，它的結構是一個惠斯通電橋。可燃氣體自然擴散到傳感器的催化燃燒室，燃燒室中兩只傳感器元件上的催化劑使可燃性氣體進行無火焰燃燒，從而產生熱量。溫度的變化使感應電阻的電阻值發生變化，這種變化破壞了電橋平衡，并產生非常微小的電壓差信號，可燃氣體濃度值是與該電壓差成正比的。

紅外線式檢測器多采用雙光束檢測原理。兩個光束探頭敏感性對應不同波長范圍，可燃性氣體會吸收某一波段的紅外線，到達兩個探頭的紅外線強度之差轉換成氣體濃度，吸收的紅外輻射強度服從朗伯比爾定律。

目前從前期投資、使用效果、后期檢維修等角度綜合考慮，催化燃燒式氣體檢測器的綜合性能最為優越，是市場上使用最多的可燃氣體檢測器。

2.有毒氣體檢測器

在目前的技術環境下，目前還沒有任何一種技術可以明確地、快速地、便宜地測定有毒氣體的成分。在選擇合適檢測方法的同時要考慮和兼顧到各種各樣的因素。

電化學氣體檢測器用于檢測有毒氣體。它傳感器筒狀塑料殼體內，裝有反應電極、工作電極、參比電極，電極間充滿電解液，由工程塑料做成的隔膜在頂部封裝。電極間加電壓且連接前置放大器。穿透涂有重金屬催化劑薄膜的氣體與電解質內的工作電極發生氧化還原反應，電極平衡電位發生變化，變化的量與有毒氣體的濃度成正比。

光離子檢測器在英文中簡稱PID檢測器，它通常用于檢測揮發性有機化合物（VO C）。該檢測器使用具有一定能量的紫外光源作為氣體離子化能量源，當氣體進入檢測器通過紫外光源時被擊碎并離子化，帶電氣體電荷通過電極收集板產生電流，之后氣體“復合”為原來的形式流出儀器，測量產生電流就可相應計算出氣體的濃度。PID檢測器可在1ppb到10000 ppm范圍內準確測量VO C以及其它有毒氣體，它可以檢測四碳以上的有機化合物，靈敏度高且響應速度快。

二、檢測器的安裝及維護保養

氣體檢測器有便攜式及固定式兩種，便攜式一般用于生產操作人員巡檢時隨身攜帶使用，大多數的氣體檢測器是通過各種安裝附件固定在生產裝置、倉庫廠房或罐區內。檢測器的安裝除了要位置合理、利于快速檢測外還要注意不應影響裝置及廠房的整齊美觀，不得占據檢維修通道。

由于可燃氣體檢測儀工作環境一般較為惡劣，污染性氣體和積塵都可能進入儀器內部。因此需要定期對可燃性氣體檢測儀進行清洗，保養，以提高儀器的精確度和靈敏度。為了確保氣體檢測儀不受電磁干擾，最好對儀器的接地進行檢測，杜絕儀器未接地或者接地不達標等狀況。確保儀器的可靠性，要防止儀器元件老化引起的故障，對超期服役的系統等要及時更換。不同應用場所，應選用不同氣體檢測儀，以減少對傳感器的毒化作用和縮短傳感器壽命定期校準，由于精密儀表存在溫漂，所以必須對儀表定期進行校準、測試信號輸出。固定式產品根據傳感器工作原理不同，校準時所通入的氣體流量和通氣時間也有所不同。

三、監控系統方案

通常情況下，工藝裝置或儲運設施的控制室、現場操作室是操作人員常駐和能夠采取措施的場所。現場發生可燃氣體和有毒氣體泄漏事故時，報警信號發送至操作人員常駐的控制室、現場操作室等進行報警，有利于控制室、現場操作室的操作人員及時采取措施。

目前設計中常用的方案有以下三種：

1.FGS系統

獨立設置是指氣體檢測報警系統的檢測與發出報警信號的功能不受對應裝置生產控制儀表系統故障的影響。目前該系統主要為FGS（Fire and gas system）系統，輸入可連接關鍵設備、罐區、MCC及CCR的火災探頭及氣體檢測探頭。其輸出可連接DCS及ESD采取緊急措施，如啟動消防水泵，切斷生產區的電源，通過公共報警系統通知生產區的所有人員，有火災情況發生，及時處理火情。

2.監控盤系統

在中小型裝置中，報警系統也可選用監控盤儀表。目前大多數的氣體檢測器廠家可以提供多功能的盤裝控制器，該控制器安裝方式靈活可以壁掛也可以機柜安裝，它可對來自現場的檢測器信號進行顯示、聲光報警及聯鎖（關閥、停風機等），并可以將信息通訊至其它系統。小型控制器一般為8通道、16通道，大中型控制器一般支持64通道、128通道甚至更多。

3.DCS系統

在目前的設計當中，將來自現場的氣體檢測器信號直接送入D CS是一種常見做法，但要注意的是信號IO必須獨立且要設置單獨的氣體監測站進行在線監控。

結束語

為保證石化裝置及生產人員的安全，正確的設計、安裝、維護氣體檢測報警系統是必不可少的途徑。

[1]文科武,李蘇秦,羅明等.GB50493-2009石油化工可燃氣體和有毒氣體檢測報警設計規范[S].北京：中國計劃出版社，2009：1～43.

[2]楊筑,姜傳勝,朱剛等.GB12358-2006作業場所環境氣體檢測報警儀通用技術要求[S].北京：中國標準出版社，2006：1～17.