淺談特種氣體探測器在生產(chǎn)運行中的應用

楊 新

(河南鑫磊集團控股有限公司，河南安陽455141)

為了使特種氣體能夠在生產(chǎn)使用過程中得到安全保障，避免火災爆炸、環(huán)境污染、中毒等事故發(fā)生，在LED、光伏太陽能、IC等領域，特種氣體探測器應用已經(jīng)比較廣范。合理安裝、使用、維護特種氣體探測器，保障其穩(wěn)定良好運行狀態(tài)已經(jīng)成了非常重要的課題。特種氣體探測器可以提供較廣范圍的有毒氣體、可燃氣體和氧氣的檢測，以便實現(xiàn)半導體、光伏太陽能和其他生產(chǎn)工業(yè)中使用或產(chǎn)生的氣體探測。常用氣體探測器有催化燃燒型、電化學型、熱傳導型或半導體型等幾種類型傳感器，其中電化學型傳感器在特種氣體探測方面應用較廣。本文對使用過程中的美國霍尼韋爾MIDAS泵吸式氣體探測器進行分析。

1 探測器的工作原理

泵吸式氣體探測器是一個獨立的泵吸式氣體取樣系統(tǒng)，能在本地或從一個遠程點通過采樣管道提取一個樣品到位于探測器機架內(nèi)的傳感器盒。以傳感器采用電化學型為例，目標氣體通過與傳感器的電解質(zhì)內(nèi)的工作電極發(fā)生氧化或還原反應，在對電極發(fā)生還原或氧化反應，電極的平衡電位發(fā)生變化，變化值與氣體濃度成正比。探測器將電位變化轉(zhuǎn)化為4～20 mA的電流信號，經(jīng)通道轉(zhuǎn)化器送入內(nèi)部控制系統(tǒng)，從而觸發(fā)探測器輸出報警。探測器在同時可以送出4～20 mA模擬信號和報警觸點信號時，也可以將報警觸點信號通過屏蔽電纜信號線傳至報警及聯(lián)鎖系統(tǒng);4～20 mA模擬信號可以通過屏蔽電纜信號線或網(wǎng)線傳輸給PLC和遠程監(jiān)控系統(tǒng)，通過PLC控制系統(tǒng)來設置報警裝置和連鎖系統(tǒng)。如圖1所示。

圖1 探測器報警系統(tǒng)圖Fig.1 Detector alarm system diagram

2 特種氣體探測器的安裝要點

在生產(chǎn)運行中，由于固定式探測器和附帶采樣管的取樣口安裝不規(guī)范，導致探測器誤報警、不能及時報警甚至沒有發(fā)揮有效作用。探測器受自身的探測器范圍限制，對于大范圍多種設備的生產(chǎn)場所的有效探測，安裝探測器的固定點和采樣管的布置就顯得尤為重要了。由于特種氣體探測器分為有毒氣體、可燃氣體和氧氣三種類型，根據(jù)不同的氣體性質(zhì)安裝時候遵循的標準也不一致，以下幾點安裝要點筆者認為應該引起重視。

1.特種氣體探測器應采用經(jīng)國家指定機構(gòu)或其授權(quán)檢驗單位的計量器具制造認證、防爆性能認證和消防認證的產(chǎn)品;

2.國家法規(guī)有要求的有毒氣體探測器應采用經(jīng)國家指定機構(gòu)或其授權(quán)檢驗單位的計量器具制造認證的產(chǎn)品。其中，防爆型有毒氣體探測器還應采用經(jīng)國家指定機構(gòu)或其授權(quán)檢驗單位的防爆性能認證的產(chǎn)品;

3.可燃氣體或有毒氣體場所的探測器應采用固定式;

4.可燃氣體、有毒氣體檢測報警系統(tǒng)宜獨立設置;

5.便攜式可燃氣體或有毒氣體檢測報警器的配備，應根據(jù)生產(chǎn)裝置的場地條件、工藝介質(zhì)的易燃易爆特性及毒性和操作人員的數(shù)量綜合確定;

6.工藝裝置和儲運設施現(xiàn)場固定安裝的可燃氣體及有毒氣體檢測報警系統(tǒng)，宜采用不間斷電源(UPS)供電;

7.探測器應安裝在無沖擊、無振動、無強電磁場干擾、易于檢修的場所，安裝探頭的地點與周邊管線或設備之間應留有不小于0.5 m的凈空和出入通道;

8.探測器的安裝與接線技術要求應符合制造廠的規(guī)定，并應符合現(xiàn)行國家標準GB 50058《爆炸和火災危險環(huán)境電力裝置設計規(guī)范》的有關規(guī)定;

9.可燃氣體或含有毒氣體的可燃氣體泄漏時，可燃氣體濃度可能達到25%爆炸下限，但有毒氣體不能達到最高容許濃度時，應設置可燃氣體探測器;

10.有毒氣體或含有可燃氣體的有毒氣體泄漏時，有毒氣體可能達到最高容許濃度，但可燃氣體不能達到25%爆炸下限時，應設置有毒氣體探測器;

11.可燃氣體與有毒氣體同時存在的場所，可燃氣體濃度可能達到25%爆炸下限，有毒氣體也可能達到最高容許濃度時，應分別設置可燃氣體和有毒氣體探測器;

12.特種氣體屬可燃氣體又屬有毒氣體，只設有毒氣體探測器;

13.檢測比重小于空氣的可燃氣體或有毒氣體的探測器，采樣口安裝高度應高出釋放源0.5 m～2 m;

14.檢測比重大于空氣的可燃氣體的探測器，采樣口安裝高度應距地坪(或樓地板)0.3 m～0.6 m;檢測比重大于空氣的有毒氣體的探測器，采樣管口應靠近易泄漏點，其安裝高度應距地坪(或樓地板)0.3 m ～0.6 m;

15.可燃氣體釋放源處于封閉或局部通風不良的半敞開廠房內(nèi)，每隔15 m可設一臺探測器，且探測器距其所覆蓋范圍內(nèi)的任一釋放源不宜大于7.5 m，有毒氣體檢測器距釋放源不宜大于1 m;

16.比空氣輕的可燃氣體或有毒氣體釋放源處于封閉或局部通風不良的半敞開廠房內(nèi)，除應在釋放源上方設置探測器外，還應在廠房內(nèi)最高點氣體易于積聚處設置可燃氣體或有毒氣體探測器的探測點;

17.釋放源處于露天或敞開式布置的設備區(qū)內(nèi)，當探測點位于釋放源的最小頻率風向的上風側(cè)時，可燃氣體探測點與釋放源的距離不宜大于15 m，有毒氣體探測點與釋放源的距離不宜大于2 m;

18.可燃和有毒氣體探測器的探測點，應根據(jù)氣體的理化性質(zhì)、釋放源的特性、生產(chǎn)場地布置、地理條件、環(huán)境氣候、操作巡檢路線等條件，并選擇氣體易于積累和便于采樣檢測之處布置;

19.下列可能泄漏可燃氣體、有毒氣體的主要釋放源，應布置探測點:

1)氣體壓縮機和液體泵的密封處;

2)液體采樣口和氣體采樣口;

3)液體排液(水)口和放空口;

4)設備和管道的法蘭和閥門組;

5)特種氣體鋼瓶與管道的接口;

6)儲氣柜、供氣氣柜、VMB/VMP，PURGE BOX等;

7)機臺上方、配氣柜內(nèi)部、泵區(qū)、廢氣處理區(qū)等。

3 特種氣體探測器的參數(shù)設定及日常維護

特種氣體探測器運行好壞、是否能夠有效預防特種氣體泄漏引起的中毒、火災爆炸、窒息等事故，其對氣體的濃度顯示讀值是非常重要的，鑒于此探測器的參數(shù)設置及校準就是兩項關鍵指標。

3.1 特種氣體探測器的參數(shù)設定

對于不同的氣體，探測器的報警值、響應時間各有不同，這主要與氣體的物理化學性質(zhì)有關。一般探測器廠家都會設置好氣體的報警濃度值或參考值，也有根據(jù)客戶需求在現(xiàn)場進行設置的，這些設定報警值都在相關的國家標準要求范圍內(nèi)。

3.1.1 特種氣體探測器的報警值設定

按照我們國家規(guī)定，一般可燃性氣體探測器的檢測范圍下限為零，上限應大于或等于爆炸下限;有毒氣體探測器的檢測范圍下限為零，上限就大于3倍最高容許濃度;氧氣探測器用于缺氧檢測，檢測范圍下限為零，上限應大于25%體積百分濃度，對于氧氣泄漏檢測，下限為零，上限應大于40%體積百分濃度。

3.1.2 特種氣體探測器的響應時間設定

按照我們國家規(guī)定，一般可燃性氣體探測器的檢測與報警響應時間必須在30 s以內(nèi);有毒氣體探測器的檢測與報警響應時間必須在30 s以內(nèi);氧氣探測器檢測與報警響應時間必須在20 s以內(nèi)。

3.2 特種氣體探測器的日常維護

針對泵吸式氣體探測器，調(diào)試一般包括泵的采樣流量校準、過濾器的更換和傳感器的更換等。

3.2.1 泵的采樣流量校準

由于泵體在長時間不間斷的運行中，效率會逐漸的有所下降，所以要定期對泵體的采樣流量進行校準，同時泵體也是有壽命的，不同的工作環(huán)境，壽命有所不同，一般都在2 a左右。

1.在探測器進氣口的管道上安裝一個適配器，將適配器的進氣流量調(diào)節(jié)閥全部打開;

2.操作探測器本體上的按鍵選擇流量校準，出現(xiàn)“FLOW”子菜單后按確認;

3.探測器會自動提示已準備好零點流量偏移，按確認后會自動10 s倒計時讀取零點流量偏移進行校準;

4.然后會提醒用戶設置設置點1流量，用戶可以通過適配器的調(diào)節(jié)閥調(diào)整至設置點1的目標值，然后按確定;

5.然后會提醒用戶設置設置點2流量，方法同上，然后按確定;

6.如果成功則屏幕顯示UPdt(更新)，流量校準完成。

3.2.2 過濾器的更換

采樣管道上安裝有粉塵過濾器，探測器內(nèi)部也有內(nèi)置過濾器，粉塵過濾器是保護內(nèi)置過濾器，延長其使用壽命，對于采樣環(huán)境較好的地方粉塵過濾器可以使用3個月左右，內(nèi)置過濾器一般在1a以上。過濾器可以保護探測器的運行穩(wěn)定性以及延長使用壽命。

3.2.3 傳感器的更換

電化學式傳感器在工作中由于消耗內(nèi)部化學物質(zhì)，所以探測器中的傳感器是有使用壽命的，設備廠家一般都會標明使用壽命的，但是這種使用壽命往往和傳感器的使用次數(shù)有關。經(jīng)常性的在高濃度被檢測氣體下工作，使得被測物質(zhì)與傳感器內(nèi)化學物質(zhì)反應，必定會縮短傳感器的使用壽命，反之會延長使用壽命。傳感器一般每半年需要進行標氣校準，如果傳感器無法識別標氣，則必須更換傳感器。

4 總結(jié)

目前，隨著國內(nèi)在光伏太陽能、LED、IC等領域的快速發(fā)展，特種氣體行業(yè)也得到了飛速的發(fā)展。從無到有、從小到大、從粗到細正在一步步走向產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的道路。特種氣體的產(chǎn)業(yè)化應用不僅給我們帶來了新的動力，伴隨而來的還有很大的安全隱患，因為我們在特種氣體產(chǎn)業(yè)化方面起步比較晚，一些標準和安全防范措施尚未成立或正在探討之中，未形成規(guī)范標準。安全防護方面仍然需要依靠國外技術支持，像特種氣體探測器設備方面絕大多數(shù)都在使用國外設備，而這些安全防護設備在應用過程中沒有正確使用，就會給生產(chǎn)企業(yè)帶來很大的安全隱患，甚至威脅到人們的生命安全。

因此，特種氣體探測器在生產(chǎn)過程中得到合理應用，是非常有必要的。少量特種氣體在生產(chǎn)場所泄漏到空氣中形成較低的濃度，可以被特種氣體探測器檢測到，觸發(fā)報警提醒，使我們能夠及時發(fā)現(xiàn)并處理，避免中毒、火災、爆炸、污染環(huán)境等事故的發(fā)生，讓企業(yè)能夠安全、高效的運行，人們的生命安全系數(shù)也會得到很大提高。

［1］王剛，黨曉利.淺談可燃氣體檢測報警器管理及應用［J］.安全、健康和環(huán)境，2006，6(6):25.

［2］GB 50493—2009石油化工可燃氣體和有毒氣體檢測報警設計規(guī)范［S］.

［3］GB 12385—90作業(yè)環(huán)境氣體檢測報警儀通用技術要求［S］.

［4］陳偉新.特種氣體報警系統(tǒng)安裝要點［J］.廣東科技，2006，6(154):44-45.