可燃性氣體探測器針對汽油油氣探測規律的研究

岳剛，郭緒強，李靜，劉凱

（1. 中國石油大學（北京）重質油國家重點實驗室，北京102249； 2. 北京航星網訊技術股份有限公司，北京100190）

可燃性氣體探測器針對汽油油氣探測規律的研究

岳剛1，郭緒強1，李靜1，劉凱2

（1. 中國石油大學（北京）重質油國家重點實驗室，北京102249； 2. 北京航星網訊技術股份有限公司，北京100190）

主要是氣體探測器針對可燃性氣體組分的研究，在探究過程中利用不同類型氣體標定的氣體探測器對可燃性氣體進行測定，分析可燃性氣體中的重要組分，分析兩者氣體探測器示數和可燃氣體含量之間的關系，同時探究不同類型探測器在同一氣體環境下測定數據結果之間的關系，通過對數據的分析，使可燃氣體探測器更好地應用于實際生產中。

氣體探測器；可燃性氣體；檢測；一致性

Abstract:Components of combustible gas were studied by the gas detector. In the process of experiment, the gas detector calibrated by different type of gas was applied to research combustible gas, then the components of the combustible gas were analyzed, and the relationship between readings of the gas detector and components of combustible gas was investigated. At the same time, the detection results of different type of gas detectors for the same combustible gas were compared. Through the analysis of data, the gas detector will be better applied in the safe industrial production.

Key words:Gas detector; Combustible gas; Detection; Consistency

隨著現代工業的快速發展，在大氣環境中也存在著越來越多的可燃、易燃性氣體，在沒有相關的測定標準條件下，可燃性氣體在環境中的積累量越來越多，這樣不但有著一定的危險，而且影響相關工業的發展以及工業安全生產，也同時影響著人們的生活質量，必須采取一定的措施對環境中的可燃性氣體進行含量的探測，同時對氣體進行合理的處理[1,2]。

近年來，隨著國家對環保的要求，許多企業和研究機構逐漸更多地關注對環境中可燃氣體含量的探測，而且通過設定不同的環境條件和標準來研制相關的探測設備，將環境中的可燃性氣體含量進行測定，其中可燃氣體探測器就是一種比較典型的測定可燃性氣體的設備，可以針對不同類型的可燃性氣體來鑒定。可燃性氣體探測器的種類有很多，其中在本文中主要是針對比較常使用的紅外吸收型氣體探測器進行相關可燃氣體的探究[3,4]。

1 實驗原理

激光紅外氣體探測器主要是利用測定的氣體中同組分對特定類型的波長的進行吸收，特定的氣體組分只能夠相應的吸收特定波段的紅外光，各種類型的氣體組分之間相互不影響，互不干擾。可燃氣體的含量的不同，則在氣體探測器上對應不同的數值，同時利用氣相色譜儀進行相應的氣體組分的分析，通過氣相色譜中出現的對應的各種氣體峰，標定出相應的濃度，測定氣體組分中的各種氣體，進而分析氣體探測器的示數值和氣相色譜中分析的各種氣體含量的關系進行對比分析[5,6]。

2 實驗設備和樣品

中石油 95#汽油（燕港加油站），中石化 92#（中關村加油站），中石化 95#（青龍橋加油站），紅外可燃氣體探測器1（正丁烷），紅外可燃氣體探測器2（異戊烷），紅外可燃氣體探測器3（正戊烷），氣相色譜儀（Agilent 7890A GC），密封氣室，洗耳球，導氣管若干等。

3 實驗過程

驗證不同氣體標定的探測器對汽油油氣測定的數據分析，同時驗證同一傳感器對不同汽油油品揮發出來的油氣測定是否存在一致性。

3.1 實驗裝置

氣體探測實驗裝置是由三個可燃性氣體探測器1,2,3通過導氣管路與油氣封閉氣室10相互連接，通過調節探測器連接封閉氣室4中油氣的質量分數來改變探測器的讀數，然后通過氣相色譜儀進行油氣組分的分析。實驗裝置如圖1所示。

圖1 氣體探測實驗裝置Fig.1 The experimental apparatus of gas detection

3.2 實驗步驟

（1）打開5，6，7，利用洗耳球由8向盛有汽油的密閉容器中吹入空氣，則汽油油氣經由導氣管進入探測器所在的密閉氣室。

（2）關閉5，6，7，8，待探測器示數穩定1 min后，記錄各個探測器示數，并利用針管從探測器的密封氣室器抽取40 mL油氣,然后將氣體在氣相色譜儀中進行分析，調用相應的色譜程序，通過出現的色譜峰分析油氣組分組成，記錄油氣組分含量（本實驗過程中分析的是油氣的百分含量）。

（3）改變吹入空氣量從而改變各個密封氣室內油氣含量，重復步驟（1）（2）。

（4）記錄探測器和色譜儀數據。

（5）改變汽油油氣的種類，重復上述步驟，并記錄數據。

（6）數據處理。

4 數據結果及分析

在實驗中利用可燃性氣體探測器對油氣組分進行分析，通過氣相色譜儀記錄油氣中各項組分的質量分數，通過表1、表2、表3記錄組分中的各項組分質量分數，然后通過數據分析軟件origin對組分中的丁烷烴類（C4）、丁烯烴類(C4=)、戊烷烴類(C5)、己烷組分(C6)的質量分數與探測器讀數之間的關系進行分析，結果如圖2、圖3、圖4所示。

4.1 氣體探測器對中石化92#汽油組分的色譜分析

表1 氣體探測器對中石化92#汽油組分測定Table 1 The measured data of Sinopec 92#gasoline by the gas detector

圖2 探測器與油氣組分的關系Fig.2 The relationship between the detector and gasoline components

表2 氣體探測器對中石化95#汽油組分測定Table 2 The measured data of Sinopec 95#gasoline by the gas detector

表3 氣體探測器對中海油95#汽油組分測定Table 3 The measured data of CNOOC 95#gasoline by the gas detector

圖3 探測器與油氣組分的關系Fig.3 The relationships between the detector and gasoline components

圖4 探測器與油氣組分的關系Fig.4 The relationships between the detector and gasoline components

在不同類型的探測器的測定中，實驗中采用三種不同的汽油，可燃氣體探測器的讀數為儀器讀數，可燃氣體含量通過氣相色譜儀測定的 C4烷烴、C4烯烴、C5烷烴以及 C6組分，由于組分中 C6的含量較低，分析主要以 C4烷烴、C4烯烴、C5烷烴為主，實驗中就將三者含量的變化隨探測器讀數之間的關系進行相應的分析。每次測定多組實驗，探究兩者之間的關系，通過利用數據分析軟件進行分析。

5 結論與分析

（1）結合實驗的數據及兩者之間的變化關系，利用紅外型氣體探測器可以很好的對可燃性氣體組分的測定，在實驗的過程中選用不同類型的汽油進行分析研究，在氣體探測器上都可以通過讀數和可燃氣體含量進行兩者之間的關聯，通過數據和圖表可以發現二者基本上是正相關關系，在分別對油氣中的組分進行分析時，可以得到各種組分隨探測器讀數之間的關系變化，基本上都是呈正相關關系。

（2）本實驗中測定了三種不同的常用汽油，針對于不同汽油油品揮發出來的油氣，利用同一氣體環境下的三個氣體探測器倆測定，可以發現三種探測器基本上是相互一致性進行相應的數值變化，雖然兩者是利用不同組分進行標定的氣體探測器，但兩者之間的變化性是一致的，因此可以得出，在測定的可燃氣體是 C4烷烴、C4烯烴及 C5烷烴組分的可燃性氣體時，兩種探測器作用具有一致性。

（3）在實驗的過程中，對汽油油氣中的可燃氣種類利用氣相色譜進行更加詳細的含量分析，每一種可燃氣體都有相應的變化規律，將更加有利于對環境中可燃性氣體的分析與研究。

本文中通過利用不同類型的可燃氣體探測器對不同類型的汽油油氣進行相應的測定，可以很好的分析出環境中可燃氣體的含量，而且也可以更好的應用于工業的安全生產中，具有很好的指導性和實際性意義。

［1］陳嵐.簡述可燃氣體報警器的檢測和應用[J].上海計量測試,2004,(5)∶29-30.

［2］李祖斌，姜建偉，文峰.可燃易爆有害氣體報警器自動檢定裝置的研制［J］.中國測試技術，2008（04）：65-66.

［3］穆克，韓志剛.有毒有害氣體報警器數字檢測系統的設計［J］.遼寧石油化工大學學報，2012（01）：46-47.

［4］高龍文.可燃性,有毒性氣體檢測報警器使用及故障處理[J].中國石化自動化市場,2008(9)∶40— 42.

［5］Chan K, Ito H, Inaba H.10 km-long fibre-optic remote sensing of CH4gas by nearinfrared absorption [J].Appl.Phys., 1985,B38∶11-15．

［6］Wartinelli R U. Near-infrared In Ga As/ INP distributed-feedback lasers for spectroscopic applications[J].Proc.SPIE, 1994(2)∶292-307．

Research on the Detection Law of Gasoline Components by the Inflammable Gas Detector

YUE Gang1,GUO Xv-qiang1,LI Jing1,LIU Kai2

（1. State Key Laboratory of Heavy Oil process, China University of Petroleum, Beijing 102249, China；2. Beijing Hangxing Networking Technology Co., Ltd., Beijing 100190, China）

TE 624

A

1671-0460（2017）09-1950-04

2017-01-04

岳剛（1991-），男，山東省菏澤市人，在讀博士，中國石油大學（北京），研究方向：流體相平衡。E-mail：ygcup3658@gmail.com。

郭緒強（1963-），男，教授，博士，研究方向；流體相平衡。E-mail：guoxq@cup.edu.cn。