天然氣檢測儀檢定注意事項及常見故障處理

張 政

（臨沂天方建設研究試驗有限公司，山東 臨沂 276000）

隨著時代的不斷推進與發展，科學技術迅速發展，人們發現可利用的資源越來越多，天然氣是人類可利用資源之一。隨著全球性環境問題的嚴峻，人們認識到環境保護的重要性，這無疑推動了天然氣凈化技術的發展。一旦天然氣泄漏，會導致火災的發生，且空氣內的天然氣達到一定濃度后，會導致人窒息。在封閉環境內，天然氣達到一定比例，則會產生爆炸事故[1]。一旦發生天然氣爆炸，將會夷平房屋，殃及周圍建筑。甲烷在空氣內的爆炸下限為5.0%，上限為15.0%。

1 天然氣體檢測儀的基本結構與工作原理

天然氣檢測儀主要是由化學傳感器、光學傳感器、電子部件、顯示部分組成，傳感器將環境內的天然氣轉換為電信號，顯示出濃度（摩爾分數），具有明顯的聲光報警功能與遠距離探測功能。儀器劃分為便攜式天然氣檢測儀、固定式天然氣氣體檢測儀。前者又劃分為擴散式和泵吸式：擴散式的儀器結構比較簡單，且使用壽命較長，使用比較省電，但檢測期間會受到風向、風速的影響，僅適用于室內、不受風場所；泵吸式儀器在前者基礎上，增加了氣體捕獲罩、吸氣泵，不會受到風速與風向的影響，采集率較高，且應用比較廣泛。若現場需要連續檢測24h 天然氣濃度時，需要選擇固定式的天然氣檢測儀。

2 天然氣體檢測儀檢定過程中注意事項

2.1 環境條件控制

檢定要嚴格執行規程內的環境條件要求，環境溫度在0-40℃以內，相對濕度在85.0%以內。一般實驗室環境就可滿足規程要求，現場檢定環境需注意，冬天溫度若在0℃以下，夏天溫度在40℃以上，不適合檢定。大部分的天然氣檢測儀選擇的是電化學傳感器，反應受到溫度與濕度的影響比較大，雖說制造商實施了相應的溫度補償措施，但傳感器的輸出相應存在著一定的誤差，極端天氣下輸出相應變化較大[2]。若濕度過高，傳感器表面會聚集很多的水汽，會將目標氣體的進入通道縮小，測定環境的濕度不可過高。

2.2 標準氣體氣路要求

結合被檢測儀器的采樣方式，使用流量控制器開展流量控制，通氣流量的控制要在說明書規定范圍內。檢定吸入式儀器時，要確保流量控制器的旁通流量計有氣體放空，見圖1。能夠促使氣體標準物質進氣流量大于儀器自身吸氣的流量，避免吸入零點氣體、氣體標準物質同時吸入周圍空氣、干擾氣體，避免檢定結果產生偏差。

圖1 流量控制器

檢定擴散式儀器配備有專門的標定罩，若其不匹配，將會影響檢定結果。標定罩側面有開口，其作用是將傳感器表面空氣排除，避免壓力增加影響儀器的精準度。天然氣本身吸附力較強，氣路、減壓閥會吸附標準氣體，導致氣體濃度降低，為避免這一現象，可選擇不銹鋼材質氣路、減壓閥。天然氣對氣路、減壓閥材質的適應性見下表1，送氣管路要縮短，盡量控制在1m，避免對響應時間產生影響。

表1 天然氣對氣路、減壓閥材質的適應性

2.3 示值誤差的檢定

先要判斷儀器是否為零，若未歸零，要適當的調整。就便攜式儀器，需要提前預熱，注意在無干擾氣體的狀況下開機。在零點調整完成之后，通入濃度測量范圍為上限值的80.0%，適當調整氣體標準物質量程。若穩定顯示數值與標準數值差之間存在誤差，但在限定誤差數值內，可不調整。若大于限定誤差數值，需要校準儀器設備。

3 天然氣體檢測儀常見故障處理

天然氣檢測儀由探測器、傳輸系統、控制器（DCS）組成，在日常運行維護過程中，若不同組成部分出現故障，將會影響天然氣氣體濃度檢測數值的精準性。探測器故障由傳感器、電路組件、信號感應模塊等故障導致，會引起探測器的反應減緩，或者是無反應，無任何的數據顯示，存在零點漂移與亂報警等故障?？刂破鞯淖饔迷谟谔幚硖綔y器供電，顯示探測器回傳信號[3]。傳輸器故障由供電電壓、電流與信號傳輸線纜等故障導致，使得探測器無數據顯示或者是控制器顯示故障等。平時檢定工作開展階段，常見的故障主要有以下幾點：

3.1 零點漂移

天然氣檢測儀零點上下漂移，要先檢查周邊天然氣、干擾氣，若排查探測器后，發現電壓數值偏高，通入零點氣體進行校準，使主機顯示為零。若仍無法進行零點調整，分析原因為探測器內的傳感器故障。若氣體檢測警報器受到高濃度天然氣與干擾氣，存在高溫蒸汽、有機溶劑、或者是傳感器使用壽命超期等，要考慮立即將傳感器更換。

3.2 示值誤差較大

在進行天然氣檢定時，顯示數值誤差較大。氣體檢測警報器傳感器使用時間越久，使用環境內被測氣體出現則愈發頻繁，探測器在高溫、高濕度環境內，會出現傳感器現行衰減，且示值誤差會增加。此故障處理期間，需要適當地接入標準氣體，按照廠家的說明書，及時校準，適當調整，若通過校準顯示數值無法達到氣體濃度時，則認為是傳感器失效，需立即更換。使用部門要定期將傳感器送到專門的部門，開展專業校準。

3.3 反應慢或通氣無響應

在天然氣檢測儀內通入天然氣后，出現慢反應現象或者是無響應現象，要排查傳感器組件是否存在氣孔堵塞，檢測內的精氣通道是否被堵塞、周圍是否堆滿雜物使得氣體受阻等，導致天然氣檢測儀反應緩慢，檢測器靈敏度下降等。若為發生堵塞現象，需要分析故障原因，多為傳感器老化或者是傳感器失效等。針對這一現象，需要將傳感器組件進行清洗，確保通氣孔透氣效果較好，若此操作后，傳感器故障未消除，則判斷為傳感器失效。

傳感器失效的原因是使用壽命到期，傳感器的使用壽命為2 年，在長期工作中，檢測儀在惡劣的環境內，比如：高溫環境、高濕度環境等，也會導致傳感器的使用壽命縮短，使用者需要結合經驗，判斷檢測儀的工作環境與操作情況，及時聯系廠家，更換探測器內的傳感器[4]。值得一提的是，潮濕環境內天然氣電化學傳感器無反應、反應較低，天然氣吸附性較強、吸附不穩定等，會導致標準氣體濃度降低。另一方面，在隔爆片、防護網上要安裝水膜，堵塞氣路，摘下傳感器，并進行烘干處理。

3.4 現場探測器顯示數值和二次表或控制器（DCS）顯示數值不一致

通入標準氣體期間，若現場探測器顯示的數值與控制器數值并不一致，在考慮是因為探測器電流（4-20）mA 輸出不正常、現場探測器量程與二次表、DCS 設置量程并不相似。需要先探查探測器輸出電流是否正常，若正常，分析探查現象量程、DCS 量程是否一致，若不一致，則判定為現場探測器和二次表或控制器（DCS）間信號傳輸故障。

4 結語

綜上所述，計量檢定人員必須要熟練掌握被檢儀器原理、使用要求，要規范操作，注意細節，確保所出具的檢定結果精準。與此同時，檢定人員要掌握、了解儀器故障，分析出現的原因，制定處理方法，促使儀器設備發揮該有的價值，保證檢測質量，提升技術能力，以此提升技術服務水平。