談談可燃氣體檢測報警器的管理及應用

易衛(wèi)武

中圖分類號:TQ056文獻標識碼:A文章編號:1673-0992(2009)12-197-01

摘要:自2003年7月至2009年8月,我在中國化學工程第四建設公司茂名項目部工作。在2004年1月至2009年5月,我單位在中石化茂名乙烯聚丙烯、丁二烯、儲運、高壓、裂解等裝置的可燃氣體檢測報警器已全部更新,尤其是聚丙烯、丁二烯裝置,其現(xiàn)場檢測傳感器和中控室的指示/報警單元已整體更換了二次。其主要原因是在定期的檢驗過程中,發(fā)現(xiàn)可燃氣體報警器經(jīng)常出現(xiàn)準確度下降、零點漂移、檢測器(也稱探頭)損壞等到問題,嚴重影響裝置的安全生產(chǎn)。本文分析了可燃氣體報警器在使用過程中存在的問題,提出了相應的解決方法。

關鍵詞:可燃氣體;可燃氣體檢測報警器;檢測器;線性化;防火防爆

在茂名石化乙烯生產(chǎn)裝置,原料或生產(chǎn)過程中的物料都是易燃、易爆、易揮發(fā)的物質,如果發(fā)生泄漏,積聚氣體濃度達到爆炸極限并遇到火源時,就會引起火災或爆炸事故。為此,在裝置現(xiàn)場易產(chǎn)生可燃氣體聚集及有關儲存設備的附近安裝了可燃氣體檢測報警器,以便及時檢測可燃氣體的含量,盡早發(fā)現(xiàn)泄漏,當可燃氣濃度達到設定報警值后,發(fā)出報警信號,起到提前預防的功效。因此,正確的安裝使用和維護,確保其準確測量與可靠運行,對裝置安全生產(chǎn)十分重要。

一、可燃氣體檢測報警器的結構和基本原理

在茂名乙烯裝置區(qū)一般用日本理研GD-A8型的可燃氣體檢測報警器主要由3部分組成:氣體檢測傳感器(也稱氣體檢測探頭)、指示報警單元、構成回路的4芯屏蔽控制電纜。

GA-A8這種檢測報警器是以催化燃燒為基本原理,除檢測有毒氣體外,幾乎都是以LEL(爆炸下限)值來表示被測氣體濃度。在惠斯通電橋兩對應橋臂上,分別接上在鉑金絲上經(jīng)特殊處理過的一組元件C—補償元件、D—檢測元件,用橋路將兩元件預熱到一定溫度。檢測元件D和被測氣體接觸,在觸媒的作用下,和可燃氣體發(fā)生接觸燃燒。補償元件C由金屬罩密封,不接觸被測氣體,它與檢測元件D有相同的特性,是為了補償由環(huán)境溫度、電源電壓等變化,造成的測量影響。當可燃氣或蒸汽在鉑金絲熱敏檢測元件上催化燃燒時放出熱量,改變了電橋線路中的敏感元件鉑絲的溫度,導致鉑絲電阻D值變化,引起電橋失去平衡,在輸出電流信號兩端產(chǎn)生不平衡電位,即產(chǎn)生輸出電流信號。因為Ce·Q=常量(Burgers wheeler?s定律,Ce:爆炸下限限濃度LEL,Q:每摩爾質量的燃燒熱Kal/mol),從原理上,測得其燃燒熱值即可得知被測可燃氣體的濃度。橋路輸出的電流與空氣中可燃氣的濃度成正比。當檢測到被測氣體濃度達到事先設定的濃度時,即可發(fā)出聲光報警或控制信號。

二、提高可燃氣體檢測報警器的精度、靈敏度

按照《可燃氣體檢測報警的使用規(guī)范》要求,若在三個檢定點(一般在10%、25%、40%、60%LEL附近選3個點)及零點(0%LEL)中,只要有一點的示值誤差超過允許值的+/-5%LEL,檢測儀就被判定為不合格。接觸燃燒型具有很好的線性,應用這種傳感器生產(chǎn)的測報儀也具有較小的線性誤差,但存在著傳感器靈敏度降低過快的現(xiàn)象,一般使用壽命也只有2-3年。第一次更換的吉孚聯(lián)儀器儀表(深圳)有限公司的4-2010IQ紅外氣體檢測儀表更短,只用了三個月不到經(jīng)檢定不合格,茂石化化工分部要求整體更換為日本理研GD-A8型可燃氣體檢測器。

通過技術升級,廠家采用軟件線性化校準技術,具有很強的非線性誤差補償和和靈敏度補償功能,提高了可燃氣體報警的計量準確度,延長壽命至少2倍以上。

三、可燃氣體報警器的應用于與維護

1.可燃氣體報警器安裝位置的選擇

固定式報警器位置固定,只能在有限范圍內(nèi)進行檢測,尤其是裂解、聚丙烯、丁二烯等大型裝置,安裝報警器的數(shù)量和具體位置十分重要。經(jīng)過多次維護檢修的經(jīng)驗,建議檢測器的安裝設置應遵循以下幾點原則:

a.對室內(nèi)檢測距離不大于7.5米,室外不大于15米,并且為了便于準確、及時判斷泄漏源的位置,應在控制室的操作柜上貼有標注檢測器具體安裝位置的分布圖。

b.儲罐、油罐、液化氣/天然氣入口及出口處應設置2個或3個以上檢測器。

c.油田、化工及煤氣計量間、泵房內(nèi)應配備2個以上檢測器。

d.在燃氣設備周圍可燃氣體易積聚的地方,每隔15米安裝1個以上檢測器。

e.檢測器的安裝高度應根據(jù)被測氣體密度、周圍環(huán)境和被檢測設備的高低而定。通常,檢測器的安裝應離天棚300㎜(被測氣體密度ρ<0.97Kg/m?)或距地面300㎜(被測氣體密度ρ>0.97Kg/m?)以內(nèi),距閥門等易泄漏氣體處4m以內(nèi)。

f.室外安裝時,為防止雨滴濺入檢測器,應與地面保持適當?shù)木嚯x,并在其上安裝防雨罩。若離地面太近時需對地面做適當處理;室內(nèi)有滴水源的地方,也應適當提高安裝高度。

g.當檢測器安裝在容易泄漏有機液體的管道下部時,應稍避開接口處,并最好在接口處下方設置一個接盤,檢測器安裝在盤內(nèi)上方。

h.檢測器的安裝應便于現(xiàn)場檢驗和維修。

2.可燃氣體報警器的日常維護

在定期的檢定過程中,報警器的零點漂移、檢測探頭損壞是判斷報警器不合格的真正原因,并在我們檢維修過程中發(fā)現(xiàn)可燃氣體報警器的防爆設施常有破損、斷裂現(xiàn)象。造成零點漂移、檢測器損壞的原因及采取的主要措施:

a.部分廠家的報警器采用定電壓橋路供電方式。這樣,由于線路電阻隨大氣溫度的變化而變化,造成儀表的零點漂移,而帶來附加示值誤差,為此,可采用恒電流橋路方式消除。

b.報警器零點也有可能由于受到高濃度的可燃氣體沖擊后,并未達到損壞狀態(tài)而是使檢測元件D的電阻值發(fā)生了不可逆轉的改變,由此產(chǎn)生的橋路不平衡輸出造成零點漂移。這可用控制單元的調(diào)零電路處理為零輸出。如果此不平衡輸出加大到滿量程的20%,而且采取控制單元的調(diào)零手段不能調(diào)整為零輸出時,即應更換整修檢測傳感器組件。

c.沒有定期對防雨罩進行清潔,油類、霧滴凝聚,在檢測器探頭附近產(chǎn)生可燃氣積聚,造成零點漂移。此時應清洗積污,清洗過程務必凈潔,不能殘留溶劑(勿用汽油、丙酮之類溶劑),可用無水酒精浸泡后并用清水多次刷洗并烘干,在防雨罩損壞或無防雨罩時應及時更換安裝。在我們檢維修時多次發(fā)現(xiàn)類似情況。

d.人為的高濃度可燃氣氣體沖擊,如打火機、酒精棉花團、汽油液滴等直接靠近檢測元件,都可能遭致2～3倍甚至更高濃度的沖擊,輕則使傳感元件的化學活性早期衰減或失活,重則燒斷鉑金絲。因此應避免高濃度可燃氣體的沖擊。檢查其工作狀況用異丁烷氣體為標準氣源。

e.經(jīng)常有滴、淋、灑、濺的場所,應改善安裝環(huán)境。

f.可燃氣體報警器自身防爆設施損壞,如防爆密封件損壞、松動、防爆撓性管破裂、緊固螺栓松動、防爆穿線盒破裂,都要及時維修或更換。

參考文獻:

[1]李權龍、袁檔星、楊茼原等《烴類氣體的智能識別》廈門大學學報(自然科學版)1996.35:67-22

[2]楊之勝、張永林《固定式可燃氣體檢測報警器運行管理中存在的問題及對策》安全、健康和環(huán)境雜志V01.62006-11