淺談特種氣體探測器在生產(chǎn)運行中的應(yīng)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(zāi)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(lǐng)域，特種氣體探測器應(yīng)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?xì)怏w和氧氣的檢測，以便實現(xiàn)半導(dǎo)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(xué)型、熱傳導(dǎo)型或半導(dǎo)體型等幾種類型傳感器，其中電化學(xué)型傳感器在特種氣體探測方面應(yīng)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(jìn)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(yuǎn)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(xué)型為例，目標(biāo)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(yīng)，在對電極發(fā)生還原或氧化反應(yīng)，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(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，通過PLC控制系統(tǒng)來設(shè)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(dǎo)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(shè)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?xì)怏w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(biāo)準(zhǔn)也不一致，以下幾點安裝要點筆者認(rèn)為應(yīng)該引起重視。

1.特種氣體探測器應(yīng)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(rèn)證、防爆性能認(rèn)證和消防認(rèn)證的產(chǎn)品;

2.國家法規(guī)有要求的有毒氣體探測器應(yīng)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(rèn)證的產(chǎn)品。其中，防爆型有毒氣體探測器還應(yīng)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(rèn)證的產(chǎn)品;

3.可燃?xì)怏w或有毒氣體場所的探測器應(yīng)采用固定式;

4.可燃?xì)怏w、有毒氣體檢測報警系統(tǒng)宜獨立設(shè)置;

5.便攜式可燃?xì)怏w或有毒氣體檢測報警器的配備，應(yīng)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(shè)施現(xiàn)場固定安裝的可燃?xì)怏w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(yīng)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(shè)備之間應(yīng)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(shù)要求應(yīng)符合制造廠的規(guī)定，并應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB 50058《爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定;

9.可燃?xì)怏w或含有毒氣體的可燃?xì)怏w泄漏時，可燃?xì)怏w濃度可能達(dá)到25%爆炸下限，但有毒氣體不能達(dá)到最高容許濃度時，應(yīng)設(shè)置可燃?xì)怏w探測器;

10.有毒氣體或含有可燃?xì)怏w的有毒氣體泄漏時，有毒氣體可能達(dá)到最高容許濃度，但可燃?xì)怏w不能達(dá)到25%爆炸下限時，應(yīng)設(shè)置有毒氣體探測器;

11.可燃?xì)怏w與有毒氣體同時存在的場所，可燃?xì)怏w濃度可能達(dá)到25%爆炸下限，有毒氣體也可能達(dá)到最高容許濃度時，應(yīng)分別設(shè)置可燃?xì)怏w和有毒氣體探測器;

12.特種氣體屬可燃?xì)怏w又屬有毒氣體，只設(shè)有毒氣體探測器;

13.檢測比重小于空氣的可燃?xì)怏w或有毒氣體的探測器，采樣口安裝高度應(yīng)高出釋放源0.5 m～2 m;

14.檢測比重大于空氣的可燃?xì)怏w的探測器，采樣口安裝高度應(yīng)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(yīng)靠近易泄漏點，其安裝高度應(yīng)距地坪(或樓地板)0.3 m ～0.6 m;

15.可燃?xì)怏w釋放源處于封閉或局部通風(fēng)不良的半敞開廠房內(nèi)，每隔15 m可設(shè)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?xì)怏w或有毒氣體釋放源處于封閉或局部通風(fēng)不良的半敞開廠房內(nèi)，除應(yīng)在釋放源上方設(shè)置探測器外，還應(yīng)在廠房內(nèi)最高點氣體易于積聚處設(shè)置可燃?xì)怏w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(shè)備區(qū)內(nèi)，當(dāng)探測點位于釋放源的最小頻率風(fēng)向的上風(fēng)側(cè)時，可燃?xì)怏w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(yīng)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?xì)怏w、有毒氣體的主要釋放源，應(yīng)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(shè)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(shè)定及日常維護

特種氣體探測器運行好壞、是否能夠有效預(yù)防特種氣體泄漏引起的中毒、火災(zāi)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(shè)置及校準(zhǔn)就是兩項關(guān)鍵指標(biāo)。

3.1 特種氣體探測器的參數(shù)設(shè)定

對于不同的氣體，探測器的報警值、響應(yīng)時間各有不同，這主要與氣體的物理化學(xué)性質(zhì)有關(guān)。一般探測器廠家都會設(shè)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(jìn)行設(shè)置的，這些設(shè)定報警值都在相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)要求范圍內(nèi)。

3.1.1 特種氣體探測器的報警值設(shè)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(yīng)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(yīng)大于25%體積百分濃度，對于氧氣泄漏檢測，下限為零，上限應(yīng)大于40%體積百分濃度。

3.1.2 特種氣體探測器的響應(yīng)時間設(shè)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(yīng)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(yīng)時間必須在30 s以內(nèi);氧氣探測器檢測與報警響應(yīng)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(zhǔn)、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(zhǔn)

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(jìn)行校準(zhǔn)，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(jìn)氣口的管道上安裝一個適配器，將適配器的進(jìn)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(zhǔn)，出現(xiàn)“FLOW”子菜單后按確認(rèn);

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

4.然后會提醒用戶設(shè)置設(shè)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(shè)置點1的目標(biāo)值，然后按確定;

5.然后會提醒用戶設(shè)置設(shè)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(zhǔn)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(xué)式傳感器在工作中由于消耗內(nèi)部化學(xué)物質(zhì)，所以探測器中的傳感器是有使用壽命的，設(shè)備廠家一般都會標(biāo)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(guān)。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(xué)物質(zhì)反應(yīng)，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(jìn)行標(biāo)氣校準(zhǔn)，如果傳感器無法識別標(biāo)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(lǐng)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(xì)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(yīng)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)。安全防護方面仍然需要依靠國外技術(shù)支持，像特種氣體探測器設(shè)備方面絕大多數(shù)都在使用國外設(shè)備，而這些安全防護設(shè)備在應(yīng)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(yīng)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(zāi)、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?xì)怏w檢測報警器管理及應(yīng)用［J］.安全、健康和環(huán)境，2006，6(6):25.

［2］GB 50493—2009石油化工可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測報警設(shè)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(shù)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.