更換催化元件在可燃氣體探測報警器維修中的應(yīng)用

（中海石油葫蘆島精細化工有限責(zé)任公司 遼寧 125000）

1.可燃氣體探測報警器應(yīng)用及分類

可燃氣體探測報警器是用來防止因可燃氣泄漏而造成事故的重要安全檢測儀表設(shè)備，目前在石化行業(yè)被廣泛應(yīng)用。但這些可燃氣體探測報警設(shè)備在長期的使用中出現(xiàn)的故障問題，每年都要為處理好這些故障問題投入大量的維修經(jīng)費，因此如何找到一種即經(jīng)濟又科學(xué)合理的維修方法、同時又能起到降本增效的目的是維修可燃氣體探測報警器這項工作中非常重要的事情。

可燃氣體探測報警器類型按傳感器原理分為：催化燃燒式、紅外式、半導(dǎo)體式、導(dǎo)熱式。筆者對于石化行業(yè)廣泛使用的催化燃燒式可燃氣體探測報警器的應(yīng)用及維修進行探討。

可燃氣體探測報警器的故障維修高，可燃氣體探測報警器的故障維修主要有常規(guī)維修和傳感器壽命到期更換兩個方面。

(1)常規(guī)維修

可燃氣體探測報警器在長期運行中可能出現(xiàn)故障問題，表現(xiàn)為傳感器故障、變送器故障、顯示故障、輸出故障等等，尤其以傳感器出現(xiàn)故障的頻次最多，常有催化元件中毒、老化、燒毀、電路板接觸不良等故障現(xiàn)象發(fā)生，這些故障給生產(chǎn)安全帶來了極大隱患，但由于可燃氣體探測器屬于氣體分析設(shè)備，組合部件價格較貴，因此維修更換費用很高。

(2)傳感器壽命到期

按照可燃氣體探測器廠家給出的傳感器使用壽命一般在2年，因此根據(jù)規(guī)范SY/T 6503-2016《石油天然氣工程可燃氣體檢測報警系統(tǒng)安全規(guī)范》中10.1條規(guī)定“傳感器應(yīng)根據(jù)使用壽命及時更換”的要求，為了保證可燃氣體探測器良好的工作，所以一般要在可燃氣體探測報警器的傳感器使用壽命2年到期時對傳感器進行一次全面的更換，這需要企業(yè)負擔(dān)很大的維修費用。

2.更換催化元件維修方法產(chǎn)生原因分析

(1)可燃氣體探測報警器的結(jié)構(gòu)組成

可燃氣體探測報警器的結(jié)構(gòu)主要由表體、顯示屏、主控板、傳感器、聲光報警器組成。

(2)可燃氣體探測報警器的工作原理

催化燃燒型可燃氣體檢測報警器的工作原理是利用鉑絲加熱后的電阻變化來檢測可燃氣體濃度的，傳感器的內(nèi)部構(gòu)造如圖1所示。

圖1 催化燃燒型傳感器的內(nèi)部構(gòu)造圖

報警器中的檢測探頭由一對催化燃燒式檢測原件（A-檢測元件和B-參比元件）組成，其中一個原件（A）對可燃氣體非常敏感（因為該原件表面上涂有多層催化劑，另一個原件（B）有金屬罩密封，對可燃氣體不敏感，用于補償環(huán)境溫度變化。這一對檢測元件與另一對高準確度電阻（R1和R2）構(gòu)成惠斯通電橋。當(dāng)可燃氣體與空氣混合并接觸到檢測元件時，在鉑絲表面引起氧化反應(yīng)（無焰燃燒）。其燃燒產(chǎn)生的熱量使鉑絲的溫度升高，從而使其電阻發(fā)生變化，造成電橋失衡。電橋失衡C、D兩端產(chǎn)生不平衡電位，并轉(zhuǎn)化為一個毫伏級的電信號，通過這個電信號計算出環(huán)境中的可燃氣體濃度，當(dāng)這個濃度達到預(yù)設(shè)報警值時，可燃氣探測控制器就通過方波發(fā)生器輸出一組方波信號來控制聲光報警器發(fā)出聲、光報警。

(3)可燃氣探測報警器維修費用高

在可燃氣體檢測報警器故障維修統(tǒng)計中發(fā)現(xiàn)，其可燃氣體探測報警器中的傳感器故障率最高，在維修可燃氣體探測器故障中占有90%的故障率，這種故障可能是接觸不良，或是催化元件中毒失效，還有可能是催化元件燒毀損壞造成，維修這種部件費用很高。

(4)產(chǎn)生更換催化元件方法原因

根據(jù)維修經(jīng)驗90%的故障發(fā)生在傳感器上，因此把維修降本的工作重點放在傳感器上，研究摸索在傳感器上找出更換某種關(guān)鍵損壞元件的維修方法來達到降本增效的目的，從而產(chǎn)生了更換催化元件的修復(fù)方法。

3.更換催化元件維修方法

探測器探測報警器顯示亂碼故障維修為例，運用更換催化元件維修方法對其開展修理，其修理過程如下：

(1)查找故障原因

①檢查電源；②檢查主板情況；③檢查顯示器情況；④檢查傳感器情況。

根據(jù)以往對可燃氣體探測報警器維修經(jīng)驗，其90%概率出現(xiàn)故障點可能是傳感器故障，因此我們重點檢查可燃氣體探測報警器的傳感器部件，它是由催化元件、電路板、護罩等組成，其中的關(guān)鍵檢測部分是由一對催化元件（測量元件和參比元件）與電路板組成的組合體，組合體結(jié)構(gòu)形式見圖2，在對催化元件和電路板的組合體進行仔細檢查后發(fā)現(xiàn)，電路板上的催化元件中的檢測元件上的鉑絲燒毀斷絲，因此初步判斷這可能是造成測量錯誤顯示亂碼的原因，因而基本確定故障點。

(2)查找廠家，確定元件

故障點找到了但催化元件是什么型號、哪家生產(chǎn)的仍然是未知數(shù)，通過在網(wǎng)上查閱了大量資料，找出各種可燃氣檢測元件采用了圖片外觀結(jié)構(gòu)形式對比，并對查找到的相關(guān)技術(shù)參數(shù)進行分析，最后找到一家為貴研鉑業(yè)股份有限公司生產(chǎn)的產(chǎn)品比較符合要求，它是采用自主知識產(chǎn)權(quán)技術(shù)研制成功的長壽命微功耗可燃性氣體催化傳感器，型號為FKC4/2.5J，它是一組由檢測元件和參比元件所組成的催化元件，見圖3，經(jīng)咨詢生產(chǎn)廠家該催化元件價格為80元（一組）。

圖2

圖3

該催化元件得到國內(nèi)外專家學(xué)者的高度評價，且在1997年通過美國質(zhì)量認證，并獲中國有色金屬公司科技成果三等獎，2001年獲云南省技術(shù)發(fā)明二等獎，元件壽命在一般使用環(huán)境中使用可以達到三年，特點是：壽命長，零點漂移小，抗中毒能力強。

(3)修復(fù)、校準標定、調(diào)試、投用

買到元件后我們立即對傳感器上的催化元件進行了更換，檢查無誤后表頭通電顯示屏數(shù)字顯示正常，接下來對可燃氣體檢測報警器進行了校準標定測試，我們按照JJG693-2011《可燃氣體檢測報警器》中的相關(guān)規(guī)定和步驟進行標定，首先將可燃氣探測報警器表頭與標準氣樣瓶進行了連接，如圖4，然后對示值誤差、重復(fù)性、響應(yīng)時間、報警功能、零點漂移、量程漂移進行了測試、調(diào)整，最終達到使用要求，從而完成了對故障可燃氣體檢測報警器的修復(fù)工作，現(xiàn)場正常投用。

圖4

4.降本增效效果

通過以上對常規(guī)維修和傳感器壽命到期更換的維修方法，可以看到只要認真檢查、深入研究、合理科學(xué)的采用維修方法就能產(chǎn)生很好的節(jié)約維修費用效果，對企業(yè)提倡的降本增效會起到巨大的關(guān)鍵性促進作用。通過以上分析，得到的成果是可燃氣體探測報警器在維修中使用更換催化元件維修方法在節(jié)約維修經(jīng)費上至關(guān)重要，維修方法不同其產(chǎn)生的維修費用也差異巨大，因此只有采取最科學(xué)、最合理、最經(jīng)濟的維修方法才能極大的降低成本，才能在降本增效中發(fā)揮巨大作用。

5.結(jié)束語

可燃氣體探測報警器維修的更換催化元件維修方法是可以借鑒推廣的，通過實踐找出的更換催化元件維修法，在維修可燃氣體探測報警器工作中非常簡單實用，且經(jīng)濟效益巨大。目前石化企業(yè)都安裝有大量的可燃氣體探測報警器，對維修可燃氣體探測報警器更換催化元件維修方法和經(jīng)驗對企業(yè)在可燃氣探測報警器的故障維修上可以提供工作范式和借鑒經(jīng)驗，這種更換催化元件維修方法與經(jīng)驗不但適用于石油、化工、冶金制藥等行業(yè)，而且有很好的推廣價值。