可燃?xì)怏w報警儀表的原理及應(yīng)用

劉書東

（中原油田分公司技術(shù)監(jiān)測中心，河南 濮陽 457001）

可燃?xì)怏w報警儀表能夠?qū)κ覂?nèi)及室外相關(guān)場所中的可燃?xì)怏w進(jìn)行檢測，一旦可燃?xì)怏w含量超出標(biāo)準(zhǔn)值，出現(xiàn)泄漏問題，探測器就會將所測到的情況轉(zhuǎn)化信號，傳至報警儀表中進(jìn)行報警，人員可直接通過儀表觀察到可燃?xì)怏w的濃度。當(dāng)警報發(fā)出后，相關(guān)人員可及時采取措施或?qū)で笙啦块T幫助，以最大限度降低氣體泄漏事故的發(fā)生概率，保護(hù)場所及人員安全。所以現(xiàn)階段應(yīng)對可燃?xì)怏w報警儀表加以了解，做好其應(yīng)用工作。

1 可燃?xì)怏w報警儀表原理及結(jié)構(gòu)分析

可燃?xì)怏w報警儀表主要由檢測元件、報警系統(tǒng)、放大電路及顯示器四部分組成，其工作原理主要借助熱導(dǎo)體、半導(dǎo)體及紅外吸收，多數(shù)情況下報警儀表報警原理為催化燃燒[1]。而儀表報警原理的關(guān)鍵點(diǎn)是平衡電橋，其電橋一端橋臂為熱敏元件，表面含量大量的催化劑，當(dāng)其與空氣中的可燃?xì)怏w進(jìn)行接觸時，會產(chǎn)生相關(guān)信號，報警儀表以信號變化情況對空氣中可燃?xì)怏w的濃度進(jìn)行檢測，一旦濃度超過標(biāo)準(zhǔn)值后，就會通過信號反饋發(fā)出報警。

1）催化燃燒類型。在達(dá)到相關(guān)環(huán)境溫度后，空氣若含有一定濃度的可燃?xì)怏w，該傳感器元件表面，受到催化劑的作用會與可燃?xì)怏w產(chǎn)生關(guān)聯(lián)，出現(xiàn)無焰燃燒情況。這種狀態(tài)下，傳感器內(nèi)部電阻值會變大，人員可根據(jù)電阻值的具體變化情況了解判斷出空氣中可燃?xì)怏w的含量及濃度。對于該類型的報警儀表來說，其傳感器在使用過程中都會安裝檢測探頭和參考探頭。為了避免探頭在長期使用或相關(guān)因素影響下而出現(xiàn)生銹問題，成為燃燒源，通常情況下都需要選擇質(zhì)量好的探頭、以及在探頭周圍安裝保護(hù)罩，以保證探頭使用的安全性，能夠有效為報警儀表進(jìn)行溫度補(bǔ)償。該類型的傳感器檢測電路除兩種探頭外，還包括電阻等，其整體結(jié)構(gòu)組成較為簡單，不會耗費(fèi)大量的成本，且信號輸出能力較強(qiáng)，也不會受到溫度、其他類型氣體的干擾。但對于該類型的報警儀表來說，同樣存在相關(guān)缺點(diǎn)，其檢測時間較短，針對室內(nèi)外含有高濃度的可燃?xì)怏w并不適用?，F(xiàn)階段主要將其應(yīng)用于檢測瓦斯是否泄漏方面。2）光干涉類型。不同的可燃?xì)怏w在空氣中可呈現(xiàn)出不同的光程，利用光程可對可燃?xì)怏w進(jìn)行檢測監(jiān)控。該類型的報警儀表具有明顯特征，且適用于不同濃度的可燃?xì)怏w，同時報警儀表使用過程中也容易矯正。但其在可燃?xì)怏w濃度監(jiān)測過程中所顯示的濃度值不具有較強(qiáng)的準(zhǔn)確性，人員無法準(zhǔn)備判斷空氣中可燃?xì)怏w的具體含量。另外，該類型的報警儀表會受到環(huán)境、氣壓等因素的影響，且整體制作成本較高。3）熱導(dǎo)類型。該類型的報警儀表主要利用熱敏元件對可燃?xì)怏w進(jìn)行監(jiān)測，借助鎢絲、電路等條件對熱敏元件加熱，保證其處于設(shè)定溫度下。若空氣中的可燃?xì)怏w導(dǎo)熱系數(shù)較大，熱敏元件會受到影響，引發(fā)熱量喪失，此時熱敏電阻值降低，經(jīng)過相應(yīng)的處理調(diào)整將電阻值變化轉(zhuǎn)為電壓變化，對可燃?xì)怏w進(jìn)行有效監(jiān)測[2]。熱導(dǎo)類型的報警儀表制作成本較低，設(shè)計簡單，更利于人員使用操作，且該報警儀表具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性和耐久性。但其在監(jiān)測過程中容易受到溫度等因素的影響，同時整體檢測靈敏度較低。4）電化學(xué)類型。電化學(xué)報警儀表主要由傳感電極及反電極組成，通過小型的開孔能夠讓氣體與傳感器產(chǎn)生反應(yīng)，再使用疏水屏構(gòu)建保護(hù)層，讓氣體與傳感電極充分反應(yīng)，產(chǎn)生準(zhǔn)確信號[3]。該報警儀表主要利用氧化及還原反應(yīng)原理。所以在使用該報警儀表時，需要根據(jù)需要檢測的可燃?xì)怏w類型，選擇合適的電極材料，確保兩者之間能夠產(chǎn)生反應(yīng)。

2 可燃?xì)怏w報警儀表的應(yīng)用

1）報警儀表在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。對于工業(yè)生產(chǎn)中所使用的報警儀表來說，通常為固定式，主要由探測器、控制器等構(gòu)件組成?？刂破饕话惆惭b在各個工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的值班室內(nèi)，工作人員可借助控制器及設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)各區(qū)域的可燃?xì)怏w濃度值進(jìn)行監(jiān)測，而探測器主要安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場，但為確保探測效果，應(yīng)盡可能安裝在距離可燃?xì)怏w較近的區(qū)域。探測器在使用過程中，利用傳感器對可燃?xì)怏w進(jìn)行監(jiān)測，并將可燃?xì)怏w的濃度值轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的信號，通過線纜等方式傳達(dá)至控制器。一旦區(qū)域內(nèi)可燃?xì)怏w濃度值超過安全范圍后，該報警儀表會觸發(fā)警報器，通過自動報警的方式通知相關(guān)人員。另外，該報警儀表在獲知可燃?xì)怏w濃度超標(biāo)后，會采取相應(yīng)的自動控制措施，如開展排氣扇、電磁閥等，以第一時間降低氣體濃度。比如RK-4000報警器，其主要由RK-4000控制器與QT-300探測器組成[4]。QT-300探測器具有較強(qiáng)的靈敏性、抗干擾性，能夠?qū)崿F(xiàn)自動零點(diǎn)、自動曲線補(bǔ)償及故障自動監(jiān)測，以及能耗小等特點(diǎn)，同時其還能與其他控制器配套使用，或有效接入DCS系統(tǒng)。該探測器內(nèi)安裝的傳感器也可根據(jù)被測氣體的類型進(jìn)行合理選擇，如電化學(xué)式用于毒性氣體，半導(dǎo)體敏感元件和催化型敏感元件用于一般可燃?xì)怏w。其所對應(yīng)的基礎(chǔ)技術(shù)指標(biāo)如表1所示。一旦可燃?xì)怏w濃度超過安全值，探測器監(jiān)測后就會通過信號傳輸給控制器，同時發(fā)出警報和采取自動控制措施。使用該報警器的優(yōu)勢為其借助智能技術(shù)手段，如微處理、多功能板塊等，能夠?qū)崿F(xiàn)查看監(jiān)測時間、實時顯示濃度值以及自動巡檢等效果。由于該型號的探測器能夠有效監(jiān)測各種可燃?xì)怏w，現(xiàn)階段其在燃?xì)狻⒒さ刃袠I(yè)領(lǐng)域中受到較好的應(yīng)用。2）報警儀表在家庭生活中的應(yīng)用。家用報警儀表主要用于檢測家中煤氣泄漏方面，避免因煤氣泄漏、CO濃度過高而危害人們的生命安全。通常情況下報警儀表底座在安裝時應(yīng)與氣源保持大于兩米，小于四米的距離，而報警儀表在安裝時，需要根據(jù)不同的氣源設(shè)定其垂直高度位置。比如用于監(jiān)測液化氣，應(yīng)確保報警儀表與地面距離不超過0.3米，用于監(jiān)測煤氣、天然氣等，應(yīng)確保報警儀表與天花板距離不超過0.3米。不得將其安裝在通風(fēng)口或溫度較高等區(qū)域內(nèi)。報警儀表在運(yùn)行過程中，一旦可燃?xì)怏w濃度超標(biāo)，會觸發(fā)報警，包括報警燈閃爍、蜂鳴器鳴響，同時其報警器會自動將相關(guān)電源切斷，并打開排風(fēng)扇等設(shè)備。人們在接收到報警信號后，應(yīng)將家中所有電源切斷，打開窗戶通風(fēng)，并撥打燃?xì)鈫挝浑娫捳垖I(yè)人員進(jìn)行維修。

表1

3 關(guān)于可燃?xì)怏w報警儀表的應(yīng)用注意事項

為了更好地發(fā)揮報警儀表的應(yīng)用價值，在其應(yīng)用過程中還應(yīng)加大對相關(guān)注意事項的重視度，做好相應(yīng)的工作內(nèi)容。首先應(yīng)定期對報警儀表進(jìn)行矯正校準(zhǔn)工作，包括傳感器、報警儀表整體等。其次針對只能監(jiān)測單個可燃?xì)怏w的報警儀表來說，應(yīng)采取相關(guān)措施減少影響因素，提高監(jiān)測的準(zhǔn)確性。同時做好養(yǎng)護(hù)維修工作，根據(jù)報警儀表的類型及內(nèi)部元件制定不同的方案，以確保其使用安全可靠、有效延長其壽命。

4 結(jié)語

綜上所述，可燃?xì)怏w報警儀表可用于工業(yè)、家庭等相關(guān)領(lǐng)域，有效監(jiān)測空氣中可燃?xì)怏w的濃度，在濃度超標(biāo)后第一時間報警和采取自動控制措施，以降低損失、保護(hù)人員安全。在現(xiàn)階段及未來發(fā)展中，還需要進(jìn)一步加強(qiáng)對報警儀表的研發(fā)力度，不斷提高其應(yīng)用水平。