【文章內(nèi)容簡介】 4 危險氣體泄露報警器設計 可燃性爆炸氣體的形成 可燃性爆炸氣體是指由兩種或兩種以上成分組成的爆炸性物質(zhì)。其成分之一是可燃 物 (還原劑 )，二是助燃劑 (氧化劑 )。這類爆炸主要是可燃性氣體與空氣或氧氣的混合物所發(fā)生的爆炸。如果可燃氣體與空氣或氧氣混合后，一旦達到它的爆炸極限，遇火源即發(fā)生爆炸。一般來說不同的可燃氣體有不同的爆炸極限。爆炸極限濃度通常用可燃性氣體的體積百分濃度表示，如甲烷的爆炸下限為 5％。它又分為爆炸上限及爆炸下限，爆炸下限用“ LEL”表示 (Lower Explosive Limit)，爆炸上限用“ UEL”表示 (Upper Explosive Limit)。可燃性氣體在空氣 (或氧 )中的含量低于下限或高于上限都不會發(fā)生爆 炸。如果可燃性氣體濃度小于爆炸下限即為過稀的混合物，它無爆炸危險，引燃時過稀的混合物很快地燃燒掉。相反如果可燃性氣體濃度高于爆炸上限，即混合物的濃度過大，空氣 (或氧 )的含量不足，也不能形成爆炸。如：空氣中甲烷的爆炸下限為 5％，爆炸上限為 15％也就是說空氣中甲烷濃度在 5％． 15％是最危險的，一旦遇火源即會引起爆炸。 可燃氣體報警器的分類 按使用方法分類 (1) 便攜式可燃氣體報警器儀器將傳感器，測量電路，顯示器，報警器，充電池，抽氣泵等組裝在一個殼體內(nèi)，成為一體式儀器，小巧輕便，易攜帶，泵 吸式采樣，可隨時檢測。 (2) 固定一體式可燃氣體報警器與便攜式一樣，不同的是安裝在現(xiàn)場， 220V交流供電，連續(xù)自動檢測報警，大多為擴散式采樣。 (3) 固定分體式可燃氣體報警器傳感器和信號變送電路組裝在一個防爆殼體內(nèi)，俗稱探頭，安裝在現(xiàn)場。二次儀表也稱控制器包括數(shù)據(jù)處理，顯示器，報警控制和電源，安裝在控制室 (安全場所 )：探頭擴散式采樣，二次儀表顯示報警。 畢業(yè)論文 按傳感器原理分類 (1) 催化燃燒式可燃氣體報警器檢測各種可燃氣體或蒸汽。由兩只固定電阻構(gòu)成惠斯登檢測橋路。測量時要在參比和測量電橋上施加電 壓，使之加熱而發(fā)生催化反應。正常情況下，電橋是平衡的， V1=V2，輸出為零，如有可燃性氣體存在，它的氧化過程會使測量橋被加熱，溫度增加，而此時參比橋溫度不變，電路會測出它們之間的電阻變化 +V2V1，電橋輸出一個變化的電壓信號，這個電壓信號的大小與可燃氣體的濃度成正比。它具有選擇性好、反應準確、穩(wěn)定性好、定量檢測、控制可靠、不易產(chǎn)生誤報。目前絕大部分可燃氣體檢測采用該類型傳感器。 (2) 紅外式可燃氣體報警器 (根據(jù)濾光技術而定 )：紅外式傳感器利用各種元素對某個特定波長的吸收原理，具有抗中毒性好，反應靈敏，對 大多數(shù)碳氫化合物都有反應：但結(jié)構(gòu)復雜，成本高。 (3)半導體式可燃氣體報警器半導體式傳感器利用被測氣體的吸附作用，改變半導體的電導率，通過電流變化的比較，激發(fā)報警電路。由于半導體式傳感器測量時受環(huán)境影響較大，輸出線形不穩(wěn)定。因其反應十分靈敏，故目前廣泛用于測量氣體的微漏現(xiàn)象。 (4) 熱導式可燃氣體報警器的工作原理是利用各種氣體不同的熱導系數(shù)，即具有不同的熱傳導速率來進行測量的。當被測氣體以恒定的流速流人儀器時，熱導池內(nèi)的鉑熱電阻絲的阻值會因被測氣體的濃度變化而變化，運用惠斯頓電橋?qū)⒆柚敌盘栟D(zhuǎn)換成電信號，通 過電路處理將信號放大、溫度補償、線性化，使其成為測量值。氫氣濃度的測量一般采用熱導式氣體分析儀器，由于氫氣的熱導系數(shù)較高，一般測量氫氣濃度的分析儀器都采用熱導原理。 主要技術指標 技術參數(shù) a、工作電壓：交流 220V b、靜態(tài)功耗：＜ 2W c、報警濃度：液化氣 %— %；天然氣 %— 1%；城市煤氣 (H2) %— %；一氧化碳 %— % d、燃氣響應恢復時間： ≤30s ；一氧化碳響應恢復時間： ≤200s e、報警音量： ≥70dB f、工作環(huán)境：濕度 ≤97 %RH；溫度 15℃ — +50℃ 畢業(yè)論文 主要特性 a穩(wěn)定性 穩(wěn)定性是指傳感器在整個工作時間內(nèi)基本響應的穩(wěn)定性，取決于零點漂移和區(qū)間漂移。零點漂移是指在沒有目標氣體時，整個工作時間內(nèi)傳感器輸出響應的變化。區(qū)間漂移是指傳感器連續(xù)置于目標氣體中的輸出響應變化，表現(xiàn)為傳感器輸出信號在工作時間內(nèi)的降低。理想情況下，一個傳感器在連續(xù)工作條件下，每年零點漂移小于 10％。 b 靈敏度 靈敏度是指傳感器輸出變化量與被測輸人變化量之比，主要依賴于傳感器結(jié)構(gòu)所使用的技術。大多數(shù)氣體傳感器的設計原理都采用生物化學、電化學、物理和光學。首先要考慮的是選擇一種敏感技術，它對目標氣體的閥限制（ TLVthresh old limit value ）或最低爆炸限（ LEL lower explosive limit ）的百分比的檢測要有足夠的靈敏性 c 選擇性 選擇性也被稱為交叉靈敏度?？梢酝ㄟ^測量由某一種濃度的干擾氣體所產(chǎn)生的傳感器響應來確定。這個響應等價于一定濃度的目標氣體所產(chǎn)生的傳感器響應。這種特性在追蹤多種氣體的應用中是非常重要的，因為交叉靈敏度會降低測量的重復性和可靠性，理想傳感器應具有高靈敏度和高選擇性。 d 抗腐 蝕性 抗腐蝕性是指傳感器暴露于高體積分數(shù)目標氣體中的能力。在氣體大量泄漏時，探頭應能夠承受期望氣體體積分 1020 倍。在返回正常工作條件下，傳感器漂移和零點校正值應盡可能小。 氣體傳感器的基本特征，即靈敏度、選擇性以及穩(wěn)定性等，主要通過材料的選擇來確定。選擇適當?shù)牟牧虾烷_發(fā)新材料，使氣體傳感器的敏感特性達到最優(yōu)。 器件選擇 a． MR513 熱線型半導體氣敏元件 MR513 型氣敏元件通過氣體吸附在金屬氧化物半導體表面而產(chǎn)生熱傳導變化及電傳導變化的原理，由白金線圈電阻值變化測定氣體濃度 。 MR513 由檢測元件和補償元件配對組成電橋的兩個臂，遇可燃性氣體時檢測元件電阻減小，橋路輸出電壓變化，該電壓變化隨氣體濃度增大而成比例增大，補償元件起溫度補償作用。該器件適合民用，工業(yè)現(xiàn)場的便攜式酒精探測器和汽車點火控制系統(tǒng)。 b． MQ— 303A 酒精傳感器 MQ— 303A 是一種二氧化錫半導體型酒精氣體傳感器，對酒精具有高靈敏度畢業(yè)論文 和快速的響應性，適合于便攜式酒精探測器和汽車點火控制系統(tǒng)。 c． M007 可燃性氣體傳感器 M007 可燃性氣體傳感器用于家庭及工業(yè)對丙烷，丁烷，氫氣及其他可燃性氣體的檢測（天然氣 ，液化石油氣等）。 工作原理 危險氣體泄露報警器電路如圖 1— 1 工作過程是：在待機狀態(tài)下，傳感器始終在檢測室內(nèi)可燃性氣體的濃度，當室內(nèi)可燃性氣體的濃度超過 5％時，傳感器產(chǎn)生的電壓將超過門限電壓，此時振蕩器開始工作，輸出脈沖去控制蜂鳴器發(fā)出報警，同時經(jīng)三極管控制繼電器，將拍風扇打開，使可燃性氣體的濃度降低，避免因可燃性氣體的濃度過高引起爆炸或使人員發(fā)生中毒，同時控制無線發(fā)射電路工作，發(fā)出無線報警信號，使遠程監(jiān)控人員及時發(fā)現(xiàn)，避免重大事故的發(fā)生。 321411L M 324U 1A567L M 324U 1B1098L M 324U 1C121314L M 324U 1DT18050Q18050Q28050Q31 2D S 11 2D S 218KR 361MR 3251R1R218KR 17470R7510R 181KR9100KR 11100KR 12100KR 131KR 14470R 1515KR 353MR 29510R 2047KR 19100pFC122uFC21uFC322uFC 2022uFC4103C8+5D112蜂鳴器Y1D3D1D5D 16+ 121MR+51 2傳感器Y2+5S12KR5+5+5+515KR 161KR 21P T 2262470R 22D7 K1+ 122200uFC9V in1GND3+ 5V27805U2+ 12 +5A+B15KR P 0畢業(yè)論文 圖 1— 1 危險氣體泄露報警器電路 可燃氣體報警器的應用范圍 用于監(jiān)測報警 將固定式可燃氣體報警器安裝在易燃易爆氣體的生產(chǎn)、儲運、使用等場所中，及時檢測氣體含量，及早發(fā)現(xiàn)泄漏，并將其與保護系統(tǒng)聯(lián)動，使保護系統(tǒng)在氣體達到預先設置的報警值時動作，如激活排風扇，噴淋，自動切斷電源，安全報警系統(tǒng)等，可以避免事故的發(fā)生。 尋找泄漏點 將固定式可燃氣體報警器與計算機連接，當泄漏報警后，能迅速找到泄漏點，采取適當?shù)亩侣┐胧?。在有些情況下，由于管線較長，容器較多，泄漏點較隱蔽，而在有效制止泄 漏之前，一定要確定泄漏的地點。由于任何情況下，任何氣體或蒸汽都是從其源頭擴散出來的，離泄漏點越近，氣體的濃度越高。當完全擴散后，濃度稀釋為零。而我們用便攜式報警器可以測量到很多氣體和蒸汽的濃度變化，并跟隨濃度的增加發(fā)現(xiàn)源頭。報警器所具有的泄漏檢測能力不僅可以快速找到危險源頭，而且可以節(jié)省很多時問和費用。 個人防護 工作人員進入儲藏危險物品密閉空間、進入危險場所的下水溝、電纜溝或設備內(nèi)操作時，直攜帶便攜式可燃氣體報警器檢測危險氣體或液體 (蒸汽 )的濃度。工作人員在設備檢修置換后應檢測殘留危險氣體或液 體 (蒸汽 )，特別是動火前檢測更為重要。 可燃氣體報警器的安裝 從一個泄漏點擴散出來的氣體，在現(xiàn)場的濃度分布不會是均勻的，相近兩點的濃度可能相差很大。目前，國內(nèi)生產(chǎn)的可燃氣體報警器，幾乎全部采用氣體自由擴散式，其安裝位置及點數(shù)的選擇是十分重要的。既要考慮投資的經(jīng)濟性，又要考慮使用的實際效果，以確保生產(chǎn)的安全?？扇細怏w報警器的安裝，首先應考畢業(yè)論文 慮易爆場合的整體布局，可燃氣體的性質(zhì)、懸浮性，現(xiàn)場的風向、風速等。具體來說．在安裝的時候．一般有下面一些原則： (1)安裝時探頭必須朝下，否則可能會因顆粒物質(zhì)或液體而 引起堵塞 當可燃氣體的比重小于空氣時 (如煤氣、甲烷、氫氣等 )，氣體將往上跑，探頭應安裝在易泄漏點的上方氣體容易聚集處；而當比重大于空氣比重時 (如液化石油氣、沼氣、汽油、煤油等 )，氣體將下沉，探頭應安裝在地面上．例如室內(nèi)通風不暢部位和地溝，現(xiàn)場通往控制室的地下電纜溝．有密封蓋的污水溝槽，死角等易積聚可燃氣體的地方。安裝在地面上時，探頭一般要距地面不少于 0． 3m，這樣既有利于安裝、維護和標定，又避免了地面濺水和油塵的污染。 (2)容易泄漏的地方往往在各種閥門、接口等處，在這些地方一般要安裝探頭，尤其在可燃氣體或 液體的安裝接口，應安裝二個或二個以上的探頭。還應研究泄漏點的泄漏狀態(tài)，了解一旦泄漏時，是微漏還是噴射狀泄漏，如果是微漏，安裝的位置就應靠近泄漏點；若是呈噴射狀泄漏，則安裝的位置應稍遠離泄漏點。 (3)根據(jù)場所的主導風向和車間空氣自然流動的習慣通道，探頭安裝在氣體泄漏點的下風側(cè)。 (4)冬季的時候，門窗一般關閉，若發(fā)生可燃氣泄漏，會很快達到爆炸下限。因此一般在主導風向下風側(cè)設置一檢測點，對大廠房可設置多個檢測點。 (5)對于有可燃氣體泄漏可能性的大中型廠房內(nèi)，在壓縮機、泵、閥、反應儲罐和其它容易產(chǎn)生泄漏的高壓 氣體設備的周圍，建議每 10m 設置一個檢測點，這些設備周圍容易滯留可燃氣體的地方，應配制一個以上的探頭 在建筑物外的上述設備周圍，按不大于 20m 的間隔配置，并視裝置區(qū)設備的安裝密度和生產(chǎn)過程發(fā)生爆炸的危險程度做相應的增減。 可燃氣體報警器的維護 可燃氣體報警器安裝完畢后，應定期檢查，以避免季節(jié)、氣候的影響，檢查周期一般為每 3 個月一次。當探頭接近其正常使用壽命或出現(xiàn)非正常讀數(shù)時 (任何一次標定顯示值與標準測試氣體濃度相差到 10％ )，標定的間隔還應縮短。尤其對于采用催化燃燒原理的報警器，因為存在“雙值”現(xiàn)象 ，更應注意。如果在探頭安放地區(qū)有某些會降低探頭靈敏度的化學物質(zhì) (硅酸鹽、硫化氫、鹵化物 )發(fā)生泄漏后，應立即進行標定 在平常檢查時，如需打開盒蓋，務必先使用便攜式可燃氣體檢測儀檢測周圍的氣體，確認環(huán)境中無可燃氣體存在。因為打開盒蓋并與電源連接時，可能會成為環(huán)境中可燃氣體的點火源，一旦處于爆炸區(qū)，將導致嚴重的傷害。檢查過程中應注意不要使探頭長時間地接觸可燃氣體，以免影響探頭的使用壽命 在平常使用時，應注意避免人為的經(jīng)常高濃度可燃氣體的沖擊，如不要在探頭附近大量使用固體噴膠、殺蟲劑、油漆粘劑、酒精等；可以經(jīng)常用畢業(yè)論文 吸 塵器清除探頭上進氣孔的灰塵和油污，對于采用紅外原理的報警器，應使用清潔柔軟的紙擦拭透光窗和鏡面，如果臟污程度較嚴重，可以用等體積的異丙基醇和水的混合液進行清潔；避免探頭經(jīng)常斷電，經(jīng)常性的斷電將導致檢測元件工作不穩(wěn)定。長時間斷電后，由于探頭的吸附特性，檢測性能要經(jīng)過 72h 的預熱時間后才會穩(wěn)定下來，在此期間指示可能會發(fā)生錯誤，這只是