02、可燃气体探头的工作原理及日常维护王彦兵

1、安全仪表培训（可燃气体检测）,1、安全仪表的定义,安全仪表是指为保障安全生产，防止火灾爆炸性事故及人身中毒、窒息伤亡事故所使用的仪表。主要有 1,可燃气体检测报警器; 2,有毒有害气体检测报警器; 3,氧含量检测报警器; 4,火灾报警器等。,2、安全仪表的分类,按传感器的检测原理分 催化燃烧型 半导体型热导型 电化学型（O2、毒气） 红外线吸收型（CO2、CH4）大多数可燃气体，采用催化燃烧型仪器,按使用方式分,便携式移动式固定式按取样方式分扩散式 吸入式 泵吸式 手动式,3、有关气相爆炸的几个概念,3.1 关于爆炸 是一个极短时间完成的化学反应，同时产生大量的热，生成很多气体，形成很高的温度和压力，因而具有很强的破坏力。,3.2 气相爆炸的条件（点火三要素）,具有适量的可燃气体的浓度具有相当温度的热源具有一定的点火时间三者是点火的必要条件，缺一不可。,3.3 的概念,当可燃气体、可燃性蒸汽和可燃性粉尘与空气（氧气）混合并达到一定浓度时，遇火源就会发生爆炸。遇火源能发生爆炸的浓度范围，称为爆炸浓度极限。简称爆炸极限。是评价可燃气体爆炸危险程度的依据。,爆炸极限,爆炸下限 (lower

2、explosive limit ）LEL：在空气中的可燃气体或蒸汽的体积比低于LEL，将不会形成爆炸气体环境。爆炸上限 (upper explosive limit ）VEL：在空气中的可燃气体或蒸汽的体积高低于VEL，将不会形成爆炸气体环境。,如：甲烷（CH4）在空气中的爆炸下限（LEL）为5%，爆炸上限（VEL）为15%。,低于5%（100%LEL）不会爆炸5%15%发生爆炸高于15%（100%VEL）不会爆炸,0,（LEL）,（VEL）,浓度,5%,15%,爆炸区域,3.4 体积比V%与%LEL的换算,如：甲烷（CH4）在空气中的爆炸下限为： 5% 对应%LEL为100%LEL；则： 10%LEL 0.5% 40%LEL 2.0% 60%LEL 3.0%反之，亦言。,4、可燃气体检测报警器的用途、原理、结构,4.1 用途 用于检测空气中存在的可燃气体的含量，如空气中的H2、CH4、C2H4、汽油等可燃气体。 仪器采用可燃气体的爆炸下限（%LEL）或可燃气体百分浓度为刻度单位。适合于非矿业作业环境空气中可燃气体爆炸下限以内浓度的测定和报警。,4.2 催化燃烧传感器的工作原理,原理：

3、利用可燃气体在传感元件表面的无焰燃烧所产生的热量，由测温元件测定其产生的热量，从而间接的测定可燃气体的含量。 结构形式： 金属丝催化元件 载体催化元件,1：Pt丝(在加热，当有可燃气体时温度升高 2、3：接线柱 4：元件架,1：Pt丝 2、3：接线柱 4：元件架,测量电路,由检测元件D（C为补偿元件）与固定电阻R1、R2组成检测桥路。检测元件Pt铂丝为载体催化元件。通电后，铂丝温度上升至工作温度。当空气中无可燃气体时，桥路输出为零；当空气中含有可燃气体时，由于催化作用而产生无焰燃烧，检测元件温度升高，铂丝电阻增大，桥路失去平衡从而有一电压信号输出。此电压信号的大小与可燃气体的浓度成正比。经放大后通过指针或数字显示可燃气体浓度。,用公式表示为：R=aT=aH/c=abmQ/c=Km其中：R ：Pt电阻的变化; a: Pt丝的温度系数; T:气体燃烧引起的温度变化; H:气体燃烧的发热量; c: Pt丝的热容量; m:可燃气体的浓度; Q:气体的燃烧热; b:由Pt决定的常数; K=abQ/c R =Km,即：在爆炸下限以内铂丝的电阻变化正比于可燃气体的浓度变化。（理论依据）,4.3 催化

4、燃烧传感器的特点,、对于可燃气体爆炸下限以内浓度的气体含量，其输出信号成正比；、就本质而言，对不可燃气体没有反应，只对可燃气体有反应、不受水蒸汽的影响。,4.4 催化燃烧传感器的缺点,工作温度较高，一般表面温度在300400之间，内部温度可达到700800；易中毒：易受高浓度可燃气体的破坏：浓度太高缺 使无焰燃烧中止，于是检测原件温度不变，铂丝电阻不发生变化，无法正常显示报警值。,4.5 催化燃烧传感器的中毒性,Pt丝等金属的催化活性由于受S、P、Pb、Sb、Si、Cl等的作用，因而逐步降低催化的性质，称为催化元件的中毒性。 暂时中毒：可恢复 （ S、P 、 Cl等） 永久性中毒：不可恢复（ Sb、 Pb等）防止中毒：可加吸收剂(活性碳等)，吸收硫化物等。采用半导体式传感器。采用抗毒性载体催化元件。,传感元件是仪器的心脏，对仪器的灵敏度高低、重复性、线性、使用寿命等具有决定作用。由于工艺不同，价格几十元至几千元不等。,4.6 仪器的结构,主要有电源、检测系统、放大电路、报警系统、显示器、气路等组成。,气路,检测器,放大电路,显示,报警,5、仪器的检定,5.1 检定依据 属于国家强制检定

5、的计量器具 JJG693-1990可燃气体检测报警器检定规程 JJG 9401998催化燃烧型氢气检测仪检定规程 JJG678-1996催化燃烧型甲烷检测仪检定规程,5.2 检定使用的标准气体,异丁烷（i-C4H10/Air),具有标准物质证书的标准物质。不确定度：2% 用于准确度5%的仪器不确定度：3% 用于准确度10%的仪器,5.3 检定的项目和方法,1.外观2.基本误差的检定3.精密度的检定4.响应时间的检定5.报警误差的检定6.零点漂移7.跨度漂移,5.3.1、外 观,外观良好，结构完整；附件齐全；仪器联接可靠，各旋钮应能正常调节；防爆符合GB3836.1 4的通用要求。,5.3.2、校 准,零点校准：用清洁空气 ，确保周围环境无可燃气体。 调准零点仪器校准：60%LEL调至 标准示值,5.3.3 基本误差的检定,标准气体的浓度值选10%、40%、60% LEL3点，连续测量3次。取各点的算术平均值。基本误差=仪器示值标准值,5.3.4 精密度的检定,选取40%LEL的标准气体，重复测量6次。记录读数，按下式计算:S: 单次测量的标准偏差n: 测量次数xi: 第i次测量值 S不超过基本误差的1/3。,5.3.5 响应时间的检定,选40%LEL的标准气体计时方法 第一次通入标准气体，读取稳定的示值后，调准零点；再通入标准气体，同时启动秒表，待仪器示值升至第1次示值的90%时止住秒表，此起止时间间隔为响应时间。如：40%LEL36%LEL 扩散式：60s 吸入式：30s,5.3.6 报警误差的检定,在60%LEL以下设定报警点，选取报警设置点浓度的1.5倍的标准气体；报警误差：报警时，仪器示值与设定值之差。报警误差要小于设定值的25%。,使用中和修理后的仪器只检定下列项目： 基本误差的检定精密度的检定 响应时间的检定 报警误差的检定,仪器的检定周期为1年。对示值有怀疑及更换主要元件后，应随时检定。,请批评指正,谢谢大家,

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