從計量角度看氣體報警器的安裝及檢定

陳志杰

摘 要：本文主要從計量標準概念著手，分析了氣體報警器的計量裝置安裝與檢定重要性與目的。然后對計量標準配套設備與工作原理，對其不確定度、測量的范圍、穩定性以及重復性等進行探討，以保證氣體報警器運行的安全性。

關鍵詞：計量角度；氣體報警器；安裝；檢定

中圖分類號：TM925 文獻標識碼：A

氣體的報警器源自日本，屬于國外的一種成熟產品，在國內直到20世紀70年代的初期才研發可燃氣體的報警器，近幾年，產品的數量逐漸增加，在天然氣、石油化工以及煤礦等領域應用比較廣泛，可以幫助企業及時發現安全問題，確保生產的安全性。但是因為大部分可燃氣體的檢測報警器原理是催化燃燒，其傳感器中心部分的催化元件有一定壽命，并且應用可燃氣體的報警器，容易影響到催化元件壽命與使用環境，如：長期在低濃度的報警環境、高溫高濕的工作環境以及受到高濃度可燃氣體的沖擊等，都會降低可靠性，加大報警的誤差，延后響應的時間。所以，相關技術機構要構建可燃氣體的報警器計量標準，根據相關規定進行性能評估，并形成氣體報警器的檢定計量評估標準，以便檢定氣體報警器。

1.氣體的報警器安裝

1.1 安裝報警的控制器

如果電磁場比較強，則在很大程度上會影響到報警的控制器，在進行報警的控制器安裝過程中，先要對周圍環境進行檢查，判斷有沒有較強的電磁場，若存在強電磁場，則不可以安裝。由于發生可燃氣體的泄露，會使報警控制發生聲光報警的情況，所以在進行報警控制器安裝時，應選擇閥門、管道接口、出氣口或易泄漏處附近方圓1m的范圍內，盡可能靠近，但不要影響其他設備操作；同時盡量選擇管理人員容易聽到和看到的位置，這樣一旦出現氣體的泄露，可以及時發現，同時告知相關人員處理。還要實時維護報警的控制器， 在安裝是位置不能過高，需要方便相關人員的處理，高度通常在160cm～170cm之間。

1.2 安裝探測器

在安裝探測器的過程中，需要明確監測區域中可燃氣體泄漏點，對泄露方向、壓力以及泄露量等因素進行分析，同時明確適用燃氣的種類，對空氣密度和泄露氣體密度大小進行比較。由于煤制氣與天然氣比較輕，一旦泄露就會飄到上空，而液化石油氣相較于空氣較重，一旦泄露就會下沉，按照這些因素對探測器的安裝高度進行選定。按照檢測區域空間高度與大小等因素，對探測器安裝數量進行確定，確保在氣體泄露的時候可以覆蓋到每個位置，避免發生監測的盲區。

2.可燃氣體報警器的檢定

2.1 可燃氣體報警器檢定的注意事項

在檢定可燃氣體的報警器時，需要根據JJG693-2011《可燃氣體檢測報警器檢定規程》規定與要求來執行，同時詳實做好檢定的記錄，方便以后進行查看。并且在檢定的過程中，應該注意以下幾項：其一，采取和儀器檢測提起種類一樣氣體標準的物質，如果儀器沒有注明檢測氣體的種類，可采取丙烷或是異丁烷氣體標準的物質。其二，在檢定以前，需要對探頭周圍環境情況進行檢查，明確附近有沒有可燃性氣體。若存在可燃氣體，需要先充入特定量潔凈的空氣以后，再持續通入標準的樣氣，確保檢定準確性。并且需要咨詢相關企業，報警器有沒有連接電磁閥的聯動裝置，如果存在連接，需要提前將聯動裝置接觸，防止為企業帶來損失。其三，在現場進行氣體報警器檢定時，因為報警控制與探測器一般不處于同一個區域中，需要響應時間的記錄人員與檢定人員進行協調配合，并且在通標準氣體時，檢定人員需要及時告知相關記錄的人員，防止出現時間差，導致記錄結果受到影響。

3.計量標準性能的考核

3.1 計量的標準器以及主要的配套設備

主要包含有效的期限、標準氣體的名稱、檢定的部分、濃度以及供應商等。

3.2 關鍵性技術的指標

在計量標準中，關鍵性技術指標與計量檢定的裝置不確定度、測量范圍有著直接關系。本次計量檢定的裝置所用有證氣體的標準物質是i-C4H10/Air類氣體標準的物質，其標準物質的證書號是GBW（E）0081671，測量范圍在（0～100）%LEL之間，其中U為1.0%、k為3。

3.3 環境的條件

通常情況下，計量檢定的裝置所用環境需要符合計量檢定的規定流程條件，主要包含大氣壓力、溫度與濕度。

3.4 量值的溯源與傳遞

為把測量結果數值和國家的計量基準相聯系，相關人員應編制量值的溯源圖，通過比較鏈方式表示計量檢定的裝置計量特性和給定量計量基準間的相關性。

3.5 穩定性

檢定裝置穩定性表示計量標準可以保證計量特定伴隨時間維持不變的能力，標準使用標準器是有效期中有證的標準氣體消耗情況，無法實施穩定性的考核。同時根據JJF1033-2016《計量標準考核規范》本標準的穩定不需要進行考核。

3.6 重復性

檢定裝置重復性指的是在同一個測量的條件下，對同一被測量的測示值接近能力進行重復測量。不僅需要新建計量的標準，而且要實施重復性的實驗，同時提供測得重復性的數據，然后對計量標準進行重復性的實驗，一年至少一次，同時對實驗數值能不能符合要求進行判斷。所用濃度是40%LEL異丁烷，則需要對氣體檢修檢測，測定次數不可以低于10次。還要對單次測定的結果實驗標準差進行計算，如果數值小于不確定度計算重復性的最大值，就與相關要求相符。

通過本裝置對一臺常規的可燃氣體檢測報警器作10次重復性測量，所得數據見表1。

表1重復測量結果

實驗標準差：

=0.35%LEL

以上重復性數據小于測量不確定度評定中引用的測量重復性數據，則認為符合要求。

3.7 對結果不確定度進行檢定與校準

在進行氣體報警器檢定時，需要全面分析計量標準測量過程與測量方法，構建不確定的評估數學模型分析，對不確定度來源進行探索，同時逐項定量評估與分析，再對不確定度進行擴展和合成。本次計量標準的不確定源自以下幾個方面：可燃氣體環境因素、報警器分辨力、標準的氣體以及重復性的測定過程等，經過結果擴展和合成、各個分量分析，得出不確定度是1.0%，與相關要求相符合。

3.8 驗證檢定或是校準的結果

驗證校準或是檢定結果，主要指的是實驗驗證給出校準或是檢定結果可信的程度。因為驗證結論和測量的不確定度相關，所以在很大程度上，驗證結論能夠對所校準或是檢定結果不確定度合理性進行判斷。

具體驗證方式為：選定一臺GP-85N型可燃氣體報警器，使用本計量標準裝置進行測量，得到的示值誤差測量結果為△C1=+0.8%LEL，擴展不確定度U1=1.0%（k=2）。將該臺報警器送到廣東省計量科學研究院檢定，得到的示值誤差測量結果為△C2=+1.0%LEL，擴展不確定度U2=1.0%（k=2）。兩套計量標準得到的示值誤差測量結果之差滿足：

結論

綜上所述，本文經驗證可燃氣體報警器的檢定裝置測量結果、測量的重復性與測量的不確定度，得出計量標準擴展的不確定度是1.0%，可以符合可燃氣體報警器的檢定規程要求。

參考文獻

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