可燃氣體報警器在化工裝置上的應用

劉娟

摘? 要：因為石油本身特性，石油化工煉制過程中必然產生可燃氣體，而可燃氣體的泄露則會對裝置及職工人身安全造成極大隱患。因此，可燃氣體檢測日益受到重視。文章針對某化工裝置可燃氣體報警器的更新改造，解析了新舊兩種可燃氣體報警器的異同，并詳細介紹了可燃氣體報警器安裝注意事項及化工裝置應用所獨有的特點，為可燃氣體報警器的選用安裝及維護提供參考。

關鍵詞：可燃氣體報警器;KJ-4;KS-3;惠斯登電橋

中圖分類號：TP277? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）06-0176-03

氣體報警器廣泛應用于石油、燃氣、化工、油庫等存在危險氣體的石油化工行業，主要用于室內外危險環境泄露情況的檢測，是保證生產和人身安全的關鍵設備。

設置氣體報警器主要有三個原因：一是泄露監測。最接近潛在泄露點的位置（例如：法蘭、閥門、減壓閥、泵等裝置的位置）來安裝檢測探頭，可以在泄露的第一時間檢測到。二是區域探測。當區域內無明確的潛在泄露源（例如：溶劑/樣氣儲藏室），在考慮風速的情況下，危險區域內應均勻分布檢測探頭。三是個人保護（毒氣的探測）。如區域內無明確的潛在泄漏源（例如：實驗室），工作區的吸氣區域內應安裝檢測探頭。工業用報警器檢測原理一般有以下幾種：（1）電化學式傳感器;（2）催化燃燒式傳感器;（3）紅外式傳感器;（4）擴散燃燒式。本文要介紹的在某化工裝置使用的56臺可燃氣報警器采用的就是催化燃燒式，主要用途就是進行泄漏監測和區域探測。

1 可燃氣體報警器的更換前后對比

首先，可燃氣體報警器由探測器與報警儀構成，原裝置上使用的探測器是時代儀表生產的KJ-4型，報警儀是同為時代儀表出產的KB-1A型，而此次檢修是全部進行了更新，一次探頭（探測器）改為更為先進的KS-3型，二次顯示儀表（報警儀）也改為BB-3D型。

下面，我就來介紹一下它們的異同之處。

（1）在一次探頭方面，它們的傳感器采用的是相同的檢測原理，采用的都是催化燃燒式。傳感器中的半個橋臂由一對匹配的檢測元件和補償元件組成，當環境空氣中存在可燃氣體時，檢測元件發生催化燃燒反應，其電阻值跟隨溫度變化而變化，導致橋路失去平衡，輸出與可燃氣濃度成正比關系的差壓信號。實際上這個就是我們常說的惠斯登電橋。

而簡化成惠斯登電橋則是如圖2所示，當電流計G 的B、D兩點電位差Uo=0，電橋處于平衡，這就是惠斯登電橋。也就是說催化燃燒檢測實際上可以看成是惠斯登電橋的具體應用。

（2）而探測器的不同方面則體現的是時代的進步，KJ-4型探測器只有一個探測器和內部電路板，而KS-3除了上述兩樣之外還新加了一個液晶顯示面板，可以在現場直接看到環境里的可燃氣濃度。但這不是最為主要的，它內置了一個紅外接受器，使得進行標定時不需要開蓋而直接利用專用的紅外遙控器來進行標定，大大減輕了工作強度。還有一點就是與二次顯示儀表有聯系的，下面介紹到二次顯示儀表會有說明。

（3）二次顯示儀表在電源輸入上不論是KB-1A型還是BB-3D型都是AC220V，但是從表盤上可以看出很大不同。KB-1A型報警器面板上有四個功能鍵，采用的指示方式為指針式，即是機械帶動指針轉動，一旦使用時間稍長就會有零點漂移的現象出現。而BB-3D型則是卡件式，由探頭過來的4～20mA直接轉化成發光二極管顯示在二次表面板上，不會出現由于長時間使用而出現的機械老化現象，也就不會出現零點漂移現象。

（4）新換上的報警器在使用紅外線遙控器進行標定時，是對探頭進行直接操作的，而進行標定的同時在控制室內的二次表面板上的發光二極管也是同步調節的。這也是上述所提到的當對探頭利用紅外遙控器進行標定時與二次顯示儀表有聯系的地方。而之前的報警器是要探測器與報警儀分開標定的，也就是說，在現場進行通氣實驗校驗完KJ-4型探頭后，還要回到控制室內重新校準KB-1A型報警儀。但是如果是KS-3型就不用了，直接對探測器進行標定后基本上是不需要對室內的報警儀進行校準的。

2 新型可燃氣報警器的調校

此次新更換的KS-3型探測器的零點及量程有兩種調校方法（前提：應確認環境空氣中無可燃氣體存在后方可進行）：

（1）利用專用紅外遙控器，不必開蓋而直接標定

（2）利用調節面板內的4個按鍵進行標定

a.確定傳感器工作電壓。應擰下上蓋，拔下面板組件用萬用表測量VRA（傳感器接線端子R、A之間電壓VRA），調節電位器P，達到所需要電壓值VRA。滯后插入面板組件進行下一步零點校準。

b.零點校準。如果確定環境空氣為潔凈氣體（指不存在可燃性氣體）可以視為零氣體，如果無法確定環境空氣是否潔凈時，則可向傳感器通入潔凈空氣。1分鐘后，當探測器的數字顯示基本穩定后，調節遙控器或面板內零點調整按鍵，直到顯示0%LEL。

c.量程校準。向傳感器通入60%LEL或是其他已知濃度校驗氣體，當顯示基本穩定后，調整遙控器量程鍵或按動探測器內量程按鍵，直到顯示已知校驗氣體濃度值。

d.移開校驗樣氣，向傳感器通入零氣體，探測器顯示0%LEL，至此調校工作完成。

e.報警點校準。KS-3型探測器的報警點在出廠時設定為25%LEL。要將報警點改為20%LEL時報警，首先將探測器零點調整到20%LEL，然后調整電位器K，使繼電器吸合到臨界狀態，然后再將零點調回到零。即將報警點調校完畢。

3 可燃氣體報警器的設置及注意事項

固定式可燃氣體報警器一旦安裝，位置基本不會變更。根據現場使用經驗，在具體應用時需要考慮以下幾點：（1）分析監測的裝置可能存在的泄漏點，對泄漏點的泄漏壓力、方向等因素逐一分析，并在裝置平面圖中標注檢測探頭位置，根據泄漏的嚴重程度進行分級管理。（2）依據監測裝置的氣流方向、風向等具體因素來考慮當發生大量泄漏時，檢測探頭應安裝在可燃氣體的泄漏方向的下風向。（3）依據泄漏氣體的密度大小（相較于空氣密度），結合環境氣體流動情況，綜合考慮泄漏的立體流動趨勢，檢測探頭應設置在其流動的下游位置。（4）依據泄漏點的泄漏狀態（微漏或噴射）。如果是微漏，則設置點的位置就要接近泄漏點附近。如果是噴射狀泄漏，則要較為遠離泄漏點。（5）對于存在體量較大的可燃氣體泄漏的區域，應在每相距10-20m位置設置檢測探頭。（6）對于有氫氣等密度較空氣輕氣體泄漏的區域，應在泄漏點上方位置設置檢測探頭。（7）對于丙烷等較空氣重氣體泄漏的區域，應在泄漏點的下方位置設置檢測探頭，并注意周圍環境特點。（8）對于可燃氣體容易聚集的區域場所應考慮增加設置檢測探頭。（9）當可燃氣體泄漏在開放性環境時，如果通風條件極為惡劣，某些區域中可燃氣體濃度也會較為容易提升，在這些區域也應設置檢測探頭。

根據現場事故的分析結果，其中一半以上是由不正確的安裝和校驗造成的。因此，有必要介紹正確的安裝和校驗的注意事項以減少故障。

可燃氣體報警器安裝的注意事項：（1）報警器不能安裝在影響儀表工作的強電磁場附近。（2）報警器是具有聲、光顯示功能的安全儀表，必須安裝在容易被工作人員識別的位置，方便安全隱患的及時消除。（3）報警器的安裝高度應該便于運維人員的日常操作，一般在160-170cm左右。（4）報警器探頭主要是由接觸燃燒氣體傳感器的檢測元件組成，由鉑絲線圈上包氧化鋁和黏合劑組成球狀，有鉑、鈀等稀有金屬附著在表面，較為容易斷裂。因此，在安裝時要注意避免摔壞探頭。（5）報警器的電氣接口應用保護套管加以連接，最好采用金屬軟管，避免防爆要求不合格，應要達到與工廠的防爆等級一致。（6）安裝調試后，透氣防水罩必須安裝，避免探頭進水損壞。

那么，按上述內容再來看看本裝置的可燃氣體報警器在安裝上所體現出的特點，我在這里為大家選取了三個比較特殊的位置：（1）反應器F-101。首先，要說明的是在這個不到10米高的反應器上裝有兩個探測器，一個在3米左右，另一個在反應器頂部，甚至它的底部周圍不遠處也有探測器的分布。為什么會這樣呢？這就要從工藝方面來分析了。反應器是一套裝置的靈魂所在，基本上所有后續物料都是從這里出去，而本裝置原料采用的是C8芳烴，以貴金屬為催化劑臨氫異構來生產的，所以在F-101中C8芳烴和氫氣都有存在，都是高危的可燃性氣體。在底部位置可燃氣體報警器探頭安裝在距地面30cm左右，因為較空氣而言，C8芳烴密度大，為了方便測量泄露出的氣體。而安裝在二層平臺上的也是同樣道理，也是安裝在了較低的位置。但是頂部的就不同了，這個探頭的目的主要是為了測量泄露出的氫氣，因為如果C8芳烴在此位置泄漏也會被二層平臺上的探頭檢測到，但是此處沒有探頭的話，二層平臺向上直至F-101頂部所有泄漏的氫氣將沒有辦法檢測得到，這也是可燃氣體報警器在類似立式反應器上安裝需要注意的地方。（2）燃燒爐。本裝置有兩個加熱爐L-101、L-201，并都有撬塊，上面裝有的都是帶聯鎖的電磁閥或是相應的聯鎖點。在這兩個加熱爐附近安裝可燃氣體報警器要注意的關鍵就是它們燒的是什么，即是看它們的燃料比重問題，比空氣輕的自然就要安裝的高些，反之，低一些。但是要注意的是測量什么位置的泄漏，也就是說這里所說的高低實際上指的是相對位置的高低。本裝置這兩個加熱爐要注意的是撬塊位置的可燃氣體報警器探頭，因為原料為燃料氣，比重較空氣輕，而撬塊位置也十分關鍵，所以這個探頭的位置是在撬塊之上，高度距地面大約1.8米，這是按照泄漏源部位進行確定。可見，可燃氣體報警器探頭的安裝對于實際工藝規程的要求也是很看重的。（3）公用工程——罐區。本裝置的罐區共有11個儲存罐，但是卻只有8臺可燃氣體報警器，是不是有什么問題呢？并不是這樣的，這樣實際上是體現了可燃氣報警器安裝的一大特點。雖然11個罐內裝的都是可燃性氣體，但是因為罐區內儲存罐比較集中，有儲罐位于同一個圍堰內，只是需要在每相距10-20m設一個檢測點就可以了，這也是區域探測的一個顯著特點。

4 可燃氣體報警器的日常維護

（1）應經常對檢測探頭的防潮情況進行檢查。在對檢測探頭進行校驗時，應將防水罩進行清洗，防止堵塞。（2）應對檢測探頭進行清理，避免探頭表面污染，導致探頭表面積不斷縮小，吸氣容量也隨之降低，致使檢測效果下降。（3）檢測探頭是隔爆型防爆設備，在超出規定的環境范圍下不得使用。（4）檢測探頭在使用時應盡量在可燃氣體濃度低于爆炸下限的條件下，不要用高濃度或大量的可燃氣直沖探頭（特別是校驗時），否則有可能燒壞元件損壞設備。

5 結束語

日益嚴峻的安全環保形式讓大家對可燃氣體報警器的運維更加精心，對報警器的選用、安裝及維護也有更多的疑惑，但是，通過實際工程的應用、對報警器全過程的分析，我們可以得出：及時更新老舊設備、合理布置安裝位置，按照規范進行運維，使得可燃氣體報警器正常運行，能為裝置安穩運行、職工人身安全提供有力保障。

參考文獻：

[1]蔡可芬，莊牧林.燃氣報警器質量分析評估[J].傳感器技術，1999（04）：21-23.

[2]張保衛，尚家峰，趙金水.燃氣報警器的分類與選擇[J].山東消防，2003（08）：27.

[3]許葉忠.燃氣泄漏報警器的選擇與應用[J].城市公用事業，2005（02）：29-31+44.