對射式可燃氣體檢測報警器的安裝使用及測試方法探討

張寧 孫景斌 李淼

【摘要】 可燃氣體報警器廣泛應用于冶金、燃氣、化工、石油等行業，用于檢測室內外危險場所的泄露情況，是保證人身安全和安全生產不可或缺的儀器。本文首先介紹了不常見的特殊型報警器—對射式可燃氣體報警器的工作原理，詳細分析了對射式可燃氣體報警器的使用與檢測，為進一步研究提供依據。

【關鍵詞】 對射式可燃氣體報警器;工作原理;測試方法

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2021.02.036

Discussion on Installation， Use and Test Method of Infrared Hydrocarbon Gas Detector Open Path Eclipse

ZHANG Ning1，SUN Jing-bin2，LI Miao2

（1.Liaoning Institute of Measurement，Shenyang 110004，China;

2.Fushun measurement and Testing Institute，Fushun 113006，China）

Abstract： Combustible gas alarm is widely used in metallurgy，gas，chemical，petroleum and other industries. It is used to detect the leakage of indoor and outdoor dangerous places. It is an indispensable instrument to ensure personal safety and production safety. This paper introduces the unusual special combustible gas alarm-infrared hydrocarbon gas detector open path eclipse，it is also introduces the working principle of the alarm，analyzes its use and detection in detail，and provides the basis for further research.

Key words： infrared hydrocarbon gas detector open path eclipse;working principle;test method

石化公司的油氣儲存車間，存在大量儲存罐。由于場地比較大空曠，所以安裝了大量對射式可燃氣體檢測報警器來監測環境中的可燃氣體濃度。對射式可燃氣體檢測報警器由發射器和接收器兩部分組成，每對探測器通過報警中繼器相連接。發射器和接收器按軸線安裝拉開一定距離。形成一個監視區域，當被監視區域有可燃氣體泄露時，發射器發出的紅外光通過檢測區域到達接收器并被其接收。接收器不斷采集接收端紅外光光強的變化情況即監測區域有可燃氣體的濃度情況及整體光強衰減情況，并把采集數據以數字信號的形式通過傳輸線傳給報警中繼器。報警中繼器通過對接收到的數字信號進行分析判斷，來確定探測器的工作狀態，進行可燃氣體濃度顯示、報警并輸出報警信號。

目前國內尚無開放對射式可燃氣體檢測報警器的相關計量檢定規程或校準規范，本文在結合該類設備測量原理基礎和實踐的基礎上，參照JJG 693-2011《可燃氣體檢測報警器鑒定規程》初步探索了對射式可燃氣體檢測報警器的測試方法。

1 工作原理

對射式可燃氣體報警器是基于可燃氣體對紅外光有選擇性吸收這一原理設計的，吸收關系遵循朗泊—比耳光學定律。光在大氣中傳輸時，傳輸媒介對光的吸收是有選擇性的，不同的氣體分子有自己固有的本征紅外吸收光譜。當被監視區域內發生可燃氣體泄露時，發射器發出的紅外線被可燃氣體吸收，使達到接收端的相關紅外光強度減弱，當紅外光強度衰減到可燃氣體探測器報警動作閾值時，接收器輸出報警信號傳輸給報警中繼器，并通過中繼器的報警輸出傳輸給火災報警控制器。為了自動檢測探測器線路是否發生故障或紅外光因某種原因被遮擋，接收器設有故障監視環節，當故障發生時，接收器把故障信息傳輸給報警中繼器，在故障發生后，應立即查明原因，排除故障。

2 主要技術性指標

1）探測可燃氣體種類：氫氣、甲烷、異丁烷等烴類氣體。

2）探測區間范圍：寬10 m，最大距離60 m。

3）相應時間：不大于30 s。

4）環境溫度0～40 ℃。

5）相對濕度：小于85%。

6）光路受阻影響：

a.人和物體通過光路時不受影響;但停留在路中超過1分鐘以上時，探測器發出故障報警，故障消除后恢復正常工作。

b.因天氣等因素影響，如下雨、下雪、下霧、風沙等情況下，光路光強衰減小于20%時不會影響正常工作，否則發出故障報警。

3 使用場所及注意事項

3.1 使用場所

對射式紅外可燃氣體探測器是一種適用于大空間、大面積新型可燃氣體報警器，用于石油管道系統、油罐區以及大型油庫、石油液化氣站、采油平臺等場所的大面積泄露可燃氣體的探測。

3.2 注意事項

1）戶外使用應盡量避開陽光直射或強紅外輻射。

2）安裝應避開劇烈震動場所。

3）有一定濃度的灰塵、水汽粒子且濃度變化較快的場所，不宜安裝。

4 性能特點

1）保護面積大：保護面積為點型可燃氣體探測器的1～20倍，并且安裝、布線簡單易行。

2）具有零點漂移自動補償功能，誤報率低。

3）具有故障監視功能。

5 安裝

1）發射器接收器的窗口應避免陽光直射。

2）發射器和接收器安裝支架的軸線保持一致。

3）發射器和接收器間的監測區域應避開固定和流動遮擋物。

4）發射器和接收器安裝位置牢固，長期運行不允許錯位。

6 運行維護

探測器在正常使用工作中，專職管理人員應對其進行定期檢查，一般環境中每間隔半年用普通酒精對探測器窗口沉積的灰塵進行清洗，以保證探測器的正常運行。

7 測試使用標準及方法

7.1 測試使用標準

1）標準裝置

可燃氣標準管（中間透明的圓柱體，直徑0.1 m，長1 m的兩端用高透過率的石英玻璃封口的標準氣室）可以通入標準物質。計量性能穩定，使用方便，能有效滿足開放對射式可燃氣體報警器的測試要求，確定示值的準確性。

2）標準物質：零點氣體，標稱值為10%LEL、40%LEL、60%LEL的異丁烷氣體。

3）電子秒表。

7.2 測試方法

1）儀器示值誤差

儀器通電預熱穩定后，先用0%LEL·m的可燃氣體標準管調整儀器零點，然后依次將10%LEL·m、40%LEL·m、60%LEL·m濃度的可燃氣體標準管放入設備光路中，讀取儀器穩定示值，每點重復測量3次，按式（1）計算每點的示值誤差，取絕對值最大的為儀器示值誤差。

[Δc=c-c0R×100%] （1）

式中：[c]——儀器示值的算數平均值，%LEL·m;

[c0]——可燃氣體標準濃度值，%LEL·m;

R——儀器滿量程，%LEL·m。

2）儀器重復性

儀器調整零點后，將40%LEL·m濃度的可燃氣體標準管放入設備光路中，記錄儀器穩定示值[ci]，撤去可燃氣體標準管，在相同條件下重復上述操作6次，按式（2）計算重復性。

[Sr=i=16ci-cn-1×100%] （2）

式中：[Sr]——單次測量的相對標準偏差;

[c]——6次測量的平均值，%LEL·m;

[ci]——第i次的測量值，%LEL·m。

3）響應時間

儀器在零點時，將標稱值為60%LEL·m濃度的可燃氣體標準管放入光路中，待示值穩定后，讀取儀器示值，撤去標準裝置，儀器回零后，再將60%LEL·m濃度的可燃氣體標準管放入光路中，同時啟動秒表，待儀器顯示值到達穩定示值的90%時停止計時，記錄秒表讀數，重復測量3次，取3次測量結果的算術平均值作為儀器的響應時間。

4）儀器漂移

儀器的漂移包括零點漂移和量程漂移。儀器調好零點后，記錄儀器顯示值Z0，然后放入60%LEL·m濃度的可燃氣體標準管，待讀數穩定后，記錄儀器示值S0，撤去可燃氣體標準管，每間隔1 h重復上述步驟一次，連續運行6 h，同時記錄儀器顯示值Zi和Si，按式（3）和式（4）分別計算零點漂移和量程漂移。

[ΔZi=czi-czoR×100%] （3）

[ΔSi=（csi-czi）-（cso-czo）R×100%] （4）

式中：[ΔZi]——儀器的零點漂移;

[ΔSi]——儀器的量程漂移;

R——儀器的量程，%LEL·m。

8 結語

該校準方法涵蓋了開放對射式可燃氣體檢測報警器的主要計量性能要求，方法科學合理，使用簡單，為開放對射式可燃氣體報警器的校準工作提供了技術依據，保證了設備計量數據的準確可靠。由于監控空間范圍比較大，勢必會有多種因素影響其準確度，如何將干擾降低到最小化是檢測過程中應該注意的。

【參考文獻】

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[3] 許向梅.家用可燃氣體報警器的使用現狀及檢測建議[J].中國計量，2020（5）：126.

[4] 吳春梅.可燃氣體檢測報警器工作原理及安全使用分析[J].石化技術，2017（11）：155-156.

【作者簡介】

張寧（1973-），男，高級工程師，研究方向為電學計量、報警器計量、流量計量檢測及相關技術。

孫景斌（1963-），男，教授級高級工程師，研究方向為力學計量、報警器計量、電學溫度計量檢測及相關技術。

李淼（1981-），男，高級工程師，研究方向為報警器計量、電學計量檢測及相關技術。