天然氣檢測(cè)儀檢定注意事項(xiàng)及常見故障處理

張 政

（臨沂天方建設(shè)研究試驗(yàn)有限公司，山東 臨沂 276000）

隨著時(shí)代的不斷推進(jìn)與發(fā)展，科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)可利用的資源越來越多，天然氣是人類可利用資源之一。隨著全球性環(huán)境問題的嚴(yán)峻，人們認(rèn)識(shí)到環(huán)境保護(hù)的重要性，這無疑推動(dòng)了天然氣凈化技術(shù)的發(fā)展。一旦天然氣泄漏，會(huì)導(dǎo)致火災(zāi)的發(fā)生，且空氣內(nèi)的天然氣達(dá)到一定濃度后，會(huì)導(dǎo)致人窒息。在封閉環(huán)境內(nèi)，天然氣達(dá)到一定比例，則會(huì)產(chǎn)生爆炸事故[1]。一旦發(fā)生天然氣爆炸，將會(huì)夷平房屋，殃及周圍建筑。甲烷在空氣內(nèi)的爆炸下限為5.0%，上限為15.0%。

1 天然氣體檢測(cè)儀的基本結(jié)構(gòu)與工作原理

天然氣檢測(cè)儀主要是由化學(xué)傳感器、光學(xué)傳感器、電子部件、顯示部分組成，傳感器將環(huán)境內(nèi)的天然氣轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，顯示出濃度（摩爾分?jǐn)?shù)），具有明顯的聲光報(bào)警功能與遠(yuǎn)距離探測(cè)功能。儀器劃分為便攜式天然氣檢測(cè)儀、固定式天然氣氣體檢測(cè)儀。前者又劃分為擴(kuò)散式和泵吸式：擴(kuò)散式的儀器結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，且使用壽命較長(zhǎng)，使用比較省電，但檢測(cè)期間會(huì)受到風(fēng)向、風(fēng)速的影響，僅適用于室內(nèi)、不受風(fēng)場(chǎng)所；泵吸式儀器在前者基礎(chǔ)上，增加了氣體捕獲罩、吸氣泵，不會(huì)受到風(fēng)速與風(fēng)向的影響，采集率較高，且應(yīng)用比較廣泛。若現(xiàn)場(chǎng)需要連續(xù)檢測(cè)24h 天然氣濃度時(shí)，需要選擇固定式的天然氣檢測(cè)儀。

2 天然氣體檢測(cè)儀檢定過程中注意事項(xiàng)

2.1 環(huán)境條件控制

檢定要嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)程內(nèi)的環(huán)境條件要求，環(huán)境溫度在0-40℃以內(nèi)，相對(duì)濕度在85.0%以內(nèi)。一般實(shí)驗(yàn)室環(huán)境就可滿足規(guī)程要求，現(xiàn)場(chǎng)檢定環(huán)境需注意，冬天溫度若在0℃以下，夏天溫度在40℃以上，不適合檢定。大部分的天然氣檢測(cè)儀選擇的是電化學(xué)傳感器，反應(yīng)受到溫度與濕度的影響比較大，雖說制造商實(shí)施了相應(yīng)的溫度補(bǔ)償措施，但傳感器的輸出相應(yīng)存在著一定的誤差，極端天氣下輸出相應(yīng)變化較大[2]。若濕度過高，傳感器表面會(huì)聚集很多的水汽，會(huì)將目標(biāo)氣體的進(jìn)入通道縮小，測(cè)定環(huán)境的濕度不可過高。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)氣體氣路要求

結(jié)合被檢測(cè)儀器的采樣方式，使用流量控制器開展流量控制，通氣流量的控制要在說明書規(guī)定范圍內(nèi)。檢定吸入式儀器時(shí)，要確保流量控制器的旁通流量計(jì)有氣體放空，見圖1。能夠促使氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)氣流量大于儀器自身吸氣的流量，避免吸入零點(diǎn)氣體、氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)同時(shí)吸入周圍空氣、干擾氣體，避免檢定結(jié)果產(chǎn)生偏差。

圖1 流量控制器

檢定擴(kuò)散式儀器配備有專門的標(biāo)定罩，若其不匹配，將會(huì)影響檢定結(jié)果。標(biāo)定罩側(cè)面有開口，其作用是將傳感器表面空氣排除，避免壓力增加影響儀器的精準(zhǔn)度。天然氣本身吸附力較強(qiáng)，氣路、減壓閥會(huì)吸附標(biāo)準(zhǔn)氣體，導(dǎo)致氣體濃度降低，為避免這一現(xiàn)象，可選擇不銹鋼材質(zhì)氣路、減壓閥。天然氣對(duì)氣路、減壓閥材質(zhì)的適應(yīng)性見下表1，送氣管路要縮短，盡量控制在1m，避免對(duì)響應(yīng)時(shí)間產(chǎn)生影響。

表1 天然氣對(duì)氣路、減壓閥材質(zhì)的適應(yīng)性

2.3 示值誤差的檢定

先要判斷儀器是否為零，若未歸零，要適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。就便攜式儀器，需要提前預(yù)熱，注意在無干擾氣體的狀況下開機(jī)。在零點(diǎn)調(diào)整完成之后，通入濃度測(cè)量范圍為上限值的80.0%，適當(dāng)調(diào)整氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)量程。若穩(wěn)定顯示數(shù)值與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值差之間存在誤差，但在限定誤差數(shù)值內(nèi)，可不調(diào)整。若大于限定誤差數(shù)值，需要校準(zhǔn)儀器設(shè)備。

3 天然氣體檢測(cè)儀常見故障處理

天然氣檢測(cè)儀由探測(cè)器、傳輸系統(tǒng)、控制器（DCS）組成，在日常運(yùn)行維護(hù)過程中，若不同組成部分出現(xiàn)故障，將會(huì)影響天然氣氣體濃度檢測(cè)數(shù)值的精準(zhǔn)性。探測(cè)器故障由傳感器、電路組件、信號(hào)感應(yīng)模塊等故障導(dǎo)致，會(huì)引起探測(cè)器的反應(yīng)減緩，或者是無反應(yīng)，無任何的數(shù)據(jù)顯示，存在零點(diǎn)漂移與亂報(bào)警等故障。控制器的作用在于處理探測(cè)器供電，顯示探測(cè)器回傳信號(hào)[3]。傳輸器故障由供電電壓、電流與信號(hào)傳輸線纜等故障導(dǎo)致，使得探測(cè)器無數(shù)據(jù)顯示或者是控制器顯示故障等。平時(shí)檢定工作開展階段，常見的故障主要有以下幾點(diǎn)：

3.1 零點(diǎn)漂移

天然氣檢測(cè)儀零點(diǎn)上下漂移，要先檢查周邊天然氣、干擾氣，若排查探測(cè)器后，發(fā)現(xiàn)電壓數(shù)值偏高，通入零點(diǎn)氣體進(jìn)行校準(zhǔn)，使主機(jī)顯示為零。若仍無法進(jìn)行零點(diǎn)調(diào)整，分析原因?yàn)樘綔y(cè)器內(nèi)的傳感器故障。若氣體檢測(cè)警報(bào)器受到高濃度天然氣與干擾氣，存在高溫蒸汽、有機(jī)溶劑、或者是傳感器使用壽命超期等，要考慮立即將傳感器更換。

3.2 示值誤差較大

在進(jìn)行天然氣檢定時(shí)，顯示數(shù)值誤差較大。氣體檢測(cè)警報(bào)器傳感器使用時(shí)間越久，使用環(huán)境內(nèi)被測(cè)氣體出現(xiàn)則愈發(fā)頻繁，探測(cè)器在高溫、高濕度環(huán)境內(nèi)，會(huì)出現(xiàn)傳感器現(xiàn)行衰減，且示值誤差會(huì)增加。此故障處理期間，需要適當(dāng)?shù)亟尤霕?biāo)準(zhǔn)氣體，按照廠家的說明書，及時(shí)校準(zhǔn)，適當(dāng)調(diào)整，若通過校準(zhǔn)顯示數(shù)值無法達(dá)到氣體濃度時(shí)，則認(rèn)為是傳感器失效，需立即更換。使用部門要定期將傳感器送到專門的部門，開展專業(yè)校準(zhǔn)。

3.3 反應(yīng)慢或通氣無響應(yīng)

在天然氣檢測(cè)儀內(nèi)通入天然氣后，出現(xiàn)慢反應(yīng)現(xiàn)象或者是無響應(yīng)現(xiàn)象，要排查傳感器組件是否存在氣孔堵塞，檢測(cè)內(nèi)的精氣通道是否被堵塞、周圍是否堆滿雜物使得氣體受阻等，導(dǎo)致天然氣檢測(cè)儀反應(yīng)緩慢，檢測(cè)器靈敏度下降等。若為發(fā)生堵塞現(xiàn)象，需要分析故障原因，多為傳感器老化或者是傳感器失效等。針對(duì)這一現(xiàn)象，需要將傳感器組件進(jìn)行清洗，確保通氣孔透氣效果較好，若此操作后，傳感器故障未消除，則判斷為傳感器失效。

傳感器失效的原因是使用壽命到期，傳感器的使用壽命為2 年，在長(zhǎng)期工作中，檢測(cè)儀在惡劣的環(huán)境內(nèi)，比如：高溫環(huán)境、高濕度環(huán)境等，也會(huì)導(dǎo)致傳感器的使用壽命縮短，使用者需要結(jié)合經(jīng)驗(yàn)，判斷檢測(cè)儀的工作環(huán)境與操作情況，及時(shí)聯(lián)系廠家，更換探測(cè)器內(nèi)的傳感器[4]。值得一提的是，潮濕環(huán)境內(nèi)天然氣電化學(xué)傳感器無反應(yīng)、反應(yīng)較低，天然氣吸附性較強(qiáng)、吸附不穩(wěn)定等，會(huì)導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)氣體濃度降低。另一方面，在隔爆片、防護(hù)網(wǎng)上要安裝水膜，堵塞氣路，摘下傳感器，并進(jìn)行烘干處理。

3.4 現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)器顯示數(shù)值和二次表或控制器（DCS）顯示數(shù)值不一致

通入標(biāo)準(zhǔn)氣體期間，若現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)器顯示的數(shù)值與控制器數(shù)值并不一致，在考慮是因?yàn)樘綔y(cè)器電流（4-20）mA 輸出不正常、現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)器量程與二次表、DCS 設(shè)置量程并不相似。需要先探查探測(cè)器輸出電流是否正常，若正常，分析探查現(xiàn)象量程、DCS 量程是否一致，若不一致，則判定為現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)器和二次表或控制器（DCS）間信號(hào)傳輸故障。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，計(jì)量檢定人員必須要熟練掌握被檢儀器原理、使用要求，要規(guī)范操作，注意細(xì)節(jié)，確保所出具的檢定結(jié)果精準(zhǔn)。與此同時(shí)，檢定人員要掌握、了解儀器故障，分析出現(xiàn)的原因，制定處理方法，促使儀器設(shè)備發(fā)揮該有的價(jià)值，保證檢測(cè)質(zhì)量，提升技術(shù)能力，以此提升技術(shù)服務(wù)水平。