淺析有毒有害氣體報警器的工作原理與檢定維護

張成彪

摘要：有毒有害氣體報警器是石化企業用于現場安全檢測的計量器具，是安全生產的重要保證，是保障人員生命財產安全的有力工具，必須掌握其工作原理以及定期校準和檢測維護，才能確保氣體檢測報警器的正常運轉，做到防患于未然。本文介紹了有毒有害氣體報警器的分類及其工作原理以及報警器在日常檢定維護和使用中的注意事項，以供讀者參考。

關鍵詞：有毒有害氣體;工作原理;使用維護

1有毒有害氣體報警器的分類

有毒有害氣體報警器是對作業環境中所測氣體爆炸下限以內濃度進行報警和測定的儀器。按使用方式可分為便攜式、可移動式、固定式等。按工作原理可分為定電位電解型、氣敏電極型、半導體型、化學發光型。按檢測介質可分為硫化氫報警器、氰化氫報警器、氯氣報警器、一氧化碳報警器、丙烯腈報警器、環氧乙烷報警器、氯乙烯報警器等。

2常見有毒有害氣體報警器工作原理

2.1定電位電解型有毒性氣體報警器的工作原理

定電位電解型有毒性氣體報警器采用電解分析法工作，被測氣體通過滲透膜擴散到測量電極表面，在測量電極上發生氧化（或還原）反應，同時在對電極上發生還原（或氧化）反應，氧化還原反應產生的電流與被測氣體的濃度成正比。

2.2氣敏電極型有毒性氣體報警器的工作原理

氣敏電極型有毒性氣體檢測器采用電位分析法工作。電位分析法是以測定電池兩電極間電位差或電位差的變化為基礎的分析方法;氣敏電極由憎水性氣透膜、內電解液、指示電極和參比電極組成，可測量氣體組分的濃度。被測氣體通過氣透膜與內電解液作用，引起電解液中離子活度的變化，由對該離子敏感的指示電極測出，轉而得出被測氣體的濃度。測量電池由被測溶液、指示電極、參比電極組成。指示電極使用的多數是離子選擇電極。被測溶液中的某種離子在該種離子選擇電極表面發生反應，在電極上產生電位（電勢），這種電位的數值隨離子濃度的變化而變化。為了測定離子選擇電極的電位，將一根有固定電位的參比電極插于同一溶液中，參比電極中的電解質（鹽溶液）通過微孔膜與被測溶液接觸，外接測量電路后，形成閉合回路，由電池的電動勢，可計算出離子選擇電極的電位。

2.3半導體型有毒性氣體報警器的工作原理

半導體氣敏元件在吸附氣體組分后可改變其載流子數目和阻抗，由此可檢測氣體組分含量。當有毒氣體通過氣敏元件的表面時，被金屬氧化物所吸附，其電阻值隨被測氣體濃度的變化而變化，從而使電橋失去平衡，輸出和被測氣體濃度成比例的不平衡電壓。此電壓經過放大后，驅動報警電路輸出報警、指示信號，也可以通過儀表加以顯示。

2.4化學發光型有毒性氣體報警器的工作原理

化學發光是指化合物吸收化學能后，被激發到激發態，再由激發態返回至基態時，以光量子的形式釋放能量。測量發光強度對物質進行分析測定的方法稱為化學發光法。

2.5常見有毒有害氣體報警器的類型

根據被測氣體具體特性和檢測器適用范圍，硫化氫報警器、一氧化碳報警器可選用定電位電解型或半導體型檢測器;氯氣報警器可選用氣敏電極型、定電位電解型或半導體型檢測器;氰化氫報警器可選用定電位電解型、氣敏電極型檢測器 ;環氧乙烷報警器、丙烯腈報警器可選用半導體型檢測器;氯乙烯報警器可選用化學發光型或半導體型檢測器;氨氣報警器可選用氣敏電極型、定電位電解型或半導體型檢測器。

3常見有毒有害氣體報警器的使用維護

3.1檢定和定期校驗

有毒有害氣體報警器在初裝之后應及時向國家授權的有資質的技術檢定機構申請檢定，在檢定合格后才能投入使用。石化企業的有毒有害氣體報警器除按計量法要求實施檢定外，定期進行使用中檢驗也是必不可少的，以便及時掌握報警器的運行情況，一般規定檢定周期不應超過1a，每3個月檢查標定一次零點和量程。

3.2標準氣體流量設置

在確定了參考氣體后，氣體流量設置成為氣體報警檢測的關鍵問題，氣體流量設置的大小對驗證結果有一定的影響。之中來測量氣體濃度在一個真實的工作環境，工作環境或工作環境的壓力，大氣壓力，不論采樣儀器或泵吸入過多或過小流量傳感器是否已改變工作環境條件（例如，外部壓力，），以便使該設備。在實際驗證過程中，應嚴格遵守儀器說明書中規定的流量，如果儀器說明書中沒有明確規定，則漫射采樣儀器的流量一般設置為（200±50）mL/min 左右;對于泵送取樣儀器，應將流量從旁路流量計移至流量調節器。

3.3響應時間的測定

響應時間的一個重要指標是氣體報警器探測和響應時間太長，可能導致錯誤的實測值與計算設備的使用過程中，甚至有一個無動于衷的反應，從而會造成安全問題。在采樣儀器漫反射、有必要的核查過程中，安裝傳感器探頭通風引擎蓋上，那些通常配有離開工廠，專門的引擎蓋傳感器探頭的大小相對應的、符合設計要求。在確定響應時間之前，參考氣體應由通風柜填充，以確保響應時間的準確性;對于抽水取樣裝置，在保證適當調節流量的條件下進行測定就足夠了。

3.4被檢儀器的報警點的確定

當前的電流報警裝置在儀表的設置和數字設置方面有兩種類型：一種是通過將電位器設置為零、全量程設置和報警點設置來修改電信號;另一種方法是將數字信息通過鍵盤輸入設備，并通過設備內的集成電路模塊將數字信號轉換為電信號。對于第一種類型，可以根據儀器的報警設置儀器的零電位器，以確定報警濃度;對于第二種設備，可以通過面板詢問設備報警點的設置。

3.5使用與維護

（1）有毒有害氣體報警器的安裝必須在符合國家和行業有關法律和規范下選擇安裝點，檢測器無論室內室外安裝都必須安裝防雨罩。檢測器一般情況下應垂直安裝，使傳感器向下，避開熱源安裝在可能發生泄漏點附近，選擇無振動、無陽光

直射的地方，并避免濺水、濺油和機械損傷等外部的不良影響。現場傳感器探頭一定要加裝防雨防塵罩，并且變送器部分不得進水，如意外進水，則要立即停止使用。

（2）使用前要將零點調整到位，檢查一下報警系統是否正常。如果是吸入式報警器，首先按說明書檢查管路是否泄漏或堵塞。高低溫氣體應緩沖到傳感器工作溫度范圍內再進行檢測。不可將管路內過濾器隨意省掉，如果吸入流量明顯下降，應及時更換過濾器（或膜）。探桿一旦有液體進入，可以用干燥箱或大流量氣泵吹干，干凈的抹布擦掉油污，在污水井等有液體的區域采樣最好采用浮漂，使采樣口始終位于液面之上。

（3）每周按動一次實驗按鈕，檢查指示、報警系統是否正常，如懷疑儀器不正常，則可隨時按動一下實驗按鈕。

（4）要經常檢查電纜保護管、電纜與變送器接頭部分是否牢固可靠。

參考文獻

[1]王森，符青靈.儀表工試題集-在線分析儀表分冊 [M].北京：化學工業出版社，2016