新型車載移動式氣體報警器檢定裝置的研制

張傳遠，張 雷，王 芳，蘇雪蓮，劉 野

（1.陽信縣商店鎮人民政府，山東濱州 251800；2.濱州市檢驗檢測中心，山東濱州 256600；3.濱州市特種設備檢驗研究院，山東濱州 256600）

0 引言

氣體報警器就是氣體泄漏檢測報警儀器，當工業環境中可燃或有毒氣體泄漏，氣體報警器檢測到氣體濃度達到爆炸或中毒報警器設置的臨界點時，報警器就會發出報警信號，以提醒工作采取安全措施，并驅動排風、切斷、噴淋系統，防止發生爆炸、火災、中毒事故，從而保障安全生產。氣體報警器按照檢測氣體可分為，可燃氣體報警器和有毒氣體報警器[1]。主要由報警控制器和探測器兩部分組成，探測器的核心部件為內置的氣體傳感器，控制器可放置于值班室內，主要對各監測點進行控制，也可以統一安裝在公司DCS 系統，探測器安裝于氣體最易泄漏的地點，檢測空氣中氣體的濃度。氣體報警器按使用環境不同可分為工業用氣體報警器和家用燃氣報警器。工業用氣體報警器根據傳感器可檢測氣體的不同，可分為可燃氣體報警器、有毒氣體報警器、復合式氣體報警器以及便攜式氣體報警器。根據其采樣方式又可將其分為擴散式和吸入式[2]。

各類可燃、有毒氣體報警器在企業生產過程中通過對生產現場的可燃及有毒氣體含量監測，起安全預警作用。因此，氣體報警器量值的準確與否直接關系生產企業的生命和財產安全。按照相關國家計量檢定規程要求，以JJG693-2011《可燃氣體檢測報警器檢定規程》和JJG695-2019《硫化氫氣體檢測儀檢定規程》為例：可燃氣體檢測報警器的示值誤差為±5%FS（“FS”表示可燃氣體報警器的滿量程），重復性≤2%，響應時間為擴散式≤60 s、吸入式≤30 s，漂移為零點漂移±3%FS（“FS”表示可燃氣體檢測報警器的滿量程）、量程漂移±2%FS（“FS”表示可燃氣體檢測報警器的滿量程）[2]。硫化氫氣體檢測儀的示值誤差為±2μmol/mol或±10%（滿足其一即可），重復性≤2%，響應時間≤60 s，漂移為零點漂移±2%FS（“FS”表示硫化氫氣體檢測儀的滿量程）、量程漂移±3%FS（“FS”表示硫化氫氣體檢測儀的滿量程）[3]。

計量技術機構在氣體報警器的實際檢定過程中，通常的做法有兩種：一種是送檢，也就是企業將氣體報警器拆卸后送到有資質的計量技術機構實驗室由有資質的計量檢定員按照國家相應的計量檢定規程或者校準規范進行檢定或校準；第二種是在線檢定，就是計量技術機構的檢定人員攜帶3 個裝有國家一級標準物質或國家二級標準物質，且對應不同濃度標準氣體鋼瓶到企業生產車間和生產裝置現場進行現場檢定。第一種檢定方法對計量技術機構和檢定人員來說，是方便、高效、安全的，但是對生產企業來說，需要停工停產，那就會影響生產和現場安全，同時也會大大增加工作強度，在拆卸過程中也容易造成設備損壞或者人員傷亡。采用第二種檢定方法雖然能方便企業，但對檢定人員來說，需要攜帶3個裝有不同濃度標準的氣體鋼瓶到生產現場進行檢定，費力費時，且檢定人員的勞動強度大，有不可控制的安全和環境風險，同時由于受環境及條件的影響，還容易造成檢定數據不準確，同時對生產現場和生產裝置高處及隱蔽處的氣體報警器進行檢定時，檢定人員要用梯子或者徒手攀附到生產裝置的高處或隱蔽處進行檢定，容易造成檢定人員的人身傷害。

1 車載移動式氣體報警器檢定裝置的設計

車載移動式氣體報警器檢定裝置，所要解決的核心技術問題是，針對上述氣體報警器檢定方法存在的不足，研制了一種便捷、準確、可靠全新的檢定方法。該技術方法能對氣體報警器進行在線有效檢定，無需企業工作人員拆卸氣體報警器，達到無需停工，又不影響企業正常生產安全，也不需要計量技術機構的檢定人員進行高空攀爬，保證人身安全，同時對于隱蔽處的氣體報警器也能進行有效檢定，避免原先因隱蔽無所全面檢定和覆蓋的目的，這樣就達到不影響企業正常生產又能增強檢定人員安全性的目的。

新型車載移動式氣體報警器檢定裝置主要由移動實驗室和電動手推式便攜車兩大部分組成，移動實驗室以新能源箱式車為依托，箱體充當移動實驗室的主體框架，移動實驗室按照氣體報警器檢定規程控制好環境溫濕度，移動實驗室內并裝有實驗操作臺，環境溫濕度控制儀或者干濕溫度計，用于控制移動實驗室內的環境溫濕度，達到了將實驗室與生產現場惡劣環境的有效隔離，形成了一個移動的實驗室，在移動實驗室內除了操作臺外，安裝有幾組能有效拆裝的電動手推式檢定裝置。這樣車載移動式氣體報警器檢定裝置就實現了移動實驗室可以進入車輛能進出的企業現場進行檢定，同時對企業生產現場的狹小車間、裝置、罐區、多層平臺等車輛無法進出的區域，通過拆裝移動實驗室內的電動手推式便攜車后，實現輕便、靈活、自由出入的實現在線檢定。

電動手推式便攜車平時安裝在新能源廂式車上，新能源廂式車與電動推車之間有有效拆裝的裝置，既可實現在新能源箱式車的移動實驗室內進行按照氣體報警器檢定規程規定的檢定條件下進行氣體報警器的檢定，也可實現將電動手推式便攜車帶到生產現場進行有效在線檢定。新型車載移動式氣體報警器檢定裝置的電動手推式便攜車部分結構如圖1所示。

圖1 電動手推式便攜車部分結構

2 車載移動式氣體報警器檢定裝置的應用分析

可有效拆裝的電動手推式便攜車上，安裝有3 個4 L標準氣鋼瓶，鋼瓶內裝有各類氣體標準物質。按照JJG693-2011《可燃氣體檢測報警器檢定規程》和JJG695-2019《硫化氫氣體檢測儀檢定規程》要求，檢定可燃氣體報警器需要裝有與儀器所測氣體種類相同的氣體標準物質，如氫、乙炔、甲烷、異丁烷、丙烷、苯、甲醇、乙醇等，若儀器未注明所測氣體種類，可以采用異丁烷或者丙烷氣體標準物質，標準氣體的濃度約為滿量程的10%、40%、60%三種濃度的可燃氣體標準物質，同時可燃氣體標準物質應為有證標準物質，其擴展不確定度應不大于2%（k=2）[2]。檢定硫化氫氣體報警時需要裝有濃度約為滿量程20%、50%和80%的氮中硫化氫氣體標準物質[3]。氮中硫化氫氣體標準物質應為有證標準物質，其相對擴展不確定度應不大于2%（k=2）[3]。

電動手推式便攜車上的車把上裝有速度調節器，通過速度調節器調節電動手推式便攜車的速度，達到減輕勞動強度和提高工作效率的目的。標準氣鋼瓶間通過鋼管聯接，鋼管上連接支管，支管上依次與減壓閥和玻璃轉子流量計的側接口連接，玻璃轉子流量計的下接口連有四氟軟管，不銹鋼伸縮管的一端連接軟管、另一端連接檢定罩。裝有可燃氣體物質鋼瓶的電動手推式便攜車上，檢定用流量計和旁通流量計組成的流量控制器，流量范圍應不小于500 mL/min，流量計的準確度級別不低于4級[2]。軟管采用使用與可燃氣體標準物質鋼瓶配套的減壓閥和不影響氣體濃度的管路材料，例如聚四氟乙烯等[2]。裝有硫化氫氣體標準物質鋼瓶的電動手推式便攜車上，檢定用流量計和旁通流量計的準確度級別不低于4級，軟管應對被測氣體無吸附及化學反應[2]。

在實際檢定過程中，由于每次檢定只用一種濃度的標準氣體，在用其中一種濃度的標準氣體時，通過標準氣鋼瓶上的閥門關閉其他兩瓶標準氣體。這樣既可提高計量檢定的準確性，又可提高檢定工作效率。電動手推式便攜車的車把上裝有速度調節器，調節速度調節器，可進行電動車行駛速度調節，實現人與電動車的同速行駛，可大大提高工作效率，減輕檢定人員的勞動強度；玻璃轉子流量計下的軟管連接可彎曲不銹鋼伸縮管，可實現對生產車間和生產裝置現場高處及隱蔽處的氣體報警器利用檢定罩靠近進行有效在線檢定。檢定可燃氣體報警器時，根據被檢可燃氣體報警器的采樣方式使用合適的流量控制器，控制被檢可燃氣體所需要的流量，檢定擴散式儀器時，流量的大小依據可燃氣體報警器使用說明書要求的流量，檢定吸入式儀器時，一定要保證流量控制器的旁通流量計有氣體放出。然后依次通入清潔空氣和濃度約為滿量程60%的可燃氣體標準物質，調整可燃氣體報警器的零點和示值，再分別通入濃度約為滿量程10%、40%、60%的可燃氣體標準物質，記錄儀器穩定示值。每點重復測量3 次。按式（1）計算每點ΔC，取絕對值最大的ΔC為示值誤差。對多量程的儀器，根據可燃氣體報警器量程選用相應的可燃氣體標準物質。

檢定硫化氫氣體報警器時，按照硫化氫氣體報警器使用說明書的要求控制好流量，檢定吸入式硫化氫氣體報警器時，一定要保證旁通流量計有氣體放出。檢定前按照檢定規程的要求調整好硫化氫氣體報警器的零點和示值，若說明書中沒有明確要求，則用零點氣體（清潔空氣）和滿量程80%的氮中硫化氫氣體標準物質調整儀器的零點和示值，然后分別通入濃度約為滿量程20%、50%和80%的氮中硫化氫氣體標準物質，記錄儀器穩定示值。每點測量3次，取3次的算術平均值作為儀器的示值。按照式（2）計算硫化氫氣體報警器各濃度點的示值誤差。

對于外接的可彎曲不銹鋼伸縮管增加的長度及高度對檢定氣體報警器示值誤差的影響，通過多次重復實驗分析，得出一組修正值，利用該修正值可以對檢定氣體報警器的示值誤差時的數據進行修正[4]。通過上述技術的研制和改裝，在檢定氣體報警器時既不會對企業生產造成影響，保護了企業的生命財產安全，也避免了檢定時檢定人員攀爬時存在的安全隱患，既節省了人力，提高了工作效率，又保證了操作的安全。

以可燃氣體以報警器為例，修正值表如表1～2所示。

表1 氣體報警器安裝位置對示值變化修正值%LEL

表2 氣體報警器安裝位置對響應時間修正值s

3 結束語

本文設計的車載移動式氣體報警器檢定裝置，整體結構簡單，制造成本較低，操作起來方便快捷，生產企業在進行氣體報警器檢定時不需要再進行繁瑣的拆裝，檢定人員又極大地提高了工作效率，既保障了企業生產的安全，又提高了檢定人員工作的效率，很好地保護了檢定人員自身的安全，減輕了勞動強度。既可方便企業，不影響正常生產，同時又能有效提高檢定人員的工作效率，增強安全性，降低勞動成本，具有積極的實用和經濟價值。經過反復的實踐操作和實驗，車載移動式氣體報警器檢定裝置的環境控制條件和所得出的修正數值，也完全滿足JJG693-2011《可燃氣體檢測報警器檢定規程》和JJG695-2019《硫化氫氣體檢測儀檢定規程》的要求，符合實際氣體報警器檢定工作的需要。