氣體探測系統

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氣體探測系統

持續探測危險氣體泄漏所應用的最普遍的方法是在最可能發生泄漏的地方放置一些傳感器。然後將這些傳感器通過電纜線連接到一個多渠道的控制器，該控制器位於離該區域一定的安全距離而不含氣體的區域，它具有顯示與報警設備，事件記錄設備等。人們在提到該系統時通常將之稱為定點系統。這的確名副其實，該系統的確是永久地固定在一個區域的（如海上鉆井平臺、石油精煉廠、實驗室冷藏庫等）。

所有氣體探測系統的復雜性都取決於其對數據的用法。數據記錄允許使用信息來識別問題區域及幫助實施安全措施。若只準備將系統用於警告，則系統輸出可以很簡單，且無數據儲存之必要。所以，在選擇系統時，重要的是要知道信息的用途，這樣就可以選擇適當的系統元件了。在毒性氣體監測中，多點系統迅速證明了其處理各種工作場所暴露問題的潛力，且其在識別問題讓工人和管理機構知道工作場所的汙染物濃度方面具有不可估量的價值。

在多點系統的設計中，必須對各種元件及其互連做相當多的考慮。例如，在使用燃燒式探測傳感器時，到傳感器的電纜連接應是三芯的，每根芯的橫截面積為1平方毫米，它們不只傳送輸出信號，同時還將電源傳送到電橋電路，其中，電橋電路位於傳感器上，作用是為了減少沿著電纜的信號電壓下降。在毒性（一些易燃性）氣體監測系統中，空氣的取樣往往是在遠離部件的地方進行，然後通過泵將氣體吸入傳感器中（穿過一些便用合成材料和內徑狹小的管道）。在這些系統設計時應註意的是要選擇適當大小的泵和管道，一系列用於按順序從各管道中取樣的取樣部件的選擇以及用來停止微粒或用水切斷樣品氣流的過濾器的選擇。

管道的內徑大小是非常關鍵的，因為內徑必須足夠的大，以在使用標準大小的泵的情況下達到快速的響應時間，但同時又不可過大，不能達到允許過量的空氣進入從而造成樣品稀釋。各取樣點都必須連接到一個單獨的管道，若一個中央傳感器上連接了幾個取樣點，那麽，在兩次樣品之間就必須使用清潔的空氣對之進行清潔。固定系統所用的控制器可定位於工廠的中心，也可以分散在工廠的各個位置，具體情況要視應用要求而定。控制器有一個控制面板，且有一個單一渠道（即每個傳感器含有一個控制卡）或一個多渠道配置，當必須限制電源、空間或成本時，後者是很有效的。

在各傳感器上指示了氣體濃度，正常情況下還使用了內部繼電器，控制報警、故障及關機等功能。有效的報警水平數目因控制器的不同而不同，但一般可設置3個水平，所設水平取決於業內法定要求或工作規範。還包含其他一些有用的性能，如報警抑制和復位、超量程指示及模擬4－20mA輸出等。通常，還有數字輸出功能，可將控制器連接到DCS/BMS上。重要的是要記住，氣體探測系統的主要目的是為了在蓄積的氣體濃度達到危險水平時將之探測出來，並執行一個緩解操作，阻止危險的發生。若氣體濃度持續向危險水平靠近，那麽，執行程序就會關閉，報警就會激活。僅僅記錄事件或測量人們所接觸的氣體水平是不夠的。

電纜與接線盒

在典型的工業氣體探測系統（如剛剛所描述的）中，傳感器被定位在工廠周圍的一些關鍵點上，且各傳感器與控制器之間的距離是不同的。在安裝與控制器之間的電連接時，重要的是要記住，根據各傳感器電纜長度的不同，其電回路電阻也不同。在對恒定電壓類型的探測器執行標定程序時，傳感器現場和控制器處都需要一個人員。在對恒定電流類型或使用了局部傳送器的探測器進行標定程序時，對現場設備的標定可以和對控制的標定分開執行。保護傳感器電纜不受外部損傷的方法是可以將之穿過

一個金屬管道，也可以是使用適當的機械防護電纜。各電纜終端都應配備一個防護性的墊片，傳感器安裝在一個接線盒上，以輔助完成簡單、低電阻的“清潔”終端。確保所有墊片大小及螺紋與接線盒和所用電纜的外徑相匹配也是很重要的。應使用正確的密封墊片確保探測器與接線盒之間是不受氣候影響的。還有一點就要記住，傳感器制造商在為了進行安裝而提供計算電纜芯直徑的信息時，通常都指示的是其傳感器連接的最大回路電阻（不是線路電阻）。

傳感器的定位

最常見的，但也可能是最難回答的兩個關於氣體探測系統的問題是“ 我到底需要多少個探測器呢？”和“我該將它們放置在哪裏呢？”與其他安全相關類型的探測器如煙霧探測器等不同，不同應用中所需的探測器的位置和數量並沒有明確限定。

EN50073指南等標準提供相當多的關於易燃性氣體或氧氣探測和測量設備的選擇、安裝使用及維護的指導。類似準則如國家電氣規程（NEC）或加拿大電氣標準（CEC）中的國際法規在適用時也可使用。此外，特定管理機構也發布了一些規格，給出特定應用的最小氣體探測要求。這些參考文獻都是非常有用的，但它們要麽太普通，因此而在細節方面過於寬泛，要麽就是只能用於特定應用，因此而與大多數應用無關。

對探測器的替換應遵循具有專業氣體擴散知識的專家、具有相關操作裝置系統和設備知識的專家、安全和工程技術人員的建議而確定。還應將在探測器定位方面所達成的協議記錄下來。探測器應安裝在最可能存在氣體的地方。工廠內最應進行防護的地方應是煤氣熱水器、壓縮機、加壓儲存箱、氣缸或管道周圍。最可能發生泄漏的區域是閥、儀表、安裝凸緣、T字連接處、註油接管或排水接管等。

在確定探測器位置時，有一些簡單且非常明顯的參考事項可能會對您有所幫助：

• 當探測氣體輕於空氣時（如甲烷和氨氣），探測器應安裝在較高的水平，最好使用一個收集錐。

• 當探測氣體重於空氣時（如丁烷和二氧化硫），探測器應安裝在一個較低的水平。

• 考慮泄漏氣體在遇到自然的或加壓的氣流時會如何作用。若適當的話，將探測器安裝在通風管內。

• 在定位探測器時，考慮自然事件如雨水或洪水等可能造成的損傷。對於室外安裝的探測器，最好使用天氣影響防護組件。

• 若將探測器安裝在較熱環境及直接日光照射下時，請使用一個探測器遮陽傘。

• 考慮操作條件。例如，丁烷和氨氣通常比空氣重，但若在高溫及／或負壓條件下從生產線泄漏，那麽，這些氣體反而會上升，而不是下降。

• 探測器應安裝在高壓部件後面一些距離，以允許形成氣雲。否則，所有的泄漏氣體都會以高速噴射的形式通過，這樣，就不可能被探測到。

• 為功能測試和維修考慮簡易的進入程序。

• 探測器應安裝在指定地點並且指向下方。這樣就確保了粉塵和水不會在傳感器的面部蓄積，從而阻礙氣體進入探測器。

• 在定位開路紅外設備時，很重要的一點就是要確保IR光束上無永久性的遮蔽或障礙。短期的交通工具、工地工作人員及鳥類等的障礙是可以調節的。

• 確保開路設備所定位的建築物是堅固而不易於振動的。