杨 新
(河南鑫磊集团控股有限公司,河南安阳455141)
为了使特种气体能够在生产使用过程中得到安全保障,避免火灾爆炸、环境污染、中毒等事故发生,在LED、光伏太阳能、IC等领域,特种气体探测器应用已经比较广范。合理安装、使用、维护特种气体探测器,保障其稳定良好运行状态已经成了非常重要的课题。特种气体探测器可以提供较广范围的有毒气体、可燃气体和氧气的检测,以便实现半导体、光伏太阳能和其他生产工业中使用或产生的气体探测。常用气体探测器有催化燃烧型、电化学型、热传导型或半导体型等几种类型传感器,其中电化学型传感器在特种气体探测方面应用较广。本文对使用过程中的美国霍尼韦尔MIDAS泵吸式气体探测器进行分析。
泵吸式气体探测器是一个独立的泵吸式气体取样系统,能在本地或从一个远程点通过采样管道提取一个样品到位于探测器机架内的传感器盒。以传感器采用电化学型为例,目标气体通过与传感器的电解质内的工作电极发生氧化或还原反应,在对电极发生还原或氧化反应,电极的平衡电位发生变化,变化值与气体浓度成正比。探测器将电位变化转化为4~20 mA的电流信号,经通道转化器送入内部控制系统,从而触发探测器输出报警。探测器在同时可以送出4~20 mA模拟信号和报警触点信号时,也可以将报警触点信号通过屏蔽电缆信号线传至报警及联锁系统;4~20 mA模拟信号可以通过屏蔽电缆信号线或网线传输给PLC和远程监控系统,通过PLC控制系统来设置报警装置和连锁系统。如图1所示。
图1 探测器报警系统图Fig.1 Detector alarm system diagram
在生产运行中,由于固定式探测器和附带采样管的取样口安装不规范,导致探测器误报警、不能及时报警甚至没有发挥有效作用。探测器受自身的探测器范围限制,对于大范围多种设备的生产场所的有效探测,安装探测器的固定点和采样管的布置就显得尤为重要了。由于特种气体探测器分为有毒气体、可燃气体和氧气三种类型,根据不同的气体性质安装时候遵循的标准也不一致,以下几点安装要点笔者认为应该引起重视。
1.特种气体探测器应采用经国家指定机构或其授权检验单位的计量器具制造认证、防爆性能认证和消防认证的产品;
2.国家法规有要求的有毒气体探测器应采用经国家指定机构或其授权检验单位的计量器具制造认证的产品。其中,防爆型有毒气体探测器还应采用经国家指定机构或其授权检验单位的防爆性能认证的产品;
3.可燃气体或有毒气体场所的探测器应采用固定式;
4.可燃气体、有毒气体检测报警系统宜独立设置;
5.便携式可燃气体或有毒气体检测报警器的配备,应根据生产装置的场地条件、工艺介质的易燃易爆特性及毒性和操作人员的数量综合确定;
6.工艺装置和储运设施现场固定安装的可燃气体及有毒气体检测报警系统,宜采用不间断电源(UPS)供电;
7.探测器应安装在无冲击、无振动、无强电磁场干扰、易于检修的场所,安装探头的地点与周边管线或设备之间应留有不小于0.5 m的净空和出入通道;
8.探测器的安装与接线技术要求应符合制造厂的规定,并应符合现行国家标准GB 50058《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》的有关规定;
9.可燃气体或含有毒气体的可燃气体泄漏时,可燃气体浓度可能达到25%爆炸下限,但有毒气体不能达到最高容许浓度时,应设置可燃气体探测器;
10.有毒气体或含有可燃气体的有毒气体泄漏时,有毒气体可能达到最高容许浓度,但可燃气体不能达到25%爆炸下限时,应设置有毒气体探测器;
11.可燃气体与有毒气体同时存在的场所,可燃气体浓度可能达到25%爆炸下限,有毒气体也可能达到最高容许浓度时,应分别设置可燃气体和有毒气体探测器;
12.特种气体属可燃气体又属有毒气体,只设有毒气体探测器;
13.检测比重小于空气的可燃气体或有毒气体的探测器,采样口安装高度应高出释放源0.5 m~2 m;
14.检测比重大于空气的可燃气体的探测器,采样口安装高度应距地坪(或楼地板)0.3 m~0.6 m;检测比重大于空气的有毒气体的探测器,采样管口应靠近易泄漏点,其安装高度应距地坪(或楼地板)0.3 m ~0.6 m;
15.可燃气体释放源处于封闭或局部通风不良的半敞开厂房内,每隔15 m可设一台探测器,且探测器距其所覆盖范围内的任一释放源不宜大于7.5 m,有毒气体检测器距释放源不宜大于1 m;
16.比空气轻的可燃气体或有毒气体释放源处于封闭或局部通风不良的半敞开厂房内,除应在释放源上方设置探测器外,还应在厂房内最高点气体易于积聚处设置可燃气体或有毒气体探测器的探测点;
17.释放源处于露天或敞开式布置的设备区内,当探测点位于释放源的最小频率风向的上风侧时,可燃气体探测点与释放源的距离不宜大于15 m,有毒气体探测点与释放源的距离不宜大于2 m;
18.可燃和有毒气体探测器的探测点,应根据气体的理化性质、释放源的特性、生产场地布置、地理条件、环境气候、操作巡检路线等条件,并选择气体易于积累和便于采样检测之处布置;
19.下列可能泄漏可燃气体、有毒气体的主要释放源,应布置探测点:
1)气体压缩机和液体泵的密封处;
2)液体采样口和气体采样口;
3)液体排液(水)口和放空口;
4)设备和管道的法兰和阀门组;
5)特种气体钢瓶与管道的接口;
6)储气柜、供气气柜、VMB/VMP,PURGE BOX等;
7)机台上方、配气柜内部、泵区、废气处理区等。
特种气体探测器运行好坏、是否能够有效预防特种气体泄漏引起的中毒、火灾爆炸、窒息等事故,其对气体的浓度显示读值是非常重要的,鉴于此探测器的参数设置及校准就是两项关键指标。
对于不同的气体,探测器的报警值、响应时间各有不同,这主要与气体的物理化学性质有关。一般探测器厂家都会设置好气体的报警浓度值或参考值,也有根据客户需求在现场进行设置的,这些设定报警值都在相关的国家标准要求范围内。
3.1.1 特种气体探测器的报警值设定
按照我们国家规定,一般可燃性气体探测器的检测范围下限为零,上限应大于或等于爆炸下限;有毒气体探测器的检测范围下限为零,上限就大于3倍最高容许浓度;氧气探测器用于缺氧检测,检测范围下限为零,上限应大于25%体积百分浓度,对于氧气泄漏检测,下限为零,上限应大于40%体积百分浓度。
3.1.2 特种气体探测器的响应时间设定
按照我们国家规定,一般可燃性气体探测器的检测与报警响应时间必须在30 s以内;有毒气体探测器的检测与报警响应时间必须在30 s以内;氧气探测器检测与报警响应时间必须在20 s以内。
针对泵吸式气体探测器,调试一般包括泵的采样流量校准、过滤器的更换和传感器的更换等。
3.2.1 泵的采样流量校准
由于泵体在长时间不间断的运行中,效率会逐渐的有所下降,所以要定期对泵体的采样流量进行校准,同时泵体也是有寿命的,不同的工作环境,寿命有所不同,一般都在2 a左右。
1.在探测器进气口的管道上安装一个适配器,将适配器的进气流量调节阀全部打开;
2.操作探测器本体上的按键选择流量校准,出现“FLOW”子菜单后按确认;
3.探测器会自动提示已准备好零点流量偏移,按确认后会自动10 s倒计时读取零点流量偏移进行校准;
4.然后会提醒用户设置设置点1流量,用户可以通过适配器的调节阀调整至设置点1的目标值,然后按确定;
5.然后会提醒用户设置设置点2流量,方法同上,然后按确定;
6.如果成功则屏幕显示UPdt(更新),流量校准完成。
3.2.2 过滤器的更换
采样管道上安装有粉尘过滤器,探测器内部也有内置过滤器,粉尘过滤器是保护内置过滤器,延长其使用寿命,对于采样环境较好的地方粉尘过滤器可以使用3个月左右,内置过滤器一般在1a以上。过滤器可以保护探测器的运行稳定性以及延长使用寿命。
3.2.3 传感器的更换
电化学式传感器在工作中由于消耗内部化学物质,所以探测器中的传感器是有使用寿命的,设备厂家一般都会标明使用寿命的,但是这种使用寿命往往和传感器的使用次数有关。经常性的在高浓度被检测气体下工作,使得被测物质与传感器内化学物质反应,必定会缩短传感器的使用寿命,反之会延长使用寿命。传感器一般每半年需要进行标气校准,如果传感器无法识别标气,则必须更换传感器。
目前,随着国内在光伏太阳能、LED、IC等领域的快速发展,特种气体行业也得到了飞速的发展。从无到有、从小到大、从粗到细正在一步步走向产业化发展的道路。特种气体的产业化应用不仅给我们带来了新的动力,伴随而来的还有很大的安全隐患,因为我们在特种气体产业化方面起步比较晚,一些标准和安全防范措施尚未成立或正在探讨之中,未形成规范标准。安全防护方面仍然需要依靠国外技术支持,像特种气体探测器设备方面绝大多数都在使用国外设备,而这些安全防护设备在应用过程中没有正确使用,就会给生产企业带来很大的安全隐患,甚至威胁到人们的生命安全。
因此,特种气体探测器在生产过程中得到合理应用,是非常有必要的。少量特种气体在生产场所泄漏到空气中形成较低的浓度,可以被特种气体探测器检测到,触发报警提醒,使我们能够及时发现并处理,避免中毒、火灾、爆炸、污染环境等事故的发生,让企业能够安全、高效的运行,人们的生命安全系数也会得到很大提高。
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