可燃气体报警器在化工装置上的应用

刘娟

摘  要：因为石油本身特性，石油化工炼制过程中必然产生可燃气体，而可燃气体的泄露则会对装置及职工人身安全造成极大隐患。因此，可燃气体检测日益受到重视。文章针对某化工装置可燃气体报警器的更新改造，解析了新旧两种可燃气体报警器的异同，并详细介绍了可燃气体报警器安装注意事项及化工装置应用所独有的特点，为可燃气体报警器的选用安装及维护提供参考。

关键词：可燃气体报警器;KJ-4;KS-3;惠斯登电桥

中图分类号：TP277         文獻标志码：A         文章编号：2095-2945（2019）06-0176-03

气体报警器广泛应用于石油、燃气、化工、油库等存在危险气体的石油化工行业，主要用于室内外危险环境泄露情况的检测，是保证生产和人身安全的关键设备。

设置气体报警器主要有三个原因：一是泄露监测。最接近潜在泄露点的位置（例如：法兰、阀门、减压阀、泵等装置的位置）来安装检测探头，可以在泄露的第一时间检测到。二是区域探测。当区域内无明确的潜在泄露源（例如：溶剂/样气储藏室），在考虑风速的情况下，危险区域内应均匀分布检测探头。三是个人保护（毒气的探测）。如区域内无明确的潜在泄漏源（例如：实验室），工作区的吸气区域内应安装检测探头。工业用报警器检测原理一般有以下几种：（1）电化学式传感器;（2）催化燃烧式传感器;（3）红外式传感器;（4）扩散燃烧式。本文要介绍的在某化工装置使用的56台可燃气报警器采用的就是催化燃烧式，主要用途就是进行泄漏监测和区域探测。

1 可燃气体报警器的更换前后对比

首先，可燃气体报警器由探测器与报警仪构成，原装置上使用的探测器是时代仪表生产的KJ-4型，报警仪是同为时代仪表出产的KB-1A型，而此次检修是全部进行了更新，一次探头（探测器）改为更为先进的KS-3型，二次显示仪表（报警仪）也改为BB-3D型。

下面，我就来介绍一下它们的异同之处。

（1）在一次探头方面，它们的传感器采用的是相同的检测原理，采用的都是催化燃烧式。传感器中的半个桥臂由一对匹配的检测元件和补偿元件组成，当环境空气中存在可燃气体时，检测元件发生催化燃烧反应，其电阻值跟随温度变化而变化，导致桥路失去平衡，输出与可燃气浓度成正比关系的差压信号。实际上这个就是我们常说的惠斯登电桥。

而简化成惠斯登电桥则是如图2所示，当电流计G 的B、D两点电位差Uo=0，电桥处于平衡，这就是惠斯登电桥。也就是说催化燃烧检测实际上可以看成是惠斯登电桥的具体应用。

（2）而探测器的不同方面则体现的是时代的进步，KJ-4型探测器只有一个探测器和内部电路板，而KS-3除了上述两样之外还新加了一个液晶显示面板，可以在现场直接看到环境里的可燃气浓度。但这不是最为主要的，它内置了一个红外接受器，使得进行标定时不需要开盖而直接利用专用的红外遥控器来进行标定，大大减轻了工作强度。还有一点就是与二次显示仪表有联系的，下面介绍到二次显示仪表会有说明。

（3）二次显示仪表在电源输入上不论是KB-1A型还是BB-3D型都是AC220V，但是从表盘上可以看出很大不同。KB-1A型报警器面板上有四个功能键，采用的指示方式为指针式，即是机械带动指针转动，一旦使用时间稍长就会有零点漂移的现象出现。而BB-3D型则是卡件式，由探头过来的4～20mA直接转化成发光二极管显示在二次表面板上，不会出现由于长时间使用而出现的机械老化现象，也就不会出现零点漂移现象。

（4）新换上的报警器在使用红外线遥控器进行标定时，是对探头进行直接操作的，而进行标定的同时在控制室内的二次表面板上的发光二极管也是同步调节的。这也是上述所提到的当对探头利用红外遥控器进行标定时与二次显示仪表有联系的地方。而之前的报警器是要探测器与报警仪分开标定的，也就是说，在现场进行通气实验校验完KJ-4型探头后，还要回到控制室内重新校准KB-1A型报警仪。但是如果是KS-3型就不用了，直接对探测器进行标定后基本上是不需要对室内的报警仪进行校准的。

2 新型可燃气报警器的调校

此次新更换的KS-3型探测器的零点及量程有两种调校方法（前提：应确认环境空气中无可燃气体存在后方可进行）：

（1）利用专用红外遥控器，不必开盖而直接标定

（2）利用调节面板内的4个按键进行标定

a.确定传感器工作电压。应拧下上盖，拔下面板组件用万用表测量VRA（传感器接线端子R、A之间电压VRA），调节电位器P，达到所需要电压值VRA。滞后插入面板组件进行下一步零点校准。

b.零点校准。如果确定环境空气为洁净气体（指不存在可燃性气体）可以视为零气体，如果无法确定环境空气是否洁净时，则可向传感器通入洁净空气。1分钟后，当探测器的数字显示基本稳定后，调节遥控器或面板内零点调整按键，直到显示0%LEL。

c.量程校准。向传感器通入60%LEL或是其他已知浓度校验气体，当显示基本稳定后，调整遥控器量程键或按动探测器内量程按键，直到显示已知校验气体浓度值。

d.移开校验样气，向传感器通入零气体，探测器显示0%LEL，至此调校工作完成。

e.报警点校准。KS-3型探测器的报警点在出厂时设定为25%LEL。要将报警点改为20%LEL时报警，首先将探测器零点调整到20%LEL，然后调整电位器K，使继电器吸合到临界状态，然后再将零点调回到零。即将报警点调校完毕。

3 可燃气体报警器的设置及注意事项

固定式可燃气体报警器一旦安装，位置基本不会变更。根据现场使用经验，在具体应用时需要考虑以下几点：（1）分析监测的装置可能存在的泄漏点，对泄漏点的泄漏压力、方向等因素逐一分析，并在装置平面图中标注检测探头位置，根据泄漏的严重程度进行分级管理。（2）依据监测装置的气流方向、风向等具体因素来考虑当发生大量泄漏时，检测探头应安装在可燃气体的泄漏方向的下风向。（3）依据泄漏气体的密度大小（相较于空气密度），结合环境气体流动情况，综合考虑泄漏的立体流动趋势，检测探头应设置在其流动的下游位置。（4）依据泄漏点的泄漏状态（微漏或喷射）。如果是微漏，则设置点的位置就要接近泄漏点附近。如果是喷射状泄漏，则要较为远离泄漏点。（5）对于存在体量较大的可燃气体泄漏的区域，应在每相距10-20m位置设置检测探头。（6）对于有氢气等密度较空气轻气体泄漏的区域，应在泄漏点上方位置设置检测探头。（7）对于丙烷等较空气重气体泄漏的区域，应在泄漏点的下方位置设置检测探头，并注意周围环境特点。（8）对于可燃气体容易聚集的区域场所应考虑增加设置检测探头。（9）当可燃气体泄漏在开放性环境时，如果通风条件极为恶劣，某些区域中可燃气体浓度也会较为容易提升，在这些区域也应设置检测探头。

根据现场事故的分析结果，其中一半以上是由不正确的安装和校验造成的。因此，有必要介绍正确的安装和校验的注意事项以减少故障。

可燃气体报警器安装的注意事项：（1）报警器不能安装在影响仪表工作的强电磁场附近。（2）报警器是具有声、光显示功能的安全仪表，必须安装在容易被工作人员识别的位置，方便安全隐患的及时消除。（3）报警器的安装高度应该便于运维人员的日常操作，一般在160-170cm左右。（4）报警器探头主要是由接触燃烧气体传感器的检测元件组成，由铂丝线圈上包氧化铝和黏合剂组成球状，有铂、钯等稀有金属附着在表面，较为容易断裂。因此，在安装时要注意避免摔坏探头。（5）报警器的电气接口应用保护套管加以连接，最好采用金属软管，避免防爆要求不合格，应要达到与工厂的防爆等级一致。（6）安装调试后，透气防水罩必须安装，避免探头进水损坏。

那么，按上述内容再来看看本装置的可燃气体报警器在安装上所体现出的特点，我在这里为大家选取了三个比较特殊的位置：（1）反应器F-101。首先，要说明的是在这个不到10米高的反应器上装有两个探测器，一个在3米左右，另一个在反应器顶部，甚至它的底部周围不远处也有探测器的分布。为什么会这样呢？这就要从工艺方面来分析了。反应器是一套装置的灵魂所在，基本上所有后续物料都是从这里出去，而本装置原料采用的是C8芳烃，以贵金属为催化剂临氢异构来生产的，所以在F-101中C8芳烃和氢气都有存在，都是高危的可燃性气体。在底部位置可燃气体报警器探头安装在距地面30cm左右，因为较空气而言，C8芳烃密度大，为了方便测量泄露出的气体。而安装在二层平台上的也是同样道理，也是安装在了较低的位置。但是顶部的就不同了，这个探头的目的主要是为了测量泄露出的氢气，因为如果C8芳烃在此位置泄漏也会被二层平台上的探头检测到，但是此处没有探头的话，二层平台向上直至F-101顶部所有泄漏的氢气将没有办法检测得到，这也是可燃气体报警器在类似立式反应器上安裝需要注意的地方。（2）燃烧炉。本装置有两个加热炉L-101、L-201，并都有撬块，上面装有的都是带联锁的电磁阀或是相应的联锁点。在这两个加热炉附近安装可燃气体报警器要注意的关键就是它们烧的是什么，即是看它们的燃料比重问题，比空气轻的自然就要安装的高些，反之，低一些。但是要注意的是测量什么位置的泄漏，也就是说这里所说的高低实际上指的是相对位置的高低。本装置这两个加热炉要注意的是撬块位置的可燃气体报警器探头，因为原料为燃料气，比重较空气轻，而撬块位置也十分关键，所以这个探头的位置是在撬块之上，高度距地面大约1.8米，这是按照泄漏源部位进行确定。可见，可燃气体报警器探头的安装对于实际工艺规程的要求也是很看重的。（3）公用工程——罐区。本装置的罐区共有11个储存罐，但是却只有8台可燃气体报警器，是不是有什么问题呢？并不是这样的，这样实际上是体现了可燃气报警器安装的一大特点。虽然11个罐内装的都是可燃性气体，但是因为罐区内储存罐比较集中，有储罐位于同一个围堰内，只是需要在每相距10-20m设一个检测点就可以了，这也是区域探测的一个显著特点。

4 可燃气体报警器的日常维护

（1）应经常对检测探头的防潮情况进行检查。在对检测探头进行校验时，应将防水罩进行清洗，防止堵塞。（2）应对检测探头进行清理，避免探头表面污染，导致探头表面积不断缩小，吸气容量也随之降低，致使检测效果下降。（3）检测探头是隔爆型防爆设备，在超出规定的环境范围下不得使用。（4）检测探头在使用时应尽量在可燃气体浓度低于爆炸下限的条件下，不要用高浓度或大量的可燃气直冲探头（特别是校验时），否则有可能烧坏元件损坏设备。

5 结束语

日益严峻的安全环保形式让大家对可燃气体报警器的运维更加精心，对报警器的选用、安装及维护也有更多的疑惑，但是，通过实际工程的应用、对报警器全过程的分析，我们可以得出：及时更新老旧设备、合理布置安装位置，按照规范进行运维，使得可燃气体报警器正常运行，能为装置安稳运行、职工人身安全提供有力保障。

参考文献：

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