可燃气体报警仪表的原理及应用

刘书东

（中原油田分公司技术监测中心，河南 濮阳 457001）

可燃气体报警仪表能够对室内及室外相关场所中的可燃气体进行检测，一旦可燃气体含量超出标准值，出现泄漏问题，探测器就会将所测到的情况转化信号，传至报警仪表中进行报警，人员可直接通过仪表观察到可燃气体的浓度。当警报发出后，相关人员可及时采取措施或寻求消防部门帮助，以最大限度降低气体泄漏事故的发生概率，保护场所及人员安全。所以现阶段应对可燃气体报警仪表加以了解，做好其应用工作。

1 可燃气体报警仪表原理及结构分析

可燃气体报警仪表主要由检测元件、报警系统、放大电路及显示器四部分组成，其工作原理主要借助热导体、半导体及红外吸收，多数情况下报警仪表报警原理为催化燃烧[1]。而仪表报警原理的关键点是平衡电桥，其电桥一端桥臂为热敏元件，表面含量大量的催化剂，当其与空气中的可燃气体进行接触时，会产生相关信号，报警仪表以信号变化情况对空气中可燃气体的浓度进行检测，一旦浓度超过标准值后，就会通过信号反馈发出报警。

1）催化燃烧类型。在达到相关环境温度后，空气若含有一定浓度的可燃气体，该传感器元件表面，受到催化剂的作用会与可燃气体产生关联，出现无焰燃烧情况。这种状态下，传感器内部电阻值会变大，人员可根据电阻值的具体变化情况了解判断出空气中可燃气体的含量及浓度。对于该类型的报警仪表来说，其传感器在使用过程中都会安装检测探头和参考探头。为了避免探头在长期使用或相关因素影响下而出现生锈问题，成为燃烧源，通常情况下都需要选择质量好的探头、以及在探头周围安装保护罩，以保证探头使用的安全性，能够有效为报警仪表进行温度补偿。该类型的传感器检测电路除两种探头外，还包括电阻等，其整体结构组成较为简单，不会耗费大量的成本，且信号输出能力较强，也不会受到温度、其他类型气体的干扰。但对于该类型的报警仪表来说，同样存在相关缺点，其检测时间较短，针对室内外含有高浓度的可燃气体并不适用。现阶段主要将其应用于检测瓦斯是否泄漏方面。2）光干涉类型。不同的可燃气体在空气中可呈现出不同的光程，利用光程可对可燃气体进行检测监控。该类型的报警仪表具有明显特征，且适用于不同浓度的可燃气体，同时报警仪表使用过程中也容易矫正。但其在可燃气体浓度监测过程中所显示的浓度值不具有较强的准确性，人员无法准备判断空气中可燃气体的具体含量。另外，该类型的报警仪表会受到环境、气压等因素的影响，且整体制作成本较高。3）热导类型。该类型的报警仪表主要利用热敏元件对可燃气体进行监测，借助钨丝、电路等条件对热敏元件加热，保证其处于设定温度下。若空气中的可燃气体导热系数较大，热敏元件会受到影响，引发热量丧失，此时热敏电阻值降低，经过相应的处理调整将电阻值变化转为电压变化，对可燃气体进行有效监测[2]。热导类型的报警仪表制作成本较低，设计简单，更利于人员使用操作，且该报警仪表具有较强的稳定性和耐久性。但其在监测过程中容易受到温度等因素的影响，同时整体检测灵敏度较低。4）电化学类型。电化学报警仪表主要由传感电极及反电极组成，通过小型的开孔能够让气体与传感器产生反应，再使用疏水屏构建保护层，让气体与传感电极充分反应，产生准确信号[3]。该报警仪表主要利用氧化及还原反应原理。所以在使用该报警仪表时，需要根据需要检测的可燃气体类型，选择合适的电极材料，确保两者之间能够产生反应。

2 可燃气体报警仪表的应用

1）报警仪表在工业生产中的应用。对于工业生产中所使用的报警仪表来说，通常为固定式，主要由探测器、控制器等构件组成。控制器一般安装在各个工业生产现场的值班室内，工作人员可借助控制器及设备进行生产各区域的可燃气体浓度值进行监测，而探测器主要安装在生产现场，但为确保探测效果，应尽可能安装在距离可燃气体较近的区域。探测器在使用过程中，利用传感器对可燃气体进行监测，并将可燃气体的浓度值转变为相应的信号，通过线缆等方式传达至控制器。一旦区域内可燃气体浓度值超过安全范围后，该报警仪表会触发警报器，通过自动报警的方式通知相关人员。另外，该报警仪表在获知可燃气体浓度超标后，会采取相应的自动控制措施，如开展排气扇、电磁阀等，以第一时间降低气体浓度。比如RK-4000报警器，其主要由RK-4000控制器与QT-300探测器组成[4]。QT-300探测器具有较强的灵敏性、抗干扰性，能够实现自动零点、自动曲线补偿及故障自动监测，以及能耗小等特点，同时其还能与其他控制器配套使用，或有效接入DCS系统。该探测器内安装的传感器也可根据被测气体的类型进行合理选择，如电化学式用于毒性气体，半导体敏感元件和催化型敏感元件用于一般可燃气体。其所对应的基础技术指标如表1所示。一旦可燃气体浓度超过安全值，探测器监测后就会通过信号传输给控制器，同时发出警报和采取自动控制措施。使用该报警器的优势为其借助智能技术手段，如微处理、多功能板块等，能够实现查看监测时间、实时显示浓度值以及自动巡检等效果。由于该型号的探测器能够有效监测各种可燃气体，现阶段其在燃气、化工等行业领域中受到较好的应用。2）报警仪表在家庭生活中的应用。家用报警仪表主要用于检测家中煤气泄漏方面，避免因煤气泄漏、CO浓度过高而危害人们的生命安全。通常情况下报警仪表底座在安装时应与气源保持大于两米，小于四米的距离，而报警仪表在安装时，需要根据不同的气源设定其垂直高度位置。比如用于监测液化气，应确保报警仪表与地面距离不超过0.3米，用于监测煤气、天然气等，应确保报警仪表与天花板距离不超过0.3米。不得将其安装在通风口或温度较高等区域内。报警仪表在运行过程中，一旦可燃气体浓度超标，会触发报警，包括报警灯闪烁、蜂鸣器鸣响，同时其报警器会自动将相关电源切断，并打开排风扇等设备。人们在接收到报警信号后，应将家中所有电源切断，打开窗户通风，并拨打燃气单位电话请专业人员进行维修。

表1

3 关于可燃气体报警仪表的应用注意事项

为了更好地发挥报警仪表的应用价值，在其应用过程中还应加大对相关注意事项的重视度，做好相应的工作内容。首先应定期对报警仪表进行矫正校准工作，包括传感器、报警仪表整体等。其次针对只能监测单个可燃气体的报警仪表来说，应采取相关措施减少影响因素，提高监测的准确性。同时做好养护维修工作，根据报警仪表的类型及内部元件制定不同的方案，以确保其使用安全可靠、有效延长其寿命。

4 结语

综上所述，可燃气体报警仪表可用于工业、家庭等相关领域，有效监测空气中可燃气体的浓度，在浓度超标后第一时间报警和采取自动控制措施，以降低损失、保护人员安全。在现阶段及未来发展中，还需要进一步加强对报警仪表的研发力度，不断提高其应用水平。