对射式可燃气体检测报警器的安装使用及测试方法探讨

张宁 孙景斌 李淼

【摘要】 可燃气体报警器广泛应用于冶金、燃气、化工、石油等行业，用于检测室内外危险场所的泄露情況，是保证人身安全和安全生产不可或缺的仪器。本文首先介绍了不常见的特殊型报警器—对射式可燃气体报警器的工作原理，详细分析了对射式可燃气体报警器的使用与检测，为进一步研究提供依据。

【关键词】 对射式可燃气体报警器;工作原理;测试方法

【DOI编码】 10.3969/j.issn.1674-4977.2021.02.036

Discussion on Installation， Use and Test Method of Infrared Hydrocarbon Gas Detector Open Path Eclipse

ZHANG Ning1，SUN Jing-bin2，LI Miao2

（1.Liaoning Institute of Measurement，Shenyang 110004，China;

2.Fushun measurement and Testing Institute，Fushun 113006，China）

Abstract： Combustible gas alarm is widely used in metallurgy，gas，chemical，petroleum and other industries. It is used to detect the leakage of indoor and outdoor dangerous places. It is an indispensable instrument to ensure personal safety and production safety. This paper introduces the unusual special combustible gas alarm-infrared hydrocarbon gas detector open path eclipse，it is also introduces the working principle of the alarm，analyzes its use and detection in detail，and provides the basis for further research.

Key words： infrared hydrocarbon gas detector open path eclipse;working principle;test method

石化公司的油气储存车间，存在大量储存罐。由于场地比较大空旷，所以安装了大量对射式可燃气体检测报警器来监测环境中的可燃气体浓度。对射式可燃气体检测报警器由发射器和接收器两部分组成，每对探测器通过报警中继器相连接。发射器和接收器按轴线安装拉开一定距离。形成一个监视区域，当被监视区域有可燃气体泄露时，发射器发出的红外光通过检测区域到达接收器并被其接收。接收器不断采集接收端红外光光强的变化情况即监测区域有可燃气体的浓度情况及整体光强衰减情况，并把采集数据以数字信号的形式通过传输线传给报警中继器。报警中继器通过对接收到的数字信号进行分析判断，来确定探测器的工作状态，进行可燃气体浓度显示、报警并输出报警信号。

目前国内尚无开放对射式可燃气体检测报警器的相关计量检定规程或校准规范，本文在结合该类设备测量原理基础和实践的基础上，参照JJG 693-2011《可燃气体检测报警器鉴定规程》初步探索了对射式可燃气体检测报警器的测试方法。

1 工作原理

对射式可燃气体报警器是基于可燃气体对红外光有选择性吸收这一原理设计的，吸收关系遵循朗泊—比耳光学定律。光在大气中传输时，传输媒介对光的吸收是有选择性的，不同的气体分子有自己固有的本征红外吸收光谱。当被监视区域内发生可燃气体泄露时，发射器发出的红外线被可燃气体吸收，使达到接收端的相关红外光强度减弱，当红外光强度衰减到可燃气体探测器报警动作阈值时，接收器输出报警信号传输给报警中继器，并通过中继器的报警输出传输给火灾报警控制器。为了自动检测探测器线路是否发生故障或红外光因某种原因被遮挡，接收器设有故障监视环节，当故障发生时，接收器把故障信息传输给报警中继器，在故障发生后，应立即查明原因，排除故障。

2 主要技术性指标

1）探测可燃气体种类：氢气、甲烷、异丁烷等烃类气体。

2）探测区间范围：宽10 m，最大距离60 m。

3）相应时间：不大于30 s。

4）环境温度0～40 ℃。

5）相对湿度：小于85%。

6）光路受阻影响：

a.人和物体通过光路时不受影响;但停留在路中超过1分钟以上时，探测器发出故障报警，故障消除后恢复正常工作。

b.因天气等因素影响，如下雨、下雪、下雾、风沙等情况下，光路光强衰减小于20%时不会影响正常工作，否则发出故障报警。

3 使用场所及注意事项

3.1 使用场所

对射式红外可燃气体探测器是一种适用于大空间、大面积新型可燃气体报警器，用于石油管道系统、油罐区以及大型油库、石油液化气站、采油平台等场所的大面积泄露可燃气体的探测。

3.2 注意事项

1）户外使用应尽量避开阳光直射或强红外辐射。

2）安装应避开剧烈震动场所。

3）有一定浓度的灰尘、水汽粒子且浓度变化较快的场所，不宜安装。

4 性能特点

1）保护面积大：保护面积为点型可燃气体探测器的1～20倍，并且安装、布线简单易行。

2）具有零点漂移自动补偿功能，误报率低。

3）具有故障监视功能。

5 安裝

1）发射器接收器的窗口应避免阳光直射。

2）发射器和接收器安装支架的轴线保持一致。

3）发射器和接收器间的监测区域应避开固定和流动遮挡物。

4）发射器和接收器安装位置牢固，长期运行不允许错位。

6 运行维护

探测器在正常使用工作中，专职管理人员应对其进行定期检查，一般环境中每间隔半年用普通酒精对探测器窗口沉积的灰尘进行清洗，以保证探测器的正常运行。

7 测试使用标准及方法

7.1 测试使用标准

1）标准装置

可燃气标准管（中间透明的圆柱体，直径0.1 m，长1 m的两端用高透过率的石英玻璃封口的标准气室）可以通入标准物质。计量性能稳定，使用方便，能有效满足开放对射式可燃气体报警器的测试要求，确定示值的准确性。

2）标准物质：零点气体，标称值为10%LEL、40%LEL、60%LEL的异丁烷气体。

3）电子秒表。

7.2 测试方法

1）仪器示值误差

仪器通电预热稳定后，先用0%LEL·m的可燃气体标准管调整仪器零点，然后依次将10%LEL·m、40%LEL·m、60%LEL·m浓度的可燃气体标准管放入设备光路中，读取仪器稳定示值，每点重复测量3次，按式（1）计算每点的示值误差，取绝对值最大的为仪器示值误差。

[Δc=c-c0R×100%] （1）

式中：[c]——仪器示值的算数平均值，%LEL·m;

[c0]——可燃气体标准浓度值，%LEL·m;

R——仪器满量程，%LEL·m。

2）仪器重复性

仪器调整零点后，将40%LEL·m浓度的可燃气体标准管放入设备光路中，记录仪器稳定示值[ci]，撤去可燃气体标准管，在相同条件下重复上述操作6次，按式（2）计算重复性。

[Sr=i=16ci-cn-1×100%] （2）

式中：[Sr]——单次测量的相对标准偏差;

[c]——6次测量的平均值，%LEL·m;

[ci]——第i次的测量值，%LEL·m。

3）响应时间

仪器在零点时，将标称值为60%LEL·m浓度的可燃气体标准管放入光路中，待示值稳定后，读取仪器示值，撤去标准装置，仪器回零后，再将60%LEL·m浓度的可燃气体标准管放入光路中，同时启动秒表，待仪器显示值到达稳定示值的90%时停止计时，记录秒表读数，重复测量3次，取3次测量结果的算术平均值作为仪器的响应时间。

4）仪器漂移

仪器的漂移包括零点漂移和量程漂移。仪器调好零点后，记录仪器显示值Z0，然后放入60%LEL·m浓度的可燃气体标准管，待读数稳定后，记录仪器示值S0，撤去可燃气体标准管，每间隔1 h重复上述步骤一次，连续运行6 h，同时记录仪器显示值Zi和Si，按式（3）和式（4）分别计算零点漂移和量程漂移。

[ΔZi=czi-czoR×100%] （3）

[ΔSi=（csi-czi）-（cso-czo）R×100%] （4）

式中：[ΔZi]——仪器的零点漂移;

[ΔSi]——仪器的量程漂移;

R——仪器的量程，%LEL·m。

8 结语

该校准方法涵盖了开放对射式可燃气体检测报警器的主要计量性能要求，方法科学合理，使用简单，为开放对射式可燃气体报警器的校准工作提供了技术依据，保证了设备计量数据的准确可靠。由于监控空间范围比较大，势必会有多种因素影响其准确度，如何将干扰降低到最小化是检测过程中应该注意的。

【参考文献】

[1] 彭建春，张秋泉，周中木.对射式可燃气体检测报警器校准方法探讨[J].中国计量，2018（7）：102-103.

[2] 曾宏勋，李向召，黄志凡.开放对射式可燃气体检测报警器校准装置的研制[J].计量与测试技术，2012（7）：11-12.

[3] 许向梅.家用可燃气体报警器的使用现状及检测建议[J].中国计量，2020（5）：126.

[4] 吴春梅.可燃气体检测报警器工作原理及安全使用分析[J].石化技术，2017（11）：155-156.

【作者简介】

张宁（1973-），男，高级工程师，研究方向为电学计量、报警器计量、流量计量检测及相关技术。

孙景斌（1963-），男，教授级高级工程师，研究方向为力学计量、报警器计量、电学温度计量检测及相关技术。

李淼（1981-），男，高级工程师，研究方向为报警器计量、电学计量检测及相关技术。