气体探测器的原理及应用：Ⅲ：如何设计和使用气体探测系统.doc

气体探测器的原理及应用：如何设计和使用气体探测系统技术与应用Technology&Application气体探测器的原理及应用III:如何设计和使用气体探测系统E_Pip文4)针对每一个监测位置的探测头;5)系统平台包括硬件和软件;6)系统或元件冗余问题:7)外接或远程报警装置;8)与其它工厂安全系统的接口.当我们详细讨论这些问题时,可靠性是最主要的目的,它意味着在没有错误报警时,在特定浓度点对目标气体的无失败探测.其关键在于传感器有较高灵敏性,选择性和稳定性,快速响应时间,在高浓度点的抗毒性以及对电磁干扰和射频干扰的免疫性.其它的设计目标还包括:1)测量大范围化学气体及蒸汽的能力2)系统为铡量新增气体进行扩展的灵活性(如分布式气体探测网络)3)内置式系统和探测头诊断4)软件能够产生简单的系统配置和运行报告5)与其它工厂安全系统的集成能力6)厂商的经验和支持7)成本问题,包括安装,连线,维护,Ser.sorW酬d199812fl可靠性和人员培训.本文将对硬件系统进行全面的,彻底的讨论,但有儿点需要重点说明:1,系统除上述基本构成外,如果需要更高级的功能则需要更多的硬件,如主计算机或PLC拄制器,主控站监视器,数据通讯子系统等,还有可能包括一些探测头和连接线,所以必须随时准各为这些设备提供充分的扩展空问.2,在系统设计中,不能忽视系统硬件灵活性和扩展性的重要性.随着事态变化,监测环境也有可能发生较大的变化,一个台格的探测系统在扩展功能方面应该非常简单,容易,以便有效地适应新环境,完成新增气体的监测任务,这样做对降低生产周期成本会有明显作用.通常,技术人员是根据现有需求情况而设计测试系统,但同时他们也会考虑到应用要求一旦变化时如何保持系统适应性的问题,在这此方面,分布式探测器系统的优势非常明显.事实上,监测点的初始安装可以是将全部配置都装上,也可以一级一级地逐渐扩展.3,在许多工厂内,气体探测系统必须与其它安全设备和系统集成在一起,而设计人员在设计系统时所选的软件和硬件应该技术与应用Technology&Application使这些尽可能地简单.二,系统软件,许多硬件功能是在软件支持下完成的,它通常提供系统的设置和支持服务.为保证可靠而有效地工作,气体探测系统软件将提供以下内容:1)一个工业标准人机接口;2)为特定企业配置工业标准人机接口的能力;3)实时状态显示(气体浓度);4)信号装置显示;5)由控制器控制的报警指示,如警示灯或警示铃;6)报警情况记录;7)气体浓度的变化发展趋势;8)实时诊断;9)产生运行报告.图l列出了在大多数气体探测系统中所常见的一些典型的显示和功能.典型的报警事件信息包括一个数据和时间表,事件描述,气体类型,传感器探头位置,气体浓度,报警设置点和警报列表(包括被操作人员确认的和未确认的).(a)工厂安全监测系统的详细图解(b)报警情况记录(c)气体浓度发展趋势图l气体探测器系统所需的典型显示情况及功能传感嚣世甩199812技术与应用Technology&Application三,便携式挥发性有机化合物监测仪器一直以来,人们对具有挥发性有机化台物可能释放点的监测非常重视,涉及化学仪器,如阀门,泵,法兰联结处,压力缩放仪器,排气道,鼓风机密封点,通风孔,甚至于原子反应堆的入口门密封条等美国环境保护局曾专门就这些化合物的监测方法提出了一个指南性报告,其中说明,对于具有挥发性的有机化台物气体,其泄露浓度一旦超过10,O00ppm就必须加以记录并报告;同时它还指出,系统必须安装一个连续的预防性维护程序随时对工作状态加以处理,以保证仪器和其它密封措施能够处于良好的准备状态.虽然这个指南没有详细说明探测器的类型,但概括起来,它们必须能够满足某种要求,如:1)测量10,O00ppm浓度水平的能力;2)仪器量程可读性达到5%;3)用吸气泵配备仪器(如果无法获得扩散式探测头);4)吸气泵具有为传感器提供连续性样本的能力,气体流速一般在0.53IDm之间;5)在爆炸性气体中操作的仪器,其本安防爆等级要符合国家有关规定.催化型传感器使用火焰电离,红外吸收以及光化电离测量技术的便携式分析仪等传感技术基本都能满足这些要求.便携式气体探测仪器是一种经济型仪器,可用于探测可能的泄露点.例如,在化学工厂中,技术人员可以直接在工厂内走来走去,从一个点到另一个点,进行泄露测量并加以记录.一个典型的精炼厂可以有高达10.000个测量点,一次检测通常要花费数周的时间才能完成在这种情况下,工厂一般根据所含的化学物质以及设各条件,每隔一段时间进行一次检查.四,对排放气体进行可燃性自动检测具有挥发性的有机化合物气体除了有毒,还有燃烧和爆炸的危险性,汽车生产线上即有这样的例子在汽车工业中,汽车外壳和一些操作板需要先刷一层底漆以防止生锈,然后再上一层外漆这种操作通常是在一个自动生产线上完成的,可以喷漆也可以将零件浸进漆里面,漆里含有专用溶剂.上漆之后,汽车即被立即送到一个干燥炉内进行干燥在油漆干燥过程中,由于温度升高,作为颜料载体的有机溶剂即被蒸发释放出来,干燥炉内有专门的导通和排气系统来收集和排出这些蒸汽,但尽管如此这些蒸汽仍然有可能逐渐累积,达到爆炸的浓度,尤其是在有风扇无法工作的时候.因此,这时就需要使用气体探测器来监测排气管道,如果蒸汽浓度过高,传感器就要发出报警信号.通常情况下,一般是安装一个配备吸气泵的固定式传感器,这样可以对炉内气流和捧气管道进行采样有一点很重要,即气体探测器不仅要能够测量爆炸性气体的浓度,还应能够探测气体向低级爆炸极限(LEL)浓度接近的趋势,并在目标气体处于50%LEL浓度时设置报警点.例如,在汽车工业中,由于有工业溶剂如丁酮,甲苯或甲醇的存在,喷漆生产线上就SonarW0rI99812必须进行气体探测,其典型的报警设置点(50%LEL)是:丁酮:1%vol;甲苯0.6%vol;甲醇3.3%vol.如果在气体中同时发现多种溶剂的挥发气体,那么50%LEL报警点就需要重新进行调整.由于一个催化传感器不可能从混合气体分辨出中单一的气体蒸汽.因而一个保守的方法是以最坏情况的气体作为目标气体,例如在上述例子中是甲苯.五,对半导体工厂进行自动的固定监剥半导体生产也是一种化学气体较多的生产过程,其中用到的许多气体和溶剂或是有毒或是具有易燃易爆性,需要进行连续监测以保证人身及工厂安全,这种功能通常由一个与中心监测站相连的固定安装的探测头来完成.一个典型的例子是净气器前置装置,它可以将金属化过程产生的有毒化学气体高温氧化,产生无毒的有机物氧化副产品进入湿式气体洗涤器单元,最后再排入大气中.对于这一娄应用,需要针对每一种目标气体有一个固定探测探头.人们通常选择吸入式探测器探头,将其安装在净气器前置装置附近的一个较为方便的位置上,将采样管连接到挣气器前置装置上以便采集气体入口处的气体.由于附近的泵或压缩机的振动,气体入口处的联接器经过一定时间后可能存在磨损产生漏气现象,这种情况在配备净气机的设备室内通常会存在,所以上述措施事实上是一个非常重要的预防措施,.在多种气体混合在一起时,气体探测器报警点通常设置在对于每一种气体的时传感器世界1998.12技术与应用Technology&Application问加权平均极限值,如氨气,氟气,氢气,硅烷在硅晶片和集成电路制造过程通常都混合在一起,在这种情况下,报警点设置应该是:1)氮气:人体防毒安全监测点为25ppm,人体和工厂防爆报警点应设为8%vol(50%LEL).2)氟气:人体防毒安全监测点为lppm.3)氢气:人体和工厂防爆报警点应设为0,4%vol(50%LEL)4)硅烷:人体防毒安全监测点为5ppm,人体和工厂安全防爆安全点为0.5%vol(50%LEL).我们应该认识到,可能存在一种选择和安装气体探测器的通用方法,但同时每一种应用也需要非常个性化的安装,这就是为什么较大型的企业通常依赖于气体监测系统供应商的经验来设计和安装系统.(续完)(本文作者:EdwardM.Zdankiewicz本刊编辑部编译)读者服务卡编号005口宝鸡华水自动化工程有限责任公司【JlLk(95)量制(使)字03000111号产品:PB-DA一2Y型压力变速嚣390元专利号:952092662lP且-DA_2Y型墓用噩方变速嚣490元SrPB-DA-2Y型垒不铸辋压力变速嚣690元HP型投凡文教显泣位变