一、报警器检测原理及特点
1.1可燃性气体报警器
目前国内外生产的可燃性气体报警器多数采用催化燃烧式检测原理,炼化公司选用的可燃性气体报警器全部采用催化燃烧式原理，
安全仪表在炼化企业中的应用及管理
。(1)催化燃烧式。传感器中由检测元件、补偿元件和2个固定电阻组成惠斯登电桥,检测元件和补偿元件是铂丝线圈,埋藏在氧化铝陶瓷载体中,检测元件的载体表面涂有铂、钯催化剂。当无可燃性气体存在时,桥路输出平衡;当空气中存在可燃性气体或蒸汽时,可燃性气体或蒸汽与检测元件表面接触,在催化剂的作用下发生氧化反应,产生无焰燃烧,放出热量使铂丝线圈温度升高,阻值增加,其阻值的变化与反应热量成正比,即正比于可燃性气体浓度,此时电桥失去平衡,输出的电压信号与可燃性气体浓度成正比催化燃烧式检测的特点:在全量程内有较好的线性;对环境温度的补偿容易;测量精度较高,响应时间短,使用寿命可达3~5 年;易中毒,长期在硫化物和氯化物环境中工作,会损坏传感器的灯丝元件。
(2)半导体式传感器:传感器在通电加热状态下,检测器中的气敏元件表面附近的电子被氧捕捉,在表面附近形成空间电荷层(电子耗尽层)。因此此部分带正电,以保证整体呈现电中性,从而在陶瓷烧结体的晶粒间形成对于导体电导电子势垒,这一势垒阻止导体电导电子的移动,使得传感器呈高阻抗状态。当空气中有可燃性气体时,由于表面正电荷吸附的氧发生反应,从而导致表面吸附氧所形成的势垒电位下降。即传感器的阻抗随着可燃气体浓度的高低而呈现不同的阻抗,其变化幅值和被测可燃性气体浓度成单值对应关系,为报警器提供一个检测信号。特点:低浓度时半导体传感器输出大、灵敏度高;可在恶劣环境中使用。长期稳定、在通常环境条件下使用寿命可达3-5年。在高浓度时线性差,受环境影响大,稳定性差。
1.2有毒性气体报警器
炼化公司选用的有毒气体报警器按检测气体不同,分别采用了两种分析原理。
(1)电化学原理。传感器由工作电极和参比电极组成,气体通过隔膜进入传感器内的电解液后,被加有电压的电极分解,并溶解在电解液中,产生电子移动, 在两个电极之形成电位差,产生微小电流。通过测量两极之间的电流,并放大就可以得到与气体浓度相应的信号。特点:电化学传感器的使用寿命短,维护、检定没有半导体的方便,使用受温度限制,反映相对慢;但抗气体干扰性强,与气体浓度成线性反应的优点。
(2)气敏半导体原理。气敏半导体传感器由烧结金属氧化物和热源构成。在烧结金属氧化物中嵌入一对电极,出现易爆或有毒气体时,气体分子就被吸附到金属氧化物表面,出现还原性气体时电阻增加,出现易爆、有毒等氧化性气体时电阻减小,此时半导体内自由电子发生移动,通过电极可以检测出电阻的变化,输出电流正比于所测气体浓度。特点:半导体传感器的使用寿命长达5年以上,反映迅速,易于维护检定,抗低温;但气体浓度与电信号成非线性对应,会受性质相近的气体干扰。
1.3报警检测系统组成
报警检测回路一般由检测变送单元和指示报警单元组成,检测变送单元有变送器式和普通探测器式，
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《安全仪表在炼化企业中的应用及管理》(https://www.unjs.com)。普通探测器的报警指示单元为指针式或光柱式指示仪,变送器式的指示单元是光柱式或数字式指示仪。指示仪的输出信号可上传至工控机、DCS系统,选用带显示的变送器,可实现现场、报警器盘、DCS操作站同时监测,形成多点监测系统。控制方式:方式1:最为普遍,普通探测器、指针式二次表构成,靠二次表进行最普通的信号处理。方式2:由现场变送器直接通过连接电缆传给工控机、此时的工控机可代替二次表。方式3:指示仪为光柱或数显的,可选择带数显的现场变送器,操作人员可在现场、报警器盘、DCS上同时监测气体浓度的变化;方式4:现场变送器 西门子S7型PLC冗余控制器组成的气体检测系统。方式1信号由指示仪直接显示;方式2信号由现场变送器通过连接电缆传给工控机,工控机或DCS可代替二次指示仪,如果内存大,可带多点变送器;方式3指示仪为光柱或数显的,可选择带数显的现场变送器,操作人员可在现场、报警器盘、DCS上同时监测气体浓度的变化;方式4由现场变送器 西门子S7型PLC冗余控制器组成的气体检测系统。大庆炼化公司报警检测系统采用1、3、4接线方式,根据实际操作分析,方式3最为适宜,该方式不但可在现场和指示仪上显示气体浓度的变化,同时在不影响工艺的状况下于DCS内显示报警区域,可引起广泛的关注。方式4是炼化公司内安全保障自动化最高的系统, 现场变送器把4～20mA信号送入PLC,经PLC处理后由模拟盘显示各个检测点的实时工作状况,另外PLC通过通讯电缆把各点工作状态分别送到DCS系统进行显示,同时把相关联动控制信号送入火灾报警系统作连锁控制,如联动设备多,建议采用此种接线方式。二、报警器检定及建议
(1)报警器检定。采用科学方法校正报警器的零点、一级报警、二级报警及量程,测试报警器的响应时间、精度、跨度漂移等。标准样气从钢瓶进入由流量计和气泵组成的仪器中,加压后以规定流速流出,与变送器内的检测元件接触,先调整变送器的电位与相对应的标准样气浓度一致,再调整二次表和DCS操作站的显示值与标准样气的浓度值相同。
(2)报警器建议。提高各级管理人员和操作人员对安全仪表重要性的认识,加强培训,必须掌握各种报警器的性能和操作,提高安全仪表的配备率,更新换型和维护;制定详细的周期检定计划,保证报警器测量准确性;加强日常维护管理,保证报警器工作状态完好;在对报警器选型、安装、维护、检测的各个环节上,要进行严格把关。应选择在国内有竞争力的服务到位的几个厂家,并应对其了解。报警器选型时应有专业技术人员参加。
三、结束语
安全仪表管理工作是企业安全管理重要的物质及技术基础,安全仪表的完好可以确保生产装置安全平稳的运行。抓好各级领导及全体员工的安全防范意识是抓好安全仪表管理工作的重点,起到提前预防的作用。