成兆坤 于麗麗（煙臺萬華化工設(shè)計院有限公司 山東省煙臺市 264006）

石油化工和其他化工企業(yè)是有毒有害氣體存在較為普遍的場所，為了防患于未然，通常根據(jù)工藝生產(chǎn)的特點，在生產(chǎn)裝置、倉庫廠房或罐區(qū)內(nèi)設(shè)置一定數(shù)量的可燃?xì)怏w及有毒氣體檢測器，當(dāng)有害氣體發(fā)生泄漏并達到一定濃度時檢測器可現(xiàn)場發(fā)出聲光報警，同時可將報警信號送至就近的控制室或值班室，提醒工藝操作人員對現(xiàn)場緊急情況進行處理，最大限度的保證裝置及人員的安全。

一、儀表選型

1.可燃?xì)怏w檢測器

當(dāng)一定濃度的可燃?xì)怏w和氧氣發(fā)生混合時，具有一定能量的明火或電流就能點燃可燃?xì)怏w，甚至發(fā)生爆炸。目前國內(nèi)外石化裝置上常用的可燃?xì)怏w檢測器一般有催化燃燒式、紅外線式這兩種類型。

催化燃燒式檢測器可以看成是一個小型化的熱量計，它的結(jié)構(gòu)是一個惠斯通電橋?？扇?xì)怏w自然擴散到傳感器的催化燃燒室，燃燒室中兩只傳感器元件上的催化劑使可燃性氣體進行無火焰燃燒，從而產(chǎn)生熱量。溫度的變化使感應(yīng)電阻的電阻值發(fā)生變化，這種變化破壞了電橋平衡，并產(chǎn)生非常微小的電壓差信號，可燃?xì)怏w濃度值是與該電壓差成正比的。

紅外線式檢測器多采用雙光束檢測原理。兩個光束探頭敏感性對應(yīng)不同波長范圍，可燃性氣體會吸收某一波段的紅外線，到達兩個探頭的紅外線強度之差轉(zhuǎn)換成氣體濃度，吸收的紅外輻射強度服從朗伯比爾定律。

目前從前期投資、使用效果、后期檢維修等角度綜合考慮，催化燃燒式氣體檢測器的綜合性能最為優(yōu)越，是市場上使用最多的可燃?xì)怏w檢測器。

2.有毒氣體檢測器

在目前的技術(shù)環(huán)境下，目前還沒有任何一種技術(shù)可以明確地、快速地、便宜地測定有毒氣體的成分。在選擇合適檢測方法的同時要考慮和兼顧到各種各樣的因素。

電化學(xué)氣體檢測器用于檢測有毒氣體。它傳感器筒狀塑料殼體內(nèi)，裝有反應(yīng)電極、工作電極、參比電極，電極間充滿電解液，由工程塑料做成的隔膜在頂部封裝。電極間加電壓且連接前置放大器。穿透涂有重金屬催化劑薄膜的氣體與電解質(zhì)內(nèi)的工作電極發(fā)生氧化還原反應(yīng)，電極平衡電位發(fā)生變化，變化的量與有毒氣體的濃度成正比。

光離子檢測器在英文中簡稱PID檢測器，它通常用于檢測揮發(fā)性有機化合物（VO C）。該檢測器使用具有一定能量的紫外光源作為氣體離子化能量源，當(dāng)氣體進入檢測器通過紫外光源時被擊碎并離子化，帶電氣體電荷通過電極收集板產(chǎn)生電流，之后氣體“復(fù)合”為原來的形式流出儀器，測量產(chǎn)生電流就可相應(yīng)計算出氣體的濃度。PID檢測器可在1ppb到10000 ppm范圍內(nèi)準(zhǔn)確測量VO C以及其它有毒氣體，它可以檢測四碳以上的有機化合物，靈敏度高且響應(yīng)速度快。

二、檢測器的安裝及維護保養(yǎng)

氣體檢測器有便攜式及固定式兩種，便攜式一般用于生產(chǎn)操作人員巡檢時隨身攜帶使用，大多數(shù)的氣體檢測器是通過各種安裝附件固定在生產(chǎn)裝置、倉庫廠房或罐區(qū)內(nèi)。檢測器的安裝除了要位置合理、利于快速檢測外還要注意不應(yīng)影響裝置及廠房的整齊美觀，不得占據(jù)檢維修通道。

由于可燃?xì)怏w檢測儀工作環(huán)境一般較為惡劣，污染性氣體和積塵都可能進入儀器內(nèi)部。因此需要定期對可燃性氣體檢測儀進行清洗，保養(yǎng)，以提高儀器的精確度和靈敏度。為了確保氣體檢測儀不受電磁干擾，最好對儀器的接地進行檢測，杜絕儀器未接地或者接地不達標(biāo)等狀況。確保儀器的可靠性，要防止儀器元件老化引起的故障，對超期服役的系統(tǒng)等要及時更換。不同應(yīng)用場所，應(yīng)選用不同氣體檢測儀，以減少對傳感器的毒化作用和縮短傳感器壽命定期校準(zhǔn)，由于精密儀表存在溫漂，所以必須對儀表定期進行校準(zhǔn)、測試信號輸出。固定式產(chǎn)品根據(jù)傳感器工作原理不同，校準(zhǔn)時所通入的氣體流量和通氣時間也有所不同。

三、監(jiān)控系統(tǒng)方案

通常情況下，工藝裝置或儲運設(shè)施的控制室、現(xiàn)場操作室是操作人員常駐和能夠采取措施的場所?，F(xiàn)場發(fā)生可燃?xì)怏w和有毒氣體泄漏事故時，報警信號發(fā)送至操作人員常駐的控制室、現(xiàn)場操作室等進行報警，有利于控制室、現(xiàn)場操作室的操作人員及時采取措施。

目前設(shè)計中常用的方案有以下三種：

1.FGS系統(tǒng)

獨立設(shè)置是指氣體檢測報警系統(tǒng)的檢測與發(fā)出報警信號的功能不受對應(yīng)裝置生產(chǎn)控制儀表系統(tǒng)故障的影響。目前該系統(tǒng)主要為FGS（Fire and gas system）系統(tǒng)，輸入可連接關(guān)鍵設(shè)備、罐區(qū)、MCC及CCR的火災(zāi)探頭及氣體檢測探頭。其輸出可連接DCS及ESD采取緊急措施，如啟動消防水泵，切斷生產(chǎn)區(qū)的電源，通過公共報警系統(tǒng)通知生產(chǎn)區(qū)的所有人員，有火災(zāi)情況發(fā)生，及時處理火情。

2.監(jiān)控盤系統(tǒng)

在中小型裝置中，報警系統(tǒng)也可選用監(jiān)控盤儀表。目前大多數(shù)的氣體檢測器廠家可以提供多功能的盤裝控制器，該控制器安裝方式靈活可以壁掛也可以機柜安裝，它可對來自現(xiàn)場的檢測器信號進行顯示、聲光報警及聯(lián)鎖（關(guān)閥、停風(fēng)機等），并可以將信息通訊至其它系統(tǒng)。小型控制器一般為8通道、16通道，大中型控制器一般支持64通道、128通道甚至更多。

3.DCS系統(tǒng)

在目前的設(shè)計當(dāng)中，將來自現(xiàn)場的氣體檢測器信號直接送入D CS是一種常見做法，但要注意的是信號IO必須獨立且要設(shè)置單獨的氣體監(jiān)測站進行在線監(jiān)控。

結(jié)束語

為保證石化裝置及生產(chǎn)人員的安全，正確的設(shè)計、安裝、維護氣體檢測報警系統(tǒng)是必不可少的途徑。

[1]文科武,李蘇秦,羅明等.GB50493-2009石油化工可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測報警設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社，2009：1～43.

[2]楊筑,姜傳勝,朱剛等.GB12358-2006作業(yè)場所環(huán)境氣體檢測報警儀通用技術(shù)要求[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006：1～17.