凌超

廣東省茂名市質(zhì)量計量監(jiān)督檢測所 廣東茂名 525000

可燃?xì)怏w性質(zhì)十分特殊，具有易燃的特點，當(dāng)在環(huán)境中到一定濃度時，甚至還會出現(xiàn)易爆現(xiàn)象，為了保證可燃?xì)怏w在應(yīng)用的過程中具有良好的安全性，可燃?xì)怏w報警器發(fā)揮了重要的作用?？扇?xì)怏w報警器能夠有效準(zhǔn)確檢測到其氣體濃度，并具有良好的防爆效果，實現(xiàn)了對可燃?xì)怏w危險的有效控制，而可燃?xì)怏w報警器的快速校準(zhǔn)裝置具有怎樣的結(jié)構(gòu)、原理及作用，就是本文主要研究的內(nèi)容。

1 裝置結(jié)構(gòu)

1.1 氣路系統(tǒng)

可燃?xì)怏w報警器的快速校準(zhǔn)裝置中，氣路系統(tǒng)是實現(xiàn)可燃?xì)怏w正常使用的保障，此裝置主要有單向閥、原料氣以及氣體管路等部分組成，為了避免可燃?xì)怏w受到氣路管道的吸附而導(dǎo)致流通的不良，其氣路往往通過聚四氟乙烯管路進行使用，且單向閥數(shù)量也比較多，主要是避免可燃?xì)怏w發(fā)生逆流的現(xiàn)象。

1.2 數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)

數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)在可燃?xì)怏w報警器的快速校準(zhǔn)裝置中具有重要的作用，也是此裝置功能實現(xiàn)的必要組成，此系統(tǒng)轉(zhuǎn)換器常使用的是CD4501或者AD625類型，此系統(tǒng)主要以輸出的流量以及輸出氣體的濃度當(dāng)作參考的標(biāo)準(zhǔn)，進而來計算單氣路氣體標(biāo)準(zhǔn)的流量，并且還要把調(diào)整后壓力、溫度以及流量等信號和標(biāo)準(zhǔn)的理論數(shù)值進行比較，按照比較所得到的結(jié)果數(shù)據(jù)，來對其比例的調(diào)節(jié)閥開度實施調(diào)節(jié)，保證其實際流量和理論流量具有很小的誤差，則輸出的實際可燃?xì)怏w濃度也就和理論標(biāo)準(zhǔn)的濃度相近[1]。

1.3 比例和流量控制系統(tǒng)

對于比例與流量的控制系統(tǒng)來說，此系統(tǒng)主要包括比例的電磁閥、氣體的流量計、溫度和壓力的傳感器等組成，其中比例的電磁閥主要是對可燃?xì)怏w的流量實施調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)主要將溫度和壓力的傳感器顯示的數(shù)值以及流量的測量值等作為流量調(diào)節(jié)依據(jù)，從而形成一種閉環(huán)控制的系統(tǒng)，來對可燃?xì)怏w的比例以及流量進行科學(xué)合理的控制，通過相關(guān)研究表明，此種控制系統(tǒng)具有±0.4%的讀數(shù)精確度，或者±0.2%的滿量程。壓力的傳感器是對可燃?xì)怏w的壓力值進行檢測；溫度的傳感器是對可燃?xì)怏w溫度信號進行接收；氣體的流量計一般具有很高的精度，并把其安裝在氣體混合兩氣路中間位置。

2 裝置原理

可燃?xì)怏w報警器主要有信號的發(fā)射器、數(shù)字化通信系統(tǒng)以及信號的接收器等組成，在投入使用前，首先就需要對信號的接收器以及發(fā)射器光路實施校準(zhǔn)，保證校準(zhǔn)無誤后才能正常使用。此校準(zhǔn)裝置處在一個封閉的管路環(huán)境內(nèi)，對其實施校準(zhǔn)時，一定要保證該裝置在工作光路范圍內(nèi)，才能讓發(fā)射器所發(fā)出光波的信號經(jīng)過充氣的校準(zhǔn)裝置后，被接收器能夠成功準(zhǔn)確的接收，在實施校準(zhǔn)前，還要先設(shè)計一科學(xué)合理的校準(zhǔn)要求標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)進行校準(zhǔn)，而為了提升校準(zhǔn)的便捷性和準(zhǔn)確性，還可以于校準(zhǔn)裝置外側(cè)進行氣泡型水準(zhǔn)儀的安裝。此裝置主要有常壓混合以及帶壓混合等兩種工作方式，如果使用通過常壓混合方法進行工作，則需要使用精度比較高的穩(wěn)壓閥與抽氣泵當(dāng)作供氣的設(shè)備，且抽氣泵需要使用真空泵，流速還要達到3L/min，如果通過帶壓混合方法進行工作，則減壓閥和鋼瓶等為其供氣的設(shè)備，通過氣路連接到鋼瓶，在經(jīng)過加壓閥的穩(wěn)壓后，再到氣體的流量計，實現(xiàn)對氣體的檢測[2]。

3 可燃?xì)怏w報警器的快速校準(zhǔn)裝置功能實現(xiàn)

3.1 流量控制

為了有效提升裝置流量的控制效率，此裝置中的流量計在進行可燃?xì)怏w的測量中需要通過氣體層的流測量原理實施作業(yè)，流量計內(nèi)氣體運行中往往會通過多個氣流的通路進行流通，流量計的原理圖如圖1所示。

圖1 流量計的原理圖

在對可燃?xì)怏w流量的控制中，需要借助相應(yīng)的公式來對各系統(tǒng)通路內(nèi)的氣體流量實施計算，來明確掌握其各系統(tǒng)通路內(nèi)的氣體實際流量，保證它們滿足流量要求的標(biāo)準(zhǔn)。對上述系統(tǒng)原理圖分析得出：流道的半徑是a，直徑為d=2a，在此基礎(chǔ)上來對流量的平均流速實施計算，計算的公式為：

在流體處在層流的狀態(tài)中，對可燃?xì)怏w的流量控制進行計算，需要按照下述公式進行：

在此公式內(nèi)，Q表示體積的流量；ΔP表示進出口的壓力差，而η表示流體的粘度。流量的控制系統(tǒng)運行中一般需要按照所設(shè)定濃度以及氣體的種類等相關(guān)參數(shù)來對氣體實際的流量狀況實施計算，進而使用PID算法來對比例的電磁閥實施調(diào)節(jié)，來實現(xiàn)對氣路的流量合理的控制。

3.2 防爆功能

可燃?xì)怏w報警器的快速校準(zhǔn)裝置工作的環(huán)境是十分復(fù)雜的，一般是于火災(zāi)爆炸性的危險區(qū)域進行工作，并且還會使用一些超過爆炸的下限可燃性氣體標(biāo)準(zhǔn)的物質(zhì)配置校準(zhǔn)使用的標(biāo)準(zhǔn)氣體，因此，為了有效的提升裝置安全性能，就需要對其進行有效的防爆設(shè)計，這也是此裝備具備的基本功能。此裝置防爆設(shè)計主要是通過外防爆與內(nèi)防爆的有效結(jié)合實現(xiàn)的，在管路的內(nèi)部進行阻火網(wǎng)設(shè)置，來避免由于內(nèi)部的爆炸而對裝置外部的環(huán)境造成影響，導(dǎo)致危險的進一步惡化。在此裝置中，主要包括監(jiān)控單元的模塊、A氣路的氣體流量檢測以及控制的模塊和B氣路氣體流量的檢測以及控制模塊等三大核心的部分，在這三大核心的部分都需要進行防爆箱設(shè)計來將實現(xiàn)它們的封閉效果，還要保證每防爆箱能夠良好的連通，在防爆箱的連通部分需要進行引入筒的設(shè)置，主要使用通信電纜從引入筒中穿過來實現(xiàn)對各不同的模塊之間有效的連接，于引入筒的內(nèi)部進行一定環(huán)氧樹脂的灌注，來對不同的空間實現(xiàn)隔絕。為了防止由于長時間可燃?xì)怏w的泄漏和積累造成濃度升高而超過爆炸的下限，從而造成安全隱患，還需要在隔爆箱的內(nèi)部進行吹掃通路的設(shè)計，且裝置電氣開關(guān)也要使用防爆型的開關(guān)，將操作的界面設(shè)計成觸摸屏[3]。

3.3 濃度計算

在此裝置的運行中，由于不同類型的氣體具有的粘滯系數(shù)以及壓縮系數(shù)等都具有一定差異性，這也就導(dǎo)致流量計進行氣體測量中會出現(xiàn)不同程度的偏差，為了防止這種問題的出現(xiàn)以及處理，就需要在計算中預(yù)先對不同類型氣體的粘滯系數(shù)以及壓縮系數(shù)進行有效的設(shè)定。實際操作中，將A流量計具有輸出的流量數(shù)據(jù)作為Qa，則B流量計具有輸出的流量數(shù)據(jù)當(dāng)作Qb，A路和B路壓力的輸出值分別是Pa和Pb，A路和B路溫度的輸出分別是Ta和Tb，于實驗室理想的環(huán)境條件中，Ta=Tb且Pa=Pb，于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)中A路的流量是Qca，而B路的流量是Qcb，Za和Zb分別是氣體壓縮的系數(shù)，需要對環(huán)境條件進行合理的管控，對一些壓縮性氣體要實施有效的修正，按照理想的氣體狀態(tài)相關(guān)方程以及氣體壓縮性具有實際的流量進行計算的公式為：

在標(biāo)定的報警器中，A氣路進行較高濃度標(biāo)準(zhǔn)氣的通入，B通路進行清潔空氣的通入，如果假設(shè)A路的可燃?xì)怏w濃度是Ca，則標(biāo)準(zhǔn)氣的濃度輸出為：

4 裝置優(yōu)點

此裝置具有諸多的優(yōu)點，也逐漸得到了廣泛的應(yīng)用?？垢蓴_的能力十分強，可燃?xì)怏w報警器快速校準(zhǔn)裝置在戶外十分復(fù)雜的開放環(huán)境內(nèi)，比如，高溫、風(fēng)沙以及暴雨等自然天氣中，都能夠正常的運轉(zhuǎn)；工作的效率十分高，此裝置的校準(zhǔn)工作能夠快速準(zhǔn)確的響應(yīng)，在較短時間內(nèi)就能夠?qū)崿F(xiàn)工作的完成，T90響應(yīng)的時間也就5s；穩(wěn)定性十分好，此裝置感光板是一種新材料以及紅外脈沖的光源來進行加制作的，它具有十分優(yōu)秀的穩(wěn)定性，在較長時間的工作中也能夠保持穩(wěn)定正常運行的狀態(tài)，且年變化率也十分低，在2%下，發(fā)生漂移十分?。槐O(jiān)控的范圍比較廣，此裝置和傳統(tǒng)的裝置比較，標(biāo)準(zhǔn)可燃?xì)怏w報警器快速校準(zhǔn)裝置監(jiān)控的范圍要更加的大，最大的監(jiān)控長度也達到了120m，使用傳統(tǒng)的裝置所監(jiān)控的半徑最大也就達到5m[4]。

5 結(jié)語

綜上所述，可燃?xì)怏w報警器的快速校準(zhǔn)裝置在可燃?xì)怏w防護中具有顯著的效果，應(yīng)用也十分廣泛，為了促進其更好的發(fā)揮作用，還需要相關(guān)人員對其進行不斷的探索和研究，豐富和創(chuàng)新其功能，從而更好的保證可燃?xì)怏w的安全性。