張 政

（臨沂天方建設研究試驗有限公司，山東 臨沂 276000）

隨著時代的不斷推進與發(fā)展，科學技術迅速發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)可利用的資源越來越多，天然氣是人類可利用資源之一。隨著全球性環(huán)境問題的嚴峻，人們認識到環(huán)境保護的重要性，這無疑推動了天然氣凈化技術的發(fā)展。一旦天然氣泄漏，會導致火災的發(fā)生，且空氣內(nèi)的天然氣達到一定濃度后，會導致人窒息。在封閉環(huán)境內(nèi)，天然氣達到一定比例，則會產(chǎn)生爆炸事故[1]。一旦發(fā)生天然氣爆炸，將會夷平房屋，殃及周圍建筑。甲烷在空氣內(nèi)的爆炸下限為5.0%，上限為15.0%。

1 天然氣體檢測儀的基本結(jié)構(gòu)與工作原理

天然氣檢測儀主要是由化學傳感器、光學傳感器、電子部件、顯示部分組成，傳感器將環(huán)境內(nèi)的天然氣轉(zhuǎn)換為電信號，顯示出濃度（摩爾分數(shù)），具有明顯的聲光報警功能與遠距離探測功能。儀器劃分為便攜式天然氣檢測儀、固定式天然氣氣體檢測儀。前者又劃分為擴散式和泵吸式：擴散式的儀器結(jié)構(gòu)比較簡單，且使用壽命較長，使用比較省電，但檢測期間會受到風向、風速的影響，僅適用于室內(nèi)、不受風場所；泵吸式儀器在前者基礎上，增加了氣體捕獲罩、吸氣泵，不會受到風速與風向的影響，采集率較高，且應用比較廣泛。若現(xiàn)場需要連續(xù)檢測24h 天然氣濃度時，需要選擇固定式的天然氣檢測儀。

2 天然氣體檢測儀檢定過程中注意事項

2.1 環(huán)境條件控制

檢定要嚴格執(zhí)行規(guī)程內(nèi)的環(huán)境條件要求，環(huán)境溫度在0-40℃以內(nèi)，相對濕度在85.0%以內(nèi)。一般實驗室環(huán)境就可滿足規(guī)程要求，現(xiàn)場檢定環(huán)境需注意，冬天溫度若在0℃以下，夏天溫度在40℃以上，不適合檢定。大部分的天然氣檢測儀選擇的是電化學傳感器，反應受到溫度與濕度的影響比較大，雖說制造商實施了相應的溫度補償措施，但傳感器的輸出相應存在著一定的誤差，極端天氣下輸出相應變化較大[2]。若濕度過高，傳感器表面會聚集很多的水汽，會將目標氣體的進入通道縮小，測定環(huán)境的濕度不可過高。

2.2 標準氣體氣路要求

結(jié)合被檢測儀器的采樣方式，使用流量控制器開展流量控制，通氣流量的控制要在說明書規(guī)定范圍內(nèi)。檢定吸入式儀器時，要確保流量控制器的旁通流量計有氣體放空，見圖1。能夠促使氣體標準物質(zhì)進氣流量大于儀器自身吸氣的流量，避免吸入零點氣體、氣體標準物質(zhì)同時吸入周圍空氣、干擾氣體，避免檢定結(jié)果產(chǎn)生偏差。

圖1 流量控制器

檢定擴散式儀器配備有專門的標定罩，若其不匹配，將會影響檢定結(jié)果。標定罩側(cè)面有開口，其作用是將傳感器表面空氣排除，避免壓力增加影響儀器的精準度。天然氣本身吸附力較強，氣路、減壓閥會吸附標準氣體，導致氣體濃度降低，為避免這一現(xiàn)象，可選擇不銹鋼材質(zhì)氣路、減壓閥。天然氣對氣路、減壓閥材質(zhì)的適應性見下表1，送氣管路要縮短，盡量控制在1m，避免對響應時間產(chǎn)生影響。

表1 天然氣對氣路、減壓閥材質(zhì)的適應性

2.3 示值誤差的檢定

先要判斷儀器是否為零，若未歸零，要適當?shù)恼{(diào)整。就便攜式儀器，需要提前預熱，注意在無干擾氣體的狀況下開機。在零點調(diào)整完成之后，通入濃度測量范圍為上限值的80.0%，適當調(diào)整氣體標準物質(zhì)量程。若穩(wěn)定顯示數(shù)值與標準數(shù)值差之間存在誤差，但在限定誤差數(shù)值內(nèi)，可不調(diào)整。若大于限定誤差數(shù)值，需要校準儀器設備。

3 天然氣體檢測儀常見故障處理

天然氣檢測儀由探測器、傳輸系統(tǒng)、控制器（DCS）組成，在日常運行維護過程中，若不同組成部分出現(xiàn)故障，將會影響天然氣氣體濃度檢測數(shù)值的精準性。探測器故障由傳感器、電路組件、信號感應模塊等故障導致，會引起探測器的反應減緩，或者是無反應，無任何的數(shù)據(jù)顯示，存在零點漂移與亂報警等故障。控制器的作用在于處理探測器供電，顯示探測器回傳信號[3]。傳輸器故障由供電電壓、電流與信號傳輸線纜等故障導致，使得探測器無數(shù)據(jù)顯示或者是控制器顯示故障等。平時檢定工作開展階段，常見的故障主要有以下幾點：

3.1 零點漂移

天然氣檢測儀零點上下漂移，要先檢查周邊天然氣、干擾氣，若排查探測器后，發(fā)現(xiàn)電壓數(shù)值偏高，通入零點氣體進行校準，使主機顯示為零。若仍無法進行零點調(diào)整，分析原因為探測器內(nèi)的傳感器故障。若氣體檢測警報器受到高濃度天然氣與干擾氣，存在高溫蒸汽、有機溶劑、或者是傳感器使用壽命超期等，要考慮立即將傳感器更換。

3.2 示值誤差較大

在進行天然氣檢定時，顯示數(shù)值誤差較大。氣體檢測警報器傳感器使用時間越久，使用環(huán)境內(nèi)被測氣體出現(xiàn)則愈發(fā)頻繁，探測器在高溫、高濕度環(huán)境內(nèi)，會出現(xiàn)傳感器現(xiàn)行衰減，且示值誤差會增加。此故障處理期間，需要適當?shù)亟尤霕藴蕷怏w，按照廠家的說明書，及時校準，適當調(diào)整，若通過校準顯示數(shù)值無法達到氣體濃度時，則認為是傳感器失效，需立即更換。使用部門要定期將傳感器送到專門的部門，開展專業(yè)校準。

3.3 反應慢或通氣無響應

在天然氣檢測儀內(nèi)通入天然氣后，出現(xiàn)慢反應現(xiàn)象或者是無響應現(xiàn)象，要排查傳感器組件是否存在氣孔堵塞，檢測內(nèi)的精氣通道是否被堵塞、周圍是否堆滿雜物使得氣體受阻等，導致天然氣檢測儀反應緩慢，檢測器靈敏度下降等。若為發(fā)生堵塞現(xiàn)象，需要分析故障原因，多為傳感器老化或者是傳感器失效等。針對這一現(xiàn)象，需要將傳感器組件進行清洗，確保通氣孔透氣效果較好，若此操作后，傳感器故障未消除，則判斷為傳感器失效。

傳感器失效的原因是使用壽命到期，傳感器的使用壽命為2 年，在長期工作中，檢測儀在惡劣的環(huán)境內(nèi)，比如：高溫環(huán)境、高濕度環(huán)境等，也會導致傳感器的使用壽命縮短，使用者需要結(jié)合經(jīng)驗，判斷檢測儀的工作環(huán)境與操作情況，及時聯(lián)系廠家，更換探測器內(nèi)的傳感器[4]。值得一提的是，潮濕環(huán)境內(nèi)天然氣電化學傳感器無反應、反應較低，天然氣吸附性較強、吸附不穩(wěn)定等，會導致標準氣體濃度降低。另一方面，在隔爆片、防護網(wǎng)上要安裝水膜，堵塞氣路，摘下傳感器，并進行烘干處理。

3.4 現(xiàn)場探測器顯示數(shù)值和二次表或控制器（DCS）顯示數(shù)值不一致

通入標準氣體期間，若現(xiàn)場探測器顯示的數(shù)值與控制器數(shù)值并不一致，在考慮是因為探測器電流（4-20）mA 輸出不正常、現(xiàn)場探測器量程與二次表、DCS 設置量程并不相似。需要先探查探測器輸出電流是否正常，若正常，分析探查現(xiàn)象量程、DCS 量程是否一致，若不一致，則判定為現(xiàn)場探測器和二次表或控制器（DCS）間信號傳輸故障。

4 結(jié)語

綜上所述，計量檢定人員必須要熟練掌握被檢儀器原理、使用要求，要規(guī)范操作，注意細節(jié)，確保所出具的檢定結(jié)果精準。與此同時，檢定人員要掌握、了解儀器故障，分析出現(xiàn)的原因，制定處理方法，促使儀器設備發(fā)揮該有的價值，保證檢測質(zhì)量，提升技術能力，以此提升技術服務水平。