所謂氣體傳感器,是一種將某種氣體體積分數轉化成對應電信號的轉換器。探測頭通過氣體傳感器對氣體樣品進行調理,通常包括濾除雜質和幹擾氣體、乾燥或製冷處理儀表顯示部分。
在煤礦、石油、化工、市政、醫療、交通運輸、家庭等安全防護方面,氣體傳感器常用於檢測可燃、易燃、有毒氣體的濃度或其存在與否,或氧氣的消耗量等。
傳感器的劣化
大家都知道,我們生活中的可燃性氣體非常多,常見的有氫氣、一氧化碳、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、乙烯、丙烯、丁烯、乙炔、丙炔、丁炔、硫化氫、磷化氫等等......而且有不少可燃性氣體本身也是有毒有害氣體,比如CO,H2S,Cl2等等。
在很多行業的工況中都會出現可燃氣體,這些可燃氣體一旦超過一定的濃度就有可能發生爆炸或者火災等大型事故,對於它們的檢測,要具體情況具體分析,有些該作為毒氣檢測的,要求檢測精度為ppm級別。
氣體檢測儀之所以能夠檢測周圍環境中的各種氣體,原因就在於它內置的氣體傳感器。但是我們在實際使用氣體檢測儀的時候,由於檢測環境是錯綜複雜的,常常會伴有氧氣、水蒸氣、高溫、低溫、各種化學物質和蒸氣等,這些都會不可避免地影響著傳感器的準確性。
就好比人的皮膚,在複雜的環境中,或多或少的都會受到侵蝕一樣,傳感器也必定會受到周圍環境中各種氣體或者元素的侵蝕,最終導致劣化。
一般的可燃性氣體通常用催化燃燒原理檢測,催化燃燒原理的傳感器在很多氣體檢測應用中也是標配,所以了解哪些可能成為傷害催化燃燒傳感器的有毒物質或抑制物,是保證可燃性氣體檢測安全性的重要工作。
催化燃燒傳感器的檢測原理:
如果氣體接觸傳感器內的催化劑,產生微燃燒,傳感元件檢測溫度變化,這種溫度變化接著轉化為數位訊號,顯示為檢測儀屏幕上的讀數,就可以檢測出濃度了。
但是,當有毒物質或抑制物與催化劑接觸時,它們會妨礙氣體燃燒或者可能防止其大面積燃燒,這就會不可避免地影響氣體檢測儀上的讀數,也使得傳感器壽命變短。
催化燃燒原理傳感器的劣化原因:
① 高濃度氣體【金屬絲斷線】→由於長期磨損而造成結構破壞
② 檢測元件【表面積的減少】→雜質附著(在表面形成阻礙)
③ 燒結金屬【透過率減少】→微粒子、油漬等附著(入孔處阻塞)
當類(含Si)物質覆蓋在貴金屬催化劑上後,使得催化劑活性點減少,最後可燃氣體的反應面積減少,即使與相同濃度的氣體接觸,元件的溫度上升幅度也降低了,因此,導致傳感器靈敏度降低。
超過100%LEL的高濃度可燃性氣體很容易造成傳感器的劣化。
那就是要經常對催化燃燒原理的氣體檢測儀進行標定和通標準氣體校驗,通過測試來確定傳感器功能是否正常,至少一年一次的標定是必須的。
是不是覺得催化燃燒原理的檢測儀真麻煩,有點擔心環境因素對它的影響太大呢!難道檢測可燃性氣體就沒有其它更好的辦法了嗎......?
當然是有的↓↓↓
對於檢測含有其它物質的可燃性氣體,紅外氣體檢測儀或光波幹涉原理氣體檢測儀都是很好的選擇。
[紅外氣體檢測儀]
紅外氣體檢測儀是指利用多種氣體吸收紅外線,讓紅外線照射測量室,檢測出吸收檢測對象氣體導致紅外線的變化量的氣體檢測傳感器。不將紅外線按波長分開(不分散),連續檢測屬於特定波長範圍內的所有紅外線。
a. 導入氣體前
室內沒有吸收紅外線的氣體,因此紅外線不被吸收。
b. 導入氣體後
紅外線被檢測氣體吸收,因此被傳感器檢測出的紅外線量減少,從紅外線的減少量中求出氣體濃度。
紅外氣體檢測儀不受有毒物質或抑制劑影響,所以在某些情況下,採用紅外傳感器可以簡化可燃性氣體檢測。
但是紅外氣體檢測儀受溼度影響大,怕灰塵,對現場檢測環境要求高,需要定期對反射鏡面上的灰塵進行清潔維護;現場有氣流時也無法檢測,檢測氣體種類有限,目前最主要應用於甲烷、二氧化碳、一氧化碳、六氟化硫、二氧化硫、碳氫等氣體。
[光波幹涉氣體檢測儀]
光幹涉法是利用光的折射率與被測氣體的含量有關來檢測氣體濃度的方法。
當被測氣體的氣室與空氣室同時充入空氣時,如果兩束光所經過的光程相同,則幹涉條紋不產生移動。如果改變氣室中被測氣體的成分、溫度或壓力,折射率會發生改變,光程也隨之改變,幹涉條紋從而發生移動。而當兩氣室溫度和壓力相等時,幹涉條紋的移動量與氣體濃度成正比,只要測得移動量,便可測得氣體溫度。
光幹涉原理的優勢:
① 靈敏度不會劣化,性能極其穩定,使用壽命長
② 純物理分析原理適用腐蝕性氣體環境,應用範圍更加廣泛
③ 適用於高濃度的氣體檢測,能夠確保氣體檢測的精度
終上所述,光波幹涉原理的檢測儀靈敏度不會發生劣化,能更好地檢測可燃性氣體。
光波幹涉原理是理研獨家研發的氣體檢測技術原理,具有悠久的技術經驗積累,在80多年的發展進程中,理研旗下光幹涉原理的氣體檢測儀在爆炸管理、濃度監測、熱量計算等方面都做出了重要的貢獻。
[★FI-915]
[★FI-900]
在可燃氣長期需被檢測的印刷行業,催化燃燒式原理就難以對應。溶劑中含矽的場合較多,傳感器因矽中毒造成劣化的現象顯著。
另外,因為使用多種溶劑,各氣體的檢測感度差大,紅外線式原理無法檢測的場合也較多。
因此,光波幹涉原理被認為更加適用於此場景。
通常使用於長期安定的爆炸管理為目的的場合。利用靈敏度不會發生劣化光波幹涉原理的優點,作為檢測程序控制和溶劑回收系統的指標被使用,在風量控制、濃度控制等也被靈活運用。
可作為液化碳酸製造廠的濃度管理・濃度監測用途
防止因可燃性氣體濃度在裝置中過高而引起的爆炸隱患。
石油精煉工程是利用原油內各物質沸點不同的特性,在蒸餾塔上端加熱原油,分離出所需油種。
在JXTG水島使用石油精鍊氣體作為加熱爐(預熱器)的熱源。預熱溫度帶最高在350攝氏度,高熱量氣體造成預熱器故障。
因此,通過設置FI-900測量總熱量來控制供給量和空燃比。
回流焊爐:回流焊是用來焊接SMT貼片元件到線路板上的SMT焊接生產設備。
回流焊爐的還原劑經歷了從FLAX→H2→HCOOH的變化
HCOOH作為還原劑有以下優勢:
① 在低溫條件下也可以進行還原
② HCOOH的維護成本僅為氫氣的1/4
③ HCOOH對應焊錫範圍更廣
它是靠爐膛內的熱氣流對刷好錫膏線路板焊點上的錫膏作用,使錫膏重新熔融成液態錫讓SMT貼片元件與線路板焊接熔接在起,然後經過回流焊爐冷卻形成焊點。
結語
在選擇不同檢測原理的氣體檢測儀時,需要先行確認所檢測環境主要存在的氣體成分,以及其它環境因素,是可燃性氣體、有毒性氣體或是其他,然後再來選配合適的氣體檢測儀,以滿足安全的需求。
理研計器一直關注各個行業的安全發展,極力解決用戶遇到的問題,針對不同的環境氣體,為用戶選配適合原理的檢測儀,用成熟的工藝完善氣體檢測系統。
究所」的精神, 自1939年創業以來已經有80多年了,用科學的方法營造安全,「為營造安心的工作環境」不斷地努力奮鬥。在檢測氣體中,開發了針對毒性很強的、1%濃度就能使人致命的氣體的檢測儀器。我們為能一直保持著「世界一流的檢測技術」而感到驕傲。我們有責任面對社會提出的各種新要求,所以我們在研發上投入了巨大的力量,用高端、精湛的技術,來「為人們營造安心的工作環境」做貢獻。地址:上海市虹口區四川北路1666號高寶大廈1003室
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