易卫武

中图分类号:TQ056文献标识码:A文章编号:1673-0992(2009)12-197-01

摘要:自2003年7月至2009年8月,我在中国化学工程第四建设公司茂名项目部工作。在2004年1月至2009年5月,我单位在中石化茂名乙烯聚丙烯、丁二烯、储运、高压、裂解等装置的可燃气体检测报警器已全部更新,尤其是聚丙烯、丁二烯装置,其现场检测传感器和中控室的指示/报警单元已整体更换了二次。其主要原因是在定期的检验过程中,发现可燃气体报警器经常出现准确度下降、零点漂移、检测器(也称探头)损坏等到问题,严重影响装置的安全生产。本文分析了可燃气体报警器在使用过程中存在的问题,提出了相应的解决方法。

关键词:可燃气体;可燃气体检测报警器;检测器;线性化;防火防爆

在茂名石化乙烯生产装置,原料或生产过程中的物料都是易燃、易爆、易挥发的物质,如果发生泄漏,积聚气体浓度达到爆炸极限并遇到火源时,就会引起火灾或爆炸事故。为此,在装置现场易产生可燃气体聚集及有关储存设备的附近安装了可燃气体检测报警器,以便及时检测可燃气体的含量,尽早发现泄漏,当可燃气浓度达到设定报警值后,发出报警信号,起到提前预防的功效。因此,正确的安装使用和维护,确保其准确测量与可靠运行,对装置安全生产十分重要。

一、可燃气体检测报警器的结构和基本原理

在茂名乙烯装置区一般用日本理研GD-A8型的可燃气体检测报警器主要由3部分组成:气体检测传感器(也称气体检测探头)、指示报警单元、构成回路的4芯屏蔽控制电缆。

GA-A8这种检测报警器是以催化燃烧为基本原理,除检测有毒气体外,几乎都是以LEL(爆炸下限)值来表示被测气体浓度。在惠斯通电桥两对应桥臂上,分别接上在铂金丝上经特殊处理过的一组元件C—补偿元件、D—检测元件,用桥路将两元件预热到一定温度。检测元件D和被测气体接触,在触媒的作用下,和可燃气体发生接触燃烧。补偿元件C由金属罩密封,不接触被测气体,它与检测元件D有相同的特性,是为了补偿由环境温度、电源电压等变化,造成的测量影响。当可燃气或蒸汽在铂金丝热敏检测元件上催化燃烧时放出热量,改变了电桥线路中的敏感元件铂丝的温度,导致铂丝电阻D值变化,引起电桥失去平衡,在输出电流信号两端产生不平衡电位,即产生输出电流信号。因为Ce·Q=常量(Burgers wheeler?s定律,Ce:爆炸下限限浓度LEL,Q:每摩尔质量的燃烧热Kal/mol),从原理上,测得其燃烧热值即可得知被测可燃气体的浓度。桥路输出的电流与空气中可燃气的浓度成正比。当检测到被测气体浓度达到事先设定的浓度时,即可发出声光报警或控制信号。

二、提高可燃气体检测报警器的精度、灵敏度

按照《可燃气体检测报警的使用规范》要求,若在三个检定点(一般在10%、25%、40%、60%LEL附近选3个点)及零点(0%LEL)中,只要有一点的示值误差超过允许值的+/-5%LEL,检测仪就被判定为不合格。接触燃烧型具有很好的线性,应用这种传感器生产的测报仪也具有较小的线性误差,但存在着传感器灵敏度降低过快的现象,一般使用寿命也只有2-3年。第一次更换的吉孚联仪器仪表(深圳)有限公司的4-2010IQ红外气体检测仪表更短,只用了三个月不到经检定不合格,茂石化化工分部要求整体更换为日本理研GD-A8型可燃气体检测器。

通过技术升级,厂家采用软件线性化校准技术,具有很强的非线性误差补偿和和灵敏度补偿功能,提高了可燃气体报警的计量准确度,延长寿命至少2倍以上。

三、可燃气体报警器的应用于与维护

1.可燃气体报警器安装位置的选择

固定式报警器位置固定,只能在有限范围内进行检测,尤其是裂解、聚丙烯、丁二烯等大型装置,安装报警器的数量和具体位置十分重要。经过多次维护检修的经验,建议检测器的安装设置应遵循以下几点原则:

a.对室内检测距离不大于7.5米,室外不大于15米,并且为了便于准确、及时判断泄漏源的位置,应在控制室的操作柜上贴有标注检测器具体安装位置的分布图。

b.储罐、油罐、液化气/天然气入口及出口处应设置2个或3个以上检测器。

c.油田、化工及煤气计量间、泵房内应配备2个以上检测器。

d.在燃气设备周围可燃气体易积聚的地方,每隔15米安装1个以上检测器。

e.检测器的安装高度应根据被测气体密度、周围环境和被检测设备的高低而定。通常,检测器的安装应离天棚300㎜(被测气体密度ρ<0.97Kg/m?)或距地面300㎜(被测气体密度ρ>0.97Kg/m?)以内,距阀门等易泄漏气体处4m以内。

f.室外安装时,为防止雨滴溅入检测器,应与地面保持适当的距离,并在其上安装防雨罩。若离地面太近时需对地面做适当处理;室内有滴水源的地方,也应适当提高安装高度。

g.当检测器安装在容易泄漏有机液体的管道下部时,应稍避开接口处,并最好在接口处下方设置一个接盘,检测器安装在盘内上方。

h.检测器的安装应便于现场检验和维修。

2.可燃气体报警器的日常维护

在定期的检定过程中,报警器的零点漂移、检测探头损坏是判断报警器不合格的真正原因,并在我们检维修过程中发现可燃气体报警器的防爆设施常有破损、断裂现象。造成零点漂移、检测器损坏的原因及采取的主要措施:

a.部分厂家的报警器采用定电压桥路供电方式。这样,由于线路电阻随大气温度的变化而变化,造成仪表的零点漂移,而带来附加示值误差,为此,可采用恒电流桥路方式消除。

b.报警器零点也有可能由于受到高浓度的可燃气体冲击后,并未达到损坏状态而是使检测元件D的电阻值发生了不可逆转的改变,由此产生的桥路不平衡输出造成零点漂移。这可用控制单元的调零电路处理为零输出。如果此不平衡输出加大到满量程的20%,而且采取控制单元的调零手段不能调整为零输出时,即应更换整修检测传感器组件。

c.没有定期对防雨罩进行清洁,油类、雾滴凝聚,在检测器探头附近产生可燃气积聚,造成零点漂移。此时应清洗积污,清洗过程务必净洁,不能残留溶剂(勿用汽油、丙酮之类溶剂),可用无水酒精浸泡后并用清水多次刷洗并烘干,在防雨罩损坏或无防雨罩时应及时更换安装。在我们检维修时多次发现类似情况。

d.人为的高浓度可燃气气体冲击,如打火机、酒精棉花团、汽油液滴等直接靠近检测元件,都可能遭致2～3倍甚至更高浓度的冲击,轻则使传感元件的化学活性早期衰减或失活,重则烧断铂金丝。因此应避免高浓度可燃气体的冲击。检查其工作状况用异丁烷气体为标准气源。

e.经常有滴、淋、洒、溅的场所,应改善安装环境。

f.可燃气体报警器自身防爆设施损坏,如防爆密封件损坏、松动、防爆挠性管破裂、紧固螺栓松动、防爆穿线盒破裂,都要及时维修或更换。

参考文献:

[1]李权龙、袁档星、杨茼原等《烃类气体的智能识别》厦门大学学报(自然科学版)1996.35:67-22

[2]杨之胜、张永林《固定式可燃气体检测报警器运行管理中存在的问题及对策》安全、健康和环境杂志V01.62006-11