可燃气体报警器检测原理及故障分析

  摘要：介绍了可燃气体报警器的工作原理，对常见故障进行了简要分析，为及时有效地发现可燃气体泄漏，减少和防止事故的发生提供了可靠的保障。

  可燃气体报警器适合用于散发可燃气体及可燃蒸汽的各种场所。广泛适用于炼厂、油库、码头、输油（气）站、加油站、喷漆房、家庭制作间等散发可燃气体、可燃蒸汽的场所进行气体泄漏报警。当被探测区域内的可燃气体浓度达到报警设定值时，探测器立即发出声、光报警信号，以提醒即早采取安全措施，防止发生爆炸、火灾事故，从而保障生命财产安全。

  可燃气体报警器属于国家强制检定的计量器具，从某检定单位近年来对其服务单位所检定可燃气体报警器的检定结果看，可燃气体报警器的一检合格率普遍偏低。以2012年为例，该检验测试中心实际检定可燃气体报警器2000路左右，一检合格率仅为42.2%。由此可见，可燃气体报警器在使用的过程中产生故障的可能性很高，为企业的安全生产埋下了一定的隐患。可燃气体报警器有如此高的故障率与其所采用的检测原理、探测元件的选型还有是不是正确安装、使用、维护密不可分。

  可燃气体报警器按检测原理可分为催化燃烧型、热导型、半导体型和红外线吸收型等。采样方式有扩散式和吸入式。主要结构有检测元件、放大电路、报警系统、显示器等组成。

  目前大多数在用的可燃气体报警器的工作原理为催化燃烧型原理。催化燃烧式传感器是由一对催化燃烧式检测元件组成，元件一般用铂丝绕成。其中一个元件表面涂有催化剂，称为敏感元件；另一个元件与敏感元件阻值基本相同，称为不敏感元件，用于补偿环境和温度、湿度变化。这一对催化燃烧式检测元件与后端处理电路板上的一对电阻构成惠斯通电桥。当周围环境存在可燃性气体时，敏感元件上发生催化燃烧，使其温度和电阻升高（温度可高达500℃），这样，电桥失衡，产生与周围气体燃烧值成正比的电信号。电桥的失衡信号经电路部分放大，用来显示并转化为4～20mA模拟信号输出。其电路工作原理框图如图一所示。

  通过对可燃气体报警器检定结果的分析，可燃气体报警器出现的故障多数为（1）标定时无法将探测器显示数值调节至标定量程；（2）示值误差超标；（3）探测器通气后无反应；（4）报警器故障；（5）示值不稳定；（6）无法调节零点。

  上述现象的出现，原因十分复杂，总的来说主要因为探测器传感元件的类型差异，安装不规范，日常使用、维护保养不够等引起故障。

  从可燃气体探测器原理能够准确的看出（1）假如慢慢的出现电磁干扰会影响探测的信号电桥平衡，出现数据偏差；（2）假如慢慢的出现碰撞、震动从而造成设备断路会出现探测失灵；（3）如果环境过分潮湿或设备进水，也有一定的概率会引起可燃气体探测器出现短路，或线路电阻值发生明显的变化，出现探测故障。

  传感元件是仪器的心脏，对仪器的灵敏度高低，重复性，线性以及寿命具有决定性作用。各种气体在不同仪器上的响应灵敏度不完全一样，最大限度地考虑设备的性价比，并尽可能地选择稳定性很高的设备将为后期的正常运行提供较为可靠保证。

  众所周知，我公司的可燃气体报警器的安放场所很复杂，在泵房、罐区、阀组区、码头、燃料油罐、加热炉等凡是有燃气、燃油出现可能泄漏的方位都合理布置着可燃气体报警器。有些可燃气体报警器在室内，使用条件相对好些，寿命会长些，故障率比较低。有些可燃气体报警器在室外，探测器常年在露天场所工作运行，冷、暖气流尤其是夹杂着含有盐分的海水气流直接吹过可燃气体探测器，就非常有可能造成可燃气体探测器铂丝的电阻率发生明显的变化出现误差，因此该可燃气体探测器的常规使用的寿命大大低于室内的可燃气体报警器的寿命，故障率相对较高。

  我们在使用可燃气体探测器过程中还应注意防电磁干扰。可燃气体探测器安装的地方、安装角度、保护措施以及系统布线等方面应防电磁干扰。电磁环境对可燃气体探测器的影响途径主要有三条：

  例如，可燃气体报警器与报警系统部分具有一定距离，通常报警系统安放在输油站队的监控调度室，我们在日常的检测工作过程中，常常要使用防爆性无线对讲机进行对话，如果对讲过程中，将对讲机与可燃气体报警器的距离过于接近，则可燃气体报警器根本没办法正常工作。

  例如：可燃气体探测器接近电力设施安装时，很容易引起系统的探测出现偏差；探测线路与动力线、照明线等强电线路间距较小，而未加防电磁干扰措施，系统亦将产生探测偏差。

  人体静电也是使用与检验测试过程中不可小视的环节，虽然电量不高，但是瞬间放电的电流值很大，足足可以影响设备内部的电压，出现探测数据不准。

  如可燃气体探测器未设在设备易于泄漏可燃气体附近，或安装时与排气扇相邻设置，泄漏的可燃气体无法充分扩散到可燃气体探测器附近，从而使泄漏险情无法及时被可燃气体探测器探知。施工队伍随意改动设计好的图纸，以及工程验收时不严格把关是出现该现象的主要原因。

  可燃气体探测器假如没有可靠接地，则不能消除电磁干扰，必将影响电压，出现探测数据不准的故障。所以可燃气体探测器施工全套工艺流程中应可靠接地。

  可燃气体探测器及接线端子设于易遭受碰撞或易进水处，造成电器线路断路或短路。焊接必须用无腐蚀的助焊剂，不然接头处腐蚀脱开或增加线路电阻，影响正常探测。探测器勿掉落或抛落于地。

  可燃气体报警器要通过探头检知可燃气体信息，必须使得探头和检测环境沟通，所以环境中的各种污染性气体和积尘进入探头保护罩内部是没办法避免的，其对探头造成的工作条件的损坏客观存在，可燃气体报警器的探头工作环境较为恶劣，有许多安装在室外，维护保养不善将会导致可燃气体探测器探测出现误差或不探测。因而定期对可燃气体报警器的探头保护罩内部进行清洁是确保探测数据准确的根本保证。

  可燃气体报警器接地达不到规定要求，或根本未接地，也会使可燃气体报警器电信号易受电磁干扰，造成探测数据不准或设备其它故障。

  零点、量程漂移现象在目前大多数使用的可燃气体报警器中都会存在。按时进行检查零点、量程数值，对于零点、量程漂移的可燃气体报警器及时通过标准气体进行校准或者通过控制器对数值做调整，确保设备在正常状态下运行。

  从可靠性考虑，同时实践业已证明，可燃气体探测器服役期超过五年的系统由于元件老化引起的故障趋于增加，因此服役期超过使用规定要求的，应及时更换。

  选择有检定资质的检定单位对可燃气体报警器进行检定，检定不合格的设备及时维修或更换，检定合格设备的检定证书进行存档保存以便查阅。

  随着我们的祖国国民经济的加快速度进行发展，工业场所或者家庭场所使用易燃、易爆的气体种类持续不断的增加，这些气体若发生泄漏将会引起重大事故的发生。因此，我们要重视可燃气体报警器的正确使用，并及时有效地发现可燃气体报警器运行过程中不探测或探测出现各种误差等各种故障。可燃气体报警器的故障若无法及时有效地发现，将会贻误时机，会造成没有办法挽回的后果。

  可燃气体报警器除了产品选型方面的因素以外，用户不正确使用也会引起探测性能的下降甚至故障的发生。因此，用户要首先了解可燃气报警器的原理、性能。平时对报警器来维护和保养，并按时进行检查、检定，及时有效地发现该设备是否处于正常可靠运作时的状态，从而为及时有效地发现可燃气体泄漏，减少和防止事故的发生提供重要保障。