关键词：便携式；气体检测；报警仪；应用
1前言
近年来，工业（尤其是石油、化工、交通等）规模逐步扩大，生产过程中使用的气体原料以及产生的有害气体不断增多，不但造成了大气污染，而且危害了人类健康及社会经济。越来越多的有毒有害气体和颗粒物污染了环境，对人们的健康构成了很大的威胁。可燃气体作为一种易燃、易爆的高新能源，在生产过程中被大量使用，但是当可燃气体浓度超过爆炸极限时，遇到明火，极易发生爆炸事故，严重危害公众的生命和财产安全。大气污染带来的危害是显而易见的，因此，得到了世界各国的普遍关注。自然过程本身会带来一定的大气污染，但是比自然原因更为严重的是人类的生产活动。人类的生产活动带来的污染大致可分为：生活污染、农业污染、交通污染和工业污染。一个国家要想加快现代化进程，必须着重发展工业，在工业过程中必然会产生大量的废气。而交通运输业是发展一切事业的基础，交通工具的使用不仅要消耗能源，而且要产生废气，必然对大气环境造成严重的污染。目前，海上运输已经成为各国之间进行贸易运输的最主要方式，占国际贸易运输总量的80%以上，因此，由海上运输造成的大气污染是不可小觑的。据统计，船舶运输带来的大气污染源占全球整个大气污染源的10%。这些有害气体不仅污染了环境，而且威胁着人们的安全。为了加强生产的安全性，减少对大气环境的污染，人们普遍开始关注气体检测技术的发展。环境逐步恶化的趋势，气体泄漏的时有发生，加强了有关部门和仪器厂商对气体检测技术的重视。
2气体检测仪的发展趋势
传感器技术和电子技术的发展带动了气体检测技术的发展，目前气体检测技术的发展方向主要有以下几个方面：
（1）小型化。超微功耗元件和数字集成电路的应用，传感器的微型化、集成化趋势，使得气体检测设备体积越来越小、重量越来越轻。产品的小型化成为气体检测仪发展的重要趋势。
（2）多功能化。目前，越来越多的气体检测仪能通过操控同一个微型芯片，实现对多种气体的检测，主要分为两种方式，一种是将多个气体检测探头安装在同一个检测仪上实现同时检测，另一种是采用相互间有兼容性的气体传感器，通过更换探头的方式实现多种气体的检测。除此之外，气体检测仪能够检测的参数越来越多，不仅能检测气体浓度信息，而且能够将温度、时间、地址等信息显示出来。
（3）智能化。目前，自身带有微处理器的气体传感器越来越多，使得气体检测仪具有智能的自我控制、自我校准和自检故障检测的能力。在科技迅速发展的今天，智能化是气体浓度检测技术的前进方向，气体检测技术正在朝着这个目标飞速迈近。
（4）通用化。通用化，指的是可以用一个仪表，实现对一大类气体的检测。
（5）网络化。由于物联网技术的兴起，以及互联网和微型计算机的普遍应用，智能仪表技术实现网络化也逐渐发展为一个新的前进方向。网络化能够把各个单一的气体检测仪互相接连起来，让每个气体检测仪检测的数据都能实现网络共享，这样就能够让气体检测预警技术逐渐向着更加完善的方向发展。
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3便携式气体检测报警仪在生产中的应用
3.1电化学式传感器
电化学式传感器是利用电化学原理实现对气体浓度的检测,从原理上大体分为:(1)利用气体在电极与电解液界面保持一定电位的装置中直接氧化还原,在外部电路中产生电流变化而实现传感。(2)气体溶解与电解溶液中,形成气态物质的电离,通过电极作用产生电势变化而实现传感。(3)气体与电解质溶液的反应生成电解电流变化而实现传感等型式。在化学式检测方法中,定电位电解式(利用第一种原理)得到了广泛运用,其优点是灵敏度很高,选择性高,干扰气体的影响小,缺点是寿命较短。
3.2可燃气体及其检测
可燃气体是石油化工等工业场合遇到最多的危险气体,它主要是烷烃等有机气体和某些无机气体。当可燃气体(蒸汽、粉尘)与空气(或氧)的混合并达到一定体积分数时,遇火源发生爆炸。遇火源发生爆炸的体积分数范围,称为该气体的爆炸极限,爆炸时所需的最低爆炸浓度为爆炸下限,用LEL表示,即Lower Explosive Limit的缩写。最高爆炸浓度为爆炸上限,用UEL表示,即Upper Explosive Limit的缩写。爆炸极限浓度通常用可燃气体的体积分数表示,不同可燃气体的LEL和UEL都各不相同,如甲烷(CH4)的LEL和UEL分别为5.3%,15%,硫化氢气体(H2S)的LEL和UEL分别为4%,46%。
我们通常使用的便携式气体检测仪是以LEL%作测量单位(所以可燃气体检测仪也简称LEL检测仪即测爆仪),即以某种可燃气体的爆炸下限为满刻度(100%),需要说明的是,LEL检测仪上显示的100%不是可燃气的体积分数达到气体体积的100%,而是达到了LEL的100%。例如,甲烷的LEL为5.3%,100%LEL=5.3%体积分数(VOL),即1%LEL相当于0.053%甲烷。为安全起见,一般将LEL检测仪在可燃气体体积分数在LEL的10%和20%时发出警报。
3.3有毒气体及其检测
有毒气体与窒息性气体侵入人体后都会对人体产生伤害,故统称为有害气体,但在气体检测时,我们经常称为有毒气体,如一氧化碳(CO)、硫化氢(H2S)、氨气(NH3)、甲醇(CH3OH)等。它们是对工作人员造成危害最大的危险因素,这种危害不仅包括立即的短期伤害,如身体不适、发病、死亡等,而且包括对人体长期的危害,如致残、癌变等。有害气体对人体的危害程度与有害的种类与数量有关。为了保证工人在生产劳动中不致发生急性和慢性职业危害,我国采用最高允许质量浓度(MAC,mg/m3)作为卫生标准,我们在气体检测仪器说明书经常看到用TLV做标准。
由于有毒气体的检测不像可燃气体检测那样具有“普适”的检测仪,所以对每一种气体都要求有相应的气体传感器,对于有毒气体,目前应用最普遍、综合指标最好的方法是定电位电解式方法,这种方法属于电化学的一种,在选择检测仪时首先要指明要检测哪种气体,周围是否还可能存在其它有毒气体等,要根据现场情况选择不同的气体检测仪,对于石油化工企业一般应配备CO,H2S,NH3,CH3OH等有毒气体检测仪。对于仪器设置的报警值,每种有毒气体的警告警报和危险警报都不同。
4结束语
目前,由于便携式气体检测仪的使用者是现场人员,属非专业人员,而且随着高新技术,特别是光、电技术的飞速发展,应用于气体检测的手段和仪器越来越多,自动化、智能化程度也越来越高,这无疑可促进气体检测技术的发展。但是却给安全工作提出了新的要求和难题,只有正确地选择、使用和维护这些仪器,才能有效地防止事故的发生。
参考文献：
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[2]李栗,刘志建,洪刚.大气环境污染有人类健康的关系[C].中国环境科学学会学术年会论文集,2012,03:2228-2230.
[3]陈宣扬.可燃气体报警检测技术研究[D].浙江工业大学,2011,05.
论文作者:康剑鑫 刘朋飞
论文发表刊物:《工程管理前沿》2020年第3期
论文发表时间:2020/4/22
标签：气体论文; 浓度论文; 检测仪论文; 气体检测仪论文; 体积论文; 检测技术论文; 大气污染论文; 《工程管理前沿》2020年第3期论文;