可燃气体传感器原理及其在原油储罐火灾报警系统中的应用.docVIP

可燃气体传感器原理及其在原油储罐火灾报警系统中的应用 　　【摘要】本文详细论述了气体检测传感器的种类及其工作原理。通过静态方程的推导分析传感器的工作特性，例如检测范围、补偿电阻的作用等问题予以解释。以及可燃气体传感器在油库原油储罐消防报警中的应用。 　　【关键词】可燃气体；火灾报警；传感器 　　Combustible gas sensor application in giving an alarm in crude oil storage tank fire control 　　Feng Cuicui 　　（SINOPEC Pipeline Transport Sub-company Huangdao oil storage，Qingdao，Shandong，266500） 　　Abstract：This paper introduces the principle and characteristics of combustible gas sensor . According to deducing the static equation we can understand the performance characteristics ， such as detection range and And combustible gas sensor application in giving an alarm in crude oil storage tank fire control 　　Keywords：Combustible gas；Fire alarm；Sensor 　　1、引言 　　石油、石化等工业环境中可燃或有毒气体泄露，气体探测器检测到气体浓度达到爆炸或报警器设置的临界点时，报警器就会发出报警信号，以提醒工作人员采取安全措施，防止发生爆炸、火灾、中毒事故的发生，从而保障安全生产。 　　2、气体检测传感器的种类 　　气体传感器如从检测原理上分，大体上可分为三大类： 　　（1）利用物理化学性质的气体传感器：如半导体式（表面控制型、体积控制型、表面电位型）、催化燃烧式、固体热导式等； 　　（2）利用物理性质的气体传感器：如热传导式、光干涉式、红外吸收式等； 　　（3）利用电化学性质的气体传感器：如定电位电解式、迦伐尼电池式、隔膜离子电极式、固体电解质式等。 　　工业报警器因为需要定量的测量，所以多选用催化燃烧传感器和电化学传感器。电化学传感器一般只是应用到定量测量毒性气体的场合，而对于可燃气体的泄露，一般都采用催化燃烧传感器。催化燃烧传感器的优点：1、对可燃气体下限以下气体浓度的测量，其输出呈线性；2、对于爆炸下限以下浓度测量时，能输出数十毫伏的电信号，灵敏度高。 　　3、催化燃烧传感器工作原理及工作特性 　　催化燃烧式可燃气体报警器的探头是由一对催化燃烧式检测元件组成。其中测量元件由带孔的金属罩保护，对可燃气体非常敏感，该元件上涂有多层催化剂，铂丝线圈对催化剂进行加热，使可燃气接触元件后达到一定的氧化状态，同时把可燃气体在催化剂作用下无焰燃烧生成的热量检测出来。补偿元件由金属罩密封，对可燃气不敏感，但它处在与检测元件相同的工作环境，起着对非可燃气体环境变化（环境温度变化、湿度变化、风速变化以及电源电流电压变化）而引起的催化元件阻值变化补偿作用。其测量原理图如图1： 　　传感器工作时，在恒流源作用下，有电流流过电桥四个臂。无可燃气体时，电桥输出平衡；有可燃气体时，可燃气体与氧气在测量元件表面进行无焰燃烧，放出热量被元件吸收引起元件温度升高，使铂丝电阻增大，这样就破坏原来电桥平衡，输出一个与可燃气体浓度成正比的电信号，然后将此信号送入放大电路放大，软件校准后计算电压，并通过电压比较器与预设值比较，最终判断是否报警，实现对可燃气体浓度的监测。其原理框图如图2： 　　图2 可燃气体报警器原理框图 　　载体热催化元件是利用甲烷与氧气在元件表面反应的热效应来检测甲烷浓度的。元件在工作过程中的热力学关系决定了它的工作特性，工作时元件置于检测气室中，通工作电流，对于补偿元件由于工作电流加热功率转换后所获得的热量Q。 　　补偿元件损耗的热量，包括周围空气带走的热量Q1，元件向周围空间辐射散热Q2，元件铂丝通过引线传导散热Q3，设环境温度为T0，补偿元件温度为Ti，热导功率与温度梯度成正比，与热导面积成反比。 　　式中α1、α2——分别为空气的热传导系数和铂丝的热传导系数； 　　S1、S3——分别为元件和铂丝的截面积； 　　Ti、T0——分别为元件的温度和环境的温度； 　　A——辐射系数； 　　δ——斯芯潘常数，δ=5.6686×10-12。 　　补偿元件达热平衡时，