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如何选择合适的气体泄漏检测技术?

更新时间:2022-03-11

保护人员和财产安全是每个工厂或安全部门的首要任务,尤其是检测可能造成重大损失的危险气体泄漏。然而,找到降低风险的最佳系统并不简单,因为没有单一的系统或技术可以解决所有问题本文旨在提供多种解决方案,帮助工厂或安全部门选择最合适的气体泄漏检测技术。




催化燃传感器





催化燃传感器通过测量传感器中目标气体的催化燃烧产生的电压变化来工作。当暴露在气体中时,材料会在催化剂的作用下氧化,燃烧的热量会增加温度,进而增加传感器的电阻。


催化燃传感器的优势:

  • 坚固、可靠、经济

  • 可补偿温度、湿度、压力等大气因素

  • 易于安装、校准和使用:清洁环境中,只需定期进行气体校准,几乎无需维护

  • 可测量有机和无机气体,包括气体混合物的气体浓度

催化燃传感器的局限:

  • 需要氧气才能运行:催化过程需要碳氢化合物气体的氧化,但氧气水平会影响氧化效率,进而影响检测精度

  • 催化剂可能因接触卤素、有机硅、硫或重金属而损坏

  • 传感器可能因接触重油脂或阻火器中的灰尘而损坏




电化学传感器





在电化学传感器中,目标气体分子在传感电极上发生反应,产生电流。该电流与存在的气体量呈线性关系。

电化学传感器的优势:

  • 对硫化氢、氯化氢和一氧化碳等有毒气体反应迅速

  • 高精度、低功耗

电化学传感器的局限:

  • 不适用于低温环境,反应速度随温度降低而降低

  • 电化学电池的压力范围为大气压的 10%,超出此范围的压力水平可能导致气体测量不准确

  • 干燥环境(相对湿度低于 15%)表现不佳

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电化学传感器





电阻型传感器





电阻型传感器由一种或多种金属氧化物组成,这些金属氧化物以薄膜的形式沉积在氧化物基板上。加热电路将薄膜加热到最佳点,从而为气体检测产生最大的灵敏度和最快的响应时间。嵌入金属氧化物中的偏置电极测量电阻的变化,将其转化为气体浓度。


电阻型传感器的优势:

  • 使用寿命长达10年

  • 对各种气体的敏感性

电阻型传感器的局限:

  • 需要定期暴露于目标气体,通常是硫化氢,否则容易脱敏

  • 具有高度的交叉敏感性,需要大量能量来操作

电阻型传感器曾被认为具有多种优势,但后来证明该技术在许多应用中表现不佳。上述局限在短期内可能不明显,但会影响传感器的长期有效性





红外传感器





红外传感器分为点式和开路式。开路红外传感器反映气体吸收区域和非吸收区域,吸收线之间的比率可以提供气体浓度的准确信息。点式红外传感器的红外光束只能覆盖不到10厘米的采样路径,而开路红外传感器探测距离超过100米。

红外传感器的优势:

  • 不受有毒气体影响

  • 高灵敏度、低维护、易于安装

  • 能够在没有氧气或富含氧气的环境中工作

红外传感器的局限:

  • 仅限于检测在红外光谱中具有强吸收性的气体

  • 需要大量的样品:如果气体库中没有该种泄漏气体,则可能无法检测或响应

  • 当暴露在高温、高湿度或灰尘中,会导致更高的维护费用

开路红外传感器尤其适合监测液化石油气罐区及其周边。液化石油气罐通常分组成排放置,存在多处可能的泄漏源,部分泄漏源可能不在探测器的覆盖范围内,或接近其范围极限。开路红外传感器能够很好解决这一问题,对大型可燃气体的泄漏提供高速和准确的响应。

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开路红外传感器

 




红外气体云成像





红外气体云成像技术是为军事应用而开发的,优势显著,但目前对于一般商业用途而言可能过于昂贵。红外摄像机能够在由激光、太阳或其他自然源的红外辐射照射区域捕获视频图像,气体显示为暗像素的集合,因此可以通过像素积累形成的暗云快速识别气体泄漏。

红外气体云成像的优势:

  • 宽视野、长探测范围:能够以详细的空间分辨率监控工厂整个区域,并可以通过其他检测技术无法实现的方式识别危险

  • 可检查气体云随时间的演变,并确定气体的来源和扩散方向


红外气体云成像的局限:

  • 不适合检测微小泄漏

  • 分辨率可能受到气流和湿度的影响




整合需求,寻求最佳解决方案





目前,催化燃传感器、电化学传感器和电阻传感器等传统技术依然占据着气体监测的主导地位。但随着开路红外探测器等新技术的出现,现有状况需要重新评估。

事实上,近年来市场对气体检测技术的要求逐渐发生了变化,较大的设施通常需要区域监视器,降低每单位面积的安装和维护成本,对设备安全完整性的要求也在增加,这都促进了光学气体检测的发展。光学气体检测技术可以提供有效的自检和传感器退化信息,从而实现预测性维护。

催化燃传感器和红外传感器都可以通过扩散来检测可燃气体,应用较为广泛。红外传感器适合检测简单混合物或单一类型碳氢化合物,催化燃传感器更多用于检测氢气或碳氢化合物混合物。电化学传感器和电阻传感器通常用于封闭或拥挤区域的有毒气体监测。

另外,部署包含多种检测技术的安全系统对防范气体泄漏具有更强的保障性。比如,点式探测器,如催化燃传感器,通常安装在已知的高风险气体泄漏点附近,在0.5-2米的监测半径范围内运行最佳;而红外开路传感器布置在工厂区域边界最有效,能够监控工厂周边,跟踪整个设施内气体云的移动。

显然,选择合适的气体检测方案并不是一个简单的决定。每种技术都有其优势和局限,最有效的方法是根据特定需求在工厂或安全部门的不同部分集成各种选项。一旦需求明确了,就可以开发和实施有效的全区域气体检测系统

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