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1、,第5章 气体成分检测,为什么检测?,为了保护工人的健康和生命安全,为了保护固定资产不受损害,为了履行地区及国家法律法规,检测什么?,Ex,(Vol%),(%LEL),(%UEG),O2,(Vol%),Tox,(ppm),(ml/m3),(mg/m3),危险气体/蒸气,用什么监测？,气体传感器 利用物质的理化性质受气体作用后发生变化的原理,传感器满足的条件： 1）能检出爆炸气体允许浓度、有害气体的允许浓度和其他基准设定浓度，并能及时给出报警、显示和控制信号。 2）对被测气体以外的共存气体或物质不敏感 3）性能好、稳定性好 4）相应速度快，重复性好 5）维护方便，价格便宜 由于气体种类繁多，性质
2、各异，不可能用一种方法来检测各种气体，其分析方法也随气体的种类、浓度、成分和用途而异,气体传感器的分类,按照结构分：,什么是燃烧?,燃烧 = 可燃性气体和氧气间的反应 没有氧气的燃烧 = 不可能 可燃性气体和氧气必须在正确的比例范围内才能燃烧 足够的点火能量使温度上升并产生反应,可燃气体检测,点火能量,点燃空气中可燃性蒸汽/气体所需的最小能量(mJ) 例如: 氢气: 0,01 mJ 甲烷: 0,28 mJ 己烷: 0,24 mJ 氨气: 680,00 mJ,蒸气压,煤油,汽油,闪点,使液体可以产生足够的蒸气来引起燃烧的最低温度 液体的分类与闪点有关 55o C 100o C 100o C,闪点
3、,定义,可燃性气体 Ex 爆炸性 (检测范围) LEL 低爆炸极限 UEL 高爆炸极限 Vol% 体积百分比,LEL and UEL.,100%,4,4,甲烷,VOL%,16,LEL,UEL,爆炸范围,空气中的爆炸等级,LEL 和 UEL 的作用.,测爆方法,0-100% LEL 量程 催化燃烧 点式红外 开路红外,催化燃烧传感器设计,惠斯顿电桥,传感器中毒,只对可燃性气体起反应,中毒 (H2S, 硅元素, 氟利昂, 氟化碳氢化合物) 会降低灵敏度,催化燃烧传感器,至少需要 9% VOL O2 才能正确测量,惠斯顿电桥,优点 使用寿命长，响应较快 受温度、湿度、压力影响小 成本低 可检测多种可
4、燃性气体或蒸气 局限性 传感器易中毒 需一定量的氧气 高浓度气体下使用寿命将缩短 视环境需定期维护,热传导传感器原理,26,气体由于热交换而引起温度不平衡 这个温度差异被电子放大并相应的被显示成气体的浓度值,优点 检测范围大，工作稳定性好、使用寿命长、不存在触媒老化的问题。具有较高的稳定性和可靠性。具有“广谱“性，可以检测几乎所有的气体。既可以检测所有可燃性气体，也可以检测惰性气体。而且在被测环境中有氧或无氧的情况下都可以实现气体浓度的检测。 局限性 非特定性，与其他化合物有交互敏感作用 输出信号非线性 存在检测精度差、灵敏度低、温度漂移大等缺陷,优点与局限性,点式红外检测原理,两个探头敏感性
5、对应不同波长范围 可燃性气体会吸收某一波段的红外线 到达两个探头的红外线强度之差转换成气体浓度,优点 精度高，响应极快 传感器寿命长 探头不会中毒 可在高浓度气体或缺氧环境下工作 低维护性，无需频繁标定 局限性 成本略高,优点与局限性,开路红外检测原理,双光束概念 参比光束 吸收光束 测量值%LEL.米,优点 有精度高，响应极快 传感器寿命长 探头不会中毒 可在高浓度气体或缺氧环境下工作 低维护性，无需频繁标定 局限性 与点式红外比，不能确定漏源 成本高 发射源及探测器间需无障碍通路,优点与局限性,毒气影响,窒息,腐蚀,血液和神经系统,一氧化碳，甲烷，氮气， 氢气,丁烷，丙烷,燃料气，酸性气体
6、， 氨气，二氧化硫,甲醛，溴和氯气，氟化氢,含氮气体，光气，盐酸,一氧化碳，硫化氢， 氰化氢，汽油，苯,甲苯，溴甲烷，氯仿,一氧化二氮（笑气）， 乙醚，铅，汞,有毒物质,缺氧的影响,CO2对人的影响,TWA:时间加权平均值,CO的影响,H2S的影响,TLV(Threshold Limit Values)值是指毒性气体对人体的危害指标.TLV表示的是当某种气体在空气中的含量小于这一阈值时，充分且持续暴露于该环境中的工人的健康不会受到损害。参考这个值时必须以国家颁布的标准为准，且应采用最新的修正值,定义,PPM Part Per Million (0,000.1 vol%) PPB Part Pe
7、r Billion (0,000.000.1 vol%) TLV 阈限值 TWA 时间加权平均值 (8 hrs) LTEL 长期暴露限值 (8 hrs) STEL 短期暴露限值 (15 min) T90 响应时间,TWA时间加权平均值是美国政府工业卫生专家协会（ACGIH）制订的阈限表中所规定的一种限量浓度。指一个正常8小时工作日或一个40小时工作周中以接触有害物质的时间为权数，计算所得的平均浓度。是容许超过的限值，但在工作日中需有低于限值的相应补偿时间。此限值不适用急性作用大的物质。以此公式计算：时间加权平均浓度=（C1T1+C2T2+CiTi）8(h)式中：C为接触浓度（ppm）；T为持续
8、接触时间（h） TLV(threshold limit values)；阈限值:阈限值是美国政府工业卫生专家会议（ACGIH）制订的车间空气中有害物质的容许浓度。即每天8h，每周40h工作时间内所接触的有害物质的时间加权平均浓度限制。,阈限值短期暴露限值（TLV-STEL）： 对于这个浓度，人们相信，工人可以在短期内持续暴露与该浓度下，而不受到刺激、慢性或不可逆的组织损伤，或昏迷。他们将STEL定位为15分钟TWA暴露，在一天的任何时间内，都不可超过15分钟。 T90是到达最终读数90%处的时间,毒气测量方法,电化学 测毒管 (试剂) 半导体 PID 光电离探测器 声光红外,电化学式气体分析仪
9、工作原理,它根据化学反应所引起的离子量的变化或电流变化来测量气体成分。为了提高选择性，防止测量电极表面玷污和保持电解液性能，一般采用隔膜结构。常用的电化学式分析仪有定电位电解式和伽伐尼电池式两种。定电位电解式分析仪的工作原理是在电极上施加特定电位，被测气体在电极表面就产生电解作用，只要测量加在电极上的电位，即可确定被测气体特有的电解电位，从而使仪表具有选择识别被测气体的能力。伽伐尼电池式分析仪是将透过隔膜而扩散到电解液中的被测气体电解，测量所形成的电解电流，就能确定被测气体的浓度。通过选择不同的电极材料和电解液来改变电极表面的内部电压从而实现对具有不同电解电位的气体的选择性。,电化学 O2 传
10、感器,隔膜,对电极,Pb,金,电化学 CO2 传感器,对电极,隔膜,隔膜,OP,二氧化碳,信号,OP,铂,铂,铂,电化学 H2S 传感器,OP,金,铂,金,优点 高灵敏度 线性输出 选择性好 局限性 存放期有限 极度干燥或高浓度气体环境下寿命短,优点与局限性,金属氧化半导体原理,氧离子分布在半导体材料表面 气体存在时会消弱电极间的电阻 电阻变化与气体浓度按比例转换,优点 工作温度范围大 寿命长 局限性 非特定型，易受干扰 线性差 湿度对精度有影响 易中毒,优点与局限性,13.4,气体在反应室被紫外灯泡电离 离子运动产生电流 电流与气体浓度成正比关系,+,-,光电离（PID）检测原理,优点 可检测VOC(易挥发有机物质) 局限性 成本高 只能检测VOC的总量,优点与局限性,声光红外原理,气体吸收的红外射线产生声波，通过扩音器探测到这个声音强度并转换成气体浓度,优点 检测范围大 高灵敏度 线性输出 选择性好 局限性 单点成本高,优点与局限性,各种气体的检测方法,谢谢,
