燃气泄漏报警器系列检测装置的研制.doc

燃气泄漏报警器系列检测装置的研制 前言为适应燃气行业的发展，防止燃气泄漏事故发生，保障燃具安全使用；为配合CJ3057燃气泄漏报警器标准的全面实施，由华北院煤研室和国家燃具检测中心开发研制的燃具泄漏报警器系列检测装置，在国家燃具质量检测中心建成并投入使用，效果良好。其系列检测装置有：o报警器报警浓度试验装置；o报警器长期稳定性试验装置；o报警器温湿试验装置;o报警器报警点标定装置;o报警器响应试验装置等。系列装置中的温湿试验和高温试验装置都可以购买定型的电器行业的试验设备，考虑到定型设备体积过大、阶格太贵，例如一台温湿试验箱费用约为45万元，而且定型设备仍需改制，因为要向设备内注入燃气，而燃气不能接触明火。在仅有45万元资金条件下，要搞出67套试验设备，只能走自力的道路，自己设计、采购和调试，必要设备外委加工。经过两年时间，6套装置顺利建成，并以节约的资金购入了耐电压试验仪、照度计、声级计、加湿器和试验室需要的一些电子仪表。为保证检测装置的先进性、准确性，控制器均采用数字仪表显示试验箱中燃气浓度，湿度和温度，控制器具有调节试验棺内湿度和温度的功能。从一年多的实际使用看，装置操作简便，读数直观。装置由于费用较少，适于普及。试验装置的精度和准确度均采用色谱标定，两者的结合使报警器的检测水平得以提高。由于国内没有定型检测装置可以参照，仅有的资料是张日本燃气检测中心报警器检测装置的照片。从照片上看日本检测装置是玻璃制的，由于用玻璃加工无法保证开闭门的密封，所以我们研制的试验箱均为有机玻璃制造。通过试验证明，在常温下有机玻璃不与可燃气反应，也不放出异味气体，影响报警器报警点的测定。下面只以报警器报警浓度测定装置说明装置结构和控制器的设计原理。以报警器响应时间测定装置说明因地制宜，以简单材料组装的检测装置，其功能也是能符合要求的：同时就两套装置的有关条件试验进行简要说明。燃气报警器报警浓度试验装置和控制器燃气报警器报警浓度试验装置是报警器检测时最重要的试验装置。装置试验箱和控制器如下图所示：o试验箱由6mm厚有机玻璃制成，分两层，中间以多孔筛板隔开。箱主体设计容积为100l，箱上开有三个手孔,直径为150mm，可以放进任何尺寸的民用报警器。箱顶上开有150mm防爆孔，防爆板为0.5mm厚的有机玻璃薄板。检测箱上装有循环管，管上安装进样孔和取样孔，循环管下端装循环风扇，迅速把样气带进检测箱并被装在箱底的搅拌风扇搅均匀。检测箱上有加湿口，为加湿器加湿进口。箱背面有电源线和控制线进出口多处，均采用气密封堵。箱上层装控制器传感器，浓度传感器为催化气敏元件，温度传感器为温敏三极管，湿度传感器为薄膜湿敏件。o报警器浓度检测箱燃气浓度调节显示原理如下图所示。催化气敏传感器稳定性好、线性，对各种气体均敏感。燃气传感器信号经过放大后，送 位数显表显示其浓度变化，RW电位器为平衡调节用。经试用证明，线路稳定性好、线性好，对不同燃气显示值及零漂，只需进行单点校正，操作极其方便。o试验箱内湿度调节显示原理如下图所示。国产薄膜湿敏元件性能一般，RW为标准电压取样，IC1为射极跟随，IC2为比较器，J为继电器，其接点带加湿器加湿或停止加湿，采用民用超声波加湿器加湿，价格便宜而效果尚佳。o检测箱内温度调节显示原理如下图所示：温度敏感三极管反应灵敏，IC2为温度取样，IC3为比较电压取样，IC4为比较器，J为继电器，接点带电加热器，给箱内气温升温或停止升温。报警器浓度试验箱等条件试验为验证试验装置的可行性，对试验箱进行了有效容积测定，箱内燃气浓度均匀性及箱体气密性等条件试验，下面分别说明。o检测箱有效容积测定。为简化试验手续，避免每次试验均采用色谱进行校准，对检测箱的有效容积进行了测定。方法如下：用注射器抽取CO气10ml，共抽5支。把五管气样分别注入浓度试验箱，分别搅拌均匀，并抽取样气以色谱分析箱内CO浓度。以SP-2307氢焰色谱仪测定气样浓度，5A分子筛柱长2m，转化炉温度320350。试验结果如下表所示：序号CO标气体积（ml）测定浓度（）校正系数1100.00918K1=0.00002552200.01813300.02834400.0347K2=0.00002495500.0476以CO纯气体积与测定试验箱内浓度作曲线，由曲线查任意CO纯气毫升数与箱内浓度相除，便可求出试验箱平均有效容积约为104.5l。o试验箱气相浓度均匀性试验。由于试验箱是用底部风扇搅拌气样，鉴定风扇搅拌是否均匀?搅拌多时能够均匀?试验方法如下：以20mL/min速度向试验箱内注入不同体积的天然气后搅拌10分钟后，分别在试验箱上取样口取样分析。以SP-2308热导色谱仪分析天然气浓度，以HP3390A微处理器处理数据，结果见下表：注入气样量（ml）搅拌时间（min）上取样口浓度（）下取样口浓度（）误差200100.1670.1630.004300100.2420.2440.002500100.3930.3900.003600100.4560.4640.008上述试验证明，气样经过10min后搅拌均匀，实验箱仅装底部一只小型风扇即可达到均匀化目的。10min后即可取样分析报警浓度。o浓度试验箱气密性试验验证试验箱的气密性能，防止试验过程中箱内浓度不断改变，影响报警点判定。方法是向试验箱内注入400ml天然气，以风扇搅拌，在不同时间从同一取样口取样分析，以SP-2308热导色谱仪分析气样浓度，以HP3390A微处理器处理数据，结果如下表：序号时间（min）气样浓度（）130.236250.3193100.3124200.3165300.314试验证明，试验箱结构气密性设计良好，采用简单油封槽即可达到密封作用：同时证明在搅拌时间达到3min后即可取样分析气样浓度。燃气报警器配气瓶和响应时间试验装置由于我国燃气气源复杂，成分各异，因而报警器必须按使用当地气源气检测，所以报警器检验需要建立配气装置。报警器检测所需气样量少，所以没有必要建规模配气装置，为节约资金，利用大型下口瓶，设计了简便的配气瓶，并与响应时间试验一起建立了桌式试验台，如下图所示。20 l下口瓶事先在瓶上标好刻度，操作办法是：首先把进水管1接水龙头，开旋塞5，使水进入下口瓶并把空气由胶管3排出瓶外。根据所需浓度计算出各纯气体积量，纯气用大注射器收集。用排水取气方法，使注射器内纯气抽到下口瓶内，纯气由管3处被抽入。继续由管3抽入空气，直到预定的燃气浓度，关闭旋塞4和5，并把管1重新接到水龙头上。在进行报警器响应时间试验时，打开旋塞6，把探头8罩在报警器气敏元件上，由水管1向瓶内供水，使配制好的燃气通过报警器气敏元件进行试验。燃气流速以进水速度控制，以流量计显示流速。排出的可燃气由报警器下方的风扇抽到室外。o简易配气瓶配气准确度试验下口瓶简易配气方法虽然省钱省事，但其配气准确性需要证实，该装置是否可靠。经手工称量其下口瓶有效容积为18380毫升。采用排水取气法连续配制不同浓度天然气如下表所示：下口瓶配气标定浓度数据序号欲配浓度（）取样体积（ml）排气体积（ml）剩余体积（ml）稀释体积(ml)计算浓度（）10.6110/183800.59820.5/200016380183800.52330.4/400014380183800.41740.3/400014380183800.32650.2/600012380183800.220取各点气样做色谱分析，并以浓度为0.403甲烷标气作外标，分析各点气样浓度，分析结果如下表所示。下口瓶配气色谱分析数据序号CH4C2H6C3H8C4H10总计干扰峰分析浓度10.5450.0370.0140.0070.6030.030.57320.5100.0350.0120.0050.5620.030.53230.4270.0280.0100.0030.4680.030.43840.3390.0210.0080.0020.3700.030.34050.4280.0140.005/0.2670.030.237分析浓度与计算浓度误差序号计算浓度（）色谱分析浓度（）绝对误差10.5980.573+0.02520.5330.532+0.00130.4170.438-0.02140.3260.340-0.01450.2200.237-0.017试验表明，用20l下口瓶排水取气法配气浓度，经色谱分析验证误差很小，对报警浓度为几千PPm数量级的试验气具有足够精度，因而这个试验台和简易配气系统可用于报警器检验。小结o本着少花钱能办事的原则研制的六套燃气报警器检测装置，经过一年的检验实际证明，装置操作简便，数显控制器调节，整定方便，显示直观，控制系统稳定，用于燃气报警器检验，即体现了装置的先进性，也符合实用的原则。o研制的装置进行一系列条件试验，证明在精度和准确性等方面均达到设计要求。试验箱整体结构设计符合气密性要求。在常规检测时，可以不用色谱仪配合分析，直接送入燃气，直观读取检验数据，检测手续非常简便，极大提高了检测效率。o由于检测装置价格便宜，非常适于推广，已经有几家报警器生产工厂仿制该装置，以进行报警器出厂检验控制。