管道燃?xì)獾臋C(jī)電一體安全保護(hù)裝置

1、管道燃?xì)獾臋C(jī)電一體安全保護(hù)裝置         摘要：本文主要介紹管道燃?xì)?媒氣)的安全保護(hù)裝置-新型燃?xì)獍踩刂破髟O(shè)計(jì)方案,并從比較中突出其技術(shù)特征的新型性作分析,同時(shí)又對(duì)裝置的安裝技術(shù)作以說(shuō)明.     關(guān)鍵詞：氣體泄漏、濃度控制、靈敏度、選擇性、電磁閥    一、前言    幾乎在每一個(gè)重要工業(yè)、家庭生活之中，人的生命財(cái)產(chǎn)每時(shí)每刻都受著所聚集的有害、有毒物質(zhì)的威脅造成此類(lèi)危害的原因

2、有三類(lèi)物質(zhì)，即有害氣體，可燃?xì)怏w和缺氧。    前幾年,用于監(jiān)控此類(lèi)有害有毒氣體的儀器或裝置為數(shù)不多，但技術(shù)和設(shè)計(jì)的進(jìn)步使氣體濃度監(jiān)控前的性能與種類(lèi)得以改進(jìn)與增多。從而使氣體泄漏濃度的監(jiān)控更準(zhǔn)確、可靠，除具有聲光報(bào)警外還具有電磁伐的自動(dòng)控制，以自動(dòng)切斷氣源，這將普遍應(yīng)用于家庭、化工、礦區(qū)、油田、倉(cāng)庫(kù)和國(guó)防等各個(gè)領(lǐng)域?，F(xiàn)代電子技術(shù)和新型氣敏傳感檢測(cè)技術(shù)電磁閥控制技術(shù)的發(fā)展，使上述要求得以逐步實(shí)現(xiàn)，而當(dāng)務(wù)之急是如何解決千家萬(wàn)戶(hù)家庭使用煤氣或天然氣因泄漏對(duì)人體中毒、窒息或爆炸的危害。    為此,數(shù)年前就開(kāi)始對(duì)FSC-1

3、燃?xì)獍踩刂破鞯难兄?。本文以管道媒氣安全保護(hù)裝置為重點(diǎn)，,對(duì)新型燃?xì)獍踩刂破鞣桨概c技術(shù)特征作分析說(shuō)明。    1、  設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想    1.1燃?xì)獍踩刂破鞯难兄?，主要保證千家萬(wàn)戶(hù)使用管道煤氣，天然氣發(fā)生泄漏時(shí)，可防止人身中毒、傷亡、爆炸、惡性事故的發(fā)生。除此以外，還進(jìn)一步擴(kuò)展到環(huán)保節(jié)能等領(lǐng)域即煤礦（瓦斯）、化工、（氯氣CO等），國(guó)防倉(cāng)庫(kù)（導(dǎo)彈液體燃料編硝酸二鉀倉(cāng)庫(kù)）等，凡是有氣體泄漏領(lǐng)域處的應(yīng)用。需要指出的是該項(xiàng)目的研制是符合并加速氣敏傳感器的推廣應(yīng)用。   

4、 1.2根探國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和以往前幾年的教訓(xùn)，燃?xì)獍踩刂破鞯脑O(shè)計(jì)指導(dǎo)思想是:必須要解決可靠性和實(shí)用性二大難題    1.21可靠性問(wèn)題主經(jīng)是指要確保該裝置對(duì)煤氣泄漏有較高的選擇性和靈敏度。    所謂較高的選擇性，即只對(duì)煤氣敏感，而不對(duì)油煙、香煙、酒精等其它雜質(zhì)氣體敏感，確保不發(fā)生誤動(dòng)作、誤報(bào)警。    所謂靈敏度，即要保證對(duì)煤氣泄漏濃度在002(200PPm)0.04(400PPm)-國(guó)家安全標(biāo)準(zhǔn)濃度時(shí)，就能自動(dòng)接通電磁閥并切斷管道氣源，亦同時(shí)發(fā)生聲光報(bào)警和自動(dòng)打開(kāi)

5、然風(fēng)扇或排油煙機(jī)。    1.22實(shí)用性問(wèn)題 主要指該裝置能控制串接于管道上的電磁閥，即能真正當(dāng)煤氣泄漏時(shí)自動(dòng)切斷管道氣源，真正的制止人身中毒惡性事故的發(fā)生。這與以往單純的煤氣報(bào)警器，光報(bào)警而且又是誤報(bào)警，有本質(zhì)的區(qū)別。該升級(jí)換代的產(chǎn)品可稱(chēng)之為煤氣管道安全使用的新一代電一體化安全保護(hù)裝置。    2、  本任務(wù)主要技術(shù)性能及其確定的依據(jù)    2.1燃?xì)獍踩刂破髦饕夹g(shù)指標(biāo)    2.11監(jiān)控靈敏度 &#

6、160;  * 煤氣0.02%0.04% CO濃度，即200ppm400PPm CO濃度    * 天燃?xì)猓罕c(diǎn)下限的1/3-1/5濃度    2.12響應(yīng)時(shí)間：<30S    2.13恢復(fù)時(shí)間：<30S    2.2、指標(biāo)確定依據(jù)    2.21監(jiān)控靈敏度的確定，是根據(jù)國(guó)家勞動(dòng)安全部門(mén)、環(huán)保部門(mén)制定的一氧化碳(CO)對(duì)人體危害情況表（見(jiàn)下表）所知，只有空氣中含一

7、氧化碳(co)濃度在500ppm，即0.05%(co)濃度以下時(shí)，人身才是安全的。一氣化碳(CO)對(duì)人體危害情況見(jiàn)表1所示。        2.22 響應(yīng)時(shí)間與恢復(fù)時(shí)間30S的確定。是根據(jù)既要保證監(jiān)控器靈敏度又要不發(fā)生誤動(dòng)作、誤報(bào)警所需要的時(shí)間延遲。    3、  國(guó)內(nèi)外同類(lèi)產(chǎn)品研制和應(yīng)用情況    據(jù)初步調(diào)查研究：    3.1國(guó)外少數(shù)較大的燃?xì)獍部卦O(shè)備公司。雖然產(chǎn)有對(duì)CD濃

8、度檢測(cè)精度可達(dá)1ppm的工業(yè)用報(bào)警裝置。但亦沒(méi)有帶電磁閥的專(zhuān)用裝置。    3.2國(guó)內(nèi)少數(shù)企業(yè)雖則也有同類(lèi)產(chǎn)品，但不是價(jià)格昂貴就是監(jiān)控技術(shù)指標(biāo)達(dá)不到安全標(biāo)準(zhǔn)，為此均極大影響推廣使用。     3.3而當(dāng)今國(guó)內(nèi)市揚(yáng)上銷(xiāo)售的各種煤氣報(bào)警器，普遍存在三大問(wèn)題。    其一,是可靠性差，原因是采用的氣敏傳感器選擇性差，有些雖然能對(duì)煤氣泄漏報(bào)警，但亦同時(shí)對(duì)油煙、香煙、酒隨精等多種雜質(zhì)氣體敏感.因而誤報(bào)警經(jīng)常出現(xiàn)。以至于用戶(hù)厭惡甚至于干脆不使用、不安裝。   

9、; 其二，實(shí)用性差，不能驅(qū)動(dòng)控制電磁閥，無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切斷氣原的目的。    其三，即使目前市場(chǎng)上少數(shù)企業(yè)有正在試制或銷(xiāo)售帶電磁閥監(jiān)控器，但其監(jiān)控器靈敏度均不能達(dá)200ppm-400ppm CO濃度安全技術(shù)指標(biāo)。其原因是：    *氣敏傳感器及其檢測(cè)技術(shù)的靈敏度低。    *測(cè)試方法與手段的不科學(xué)性，以至于無(wú)法保證當(dāng)泄漏煤氣的一氧化碳(CO)濃度200PPm400PPm時(shí)，不能起監(jiān)控作用。    4、  所采

10、用設(shè)計(jì)方案的工作原理及其依據(jù)條件    4.1、本裝置的方案框圖見(jiàn)圖1所示,從框圖可以看出該裝置器是一種屬于對(duì)泄漏氣體(煤氣或天然氣、石油液化氣)濃度進(jìn)行敏感檢測(cè)的開(kāi)環(huán)控制裝置。        4.2、工作原理簡(jiǎn)述    通過(guò)傳感器檢測(cè)對(duì)泄漏氣體進(jìn)行敏感，并將化學(xué)量轉(zhuǎn)換電量。經(jīng)過(guò)取樣，使其換算成電壓模擬量，并與設(shè)定的監(jiān)控靈敏度相比較轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，以便去控制電磁閥及排油煙機(jī)或風(fēng)扇的動(dòng)作并進(jìn)行聲光報(bào)警及濃度LED顯示，達(dá)到無(wú)接點(diǎn)火花的開(kāi)環(huán)控

11、制,即自動(dòng)切斷管道氣源,自動(dòng)打開(kāi)排風(fēng)扇和進(jìn)行緊急報(bào)警。為確保靈敏度和高可靠的一致性，故在取樣環(huán)節(jié)之后又增設(shè)緩存環(huán)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)。    4.3、組成和特點(diǎn)        FSC1型燃?xì)獍踩刂破饔蓲毂谑奖O(jiān)控器和串接于管道的電磁閥兩部分組成(見(jiàn)圖2部件外形示意圖)。監(jiān)控器采用國(guó)外最先進(jìn)的傳感器與檢測(cè)技術(shù)及集成控制技術(shù)，能準(zhǔn)確無(wú)誤地聲光報(bào)警和自動(dòng)控制。電磁閥(見(jiàn)圖3所示)采用自動(dòng)和手動(dòng)兼容的技術(shù)結(jié)構(gòu)，低電壓(+12V)控制，無(wú)接點(diǎn)火花，能安全可靠地自動(dòng)或手動(dòng)開(kāi)閉氣源。 

12、60;  整個(gè)安全裝置具有體積小，功能全、壽命長(zhǎng)、安裝方便等特點(diǎn)。尤其是在煤氣管道安裝時(shí)不增任何器件和工作量。當(dāng)煤氣泄漏超過(guò)監(jiān)控濃度0.04%-0.05%-國(guó)家安全標(biāo)準(zhǔn)濃度)時(shí)監(jiān)控器立即發(fā)出緊急報(bào)警，自動(dòng)切斷管道氣源，自動(dòng)打開(kāi)脫油煙機(jī)或排風(fēng)扇，有效地防止人身中毒，傷亡和爆炸等惡性事故的發(fā)生。    5、本設(shè)計(jì)方案的先進(jìn)性合理性>' target='_blank' class='infotextkey'>經(jīng)濟(jì)性    5.1氣敏傳感器.采用當(dāng)今最

13、新型的半導(dǎo)體氣敏傳感器,其特點(diǎn)是：    *重復(fù)性與一致性比較好,即反復(fù)敏感撿測(cè)多次,其誤差率在±1%.    *靈敏度高而且選擇性好，探測(cè)范圍50-1000 PPm,其靈敏度特性曲線見(jiàn)圖4所示。        上圖4中的特性曲線由費(fèi)加羅氣體傳感器的敏感度由氣體濃度的變化與傳感器阻抗的變化之間的關(guān)系決定，并用對(duì)數(shù)函數(shù)表示。在這特性曲線中，Y軸已被每一類(lèi)型的傳感器在特定條件下傳感器的阻抗Ro標(biāo)準(zhǔn)化，它表示了傳感器的阻抗比Rs/R

14、o，而非傳感器的阻抗值(Rs)，X軸為氣體濃度(PPm)。本特性曲線表示高選擇性CO(一氧化碳)氣體傳感器的典型特性。對(duì)于不同類(lèi)型的可燃?xì)怏w傳感器其特性曲線在某一范圍內(nèi)有所不同。    5.2 采用設(shè)定與比較的程式，既解決了按規(guī)定的指標(biāo)將采樣的模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，又達(dá)到了分別對(duì)電磁閥，排風(fēng)扇（或排油煙機(jī)）和聲光報(bào)警、濃度LED顯示,進(jìn)行實(shí)時(shí)控制的目的，起到既合理又>' target='_blank' class='infotextkey'>經(jīng)濟(jì)的效果。    5.

15、3與其它那種價(jià)格昂貴高選擇性的CO工業(yè)氣敏傳感器相比較，其傳感器的燈絲電壓不需要采用清洗與加熱交替的供電系統(tǒng)，因而本監(jiān)控器供電部份而且簡(jiǎn)單而且元器件少。    5.4 對(duì)電磁閥驅(qū)動(dòng)與控制，采用體積小。集成度高、無(wú)接點(diǎn)火花的集成度高的器件來(lái)實(shí)現(xiàn)。    5.5測(cè)試設(shè)備采用了最科學(xué)而且又簡(jiǎn)便的標(biāo)準(zhǔn)氣源測(cè)試法來(lái)實(shí)現(xiàn)，大大有利于降低開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)成本，確保技術(shù)措標(biāo)監(jiān)控靈敏度調(diào)試的正確性和產(chǎn)品的質(zhì)量。    5.6、新型膜片自動(dòng)與手動(dòng)兼容方式的KDF電磁閥(外形見(jiàn)圖3所示),并以此取代煤氣

16、表前的手動(dòng)煤氣開(kāi)關(guān)。即不增加煤氣管道的部件，又安全可靠便于操作，具有>' target='_blank' class='infotextkey'>經(jīng)濟(jì)實(shí)用價(jià)值。    KDF精巧型煤氣電磁閥是一種新型膜片直動(dòng)常開(kāi)式電磁閥，集手動(dòng)、電動(dòng)于一體，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能優(yōu)越。        5.61結(jié)構(gòu)特點(diǎn)    * 根據(jù)CO濃度進(jìn)行自動(dòng)控制，即當(dāng)CO泄漏濃度到達(dá)0.02%(200PPm)-0.04

17、%(400PPm)時(shí), 電磁閥線圈通電，銜鐵在電磁力作用下，帶動(dòng)膜片關(guān)閉閥門(mén),自關(guān)閉管道氣源。平時(shí)線圈不通電時(shí)膜片在介質(zhì)(氣源)壓力下被頂開(kāi)，氣路暢通為常開(kāi)，亦可用手輪通過(guò)調(diào)節(jié)手動(dòng)關(guān)閉閥門(mén)，具有自動(dòng)與手動(dòng)兼容功能門(mén)的管道燃?xì)庥秒姶砰y。         * 本閥采用膜片密封, 泄漏低。    * 安全、可靠,無(wú)接點(diǎn)火花,工作電壓為+12V低壓。    5.62主要技術(shù)參數(shù)    * 公稱(chēng)通徑(煤氣)

18、:DN5mm     * 公稱(chēng)壓力(煤氣):PN 0.03MPa    * 工作壓差(煤氣)：00.03MPa     *使用介質(zhì)：可燃?xì)怏w(煤氣、天燃?xì)?、液化氣? 當(dāng)介質(zhì)為天燃?xì)?、液化氣時(shí)與煤氣的公稱(chēng)通徑與公稱(chēng)壓力不同,應(yīng)作調(diào)整)    *使用溫度：0110    *電源電壓：DC 12V     *功率消耗，10W   &

19、#160;*泄漏量 :符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)    6、技術(shù)關(guān)鍵    6.1采用最先進(jìn)而成本低的集成傳感器及其控制技術(shù)，解決一氧化碳（CO）低濃度 200ppm-400ppm的檢測(cè)。    6.2電磁閥設(shè)計(jì)既要符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，又要限定于民用價(jià)格的范圍。    6.3既是最科學(xué)又是實(shí)用方便的標(biāo)準(zhǔn)氣源測(cè)試法。    7、安裝和使用。圖5為FSC1型燃?xì)獍踩刂破靼惭b示意圖。   &

20、#160;    7.1對(duì)于帶束節(jié)的3/4”管電磁閥應(yīng)串接于1吋煤氣管與煤氣表之間，此安裝由煤氣公司在安裝管道煤氣時(shí)負(fù)責(zé)解決，即將煤氣表前的手動(dòng)開(kāi)關(guān)由電磁閥取代。    7.2對(duì)于接口直徑為1/2”通徑為6mm的電磁閥應(yīng)串接于煤氣灶前與銅球閥之間，或?qū)㈦姶砰y取代銅球閥。    7.3監(jiān)控器安裝。應(yīng)掛于距離煤氣灶為13m(實(shí)際距離按用房廚房面積的大小而定，廚房大為3m，廚房小為<1m)，離廚房頂板為30cm的下風(fēng)口墻壁之處。    7.4監(jiān)控器應(yīng)避免置于高溫及油煙氣直接烘烤的地方。  &#