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不講武德!居然可選配三種可燃氣傳感器

時(shí)間:2021-02-23 訪(fǎng)問(wèn)量:1796

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之前我們寫(xiě)過(guò)紅外可燃氣傳感器和催化可燃氣傳感器的區別,參見(jiàn)《貴的一定好嗎?論可燃氣傳感器的選擇》。最近小編才發(fā)現我們的Ventis Pro5居然有3種可燃氣傳感器供選擇??扇細怏w類(lèi)型多樣,應用環(huán)境也很復雜,選擇一款正確的傳感器非常重要??戳吮疚哪憧赡芸梢愿珳实倪x擇符合您需求的可燃氣傳感器!


Ventis Pro5可配置三種類(lèi)型的可燃氣體傳感器:

  • 催化燃燒式傳感器

  • 甲烷(CH4 IR)紅外傳感器

  • 可燃氣體(LEL IR)紅外傳感器


這些傳感器各具特色,分別適用于特定的應用環(huán)境。有時(shí)選擇合適的傳感器和技術(shù)是一項具有挑戰性的任務(wù)。本文將對各項可燃氣體檢測技術(shù)進(jìn)行說(shuō)明,同時(shí)為您提供關(guān)于適當傳感器選擇的信息和指南。



催化燃燒

傳感器 


簡(jiǎn)介和工作原理:

催化燃燒式傳感器是應用較為廣泛的針對可燃氣體檢測的傳感器。這種傳感器的檢測元件纏繞成線(xiàn)圈的形狀, 外部涂催化劑,確保其對可燃氣體有反應;而另一個(gè)線(xiàn)圈則覆蓋陶瓷,對可燃氣體無(wú)反應。選擇同樣電阻值的兩個(gè)線(xiàn)圈配對,形成傳感器的檢測珠和參考珠,并將檢測珠和參考珠連接至惠斯通電橋中,施加固定的電壓,將兩個(gè)珠加熱至非常高的溫度。如果有可燃氣體進(jìn)入傳感器,高溫的檢測珠會(huì )使可燃性氣體發(fā)生無(wú)焰燃燒,從而導致溫度進(jìn)一步提升;參考珠對于可燃氣體無(wú)反應,所以其溫度不會(huì )改變。檢測珠溫度的提升,將導致電路失衡,最終電信號將被轉換為氣體濃度讀數顯示在儀器屏幕上。由于只有少量可燃氣進(jìn)入傳感器內部發(fā)生無(wú)焰燃燒,傳感器又是采用防爆設計,所以催化燃燒傳感器不會(huì )引起爆炸或燃燒。


催化燃燒式傳感器的優(yōu)點(diǎn)和劣勢:

與其它所有傳感器一樣,催化燃燒式傳感器也有自身的優(yōu)勢和劣勢。  


催化燃燒式傳感器應用廣泛,設計方案比較簡(jiǎn)單,是較為經(jīng)濟的可燃氣體傳感器,這是一項重要的優(yōu)勢。這類(lèi)傳感器的另一項主要優(yōu)勢在于能夠燃燒可燃氣體,也就是說(shuō),理論上講,這類(lèi)傳感器可檢測所有可燃氣體。但是,在功耗和儀器運行時(shí)間方面,這項巨大的優(yōu)勢也可能成為劣勢。如上所述,這種傳感器需要被加熱到一定溫度才能燃燒可燃氣體,所以功耗比其它類(lèi)型的傳感器**。氣體燃燒式傳感器的另一項劣勢在于,催化燃燒式傳感器在氧氣含量嚴重不足的環(huán)境中無(wú)法檢測可燃氣體,因為可燃氣體的燃燒需要氧氣。對于可能抑制或毒化檢測珠的物質(zhì)環(huán)境,催化燃燒式傳感器無(wú)法完全發(fā)揮氣體檢測功能,這是一個(gè)值得注意的問(wèn)題。抑制劑包括包含下列一種或多種成分的鹵代化合物:氟、氯、溴或碘。已經(jīng)暴露在抑制劑環(huán)境中的催化燃燒式傳感器,隨著(zhù)時(shí)間的流逝,會(huì )部分恢復喪失檢測能力。含硫化合物(H2S和SO2)、處于硫化狀態(tài)的含硅化合物和含鉛化合物都屬于毒化劑。已經(jīng)暴露在毒化劑環(huán)境中的催化燃燒式傳感器,無(wú)法恢復已經(jīng)喪失的檢測能力。




紅外

傳感器 


簡(jiǎn)介和工作原理:

在可燃氣體檢測領(lǐng)域,紅外傳感器是僅次于催化燃燒式傳感器的第二常見(jiàn)的檢測設備,而且應用越來(lái)越廣泛。氣體進(jìn)入傳感器之后,暴露在紅外線(xiàn)光束環(huán)境中,傳感器通過(guò)光學(xué)檢測器測量可燃氣體吸收的特定波長(cháng)的光線(xiàn)強度。傳感器對光學(xué)檢測器的響應信號進(jìn)行優(yōu)化,確定具體的氣體類(lèi)型,通常是丙烷或甲烷。如果進(jìn)入傳感器的氣體濃度增加,吸收的光線(xiàn)強度會(huì )成比率增長(cháng),從而提升檢測器的信號強度。然后傳感器將這些信號發(fā)送至微處理器,以便與零可燃氣體含量參考點(diǎn)進(jìn)行對比,從而生成可燃氣體(即丙烷或甲烷)的濃度數據。


紅外傳感器的優(yōu)點(diǎn)和劣勢:

與催化燃燒式傳感器類(lèi)似,紅外傳感器也有自身的優(yōu)勢和劣勢。紅外可燃氣體傳感器能耗比較低,與催化燃燒式傳感器相比具有很大的優(yōu)勢。催化燃燒式可燃氣體傳感器是能耗較高的氣體傳感器,而紅外可燃氣體傳感器能耗較低。對于紅外傳感器來(lái)說(shuō),充滿(mǎn)電之后的運行時(shí)間增加,這是巨大的優(yōu)勢。紅外傳感器能夠在氧氣不足的環(huán)境中工作,適合用于惰性氣體吹掃的場(chǎng)合以及其它惰性氣體環(huán)境中的可燃氣體檢測,這是這種設備的另一項優(yōu)勢。紅外傳感器的第三項優(yōu)勢在于,它不會(huì )像催化燃燒式傳感器那樣因為毒化劑和抑制劑而受損。當然紅外傳感器也有劣勢。紅外傳感器對于氫氣、乙炔、丙稀晴、苯胺和二硫化碳等可燃氣體無(wú)反應,這是紅外傳感器的劣勢。環(huán)境高濕度以及環(huán)境溫度和壓力變化對于紅外傳感器信號輸出的影響很大,這是紅外傳感器的另一個(gè)問(wèn)題。



紅外傳感器的差別


催化燃燒式傳感器具有固有線(xiàn)性響應特性。也就是說(shuō),儀器根據某種特定氣體的要求標定以后,如果出現其它氣體,儀器讀數是線(xiàn)性的,而且有比較接近的標定系數。紅外傳感器的性能與其完全不同。


Ventis Pro5設備包含兩個(gè)不同的用于檢測可燃氣體的紅外傳感器:甲烷紅外傳感器(CH4 IR)和可燃氣體紅外傳感器(LEL IR)。


 甲烷紅外傳感器(CH4 IR) 

對于甲烷之外的其它氣體,甲烷紅外傳感器的響應非線(xiàn)性程度很大。例如,如果存在甲烷氣體,甲烷紅外傳感器可產(chǎn)生線(xiàn)性響應,如果出現的是戊烷,讀數將高于實(shí)際LEL數值。這種傳感器對于其它氣體會(huì )產(chǎn)生非線(xiàn)性響應,所以無(wú)法像催化燃燒式傳感器那樣利用簡(jiǎn)單標定系數修訂讀數。傳感器對于甲烷的整體敏感度很好,因此適合用于0至****體積濃度甲烷的檢測。請參見(jiàn)以下圖示,其中展示了甲烷紅外傳感器對于其它相關(guān)氣體的非線(xiàn)性響應特性。


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下表所示為傳感器讀數2.5%VOL時(shí),各可燃氣體的實(shí)際濃度。


檢測的可燃氣體儀器讀數

2.1%VOL(78%LEL)乙烯

2.5%VOL(50%LEL)甲烷
1.2%VOL(36%LEL)乙醇2.5%VOL(50%LEL)甲烷
1.1%VOL(55%LEL)丙烯2.5%VOL(50%LEL)甲烷
0.7%VOL(23%LEL)乙烷2.5%VOL(50%LEL)甲烷
0.65%VOL(31%LEL)丙烷2.5%VOL(50%LEL)甲烷
0.6%VOL(32%LEL)丁烷2.5%VOL(50%LEL)甲烷
0.55%VOL(39%LEL)戊烷2.5%VOL(50%LEL)甲烷


可以看到,大多數時(shí)候,檢測氣體的實(shí)際濃度低于儀器讀數。但是對于乙烯和丙烯來(lái)說(shuō),情況相反。如果使用甲烷紅外傳感器檢測甲烷之外的其它氣體,必須了解環(huán)境中含有哪些可燃氣體,以及甲烷紅外傳感器對于特定氣體的響應特性。



 可燃氣體紅外傳感器(LEL IR)

與甲烷紅外傳感器不同,如果可燃氣體紅外傳感器根據丙烷的要求進(jìn)行標定,對于其他可燃氣體的響應線(xiàn)性程度**。圖中所示為可燃氣體紅外傳感器對于常見(jiàn)可燃氣體的響應情況。


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用丙烷對紅外傳感器進(jìn)行標定,用戶(hù)可使用如下所示標定系數計算檢測的可燃氣體的實(shí)際濃度。


采樣氣體標定系數*
丁烷0.97
戊烷0.89
己烷0.8
乙醇1.65
乙烯3.4
丙烯1.69
乙烷1.01
環(huán)戊烷1.62
甲烷3
氯甲烷0.966
環(huán)氧乙烷0.845
甲醇2.22
甲苯1.18
異丙醇1.43
丙酮3.28
二甲苯1.51
乙酸乙酯1.69
二氯乙烷8.57


*上述標定系數只適用于體積比濃度不超過(guò)2.5%VOL的氣體。不同傳感器的標定系數也不相同,公差為+/-25%VOL。


將上述標定系數用于修訂儀器的氣體檢測讀數,用戶(hù)可將丙烷讀數換算為具體檢測氣體的濃度。這種傳感器的劣勢在于,傳感器對于某些氣體(例如甲烷、乙烯和二氯乙烷)的響應性能有限。有關(guān)情況可參見(jiàn)上表,其中標定系數不低于3。



哪一種傳感器適合我?


我們對不同傳感器技術(shù)的功能、優(yōu)勢和劣勢,以及Ventis Pro5中兩種紅外傳感器(CH4紅外傳感器和LEL紅外傳感器)的差異進(jìn)行了說(shuō)明。下表可作為選擇適當可燃氣體傳感器時(shí)的快速指南。


哪一種可燃氣體傳感器技術(shù)更適用:催化燃燒式傳感器還是紅外傳感器?


優(yōu)勢:催化燃燒傳感器優(yōu)勢:紅外傳感器
?多種可燃氣體的作業(yè)環(huán)境,包括乙炔和氫氣?比較長(cháng)的運行時(shí)間是關(guān)鍵因素
?傳感器需要耐受高濕度環(huán)境以及較大的溫度和壓力變化?儀器需要在氧氣含量不足的作業(yè)環(huán)境中使用

?傳感器需要暴露在包含大量催化珠毒化劑或抑制劑的作業(yè)環(huán)境中


哪一種紅外傳感器更適用:CH4紅外傳感器還是LEL紅外傳感器?


優(yōu)勢:CH4紅外傳感器優(yōu)勢:LEL紅外傳感器
?只需要檢測天然氣,或只能夠接受%VOL形式的甲烷讀數?需要檢測多種可燃氣體,能接受傳感器對于甲烷、乙烯和二氯乙烷的較低響應程度
?主要檢測甲烷或天然氣,但是環(huán)境中可能包含其它已知的可燃氣體?可確定檢測的氣體類(lèi)型,而且有必要使用標定系數

?需要% LEL讀數,而不是% VOL讀數


看到這里您應該很清楚應該選用哪款可燃氣體傳感器了吧!英思科Ventis Pro5的三款傳感器,必有一款適合您。如果還有疑問(wèn)歡迎向英思科咨詢(xún)。





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