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特种气体报警系统安装调试要点  

2011-05-17 13:43:43|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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广东科技2006.6 总第154 期
□陈伟新
前言
半导体电子厂房等洁净空调场所, 工
艺上会用到各种气体如氢气( 可燃、用于
光刻) 、砷化氢AsH3( 有毒、用于沉积植
入) 、矽烷SiH4( 有毒、用于蚀刻) 等。但
由于此类气体本身的特性, 一旦泄露, 将
会产生严重后果, 如氢气在空气中的浓度
达到4% 时, 遇明火就会发生爆炸, 砷化
氢在空气中的浓度达到0.2mg/m3 时, 人
会感到头疼、晕眩、呼吸困难、腹部、背部
疼痛、反胃、呕吐, 引起血尿症、黄胆等疾
病。所以, 如何有效监控这些可燃或有毒
气体就变得格外重要起来。本文以在深圳
某半导体有限公司龙岗新厂安装的可燃
气体为例, 讲述其系统构成、工作原理、安
装调试注意事项, 希望对同行有所帮助。
一、系统组成
系统主要由气体探测器、报警控制器
和装有专门软件的计算机组成。报警控制
器通过PLC 联动风机, 启动相应的风机
排风并发出声光报警信号。
本项目初期主要针对可燃气体的监
控, 有毒气体监控待业主确定后即可接
入, 只要增加探测器和通道输入输出模
块, 系统要求具有良好的可扩充性。
根据设计技术要求, 我们选用德国德
尔格安全设备有限公司产品, 探测器选用
Ploytron ND Ex 型, 其精度和报警段数、
工作温度等能满足设计技术文件要求。
二、系统工作原理
1、探测器工作原理:
采用催化燃烧热原理。目标气体通过
烧结金属片进入传感器内。可燃气在传感
器内被加热的电极上产生催化燃烧, 目标
气体提供燃烧所需氧气。催化燃烧使检测
元件变热, 从而导致检测元件电阻的变
化, 电阻的变化与被测气体中的可燃气混
合物成正比, 探测器将电阻的变化转变为
4~20mA 的电流信号, 经通道转换器送
入控制器, 从而发出报警。深化后的特种
气体报警系统图如图1 所示。
2、电流的变化( 4~20mA) 通过屏蔽
电缆传至通道转换器( A/D 转换) , 数字
信号经报警控制器送至计算机与设定值
比较, 从而确定是否发出报警信号或通过
PLC 联动风机。
3、探测器监控不同气体时报警浓度
值的设定
可燃气体报警系统质量的好坏、是否
能够有效地预防可燃气体泄漏而引起的
火灾爆炸事故, 气体浓度报警点的调整是
一个关键指标。通常, 可燃气体报警器报
警点设置为被检测可燃气体爆炸下限的
1%~25%范围内。
但对于不同的气体( 氢气和液化石
油气) , 探测器的报警值的设定并不相
同, 这主要与不同气体与空气混合后的爆
炸下限有关。根据中华人民共和国国家标
准GB15322《可燃气体探测器》规定, 气
体报警浓度的值可按表1 设置。
特种气体报警系统安装调试要点
图1 全厂气体报警深化系统图
表1
安全区报警点设定区危险区
注: LEL 为气体的爆炸下限
研究与交流
科技应用学界
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广东科技2006.6 总第154 期
四、调试
前已述及, 被监控的气体不同, 探测
器报警值设定并不相同。报警值的设定在
探测器出厂时已经完成。系统的调试主要
包括探测器的零点标定和灵敏度标定, 调
试程序如4.1 所示。
1 、调试程序
调试机具、技术准备!线路绝缘测
试!系统软件安装!设定传感器分段
报警值!传感器零点标定!传感器灵
敏度标定!使用标气进行测试, 记录系
统反应时间!联动调试( 发出声光报警
并通过PLC 启动风机) !调试报告准
备!调试完成
2、探测器的零点标定( 如图2 所
示)
( 1) 接通主电源, 探测器开始预热,
通常预热时间为10 分钟;
( 2) 在确保周围环境不存在危险气
体时打开探测器外壳;
( 3) 将标定开关拨到“ CAL”位置,
此时4~20mA 输出信号变为“ 维护/ 标
定”信号;
( 4) 在TP1 与TP2 之间连接一个数
字电压表( 只使用于不带显示型) ;
( 5) 将标定适配器安装在传感器上;
( 6) 通过标定适配器给传感器通氮
气( 流速大约为0.5 升/ 分) ;
( 7) 等待至显示值稳定后( 大约需
3 分钟) , 调节零电位器使数字电压表输
出值为0 mV或±1 mV;
( 8 ) 移开标定气与标定适配器。
3 、探测器灵敏度的标定
探测器灵敏度的标定需在检测零点
和标零后立即进行, 为检测准确, 通常使
用厂家提供的标准气瓶。监控的气体不
同, 选用的标定气瓶不同。为保证仪器的
精度, 标定气的浓度通常定在满量程的
40%~100% 之间, 灵敏度的标定步骤如
下:
( 1) 安装标定适配器;
( 2) 通过标定适配器给传感器通氮
气( 流速大约为0.5 升/ 分) ;
( 3 ) 等待至显示值稳定后( 大约需
3 分钟) , 调节灵敏度电位器使数字电压
表读数与标定气的浓度值一致, 即0%
LEL = 0 mV±1 mV, 例如当标气为30%
LEL 的氢气时, 数字电压表应显示
30mV;
( 4) 去掉标定气和标定适配器;
( 5 ) 等待传感器中的实际输出值低
于报警控制器所设定的任何报警点, 将标
定开关拨回正常位置, 否则, 马上将标定
开关拨回正常位置会立即触发报警;
( 6) 传感器需定期进行标定, 根据特
定的应用场合, 标定周期可延长或缩短,
通常情况下标定周期为180 天。
4、探测器的传感器的更换
催化燃烧热或电化学式必然消耗传
感器中的化学物质, 所以, 探测器中的传
感器是有使用寿命的, 生产厂家通常会根
据各自的产品标明使用寿命, 这种使用寿
命与传感器的使用次数有关。也就是说,
如果不发生催化燃烧或电化学式反应, 传
感器的使用寿命会较长。那么, 在什么情
况下更换探测器中的传感器呢?
在3.6 中曾经讲到, 传感器通常在半
年需要进行标定, 如果传感器变得不能标
定( 即通标定气时, 调节灵敏度电位器而
数字电压表无反应或读数太低) , 或者探
测器对目标气体无反映, 则需要更换传感
器。
五、有毒气体的检测
对不同有毒气体的监控, 需要选用不
同的传感器, 检测时传感器所起的反应并
不相同。对有毒气体的检测, 传感器采用
电化学式原理, 有毒气体与传感器中的化
学物质发生化学反应, 引起探测器中的电
流变化, 探测器同样将其转变为4~20mA
的电流。只要控制器中的通道转换数量足
够, 厂家可以随时对系统进行扩充, 包括
增加可燃气体或有毒气体探测器的数量。
六、特种气体报警系统的应

目前, 各种可燃气体如氢气、天然气、
液化石油气、城市煤气广泛地应用在家
庭、工业场所, 在给人类带来方便的同时,
也伴随着各种安全隐患。少量的燃气泄漏
在空气中形成较低的浓度, 不会引起着
火、爆炸事故, 但如果缺乏监控, 气体泄漏
慢慢积累, 就会有引起空气中较高浓度的
可燃气体遇明火爆炸的危险。
除了可燃气体, 工业生产所使用的或
生产过程中产生的有毒气体, 同样也威胁
着人们的生命安全, 因此, 在上述场所安
装特种气体报警系统, 就能很好地保护人
们的生命安全。本套报警系统能很好地将
可燃气体监控和有毒气体监控集中于一
套系统, 方便系统维护和扩充。从人员和
财产安全的角度来看, 半导体厂房中的特
种气体报警系统已经成为了关键的安全
监控系统。■
( 作者单位: 广东省工业设备安装公司)
图2 探测器标定示意图
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