1、第三章 氣體檢測與監(jiān)控,1,行業(yè)相關(guān),第一節(jié) 實驗室檢測與現(xiàn)場監(jiān)控 第二節(jié) 常用氣體傳感器響應(yīng)原理 第三節(jié) 傳感器的選用 第四節(jié) 便攜式氣體檢測儀 第五節(jié) 固定式氣體檢測報警系統(tǒng) 第六節(jié) 傳感器設(shè)置與維護(hù) 第七節(jié) 泄漏追蹤檢測與事故應(yīng)急監(jiān)控,2,行業(yè)相關(guān),第一節(jié) 實驗室檢測與現(xiàn)場監(jiān)控,實驗室檢測：是指用采樣器在作業(yè)現(xiàn)場采集氣體樣品，將采集的氣體樣品帶到實驗室，用實驗室檢測儀器對樣品進(jìn)行檢測的方法。 檢測的主要對象是作業(yè)場所空氣中對人體有毒有害的氣態(tài)物質(zhì)，如氣體和蒸汽,3,行業(yè)相關(guān),第一節(jié) 實驗室檢測與現(xiàn)場監(jiān)控,現(xiàn)場監(jiān)控：一是對作業(yè)場所空氣中有害氣態(tài)物質(zhì)進(jìn)行的監(jiān)督性檢測；二是用便攜式檢測儀或固定

2、式檢測儀對特定場所進(jìn)行的監(jiān)視性檢測。 檢測對象包括有毒有害和可燃可爆氣態(tài)物質(zhì)。,4,行業(yè)相關(guān),一、常用的實驗室型檢測儀器 1、氣相色譜儀,5,行業(yè)相關(guān),（1）氣相色譜分析法：是一種分離測定多組份混合物的方法。由分離和檢測兩部分構(gòu)成，理化性質(zhì)（如沸點、極性、相對分子質(zhì)量等）只有微小差異的各組份得到有效地分離后，依次送入檢測器測定，達(dá)到分離、定量分析各組分的目的。 分離過程是在固定相和流動相兩相之間進(jìn)行的。用氣體作為流動相時，稱為氣相色譜法；用液體作為流動相時，稱為液相色譜法。,6,行業(yè)相關(guān),（2）氣相色譜儀流程示意圖：,7,行業(yè)相關(guān),8,行業(yè)相關(guān),9,行業(yè)相關(guān),（3）氣相色譜流出曲線：各組分由載

3、氣攜帶著依次通過檢測器時，則檢測器依次對各組分產(chǎn)生響應(yīng)，檢測器響應(yīng)信號隨時間的變化曲線，稱為色譜流出曲線，通常稱為色譜圖。,10,行業(yè)相關(guān),2、高效液相色譜儀,LC3100高效液相色譜儀,11,行業(yè)相關(guān),12,行業(yè)相關(guān),液相色譜法：以液體作流動相的色譜法稱為液相色譜法。分離效率高、分析速度快的液相色譜法稱為高效液相色譜（HPLC） 按分離機(jī)理歸類，離子對色譜和離子抑制色譜屬于分配色譜，因它們的分析對象都是離子型化合物，所以又常常將它們與離子交換色譜、離子排斥色譜一起統(tǒng)稱為離子色譜。,13,行業(yè)相關(guān),（1）分配色譜的方法原理 將固定相液體包覆于惰性載體（基質(zhì)）上，基于樣品分子在固定相液體和流動相

4、液體之間的分配平衡的色譜方法，稱為分配色譜。 由于固定相的液體往往容易溶解到流動相中去，所以重現(xiàn)性很差，已很少被人們采用?，F(xiàn)在HPLC的固定相是把固定液通過化學(xué)鍵合的方法結(jié)合到惰性載體上，制成化學(xué)鍵合型固定相，不僅解決了流失問題，而且分離效率顯著提高。,14,行業(yè)相關(guān),（2）儀器結(jié)構(gòu)與原理,15,行業(yè)相關(guān),3、離子色譜法 是利用離子交換原 理，連續(xù)對共存多 種陰離子或陽離子 進(jìn)行分離、定性和 定量的方法。,16,行業(yè)相關(guān),（1）離子色譜分析流程圖,17,行業(yè)相關(guān),（2）離子色譜圖,18,行業(yè)相關(guān),19,行業(yè)相關(guān),二、氣體樣品采集 1、采集空氣樣品的基本要求 （1）應(yīng)滿足工作場所有害物質(zhì)職業(yè)接觸

5、限值對采樣的要求。 （2）應(yīng)滿足職業(yè)衛(wèi)生評價對采樣的要求。 （3）應(yīng)滿足工作場所環(huán)境條件對采樣的要求。 （4）在采樣的同時應(yīng)作對照試驗，即將空氣收集器帶至采樣點，除不連接空氣采樣器采集空氣樣品外，其余操作如同樣品采集，作為樣品的空白對照。,20,行業(yè)相關(guān),（5）采樣時應(yīng)避免有害物質(zhì)直接飛濺入空氣收集器內(nèi)；空氣收集器的進(jìn)氣口應(yīng)避免被衣物等阻隔。用無泵型采樣器采樣時應(yīng)避免風(fēng)扇等直吹。 （6）在易燃、易爆工作場所采樣時，應(yīng)采用防爆型空氣采樣器。 （7）采樣過程中應(yīng)保持采樣流量穩(wěn)定。長時間采樣時應(yīng)記錄采樣前后的流量，計算時用流量均值。,21,行業(yè)相關(guān),（8）工作場所溫度、壓力與標(biāo)準(zhǔn)值偏差大時，應(yīng)對溫度

6、和壓力進(jìn)行校正，將采樣體積校正到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積。 （9）在樣品的采集、運輸和保存的過程中，應(yīng)注意防止樣品的污染。 （10）采樣時，采樣人員應(yīng)注意個體防護(hù)。 （11）采樣時，應(yīng)在專用的采樣記錄表上，邊采樣邊記錄。,22,行業(yè)相關(guān),2、氣態(tài)樣品的采集方法,（1）直接采樣法：對現(xiàn)場采集的氣體樣品不進(jìn)行任何處理，用注射器、采樣袋等直接取回的方法稱為直接采樣法。適用于被測物質(zhì)濃度高的情況 （2）濃縮采樣法：是指對被測物質(zhì)進(jìn)行濃縮或富集的方法，是目前采用最多的方法。分為溶液吸收法、吸附劑填充管法、固定點采樣法和個體計量采樣法。,23,行業(yè)相關(guān),三、氣體檢測方法,（1）氣相色譜法 （2）紫外光譜法 （3）

7、紅外氣體吸收法 （4）定電位電解法 （5）原子吸收光譜間接法 注意：在實際的安全檢測工作中，要使檢測結(jié)果具有可比性、權(quán)威性，應(yīng)盡量采用國家發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)檢測方法。,24,行業(yè)相關(guān),第二節(jié) 常用氣體傳感器響應(yīng)原理,傳感器：在各類報警檢測儀器中，將被測氣體的濃度信號轉(zhuǎn)化成電信號的組成部分稱為傳感器，它是檢測系統(tǒng)的核心部分。,25,行業(yè)相關(guān),傳感器分類： 1、從檢測對象角度 （1）可燃?xì)怏w檢測器 （2）有毒氣體檢測器 2、從檢測器的響應(yīng)原理 （1）接觸燃燒式檢測器 （2）氣敏半導(dǎo)體式檢測器 （3）電化學(xué)式檢測器 （4）紅外吸收式檢測器 （5）光致離子化檢測器 （6）高分子氣體檢測器,26,行業(yè)相關(guān),3、

8、從檢測器采樣的方式 （1）吸氣式：利用泵吸作用將被測氣體吸入，流經(jīng)產(chǎn)生信號的部位，通常靈敏度較高，響應(yīng)時間較短； （2）擴(kuò)散式：利用濃度差的推動力，被測組分通過擴(kuò)散進(jìn)入到產(chǎn)生信號的部位處，響應(yīng)速度受擴(kuò)散速度的制約，一般響應(yīng)時間稍微長些。固定式檢測報警系統(tǒng)多數(shù)采用。,27,行業(yè)相關(guān),便攜式,固定式,28,行業(yè)相關(guān),擴(kuò)散式檢測器,29,行業(yè)相關(guān),泵吸式檢測器,30,行業(yè)相關(guān),一、光離子化檢測儀,31,行業(yè)相關(guān),檢測原理圖,32,行業(yè)相關(guān),二、接觸燃燒式檢測器,分為兩種： （1）直接接觸燃燒式檢測器 （2）催化接觸燃燒式檢測器 兩種檢測器實現(xiàn)濃度信號和電信號轉(zhuǎn)換的過程都是在惠斯頓平衡電橋上完成的，因

9、其響應(yīng)過程都與熱敏電阻溫度有關(guān)，所以又稱為熱學(xué)式檢測器。,33,行業(yè)相關(guān),1、接觸燃燒式檢測器原理圖,34,行業(yè)相關(guān),檢測原理： （1）無可燃性氣體時，電橋平衡無信號輸出 （2）有可燃性氣體時，通電后電流加熱測量電阻，達(dá)到燃點就燃燒，釋放出的熱量加熱測量電阻，使其溫度升高，阻值增大，電橋偏離平衡狀態(tài)，電橋輸出電信號，電信號的大小與可燃?xì)怏w的濃度成正比。,35,行業(yè)相關(guān),三、半導(dǎo)體氣敏檢測器,36,行業(yè)相關(guān),37,行業(yè)相關(guān),38,行業(yè)相關(guān),1、氣敏原件：主要由金屬氧化物或高分子半導(dǎo)體材料制成，氣敏元件接觸待測氣體時，其電阻或?qū)щ娦园l(fā)生改變，其變化值與氣體濃度相關(guān)。 2、半導(dǎo)體氣敏檢測器分類 （1

10、）按基體材料分為：金屬氧化物系、有機(jī)高分子半導(dǎo)體系、固體電解質(zhì)系； （2）按制作方法和結(jié)構(gòu)形式分為：燒結(jié)型、薄膜型、厚膜型等； （3）按產(chǎn)生信號的機(jī)理分為：電阻型、電容型、二極管特性型、晶體管特性型、頻率型等。,39,行業(yè)相關(guān),3、電阻型半導(dǎo)體氣敏檢測器響應(yīng)原理 測定時，半導(dǎo)體氣敏元件被加熱到某一穩(wěn)定狀態(tài)，氣體接觸氣敏元件表面被物理吸附，失去其運動動能，其中一部分分子蒸發(fā)，剩下的分子被吸附在固定處，同時發(fā)生電子轉(zhuǎn)移。如果氣敏元件的功函數(shù)小于吸附分子的電子親和力時，被吸附的分子將從氣敏元件奪取電子，分子帶有負(fù)電荷，此種吸附稱為負(fù)離子吸附；相反，稱為正離子吸附。 自由電子或空穴的減少，使阻值發(fā)生變

11、化，濃度與阻值的變化成正比。,40,行業(yè)相關(guān),四、定電位電解式檢測器 五、紅外吸收式檢測器 六、迦伐尼電池式檢測器 七、隔膜電極式檢測器,41,行業(yè)相關(guān),第三節(jié) 傳感器的選用,一、危險氣體的分類 1、易燃易爆氣體：與空氣混合并達(dá)到一定濃度后 就形成爆炸性混合氣體，如液化石油氣、天然氣、氫氣、一氧化碳等； 2、有毒有害氣體：濃度超過某一閾值（或限制）就會對人造成中毒傷害，如氯氣、硫化氫、氰化氫、一氧化碳、氨氣、二氧化氮等。,42,行業(yè)相關(guān),二、不同類型氣體對檢測器的要求 1、單純易燃易爆氣體：設(shè)置檢測報警器的目的是防止達(dá)到爆炸極限濃度，所用檢測器的測定范圍是從0到爆炸下限（LEL）濃度，一般用0

12、100%LEL表示。因此，常常把可燃?xì)怏w檢測器稱為LEL檢測器。 不同種類可燃?xì)怏w的LEL值不同，常見可燃?xì)怏w的爆炸極限見表3-4。（P-114）,43,行業(yè)相關(guān),2、報警值設(shè)定 可燃?xì)怏w的報警濃度并不是設(shè)定在LEL值，而是遠(yuǎn)低于LEL值。一般設(shè)有一級報警和二級報警，一級報警設(shè)定值小于或等于25%LEL；二級報警設(shè)定值小于或等于50%LEL。 一級報警屬于預(yù)報警，要確定泄漏點，采取控制措施，制止泄漏，或通風(fēng)換氣；二級報警屬于危險報警。,44,行業(yè)相關(guān),3、有毒氣體檢測器要求 有毒氣體的危害主要在于對作業(yè)場所的人員造成中毒傷害，所以檢測有毒氣體的檢測器，其檢測濃度要滿足職業(yè)危害因素接觸限制的要求

13、，保證人員不受職業(yè)傷害。 接觸限制分為3種： （1）最高容許濃度：是指任何有代表性的采樣測定均不得超過的濃度；,45,行業(yè)相關(guān),（2）時間加權(quán)平均容許濃度：是按8h工作日的時間加權(quán)平均濃度規(guī)定的容許濃度； （3）短時間接觸容許濃度：是指每次接觸時間不得超過15min的時間加權(quán)平均容許濃度，每天接觸不超過4次，且前后兩次接觸至少要間隔60min，同時當(dāng)日的時間加權(quán)平均容許濃度也不得超過。 幾種常見氣體的閾限值見表3-5.（P-117）,46,行業(yè)相關(guān),三、檢測器的選用,（1）確定要檢測氣體的種類； （2）明確檢測的目的； （3）了解各類檢測器的性能特點； （4）了解檢測器所處環(huán)境情況； （5）確

14、定所用檢測器的種類； （6）確定檢測器的生產(chǎn)廠家。,47,行業(yè)相關(guān),第四節(jié) 便攜式氣體檢測儀,一、便攜式檢測儀 指手持式或袖珍型檢測儀器。都能在現(xiàn)場使用，并實時顯示檢測結(jié)果。,48,行業(yè)相關(guān),1、便攜式檢測儀作用 （1）現(xiàn)場直接指示可燃有毒氣體的濃度，判別作業(yè)場所是否存在爆炸、急性中毒的可能性，保證工人的安全和健康； （2）對能造成慢性中毒而不易察覺的有害物質(zhì)，進(jìn)行連續(xù)快速測定，檢測作業(yè)場所是否超過最高容許濃度； （3）對嚴(yán)重危害生命的有毒有害氣體，進(jìn)行連續(xù)監(jiān)控和自動報警。如一氧化碳、硫化氫等； （4）確認(rèn)有無泄漏，并追蹤泄漏源。,49,行業(yè)相關(guān),2、氣體檢測儀分類 （1）主要用于檢測可燃?xì)怏w

15、或蒸氣：檢測的濃度范圍是0100%LEL，指示值直接反映出與爆炸極限下限的接近程度，有時將此類檢測儀稱為測爆儀。 （2）主要用于檢測有毒氣體：檢測的濃度相對較低，主要用于職業(yè)危害水平檢測。 （3）復(fù)合式檢測儀：既能檢測可燃?xì)怏w，也能檢測有毒氣體。這種類型的檢測儀器適用范圍廣泛，如能同時測定CH4、CO、H2S儀器。 （4）氧氣濃度檢測儀，用于受限空間場所檢測。,50,行業(yè)相關(guān),二、受限作業(yè)空間氣體檢測 1、受限作業(yè)空間（有限作業(yè)空間） 反應(yīng)罐、儲料罐、容器、下水道或其它地下管道、地下設(shè)施、密閉糧倉、罐車、船運貨艙、隧道等密閉或相對密閉的空間。,51,行業(yè)相關(guān),2、氣體檢測規(guī)定 （1）人員進(jìn)入之

16、前必須進(jìn)行檢測，檢測時間不能少于30min； （2）檢測儀必須內(nèi)置氣泵，通過采樣頭和導(dǎo)氣管把氣體吸進(jìn)檢測儀； （3）由于氣體分布的不均勻性，必須對空間內(nèi)上、中、下三個不同高度分別檢測； （4）人員進(jìn)入受限空間后，還要對空間的氣體成分進(jìn)行連續(xù)不斷地檢測。,52,行業(yè)相關(guān),三、復(fù)合式檢測儀 1、定義：為了擴(kuò)展檢測儀的適用范圍，提高使用效率，把幾種傳感器集中在一個檢測儀中就是復(fù)合式檢測儀。 2、儀器型號 （1）PGM-7800型手持式五合一氣體檢測器 （2）GAS Alert Max型四種氣體檢測儀 （3）PGM-50超小型復(fù)合式氣體檢測儀 （4）Mini Warn 智能型多種氣體檢測器,53,行業(yè)

17、相關(guān),54,行業(yè)相關(guān),第五節(jié) 固定式氣體檢測報警系統(tǒng),一、氣體檢測報警系統(tǒng)的構(gòu)成 1、組成：傳感器、信號處理、控制器、數(shù)字顯示、聲光報警等組成，如果具有監(jiān)控功能，還應(yīng)有與外控開關(guān)連接的信號輸出部分。 2、分類 （1）系統(tǒng)由檢測器和報警器組成：當(dāng)氣體濃度達(dá)到報警濃度時，發(fā)出報警信號，但不能指示濃度的具體數(shù)值。 （2）系統(tǒng)由檢測器和指示報警器組成：不僅能發(fā)出報警信號，還能隨時指示出氣體濃度值。,55,行業(yè)相關(guān),二、智能型檢測報警系統(tǒng) 1、組成：將氣體傳感器陣列與計算機(jī)相結(jié)合，組成智能氣體探測系統(tǒng)。 （1）智能氣體傳感器由氣敏陣列、信號處理系統(tǒng)和輸出系統(tǒng)組成。利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式識別技術(shù)對混合氣體進(jìn)行氣

18、體識別和濃度監(jiān)控。 （2）計算機(jī)輸入常見有毒、有害、易燃?xì)怏w的種類和性質(zhì)，并輸入事故處置預(yù)案。,56,行業(yè)相關(guān),2、工作程序 當(dāng)泄漏事故發(fā)生后，智能氣體探測系統(tǒng)將按下面程序工作： 進(jìn)入現(xiàn)場 吸附氣體樣品 氣敏元件產(chǎn)生信號 計算機(jī)識別信號 計算機(jī)輸出氣體種類、性質(zhì)、毒性及處置方案。,57,行業(yè)相關(guān),第六節(jié) 傳感器設(shè)置與維護(hù),一、檢測點的確定 1、基本原則 盡快盡早地檢測到泄漏的氣體，所以檢測點要靠近可能的泄漏源，并處于氣體擴(kuò)散的主要方向。既要考慮投資的合理性和可接受程度，更要考慮投資的切實效果，以確保安全生產(chǎn)。,58,行業(yè)相關(guān),2、易發(fā)生泄漏地點 （1）氣體壓縮機(jī)和液體泵的密封處； （2）液體和

19、氣體采樣口； （3）液體排液（或排水）口和放空口； （4）設(shè)備和管道的法蘭和閥門組等。 因此，這些部位都應(yīng)布置檢測點，這些部位的共同點是具有壓力且為連接部位。,59,行業(yè)相關(guān),3、石油化工可燃?xì)怏w和有毒氣體檢測報警設(shè)計規(guī)范規(guī)定： （1）當(dāng)檢測點位于釋放源的全年最小頻率風(fēng)向的上風(fēng)側(cè)時，可燃?xì)怏w檢測點與釋放源的距離不宜大于15m，有毒氣體檢測點與釋放源的距離不宜大于2m； （2）當(dāng)檢測點位于釋放源的全年最小頻率風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)時，可燃?xì)怏w檢測點與釋放源的距離不宜大于5m，有毒氣體檢測點與釋放源的距離不宜大于1m；,60,行業(yè)相關(guān),（3）當(dāng)可燃?xì)怏w釋放源處于封閉或局部通風(fēng)不良的半敞開廠房內(nèi)時，每隔15m

20、設(shè)置一個檢測器，且檢測器距離其所覆蓋范圍內(nèi)的任何一個釋放源都不宜大于7.5m，有毒氣體檢測器距離其釋放源不宜大于1m； （4）如果既有可燃?xì)怏w又有毒氣泄漏時，檢測器的安裝是：哪一種氣體可能先達(dá)到限值就安裝哪一種檢測器，如果兩種氣體達(dá)到限值的順序無顯著差別，則兩種檢測器都要安裝。,61,行業(yè)相關(guān),二、檢測器的維護(hù) （1）定期標(biāo)定：每半年應(yīng)進(jìn)行一次，而且要隨時進(jìn)行校零； （2）注意使用壽命：LEL檢測器的使用壽命一般3年，電化學(xué)特定氣體的檢測器一般12年； （3）注意濃度測量范圍：只有在這個范圍內(nèi)使用才能保證測定的準(zhǔn)確度； （4）滿足檢測器對環(huán)境的要求：不要超出使用說明書中規(guī)定的范圍。,62,行業(yè)相關(guān),第七節(jié) 泄漏追蹤檢測與事故應(yīng)急監(jiān)控,一、泄漏追蹤檢測 1、泄漏追蹤：當(dāng)設(shè)備內(nèi)的具正壓氣體發(fā)生微量泄漏時，泄漏氣流噪聲聲音很低，如果氣體沒有人敏感的氣