管道燃氣的機電一體安全保護裝置

1、管道燃氣的機電一體安全保護裝置         摘要：本文主要介紹管道燃氣(媒氣)的安全保護裝置-新型燃氣安全控制器設(shè)計方案,并從比較中突出其技術(shù)特征的新型性作分析,同時又對裝置的安裝技術(shù)作以說明.     關(guān)鍵詞：氣體泄漏、濃度控制、靈敏度、選擇性、電磁閥    一、前言    幾乎在每一個重要工業(yè)、家庭生活之中，人的生命財產(chǎn)每時每刻都受著所聚集的有害、有毒物質(zhì)的威脅造成此類危害的原因

2、有三類物質(zhì)，即有害氣體，可燃氣體和缺氧。    前幾年,用于監(jiān)控此類有害有毒氣體的儀器或裝置為數(shù)不多，但技術(shù)和設(shè)計的進步使氣體濃度監(jiān)控前的性能與種類得以改進與增多。從而使氣體泄漏濃度的監(jiān)控更準確、可靠，除具有聲光報警外還具有電磁伐的自動控制，以自動切斷氣源，這將普遍應用于家庭、化工、礦區(qū)、油田、倉庫和國防等各個領(lǐng)域?，F(xiàn)代電子技術(shù)和新型氣敏傳感檢測技術(shù)電磁閥控制技術(shù)的發(fā)展，使上述要求得以逐步實現(xiàn)，而當務之急是如何解決千家萬戶家庭使用煤氣或天然氣因泄漏對人體中毒、窒息或爆炸的危害。    為此,數(shù)年前就開始對FSC-1

3、燃氣安全控制器的研制。本文以管道媒氣安全保護裝置為重點，,對新型燃氣安全控制器方案與技術(shù)特征作分析說明。    1、  設(shè)計指導思想    1.1燃氣安全控制器的研制，主要保證千家萬戶使用管道煤氣，天然氣發(fā)生泄漏時，可防止人身中毒、傷亡、爆炸、惡性事故的發(fā)生。除此以外，還進一步擴展到環(huán)保節(jié)能等領(lǐng)域即煤礦（瓦斯）、化工、（氯氣CO等），國防倉庫（導彈液體燃料編硝酸二鉀倉庫）等，凡是有氣體泄漏領(lǐng)域處的應用。需要指出的是該項目的研制是符合并加速氣敏傳感器的推廣應用。   

4、 1.2根探國內(nèi)外現(xiàn)狀和以往前幾年的教訓，燃氣安全控制器的設(shè)計指導思想是:必須要解決可靠性和實用性二大難題    1.21可靠性問題主經(jīng)是指要確保該裝置對煤氣泄漏有較高的選擇性和靈敏度。    所謂較高的選擇性，即只對煤氣敏感，而不對油煙、香煙、酒精等其它雜質(zhì)氣體敏感，確保不發(fā)生誤動作、誤報警。    所謂靈敏度，即要保證對煤氣泄漏濃度在002(200PPm)0.04(400PPm)-國家安全標準濃度時，就能自動接通電磁閥并切斷管道氣源，亦同時發(fā)生聲光報警和自動打開

5、然風扇或排油煙機。    1.22實用性問題 主要指該裝置能控制串接于管道上的電磁閥，即能真正當煤氣泄漏時自動切斷管道氣源，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警器，光報警而且又是誤報警，有本質(zhì)的區(qū)別。該升級換代的產(chǎn)品可稱之為煤氣管道安全使用的新一代電一體化安全保護裝置。    2、  本任務主要技術(shù)性能及其確定的依據(jù)    2.1燃氣安全控制器主要技術(shù)指標    2.11監(jiān)控靈敏度 &#

6、160;  * 煤氣0.02%0.04% CO濃度，即200ppm400PPm CO濃度    * 天燃氣：爆炸點下限的1/3-1/5濃度    2.12響應時間：<30S    2.13恢復時間：<30S    2.2、指標確定依據(jù)    2.21監(jiān)控靈敏度的確定，是根據(jù)國家勞動安全部門、環(huán)保部門制定的一氧化碳(CO)對人體危害情況表（見下表）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，人身才是安全的。一氣化碳(CO)對人體危害情況見表1所示。        2.22 響應時間與恢復時間30S的確定。是根據(jù)既要保證監(jiān)控器靈敏度又要不發(fā)生誤動作、誤報警所需要的時間延遲。    3、  國內(nèi)外同類產(chǎn)品研制和應用情況    據(jù)初步調(diào)查研究：    3.1國外少數(shù)較大的燃氣安控設(shè)備公司。雖然產(chǎn)有對CD濃

8、度檢測精度可達1ppm的工業(yè)用報警裝置。但亦沒有帶電磁閥的專用裝置。    3.2國內(nèi)少數(shù)企業(yè)雖則也有同類產(chǎn)品，但不是價格昂貴就是監(jiān)控技術(shù)指標達不到安全標準，為此均極大影響推廣使用。     3.3而當今國內(nèi)市揚上銷售的各種煤氣報警器，普遍存在三大問題。    其一,是可靠性差，原因是采用的氣敏傳感器選擇性差，有些雖然能對煤氣泄漏報警，但亦同時對油煙、香煙、酒隨精等多種雜質(zhì)氣體敏感.因而誤報警經(jīng)常出現(xiàn)。以至于用戶厭惡甚至于干脆不使用、不安裝。   

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

10、用設(shè)計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圖1所示,從框圖可以看出該裝置器是一種屬于對泄漏氣體(煤氣或天然氣、石油液化氣)濃度進行敏感檢測的開環(huán)控制裝置。        4.2、工作原理簡述    通過傳感器檢測對泄漏氣體進行敏感，并將化學量轉(zhuǎn)換電量。經(jīng)過取樣，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或風扇的動作并進行聲光報警及濃度LED顯示，達到無接點火花的開環(huán)控

11、制,即自動切斷管道氣源,自動打開排風扇和進行緊急報警。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)來實現(xiàn)。    4.3、組成和特點        FSC1型燃氣安全控制器由掛壁式監(jiān)控器和串接于管道的電磁閥兩部分組成(見圖2部件外形示意圖)。監(jiān)控器采用國外最先進的傳感器與檢測技術(shù)及集成控制技術(shù)，能準確無誤地聲光報警和自動控制。電磁閥(見圖3所示)采用自動和手動兼容的技術(shù)結(jié)構(gòu)，低電壓(+12V)控制，無接點火花，能安全可靠地自動或手動開閉氣源。 

12、60;  整個安全裝置具有體積小，功能全、壽命長、安裝方便等特點。尤其是在煤氣管道安裝時不增任何器件和工作量。當煤氣泄漏超過監(jiān)控濃度0.04%-0.05%-國家安全標準濃度)時監(jiān)控器立即發(fā)出緊急報警，自動切斷管道氣源，自動打開脫油煙機或排風扇，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)計方案的先進性合理性>' target='_blank' class='infotextkey'>經(jīng)濟性    5.1氣敏傳感器.采用當今最

13、新型的半導體氣敏傳感器,其特點是：    *重復性與一致性比較好,即反復敏感撿測多次,其誤差率在±1%.    *靈敏度高而且選擇性好，探測范圍50-1000 PPm,其靈敏度特性曲線見圖4所示。        上圖4中的特性曲線由費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，并用對數(shù)函數(shù)表示。在這特性曲線中，Y軸已被每一類型的傳感器在特定條件下傳感器的阻抗Ro標準化，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。對于不同類型的可燃氣體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)定的指標將采樣的模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，又達到了分別對電磁閥，排風扇（或排油煙機）和聲光報警、濃度LED顯示,進行實時控制的目的，起到既合理又>' target='_blank' class='infotextkey'>經(jīng)濟的效果。    5.

15、3與其它那種價格昂貴高選擇性的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單而且元器件少。    5.4 對電磁閥驅(qū)動與控制，采用體積小。集成度高、無接點火花的集成度高的器件來實現(xiàn)。    5.5測試設(shè)備采用了最科學而且又簡便的標準氣源測試法來實現(xiàn)，大大有利于降低開發(fā)與生產(chǎn)成本，確保技術(shù)措標監(jiān)控靈敏度調(diào)試的正確性和產(chǎn)品的質(zhì)量。    5.6、新型膜片自動與手動兼容方式的KDF電磁閥(外形見圖3所示),并以此取代煤氣

16、表前的手動煤氣開關(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)濟實用價值。    KDF精巧型煤氣電磁閥是一種新型膜片直動常開式電磁閥，集手動、電動于一體，結(jié)構(gòu)簡單，性能優(yōu)越。        5.61結(jié)構(gòu)特點    * 根據(jù)CO濃度進行自動控制，即當CO泄漏濃度到達0.02%(200PPm)-0.04

17、%(400PPm)時, 電磁閥線圈通電，銜鐵在電磁力作用下，帶動膜片關(guān)閉閥門,自關(guān)閉管道氣源。平時線圈不通電時膜片在介質(zhì)(氣源)壓力下被頂開，氣路暢通為常開，亦可用手輪通過調(diào)節(jié)手動關(guān)閉閥門，具有自動與手動兼容功能門的管道燃氣用電磁閥。         * 本閥采用膜片密封, 泄漏低。    * 安全、可靠,無接點火花,工作電壓為+12V低壓。    5.62主要技術(shù)參數(shù)    * 公稱通徑(煤氣)

18、:DN5mm     * 公稱壓力(煤氣):PN 0.03MPa    * 工作壓差(煤氣)：00.03MPa     *使用介質(zhì)：可燃氣體(煤氣、天燃氣、液化氣等, 當介質(zhì)為天燃氣、液化氣時與煤氣的公稱通徑與公稱壓力不同,應作調(diào)整)    *使用溫度：0110    *電源電壓：DC 12V     *功率消耗，10W   &

19、#160;*泄漏量 :符合國家標準    6、技術(shù)關(guān)鍵    6.1采用最先進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。    6.2電磁閥設(shè)計既要符合國家標準，又要限定于民用價格的范圍。    6.3既是最科學又是實用方便的標準氣源測試法。    7、安裝和使用。圖5為FSC1型燃氣安全控制器安裝示意圖。   &

20、#160;    7.1對于帶束節(jié)的3/4”管電磁閥應串接于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負責解決，即將煤氣表前的手動開關(guān)由電磁閥取代。    7.2對于接口直徑為1/2”通徑為6mm的電磁閥應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。應掛于距離煤氣灶為13m(實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的下風口墻壁之處。    7.4監(jiān)控器應避免置于高溫及油煙氣直接烘烤的地方。  &#