之前我們寫過(guò)紅外可燃?xì)鈧鞲衅骱痛呋扇細(xì)鈧鞲衅鞯膮^(qū)別,參見《貴的一定好嗎?論可燃?xì)鈧鞲衅鞯倪x擇》。最近小編才發(fā)現(xiàn)我們的ventis pro5居然有3種可燃?xì)鈧鞲衅鞴┻x擇??扇?xì)怏w類型多樣,應(yīng)用環(huán)境也很復(fù)雜,選擇一款正確的傳感器非常重要。看了本文你可能可以更精準(zhǔn)的選擇符合您需求的可燃?xì)鈧鞲衅鳎?br>ventis pro5可配置三種類型的可燃?xì)怏w傳感器:催化燃燒式傳感器甲烷(ch4 ir)紅外傳感器可燃?xì)怏w(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(yīng)用環(huán)境。有時(shí)選擇合適的傳感器和技術(shù)是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。本文將對(duì)各項(xiàng)可燃?xì)怏w檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行說(shuō)明,同時(shí)為您提供關(guān)于適當(dāng)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(yīng)用較為廣泛的針對(duì)可燃?xì)怏w檢測(cè)的傳感器。這種傳感器的檢測(cè)元件纏繞成線圈的形狀, 外部涂催化劑,確保其對(duì)可燃?xì)怏w有反應(yīng);而另一個(gè)線圈則覆蓋陶瓷,對(duì)可燃?xì)怏w無(wú)反應(yīng)。選擇同樣電阻值的兩個(gè)線圈配對(duì),形成傳感器的檢測(cè)珠和參考珠,并將檢測(cè)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?xì)怏w進(jìn)入傳感器,高溫的檢測(cè)珠會(huì)使可燃性氣體發(fā)生無(wú)焰燃燒,從而導(dǎo)致溫度進(jìn)一步提升;參考珠對(duì)于可燃?xì)怏w無(wú)反應(yīng),所以其溫度不會(huì)改變。檢測(cè)珠溫度的提升,將導(dǎo)致電路失衡,最終電信號(hào)將被轉(zhuǎn)換為氣體濃度讀數(shù)顯示在儀器屏幕上。由于只有少量可燃?xì)膺M(jìn)入傳感器內(nèi)部發(fā)生無(wú)焰燃燒,傳感器又是采用防爆設(shè)計(jì),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(shì):
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(shì)和劣勢(shì)。
催化燃燒式傳感器應(yīng)用廣泛,設(shè)計(jì)方案比較簡(jiǎn)單,是較為經(jīng)濟(jì)的可燃?xì)怏w傳感器,這是一項(xiàng)重要的優(yōu)勢(shì)。這類傳感器的另一項(xiàng)主要優(yōu)勢(shì)在于能夠燃燒可燃?xì)怏w,也就是說(shuō),理論上講,這類傳感器可檢測(cè)所有可燃?xì)怏w。但是,在功耗和儀器運(yùn)行時(shí)間方面,這項(xiàng)巨大的優(yōu)勢(shì)也可能成為劣勢(shì)。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?xì)怏w,所以功耗比其它類型的傳感器更高。氣體燃燒式傳感器的另一項(xiàng)劣勢(shì)在于,催化燃燒式傳感器在氧氣含量嚴(yán)重不足的環(huán)境中無(wú)法檢測(cè)可燃?xì)怏w,因?yàn)榭扇細(xì)怏w的燃燒需要氧氣。對(duì)于可能抑制或毒化檢測(cè)珠的物質(zhì)環(huán)境,催化燃燒式傳感器無(wú)法發(fā)揮氣體檢測(cè)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,隨著時(shí)間的流逝,會(huì)部分恢復(fù)喪失檢測(cè)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(fù)已經(jīng)喪失的檢測(cè)能力。
紅外傳感器
簡(jiǎn)介和工作原理:
在可燃?xì)怏w檢測(cè)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的檢測(cè)設(shè)備,而且應(yīng)用越來(lái)越廣泛。氣體進(jìn)入傳感器之后,暴露在紅外線光束環(huán)境中,傳感器通過(guò)光學(xué)檢測(cè)器測(cè)量可燃?xì)怏w吸收的特定波長(zhǎng)的光線強(qiáng)度。傳感器對(duì)光學(xué)檢測(cè)器的響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行優(yōu)化,確定具體的氣體類型,通常是丙烷或甲烷。如果進(jìn)入傳感器的氣體濃度增加,吸收的光線強(qiáng)度會(huì)成比率增長(zhǎng),從而提升檢測(cè)器的信號(hào)強(qiáng)度。然后傳感器將這些信號(hào)發(fā)送至微處理器,以便與零可燃?xì)怏w含量參考點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比,從而生成可燃?xì)怏w(即丙烷或甲烷)的濃度數(shù)據(jù)。
紅外傳感器的優(yōu)點(diǎn)和劣勢(shì):
與催化燃燒式傳感器類似,紅外傳感器也有自身的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)。紅外可燃?xì)怏w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(shì)。催化燃燒式可燃?xì)怏w傳感器是能耗較高的氣體傳感器,而紅外可燃?xì)怏w傳感器能耗較低。對(duì)于紅外傳感器來(lái)說(shuō),充滿電之后的運(yùn)行時(shí)間增加,這是巨大的優(yōu)勢(shì)。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?xì)怏w檢測(cè),這是這種設(shè)備的另一項(xiàng)優(yōu)勢(shì)。紅外傳感器的第三項(xiàng)優(yōu)勢(shì)在于,它不會(huì)像催化燃燒式傳感器那樣因?yàn)槎净瘎┖鸵种苿┒軗p。當(dāng)然紅外傳感器也有劣勢(shì)。紅外傳感器對(duì)于氫氣、乙炔、丙稀晴、苯胺和二硫化碳等可燃?xì)怏w無(wú)反應(yīng),這是紅外傳感器的劣勢(shì)。環(huán)境高濕度以及環(huán)境溫度和壓力變化對(duì)于紅外傳感器信號(hào)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性響應(yīng)特性。也就是說(shuō),儀器根據(jù)某種特定氣體的要求標(biāo)定以后,如果出現(xiàn)其它氣體,儀器讀數(shù)是線性的,而且有比較接近的標(biāo)定系數(shù)。紅外傳感器的性能與其不同。
ventis pro5設(shè)備包含兩個(gè)不同的用于檢測(cè)可燃?xì)怏w的紅外傳感器:
甲烷紅外傳感器(ch4 ir)和可燃?xì)怏w紅外傳感器(lel ir)。
甲烷紅外傳感器(ch4 ir)
對(duì)于甲烷之外的其它氣體,甲烷紅外傳感器的響應(yīng)非線性程度很大。例如,如果存在甲烷氣體,甲烷紅外傳感器可產(chǎn)生線性響應(yīng),如果出現(xiàn)的是戊烷,讀數(shù)將高于實(shí)際lel數(shù)值。這種傳感器對(duì)于其它氣體會(huì)產(chǎn)生非線性響應(yīng),所以無(wú)法像催化燃燒式傳感器那樣利用簡(jiǎn)單標(biāo)定系數(shù)修訂讀數(shù)。傳感器對(duì)于甲烷的整體敏感度很好,因此適合用于0至99%體積濃度甲烷的檢測(cè)。請(qǐng)參見以下圖示,其中展示了甲烷紅外傳感器對(duì)于其它相關(guān)氣體的非線性響應(yīng)特性。
下表所示為傳感器讀數(shù)2.5%vol時(shí),各可燃?xì)怏w的實(shí)際濃度。
檢測(cè)的可燃?xì)怏w 儀器讀數(shù)
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(shù)時(shí)候,檢測(cè)氣體的實(shí)際濃度低于儀器讀數(shù)。但是對(duì)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(cè)甲烷之外的其它氣體,必須了解環(huán)境中含有哪些可燃?xì)怏w,以及甲烷紅外傳感器對(duì)于特定氣體的響應(yīng)特性。
可燃?xì)怏w紅外傳感器(lel ir)
與甲烷紅外傳感器不同,如果可燃?xì)怏w紅外傳感器根據(jù)丙烷的要求進(jìn)行標(biāo)定,對(duì)于其他可燃?xì)怏w的響應(yīng)線性程度更高。圖中所示為可燃?xì)怏w紅外傳感器對(duì)于常見可燃?xì)怏w的響應(yīng)情況。
用丙烷對(duì)紅外傳感器進(jìn)行標(biāo)定,用戶可使用如下所示標(biāo)定系數(shù)計(jì)算檢測(cè)的可燃?xì)怏w的實(shí)際濃度。
采樣氣體 標(biāo)定系數(shù)*
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(biāo)定系數(shù)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(biāo)定系數(shù)也不相同,公差為+/-25%vol。
將上述標(biāo)定系數(shù)用于修訂儀器的氣體檢測(cè)讀數(shù),用戶可將丙烷讀數(shù)換算為具體檢測(cè)氣體的濃度。這種傳感器的劣勢(shì)在于,傳感器對(duì)于某些氣體(例如甲烷、乙烯和二氯乙烷)的響應(yīng)性能有限。有關(guān)情況可參見上表,其中標(biāo)定系數(shù)不低于3。
哪一種傳感器適合我?
我們對(duì)不同傳感器技術(shù)的功能、優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì),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(dāng)可燃?xì)怏w傳感器時(shí)的快速指南。
哪一種可燃?xì)怏w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(shì):催化燃燒傳感器 優(yōu)勢(shì):紅外傳感器
•多種可燃?xì)怏w的作業(yè)環(huán)境,包括乙炔和氫氣 •比較長(zhǎng)的運(yùn)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(shì):ch4紅外傳感器 優(yōu)勢(shì):lel紅外傳感器
•只需要檢測(cè)天然氣,或只能夠接受%vol形式的甲烷讀數(shù) •需要檢測(cè)多種可燃?xì)怏w,能接受傳感器對(duì)于甲烷、乙烯和二氯乙烷的較低響應(yīng)程度
•主要檢測(cè)甲烷或天然氣,但是環(huán)境中可能包含其它已知的可燃?xì)怏w •可確定檢測(cè)的氣體類型,而且有必要使用標(biāo)定系數(shù)
•需要% lel讀數(shù),而不是% vol讀數(shù)
看到這里您應(yīng)該很清楚應(yīng)該選用哪款可燃?xì)怏w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。