CN107064406A - 在线总烃浓度监测报警方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在线总烃浓度监测报警方法，主要解决现有催化燃烧原理的可燃气体检测报警器监测技术中响应时间长的问题。本发明通过采用一种在线总烃浓度监测报警方法，将符合安装区域防爆要求的固定式催化燃烧原理的可燃气体检测报警器的探头部分安装于废气输送管道中对废气中总烃浓度进行监测，采集传感器输出的4～20mA信号送入控制系统，测量信号的变化速率，当信号增加速率超过设定值时，系统向废气处理装置发出预警信号，为废气处理装置采取应对措施提供数据支持,本技术方案较好地解决了催化燃烧原理的可燃气体检测报警器监测技术中响应时间长的问题，可用于在线总烃浓度监测报警中。

Description

在线总烃浓度监测报警方法
技术领域
本发明涉及一种在线总烃浓度监测报警方法。
背景技术
用于炼化、储运等行业中废气环保处理的气体处理装置，其可处理的废气浓度通常有一个范围，当入口废气浓度超出设定值时，会产生处理效率下降等问题，甚至发生超温、爆炸等安全风险，为此通常需要快速(一般小于5秒)掌握入口废气中的总烃浓度，以便于控制系统通过稀释、排空等手段保护气体处理装置。
目前常见的在线气体中总烃浓度监测装置或系统，通常采用火焰离子化检测器，多为针对固定污染源排放的废气中总烃浓度监测，虽然也叫在线监测系统，但是由于应用要求的不同，通常不追求监测的快速响应，特别是为了获取环保关注的非甲烷总烃的浓度值，对气体样品还要经过色谱柱或者氧化炉分离甲烷等程序，实际响应时间一般大于1分钟，因此无法保障气体处理装置的工艺控制和安全保障所需要的快速响应要求。单纯的采用氢火焰离子化检测器直接测量废气中的总烃浓度，虽然响应时间较快，但是价格昂贵，同时需要持续补给氢气、空气等消耗气体，系统的安全设计也比较麻烦，同时高浓度气体易造成氢火焰离子化检测器熄火。此外，基于不分光红外线原理、光离子化原理或者催化燃烧原理的可燃气体检测报警器已经在工作场所空气中可燃气体浓度监测中得到较为广泛的应用，但是张贺等在《浅析石化企业常用气体报警器的特性及使用中的注意事项》(《安全、健康和环境》2011年第11卷第9期：24-27)一文中指出不分光红外线原理的传感器存在只对一种或者几种特定的烃类有响应的缺点，不适用于广泛的通用的总烃浓度在线监测，市面上已有的光离子化原理的传感器对于甲烷等电离难度较大的气体没有响应，同样不适用于广泛的通用的总烃浓度在线监测。目前应用较广的固定式可燃气体检测报警器所采用的传感器为催化燃烧原理，由于惠斯通电桥的特点，决定了存在达到温度平衡需要较长的响应时间，目前GB 12358-2006《作业场所环境气体检测报警仪通用技术要求》以及JJG693-2011《可燃气体检测报警器检定规程》中对可燃气体检测报警器的T90响应时间要求为30s(泵吸式)或60s(扩散式)，均显著大于5s。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术中响应时间长的问题，提供一种新的在线总烃浓度监测报警方法。该方法具有响应时间短的优点。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：一种在线总烃浓度监测报警方法，将符合安装区域防爆要求的固定式催化燃烧原理的可燃气体检测报警器安装于废气输送管道中对废气中总烃浓度进行监测，采集传感器输出的4～20mA信号送入控制系统，测量信号的变化速率，当信号增加速率超过设定值时，系统向废气处理装置发出预警信号，为废气处理装置采取应对措施提供数据支持。
上述技术方案中，优选地，其特征在于所采用的可燃气体检测报警器的传感器部分为催化燃烧原理。
上述技术方案中，优选地，其特征在于所采用的可燃气体检测报警器为固定式。
上述技术方案中，优选地，其特征在于将符合安装区域防爆要求的固定式催化燃烧原理的可燃气体检测报警器的探头部分直接安装于废气输送管道中。
上述技术方案中，优选地，其特征在于控制系统采集可燃气体检测报警器的传感器输出的4～20mA的响应信号，并按照两种数据处理方式分别进行处理。
上述技术方案中，优选地，其特征在于控制系统不仅测量响应信号的绝对值并按照设定报警值向上级装置的可编程逻辑控制器或者分布式控制系统进行报警，同时分析响应信号的变化速率并按照设定的变化速率报警值向上级装置的可编程逻辑控制器或者分布式控制系统进行报警。
上述技术方案中，优选地，其特征在于控制系统对响应信号的采集频率＞10Hz。
上述技术方案中，优选地，其特征在于预设定的变化速率报警值为(0.9～1.1)mA/s，进一步优选的，预设定的变化速率报警值为1mA/s。
本发明为一种在线总烃浓度监测报警系统，它克服了已有方法的响应时间长的缺点，具有响应时间满足气体处理装置对监测报警快速性需求和价格低廉的优点，可以在相对较短的时间内根据传感器的响应信号的上升速率提前预警气体浓度的升高，显著克服了催化燃烧原理的传感器的原有的达到相应平衡所需时间较长的缺点，取得了较好的技术效果。
下面通过实施例对本发明作进一步的阐述，但不仅限于本实施例。
具体实施方式
【实施例1】
带有催化燃烧原理传感器的可燃气体检测报警器的探头部分安装在废气传输管道上，其中过滤网和传感器部分深入管道内部，对流经的废气进行总烃浓度监测，并将传感器对浓度的转化电信号(4～20mA)传输至监测系统。监测系统每隔0.1s测量一次电信号值，并计算每0.1s的电流信号变化值，将电信号值、电信号/时间变化值与电信号报警值(8.8mA)、预设电信号/时间变化报警值(1mA/s)和分别进行持续比较。
当由于管路泄漏等其他原因，造成管道中废气的总烃浓度突然升高时，假定迅速由正常时的1％LEL(LEL：可燃气体爆炸下限)上升到100％LEL，催化燃烧原理的传感器在3.5s内响应值由4.10mA持续上升到6.16mA，其中系统测算到的第3.5秒的电信号/时间变化值为1.1mA/s，大于预设电信号/时间变化报警值1mA/s，控制系统随即向上级装置的PLC控制系统发出预警信息。也就是上级装置在3.5s内就获知了废气中可燃气体浓度可能超过报警值的信息，可以及时根据预设程序启动引风稀释、关阀或者其他应急处置程序。
此时，传感器输出的电信号最大值为6.16mA(对应可燃气体浓度为13％LEL)，小于控制系统的电信号报警值8.8mA(对应可燃气体浓度为30％LEL)。
【实施例2】
带有催化燃烧原理传感器的可燃气体检测报警器的探头部分安装在废气传输管道上，其中过滤网和传感器部分深入管道内部，对流经的废气进行总烃浓度监测，并将传感器对浓度的转化电信号(4～20mA)传输至监测系统。监测系统每隔0.1s测量一次电信号值，并计算每0.1s的电流信号变化值，将电信号值、电信号/时间变化值与电信号报警值(8.8mA)、预设电信号/时间变化报警值(1.1mA/s)和分别进行持续比较。
当由于管路泄漏等其他原因，造成管道中废气的总烃浓度突然升高时，假定迅速由正常时的1％LEL(LEL：可燃气体爆炸下限)上升到100％LEL，催化燃烧原理的传感器在3.5s内响应值由4.10mA持续上升到6.2mA，其中系统测算到的第3.5秒的电信号/时间变化值为1.1mA/s，大于预设电信号/时间变化报警值1mA/s，控制系统随即向上级装置的PLC控制系统发出预警信息。也就是上级装置在3.5s内就获知了废气中可燃气体浓度可能超过报警值的信息，可以及时根据预设程序启动引风稀释、关阀或者其他应急处置程序。
此时，传感器输出的电信号最大值为6.2mA(对应可燃气体浓度为13％LEL)，小于控制系统的电信号报警值8.8mA(对应可燃气体浓度为30％LEL)。
【实施例3】
带有催化燃烧原理传感器的可燃气体检测报警器的探头部分安装在废气传输管道上，其中过滤网和传感器部分深入管道内部，对流经的废气进行总烃浓度监测，并将传感器对浓度的转化电信号(4～20mA)传输至监测系统。监测系统每隔0.1s测量一次电信号值，并计算每0.1s的电流信号变化值，将电信号值、电信号/时间变化值与电信号报警值(8.8mA)、预设电信号/时间变化报警值(0.9mA/s)和分别进行持续比较。
当由于管路泄漏等其他原因，造成管道中废气的总烃浓度突然升高时，假定迅速由正常时的1％LEL(LEL：可燃气体爆炸下限)上升到100％LEL，催化燃烧原理的传感器在3.5s内响应值由4.10mA持续上升到6.1mA，其中系统测算到的第3.5秒的电信号/时间变化值为1.1mA/s，大于预设电信号/时间变化报警值1mA/s，控制系统随即向上级装置的PLC控制系统发出预警信息。也就是上级装置在3.5s内就获知了废气中可燃气体浓度可能超过报警值的信息，可以及时根据预设程序启动引风稀释、关阀或者其他应急处置程序。
此时，传感器输出的电信号最大值为6.1mA(对应可燃气体浓度为13％LEL)，小于控制系统的电信号报警值8.8mA(对应可燃气体浓度为30％LEL)。
【比较例1】
带有催化燃烧原理传感器的可燃气体检测报警器的探头部分安装在废气传输管道上，其中过滤网和传感器部分深入管道内部，对流经的废气进行总烃浓度监测，并将传感器对浓度的转化电信号(4～20mA)传输至监测系统。监测系统每隔0.1s测量一次电信号值，将电信号值与电信号报警值(8.8mA)进行持续比较。
当由于管路泄漏等其他原因，造成管道中废气的总烃浓度突然升高时，假定迅速由正常时的1％LEL上升到100％LEL，催化燃烧原理的传感器由于固有的达到响应平衡所需时间较长的缺点，当电信号值上升到预设的电信号报警值8.8mA(对应浓度为30％LEL)所需要的时间为6.7s。
此时，上级装置的控制系统才获知了废气中可燃气体浓度超过报警值的信息并采取应急措施，但高浓度的可燃气体可能已经流经了从可燃气体检测报警器到主体装置之间的管路，进入了主体装置内部，发生燃爆或者其他风险。

Claims (9)

1.一种在线总烃浓度监测报警方法，将符合安装区域防爆要求的固定式催化燃烧原理的可燃气体检测报警器的探头部分安装于废气输送管道中，对废气中总烃浓度进行监测，采集传感器输出的4～20mA信号送入控制系统，测量信号的变化速率，当信号增加速率超过设定值时，系统向废气处理装置发出预警信号，为废气处理装置采取应对措施提供数据支持。
2.根据权利要求1所述在线总烃浓度监测报警方法，其特征在于所采用的可燃气体检测报警器的传感器部分为催化燃烧原理。
3.根据权利要求1所述在线总烃浓度监测报警方法，其特征在于所采用的可燃气体检测报警器为固定式。
4.根据权利要求1所述在线总烃浓度监测报警方法，其特征在于将符合安装区域防爆要求的固定式催化燃烧原理的可燃气体检测报警器的探头部分直接安装于废气输送管道中。
5.根据权利要求1所述在线总烃浓度监测报警方法，其特征在于控制系统采集可燃气体检测报警器的传感器输出的4～20mA的响应信号，并按照两种数据处理方式分别进行处理。
6.根据权利要求1所述在线总烃浓度监测报警方法，其特征在于控制系统不仅测量响应信号的绝对值并按照设定报警值向上级装置的可编程逻辑控制器或者分布式控制系统进行报警，同时分析响应信号的变化速率并按照设定的变化速率报警值向上级装置的可编程逻辑控制器或者分布式控制系统进行报警。
7.根据权利要求1所述在线总烃浓度监测报警方法，其特征在于控制系统对响应信号的采集频率＞10Hz。
8.根据权利要求1所述在线总烃浓度监测报警方法，其特征在于预设定的变化速率报警值为(0.9～1.1)mA/s。
9.根据权利要求1所述在线总烃浓度监测报警方法，其特征在于预设定的变化速率报警值为1mA/s。
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