可燃气体监测论文

可燃气体监测论文（共10篇）

可燃气体监测论文 篇1

对可燃、有毒气体浓度进行实时监测是防止可燃气体发生爆炸、燃烧的一个重要的手段。多年来,各国消防科技工作者对可燃、有毒气体场所气体浓度的测量做了很多研究,已研制出接触燃烧式传感器、金属氧化物半导体式传感器和电化学式传感器,这些传感器在可燃、有毒气体浓度监测中起到了积极的作用。但是,这些传感器通常需要带电作业,有导致可燃气体爆炸的潜在危险。不仅如此,采用上述原理的可燃、有毒气体传感监测装置还存在诸多缺点:使用寿命短、反应速度慢、容易中毒、稳定性差、不便维护。

光纤传感器由于其无电传输,具有本质安全性,适于远距离在线测量,可工作于易燃易爆环境以及强电磁干扰环境,具有传感单元结构简单、稳定可靠等特点。近年来,光纤气体传感检测技术已成为热点研究领域。

可调谐半导体激光吸收光谱(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS)是一种先进的气体检测技术,其具有灵敏度高、分辨率高、响应速度快等特点。利用半导体激光器的可调谐性和超窄谱宽的特性,通过扫描气体的某一条吸收谱线以实现快速检测气体的浓度,且避免了其他气体的交叉干扰。采用TDLAS测量技术往往需结合波长调制法,波长调制是将高频正弦波加载在低频的锯齿波上,并将叠加后的信号用来驱动光源发光,该光束通过气室被气体吸收后,带有气体浓度的光信号进入光电探测器,光电探测器将光信号转换为电信号,输出的电信号进入滤波锁相电路,被高频正弦信号的二倍频信号解调就能得到反映气体浓度信息的二次谐波信号。波长调制法可以有效地抑制高频背景噪声,使得探测极限可以达到10-6～10-7的吸收单位。与传统的测量方法相比,以可调谐半导体激光器为光源的TDLAS测量方法干涉小、成本低、器件性能稳定,可通过光纤远距离传输,避免了恶劣环境的干扰,在气体浓度测量方面具有广泛的应用前景。

1 波长调制原理

光通过含有某种气体成分的气室时会被吸收,根据比尔-朗伯特(Beer-Lambert)定律,可得入射光强I0、出射光强I、吸收路径及气体的浓度之间的关系式:

式中:α(v)为气体吸收系数;L为吸收路径的长度;C为气体的浓度。

当光源的中心波长为v0,若以频率ω、振幅vm对光源的出光频率进行调制,那么光源的瞬时波长为:

经过气体吸收之后的光强可以展开为Fourier级数:

式(3)中的An为不同谐波成分的幅值,其表达式如式(4)所示。

式中:θ=ωt 。

一般情况下,αCL≪1。则式(4)可改写为:

式中:α=Sχ(v);S为吸收线强;χ(v)为面积归一化的吸收线型。

从式(5)可以看出,谐波大小与气体的浓度、吸收强度和吸收路径的长度成正比。对于气体来说,其吸收谱线主要有两种展宽,一是由于分子碰撞而造成的均匀加宽,即洛伦兹展宽;二是由于分子热运动而造成的非均匀加宽,即多普勒展宽。然而,在通常情况下多普勒展宽占主要作用,此时吸收的线型可表示为χG。

式中:γD为多普勒展宽线型下的半峰谱宽;T和M分别为开尔文温度和分子量。

把式(6)分别带入式(5),就可以得到与气体浓度相关的二次谐波信号:

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由式(8)可见,二次谐波信号与气体的浓度,气室长度和初始光强有关,检测二次谐波信号就可以获得气体浓度信息。

由于在实际测量时,气室长度一般不会发生变化,而初始光强却可能产生改变,因此笔者将二次谐波信号和输入光强的比值作为气体浓度标定值,这样可以消除光源波动、光纤接入、光纤传输等各种光强变化产生的影响。

2 系统设计

2.1 仪表设计

笔者设计的气体浓度检测仪由两大部分组成:一是仪表部分,主要由DFB激光器、光电探测器和信号处理运算电路组成;二是传感探头部分,主要由光纤、准直器和气室组成。其结构见图1所示。

如图1所示,气体浓度检测仪可以携带多个传感探头,传感探头和仪表之间通过光纤连接,含有浓度信息的光信号通过光纤传输到仪表进行处理。由于传感探头仅由无源器件组成,可以确保传感探头的本安特性和抗电磁干扰能力。分离式设计充分体现了光纤传感的无源和本质安全的特性,且可以实现分布式测量,特别适合于石油化工等易燃易爆的恶劣环境。

2.2 系统设计原理

图2为甲烷光纤气体传感器的系统原理图。

从图2可以看出,笔者设计的系统主要由光源驱动部分、光源温度控制部分、光电转换(PIN)、前置放大部分、传感探头部分、锁相乘法及滤波电路部分以及信号处理部分构成。其中,CPU控制DA产生低频的锯齿波,将模拟电路生成的高频正弦波加载在锯齿波上,以驱动光源发光。光源发光通过光分路器分成4路分别传输经4个气室吸收后,PIN将带有气体浓度信息的光信号转换成电信号,然后通过前置放大和高通滤波电路,滤除低频锯齿波,将带有气体浓度信息的高频正弦输入锁相乘法器,与二倍频的高频信号相乘后,再经低通滤波电路就得到反映气体浓度的二次谐波信号。通过二次谐波信号和光强的比值的变化,获得瓦斯气体标定值,并进行浓度运算、显示等处理,若浓度变化超过设定值,系统就会发出报警信号。

3 实验研究

笔者以煤矿瓦斯检测为例。煤矿井下环境恶劣、含有多种易燃易爆气体,且瓦斯含量丰富易发生瓦斯爆炸和瓦斯突出等灾害。为检验此技术研究的成效,将此新型瓦斯多通道光纤气体传感器安装在煤矿井下,测定不同位置处瓦斯浓度,并通过长期监控运行,考核该装置对矿井恶劣环境(高粉尘、高湿度、冲击、振动、电磁干扰等)的适应性。光纤瓦斯传感检测仪分别被安装在采掘工作面、回风巷道、机电峒室等位置,采用悬挂方式安装,安装位置距地面大约0.5 m,并在同一位置安装传统的瓦斯传感器与之对比。实验结果如图3所示。

如图3所示,两种传感器测量曲线基本一致,由于GJG4传感器对除CH4以外气体不敏感,曲线平滑;催化燃烧式传感器对环境温度及其他可燃性气体有反应,测量曲线有毛刺。而且传感器调校后安装井下,经过长期的井下测试,工作非常稳定,基本没有维护,相比现用的催化燃烧式传感器需要每周调校,大幅度减少了维修人员的工作量。

4 结 论

光纤气体传感技术采用分离式设计,无源传感摇头和有源仪表之间通过光纤连接,含有浓度信息的光信号通过光纤传输到仪表进行处理。首创性地应用于化工、石油、石化、天然气、煤炭及民用燃气等行业,以及储运、隧道交通和其他工业气体浓度监测和报警领域,为安全性和可靠性要求较高的环境恶劣、易燃易爆场所与设施,提供了危害气体报警新技术,能够实现现场非电、远程、长期在线、分布式气体浓度监测预警。在一定条件下,还可以对灭火抢险救援现场进行探测,及时有效地提供气体监测信息,提高消防员的个人防护能力。经过实验研究,该技术相对于传统气体浓度探测技术,具有本质防爆、不受其他气体成分干扰、传输距离远、造价适中、反应速度快、分辨率高、精度高、稳定性好,基本免维护,不受电磁和恶劣环境影响,抗干扰能力强等特点,具有广阔的应用前景。

参考文献

[1]李政颖,王洪海,姜德生,等.多种气体一体化测量的光纤传感技术研究[J].应用激光,2006,26(6):436-442.

[2]李政颖,王洪海,程松林,等.光纤气体传感的双光路相位保持方法[J].光学学报,2009,29(3):728-732.

[3]阚瑞峰,刘文清,张玉钧,等.基于可调谐激光吸收光谱的大气甲烷监测仪[J].光学学报,2006,26(l):67-70.

可燃气体监测论文 篇2

为了预防、控制和处理硫酸泄漏事故，快速、有序、高效地开展应急救援工作，最大限度地减少人员伤亡，减轻环境污染事故和降低财产损失，迅速恢复正常的生产，保证企业安全，维护社会稳定。本着“自救为主、统一指挥、分工负责”的原则，根据单位实际情况，制订本安全事故应急预案。

二、适用范围

此预案适用于生产过程中发生硫酸泄露而引起的工作人员及周围人员的身体伤害及因此可能造成的人身伤亡事故。

三、硫酸泄漏应急指挥组织机构

1、硫酸泄漏应急救援工作实行部门统一组织领导和各部门牵头负责相结合的原则。

2、成立应急救援指挥部

四、应急救援机构职责

应急救援指挥部：

1、在发生硫酸泄漏事故时，负责事故现场应急处置和抢险救援以及善后处理的组织指挥工作。

2、根据事态发展，是否启动应急预案，如需要立即启动应急预案，并协助组织行动。

3、组织此类事故应急演练。

应急救援队伍及职责：

1、抢险抢修组： 组长：铬盐工段生产厂长

成员：红矾、铬酐、焙烧、原料、动力车间成员 职责：负责现场抢险、抢修或消除事故隐患，防止事故进一步扩大。

2、抢险救护组： 组长：工艺质量部部长

成员：工艺质量部、电气工程部成员

职责：及时抢救受害人员，负责联系伤员的现场医疗及运送，负责内部人员疏散、隔离。

3、抢险处理组： 组长：生产管理部部长

成员：生产管理部、技术设备部成员

职责：抢险救援结束后，处理组人员要保护事故现场，对相关人员进行检查，防止再生事故的发生。

五、应急预案的启动：

1、硫酸发生泄漏后，被硫酸喷洒或者是溅到身上的人员应立即进行冲洗并尽快脱离现场，并向夜间厂部值班人员报告事故基本情况。 2、指挥部成员接到汇报后，迅速做出判断，是否启动本预案，如需要，立即启动。

3、应急救援原则：坚持统一指挥、协同作战、以人为本的原则，及时有效的实施急救和安全转移，减少事故损失。

4、必要时要停产及时疏散其它相关人员，避免给周围人员造成伤害。

5、各应急救援组要各负其责进行抢险救援行动。

六、应急救援注意事项：

1、救援人员一定要做到自我防护，应穿好防护服，戴好防护用具，佩戴好防毒面具等。

2、现场医疗急救要按照先重后轻的原则。

七、应急救援结束后，要将救援工作情况做出总结。

附件： 现场救护方案

由于硫酸为强酸性腐蚀物品，并且在高浓度下对人体有烧伤的可能，挥发出来的氯化氢气体对呼吸道有强烈的刺激性;因此，被硫酸喷洒或者是溅到身上必须立即用大量的清水冲洗，再以0.5%的碳酸氢钠溶液清洗，同时离开泄漏现场。如果溅到眼睛内，必须立即用大量的清水冲洗并送医务室急救。

一、泄漏控制

A、泄漏控制时的注意事项：

1、进入现场的人员必须穿防酸服、防酸碱雨鞋，戴全防护面罩。

2、应急处理时严禁单独行动，要有监护人。

B、泄漏控制

1、确认漏酸罐及其漏酸部位。

2、将漏酸大罐和空罐的排酸阀打开(实现液位平衡)，同时打开漏酸大罐排污阀(进行倒酸应急处理)并切换好倒酸阀门。

3、将装酸的应急槽或应急空罐的阀门打开，进行倒酸，控制好液位，以防冒酸。

4、将罐区地面酸进行回收，将回收的酸打至空罐等候处理。

5、通过倒酸、排污同时进行后，确认漏酸大罐酸已被排空，停止倒酸。

6、在采取以上措施的同时，对酸库的废水排放口及其沿路下水道加电石渣、生石灰或弱碱中和。

7、用大量的消防水冲洗泄漏处，稀释泄漏的工业硫酸。

8、要防止泄漏物扩散，殃及周围的建筑物、车辆及人群，万一控制不住泄漏，要及时处置泄漏物。

二、泄漏物的处置

可燃气体监测论文 篇3

关键词：AP1000；核电站；550KVGIS；SF6；在线监测

中图分类号：TM835 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）08-0136-02

三门核电一期工程建设2×1251MW的半速汽轮发电机组，发电机励磁方式为静态励磁。2台机组均采用发变组单元接线，以500kV电压等级接入电网系统。发电机出口设断路器，发电机与主变压器采用离相封闭母线相连接。主变高压侧通过金属绝缘封闭母线GIL连接至550kV气体绝缘金属封闭开关设备（又称GIS）组成的户内型开关站，通过此开关站向电网输送电能，因此GIS设备的安全运行对电站安全、经济效益以及电网的稳定性都至关重要。

室内六氟化硫（SF6）气体泄露线监测系统，主要是针对新型无人值班开关站室内SF6组合电器设备SF6绝缘气体泄漏的在线监测报警系统。

三门核电550kVGIS开关站SF6气体泄漏在线监测系统采用国外新型灵敏度高的SF6-O2传感器和温度及湿度传感器。当室内SF6气体及氧气浓度发生极小变化时，SF6气体泄漏在线监测系统均可以及时反映出环境的变化。传感器监测的SF6气体通过热裂解联合化学的方式转换成电信号，经过信号放大，抗干扰网络，由16位高精度A/D将模拟量信号转换成数字信号传递至计算机和单片机对信号进行分析处理，可以零点跟踪将测量结果通过RS485总线模式传递至主控制器，主控制器可以实现对数据处理、存储、显示、报警、风机控制等功能，并将结果传送到远程计算机。

1 SF6气体泄露的原因

GIS设备中SF6气体泄露的原因主要有以下5个方面：（1）工厂制造精度不够，设备外壳有砂眼、密封质量不过关、设备装配不当等；（2）SF6设备现场安装不当，或大修大拆后密封面处理不到位；（3）SF6设备运行过程中产生振动，如开关分合等；（4）密封材料老化造成泄露；（5）设备在补齐、测量微水等操作后，阀门闭合不严，设备阀门中波纹管开裂。

2 SF6气体泄露危害

六氟化硫气体（SF6）是一种无毒、无色、无味、在常温下无腐蚀性能的惰性气体，具有极高的电绝缘强度和较低的熔点，其绝缘能力约为空气的215倍，此外它还具有很好的灭弧能力，因此被作为良好的绝缘和灭弧介质广泛应用于电力行业的高压设备中。目前，SF6气体成为高压及超高压断路器、GIS设备中最主要的绝缘和灭弧介质。同时550KVGIS设备中SF6气体泄露也会产生如下问题：

2.1 降低GIS设备性能及危害人员安全

SF6气体主要充当绝缘和灭弧介质，在电弧及局部放电，高温等因素影响下，SF6气体会进行分解，它的分解产物遇水分后生成腐蚀性电解质，尤其是一些高毒性分解物，如SF4、HF、SO2等有毒气体，同时HF、H2SO4、SO2同样具有强腐蚀性，对设备常常腐蚀作用，同时也在降低设备的绝缘性能和机械参数。

在550KVGIS室内，由于环境相对封闭，空气流动比较缓慢，SF6气体及其分解产物会在室内积累，以及SF6气体无色、无味的特点，从而现场工作人员产生极大的危害。当SF6气体积累在室内地面以上低层空间并达到一定的量时，便会造成室内局部缺氧，从而导致工作人员窒息，甚至可能的致命危险。

2.2 降低SF6气体绝缘和灭弧性能

SF6气体在压强为101.325kPa、气温20℃条件下具有优越的绝缘和灭弧性能，但设备中SF6气体的泄露对气体的压强产生影响，从降低了SF6气体的绝缘和灭弧性能。

2.3 加剧环境温室效应

SF6气体具有强烈的温室效应，温室效应是CO2的23900倍，因此SF6气体的泄露对于大气环境将产生巨大的危害。

2.4 降低电站经济效益，增加设备的运行成本

SF6气体价格昂贵，且550kVGIS设备是核电站输送电能的关键枢纽，如若SF6气体泄露造成频繁充气会对电站运行造成巨大的经济损失，同时也会增加GIS设备的运行成本。

3 SF6气体在线监测系统功能

SF6气体泄漏在线监测系统主要由三大单元组成：（1）气体采集单元，主要功能是完成各测量点气体采集；（2）气体分析单元：主要功能是完成SF6定量分析，氧气定量分析、温度及湿度测量；（3）主机及辅助功能单元，主要功能是完成各单元协调工作，显示、报警、启动轴流风机等。

3.1 气体采集单元

主要功能及参数：

*测量点：12路+1路零点校对；最大可扩充至32路；

*气体流速：3L/min、气体管道可长达数百米；

*采样管道：外径?6PVC，内径?3PVC；

*取样方式：长寿命电磁泵，噪声低；

*内置5μ孔径的过滤器，可有效过滤空气中其他杂质。

3.2 气体分析单元

主要功能与参数：

*SF6测量范围：0-1500ppm，精度大于等于50ppm，分辨率为1ppm；

*氧气测量范围：0-25%，误差不大于0.5%，分辨率：0.1%；

*温度测量范围：-30℃～+60℃，精度0.5℃；

*湿度测量范围：0～100%，精度1%；

3.3 气体监测主机

主要功能与参数：

*室内SF6气体及氧气含量测量显示功能；

*室内温度计湿度测量显示功能；

*SF6气体浓度超标报警及氧气浓度低报警功能；

*定时通风功能、人工强制排风功能、缺氧或SF6含量超标强制排风功能；

*发生报警时，自动开启风机和声光报警；

*支持红外人体监测，自动启动风机或语音提示。

SF6气体泄露监测系统共计设置10个监测点，监视和探测区域位于GIS室的低处，将全天候的检测SF6气体及氧气浓度的变化。SF6气体泄露监测系统的监控主机上会显示室内SF6气体以氧气浓度的实时数据，可以很直观的告知工作人员550KVGIS室内环境状况。当工作人员接近主机约5m范围内时，语音播报系统将会自动播报当前的GIS室内环境状态。如室内环境正常，系统会语音提示准许人员进入，如GIS室内任何地方的O2含量低于18%或SF6气体大于1000ppm，将就地报警并将报警信号经过上述设备的接口传至网络微机监控系统（NCS）和DCS系统，同时连锁启动室内的轴流风机，当GIS室内环境满足要求时，方可允许工作人员进入室内。监测数据还可通过485总线、以太网方式上传至NCS。同时设置有5个声光报警灯，分别位于550kVGIS厂房的5个出入口处。系统非常有效的保证在发生气体泄漏或者O2含量不足的情况下人员的人身安全。

4 结语

SF6气体泄露在线监测系统适应了当前SF6气体高压设备发展的趋势，保证了GIS设备的设计功能，同时为工作人员提供了良好的工作环境，以及可靠的安全保护，同时具有很好的经济效益。

参考文献

[1] 袁仕奇.高压电气设备SF6气体泄漏检测方法比较.

[2] 杨润生.SF6气体泄漏监控报警系统在GIS高压组

合开关室中的应用.

[3] 电业安全工作规程.

[4] 顾军.AP1000核电核电厂系统与设备[M].原子能

出版社，2010.

可燃气体监测论文 篇4

关键词：ZigBee,可燃气体,cc2530

随着我国能源结构的不断完善,越来越多的可燃性气体成为了人们日常生活中不可或缺的重要能源。但可燃性气体具有易燃易爆特性,如果在使用中操作不当或设备密封不好,都可能发生可燃气体泄漏现象,进而酿成火灾或爆炸事故,给国家和人民的生命财产造成损失。为了有效预防可燃气体泄漏事故,本文提出一种基于Zig Bee技术的室内可燃气体监测系统,以MQ系列传感器和cc2530芯片组成传感结点和协调器结点,构成无线数据采集网络,实现对室内可燃气体的检测和预警。该系统具有功耗低、稳定可靠、易于维护等特点。

1 系统总体方案设计

本系统由信息收集处理结点和传感器结点组成,系统结构如图1所示:

从图1中可以看出,系统由协调器结点、传感结点、上位机和WEB服务器组成。传感结点负责采集室内可燃气体的浓度,然后将浓度值转换成相应的电压信号,再通过处理电路对信号进行比较、放大、滤波,最后将信号通过Zig Bee协议发送给协调器结点。协调器结点通过Zig Bee协议,建立一个以自己为中心的星型网络,等待传感结点加入网络并接收传感结点发来的可燃气体浓度信息。上位机通过串口与协调器结点相连,对协调器结点发来的数据进行处理。上位机一方面通过网络将数据发送到WEB服务器,以便用户通过访问WEB服务器进行实时查看,另一方面在室内可燃气体的浓度超过阈值时,使用内置的移动通信模块(如GSM模块)直接向用户的手机发送警报信息。

2 协调器结点

协调器结点是整个系统的核心部件,它不仅要负责建立Zig Bee网络,而且要负责将传感结点发来的信息转发给上位机进行处理。为了快捷可靠地实现Zig Bee网络,本系统选择TI公司的cc2530 芯片来实现协调器结点。cc2530 是一款支持Zig Bee协议的低功耗、低成本的SOC解决方案,具有丰富的外设控制功能,已经在汽车电子、工业控制和无线传感领域得到了广泛的应用[1,2]。协调器结点的工作流程如图2所示:

从图2 中可以看出,协调器结点首先初始化硬件,配置相应的寄存器,而后在整个可用频段内依次搜索可用的信道。如果当前信道被占用,协调器结点将检查下一个信道。如果当前信道没有被占用,协调器结点选择当前信道作为本系统的工作信道,而且配置相应的参数(如个域网标识PANID),建立以自己为中心的星型网络,等待传感结点的加入。如果收到一个传感结点发送的入网请求,协调器结点将向该传感结点发送回应信息,同意其加入网络。同时,协调器结点给该传感结点分配16 位短地址,并且将需要配置的其它网络信息传递给传感结点。

在传感结点加入网络后,围绕协调器结点组建的星型数据采集网络就可以基本形成。由于本系统的数据是通过上位机进行处理,因此协调器结点还需要把采集到的数据通过串口发送给上位机。Zig Bee网络在收发数据时采用的是数据帧形式,而上位机与协调器结点通信采用的是数据流形式,因此协调器结点在收到传感结点发送的数据帧后,需要对该数据帧进行拆分,从中取出可燃气体浓度数据,然后按照预设的串口协议格式,将数据组成串口数据流发送给上位机。

3 传感结点设计

由于准确采集可燃气体浓度是整个系统正常工作的基础,因此本系统采用灵敏度较高的MQ系列传感器(如MQ5,MQ7等)来构建传感结点。

MQ系统传感器使用在清洁空气中电导率较低的Sn O2作为气敏材料,当传感器所处环境中存在可燃气体时,传感器的电导率随空气中可燃气体浓度的增加而增大,使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出,因此MQ系统传感器具有响应恢复特性快、使用寿命长、稳定性可靠、抗烟雾、抗干扰的特点。对于传感结点的主控芯片,本系统同样采用cc2530,由该芯片对MQ传感器进行控制。传感结点的结构如图3所示:

从图3 中可以看出,MQ传感器对室内可燃气体浓度进行采集、放大和降噪滤波之后,将其转化为模拟信号并对该信号进行输出。由于MQ传感器的模拟输出端连接到cc2530 的模拟输入端,因此cc2530可以通过内置的12位的ADC(模数转换器)对输入的模拟信号进行转换。传感结点在完成AD转换(模数转换)之后,将气体浓度数据组成Zig Bee网络中使用的数据帧,然后将该数据帧发送给协调器结点。传感结点的工作流程如图4所示:

从图4 中可以看出,传感结点首先进行硬件初始化,而后向协调器结点发送加入网络的请求。在得到协调器结点的回应后,传感结点接收协调器结点分配的短地址和其他网络参数,然后根据这些参数进行寄存器的配置。在配置完成之后,传感结点开始通过MQ传感器对室内可燃气体的浓度进行采集,然后将其转换成数据信息并通过Zig Bee网络发送给协调器结点。由于本系统需要持续监测室内可燃气体的浓度,因此传感结点在加入Zig Bee网络后会不断地重复浓度采集、AD转换和数据发送的过程,使得整个系统可以及时发现室内可燃气体的浓度变化。

4 上位机设计

上位机是整个系统的数据处理中枢,它负责处理协调器结点收集到的可燃气体浓度数据。上位机与协调器结点的连接如图5所示:

从图5 中可以看出,上位机与协调器结点通过串口相连。协调器结点收集到的室内可燃气体浓度数据可以通过串口源源不断地发传给上位机。除此之外,上位机还包含与WEB服务器通信的网络模块和与用户移动终端通信的移动通信模块。通过网络模块,上位机可以将室内可燃气体的浓度信息发送到WEB服务器上,方便用户进行实时查看。在室内可燃气体浓度超过阈值时,上位机还可以通过移动通信模块及时向用户发出警报信息。

为了降低系统发出错误警报的比率,本系统中使用了多个传感结点,上位机根据多个传感结点采集的数据计算室内可燃气体浓度的平均值。如果平均值低于设定的阈值,上位机只将数据上传到WEB服务器,用户可以随时通过访问WEB服务器进行查看。相反,如果室内可燃气体浓度的平均值高于设定的阈值,上位机在继续将数据上传到WEB服务器的同时,立即通过移动通信模块向用户发出警报。

5 总结

可燃气体检测报警器使用规范 篇5

在油气田勘探、开发、集输等生产过程中，为规范可燃气体检测报警器的安装和使用，准确预报可燃气体的浓度及预防火灾爆炸事故，特制定本标准。

本标准中附录A是提示的附录。

本标准由中国石油天然气集团公司提出。

本标准由石油工业安全专业标准化技术委员会归口。

本标准起草单位：中国石油天然气集团公司安全劳动保护科学技术研究所。

本标准主要起草人：王国春、张继峰、许铁民、王秀云、傅祖贤、张庆泉

1范围

本标准规定了安全使用可燃气体检测报警器应遵守的基本准则。

本标准适用于陆上石油与天然气勘探、开发、集输等生产过程中的易燃、易爆场所安装和使用固定式可燃气体检测报警器。

2引用标准

下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。

SH 3063— 石油化工企业可燃气体和有毒气体检测报警设计规范

可燃气体监测论文 篇6

随着我国经济社会的发展, 天然气、液化气、煤气等清洁能源已在城镇居民用户中得到广泛应用, 但由于家用燃气本身是气态的, 不易察觉, 稍有不慎就会造成泄漏, 如果不能及早发现并报警控制, 就会导致有害气体浓度增加, 极容易发生燃气爆炸、生活火灾、中毒等严重后果。因此设计有效可靠的可燃气体监测系统能够对燃气火灾做到防患于未然, 而基于GPRS网络的可燃气体监测系统可以保证燃气的安全使用, 因此, 对可燃气体监测系统的研究和设计具有广阔的市场前景和应用价值。

2 Zig Bee技术

Zig Bee即IEEE802.15.4技术标准, 是WPAN (IEEE802.15工作组) 的标准之一。Zig Bee可工作在国际免授权的2.4GHz、欧洲868MHz和美国915MHz三个免费频段上, 工作在2.4GHz频段上具有250kbps的最高数据传输率, 典型应用的可靠传输距离为10米~75米, 其主要优势表现在:网络稳定性好、通信可靠、节点功耗低、开发成本低、时延短、网络容量大、数据安全等特点。

3 系统构成

根据可燃气体监测系统与Zig Bee技术的特点, 本文设计的基于Zig Bee技术的可燃气体监测系统主要由可燃气体传感器节点, 路由器节点, 可燃气体监测中心节点组成。其中, 可燃气体监测中心节点与传感器节点分别充当Zig Bee网络中协调器节点与终端节点。监测中心节点由ARM9来进行控制。

在本系统中, 整个Zig Bee网络采用树形拓扑结构, 可燃气体传感器节点主要负责可燃气体浓度数据信息的采集与发送;路由器节点主要负责网络的管理与数据的转发, 当小区面积较大时, 可通过增加路由器节点扩大网络的覆盖范围, 保证网络的连通;监测中心节点由ARM9充当控制核心, 对各子系统集中控制与管理, 主要负责网络的建立, 节点的管理, 数据的处理, 实时显示, 当浓度超出一定浓度阈值时, 控制报警装置发出声光报警, 并且通过GPRS模块通知相应住户燃气泄露。

4 系统的硬件设计

该系统主要由监测中心协调器节点, 路由器节点, 可燃气体传感器终端节点构成。

4.1 可燃气体传感器终端节点的设计。

本文采用TI公司推出的一款专门针对Zig Bee技术的SOC芯片CC2430, CC2430有低功耗模式, 在没有数据发送的时候, 前端节点进入休眠状态, 此时的耗电量仅为几十微瓦, 有中断挂起时能够很快地传输数据。要实现ZigBee信号的收发功能, CC2430只需要加上很少的外围器件, 便能够对I/O口进行控制, 本系统将它作为Zig Bee无线网络中的终端节点、路由器节点和协调器节点来使用。

在可燃气体监测Zig Bee网络系统中, 终端节点在设计的过程中, 里面带有可燃气体传感器模块、温度传感器模块、电源模块、报警电路模块等, 主要功能是采集住户家庭中的可燃气体和温度信息, 并发送信息给路由器节点。如果监测的数据显示有大量可燃气体产生, 并伴随室内温度升高则判定有火情, 发出火情报警信号;如果监测到空气中可燃气体含量超标, 则判断有燃气泄露, 发出燃气泄漏报警信号。

本系统使用的气体传感器是MQ2模块, 适用于家庭或工厂的气体泄漏监测, 温度传感器使用的是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器DS18B20, LCD模块显示当前的浓度值, 报警电路模块采用蜂鸣器, 系统中需要5V和3.3V供电, 电路还要采用AMS1117芯片进行电压转换, 路由器节点的设计和终端节点类似, 不再重复。

4.2 监测中心协调器节点的设计。

该Zig Bee无线网络监测中心协调器节点是整个系统的核心部分, 负责的功能包括建立、维持和管理网络、分配网络地址等, 因此对中央处理器的硬件性能要求比较高, 因此主控芯片选用基于ARM9平台的S3C2440芯片, 并且嵌入WINCE操作系统。LCD显示模块用来显示当前网络状况和接收到的数据信息, 配合按键模块, 进行菜单界面的显示。如果有可燃性气体泄漏, 并超过安全的范围, 会通过GPRS模块发信息给住户, 通知家人有安全隐患, 并且监测中心的报警器也会报警。本系统采用GPRS模块来进行短信报警, 使用的是GPRS模块SIM300。

5 系统的软件设计

在ARM9操作系统的编译上, 利用PB编译工具定制Windows CE系统平台。具体步骤为:根据目标硬件设备开发Bootloader、设备驱动程序, 裁剪和添加组件, 对某些配置文件进行修改, 然后封装所需要的各功能模块, 编译生成OS镜像文件, 通过以太网将镜像文件下载到目标设备, 完成平台的定制。

在应用程序的开发方面, 本系统采用Visual Studio 2008编写Win CE下运行的程序。本程序的主要部分是对2440的串口进行编程, 实现对CC2430模块和GPRS模块的控制, 并将报警信息通过GPRS模块传给燃气泄露住户。在本系统中, 只使用GPRS模块的短信息发送功能, 该模块只支持AT指令, 因此在程序设计过程中需要将指令转化为模块能识别的AT指令, 从串口发送给SIM300。

本系统的Zig Bee网络中协调器节点能够与S3C2440进行通信, 组建和维护无线Zig Bee网络, 并与网络中所有的节点进行通信, 协调器节点在启动后, 它首先执行硬件和网络的初始化, 硬件的初始化包括I/O口的配置, 中断的设置, 外围设备的初始化。网络的初始化包括网络的配置和网络的建立。完成初始化工作之后, 监测中心协调器节点就开始等待接收信息, 信息可能是来自S3C2440传来的指令信息, 也可能是来自其他节点发送过来的数据信息, 如果是S3C2440传来的指令信息, 协调器节点的CC2430将解析该指令, 并根据指令中包含的信息将指令发送到指定的节点, 当接收到的信息是其他节点发往S3C2440的信息时, 协调器节点将发送信息到S3C2440。

6 结论

本文对Zig Bee技术在可燃气体监测系统中的应用进行了研究, 并且将无线传感器网络和嵌入式系统结合在一起, 有一定应用价值, 该系统不仅可以应用于小区可燃气体报警, 还可以应用到许多领域, 如工业控制、智能家居等, 有广阔的应用前景。

摘要：本文应用无线传感器网络技术, 设计一套小区可燃气体监测系统, 此系统将小区内每个住户采集的可燃气体数据信息, 经ZigBee无线信道传输到小区可燃气体监测中心进行实时监控, 如果住户家里发生燃气泄漏, 则通过GPRS模块通知相应住户, 进行相应应急处理。

关键词：可燃气体监测,CC2430,ZigBee

参考文献

[1]郭龙江, 李建中, 李贵林.无线传感器网络环境下时-空查询处理方法[J].软件学报, 2006, 17 (4) .

[2]高守玮, 吴灿阳.ZigBee技术实践教程[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2009, 6.

可燃气体监测论文 篇7

关键词：GPRS,可燃气体,模块化,智能

化粪池是一种合理利用沉淀和厌氧发酵的原理,能够除去生活污水中悬浮性有机物的最初级的污水处理设施。但是由于其相对封闭的特殊环境,污水中的杂质在微生物分解的作用下产生大量可燃气体。若其浓度达到一定值后,遇明火容易产生爆炸事故,对人民的生命财产安全造成极大危害。近些年来,在我国由于化粪池内可燃气体聚集导致其浓度过高引发的爆炸事故频频发生,相关部门对城市中化粪池可燃气体监测系统的研究已经迫在眉睫。为了能够掌握环境污染的安全性指数,传统的环境监测常见的有单台仪器的间断方法、人工取样的实验室分析法。

使用传统的监测方法需要研究人员投入大量的人力、物力、财力到现场的数据采集工作中,对突发式的环境污染超标无法进行实时在线监控,存在众多不足之处[1]。本文设计了一种利用红外线传感器技术和通用分组无线服务技术(General Packet Radio Service,GPRS)无线数据传输的化粪池可燃气体监控系统,该系统是一种最小人工干预的安全预警的实时在线连续监测的自动化系统,更加准确有效地预防城市中化粪池可燃气体蓄积引发的爆炸事故,对市政环卫人员的正常工作具有重大意义。

1 系统设计方案

为了达到城市中化粪池可燃气体浓度监测的目的,满足系统实时性和网络化的要求,本文采用模块化思想将系统设计为3个子系统:可燃气检测系统、数据传输系统、监控中心系统,如图1所示。其中可燃气检测系统包括气体传感器、数据采集电路,用于现场可燃气浓度采集;数据传输系统是基于中国移动的GPRS网络,用于数据传输;监控中心系统是基于开发平台(Visual Computer,VC)的上位机软件,包含工作参数设置、可燃气浓度实时监控显示、浓度超标报警处理和历史数据查询模块,主要用于接收现场数据,对化粪池可燃气浓度实时状况做出判断,并同时向可燃气检测系统发送各种控制指令。

该系统首先通过高灵敏度、性能稳定的红外可燃气传感器获取化粪池中可燃沼气浓度值,然后将现场的监测数据传递给GPRS无线数据传输设备,再经过GPRS无线网络发送给远程监控中心,最后监控中心系统通过数据库和监控软件的完成对监测区域可燃气体的实时监控和险情警报。

2 可燃气检测系统

可燃气体检测系统是整个监测系统的关键部分,包含置于化粪池内的气体传感器、GPRS数据收发设备和电源等,主要负责实时地检测监测区域内可燃气体的浓度值,并将数据传递给现场GPRS终端。该子系统能够在监测区域现场无人看守的情况下,保证24小时无间断工作,将采集的数据通过GPRS无线网络自动发送给监控中心。

该可燃气检测系统采用固定式红外线可燃气体传感器,以单片机为控制核心[2],其结构如图2所示。首先传感器将化粪池内可燃气体的浓度值转换为电信号,再经过放大电路将微弱的电信号放大输出给模数转换电路,将可燃气体浓度值的模拟量转换成数字量最后传递给单片机控制中心。单片机结合外围显示、报警及通讯电路完成浓度值实时显示、浓度超标报警、数据传输等功能。该系统具有测量精度高、可靠性强、性能稳定、体积小等特点。

3 数据传输系统

数据传输系统基于GPRS无线网络和TCP/IP的数据分组协议设计,如图3所示,具有实时在线、数据传输效率高、传输距离不受限制、按流量收费的低成本、设备维修简单等优点,使得现场气体检测系统和监控中心之间高效地进行数据通信。GPRS数据收发设备类似GPRS手机通讯集成电路模块,是连接体检测系统和监控中心的桥梁。将单片机采集的气体浓度数据通过串行接口发送给装有中国移动客户识别模块(Subscriber Identity Module,SIM)卡的GPRS模块,然后监测数据经过GPRS网络自动传输至监控中心,同时监控中心也可以随时向现场监控设备发送控制命令。

4 监控中心系统

监控中心系统是整个可燃气体监测系统的控制核心,主要对现场传输过来的监测数据进行分析处理[3]。监控中心系统采用模块化的设计思想和多线程的编程技术,模块化设计有利于系统功能的添加,有效地进行系统维护。多线程采用多任务、并发的工作方式,最大限度地提高软件的运行性能。根据系统的功能需求,该监控中心系统软件设计由主线程、通讯子线程和数据存储子线程组成,其系统框架结构如图4所示。

监测中心系统中通讯子线程主要完成从GPRS网络中获取现场传输过来的监测数据包,数据存储子线程将读取的数据包进行解析校验,若校验正确方可用于软件界面线程实时浓度数据显示和浓度超标报警处理,同时将正确监测数据存入数据库用于今后用户对历史数据查询,并发送反馈包。软件界面主线程包含通讯状态控制、工作参数设置、实时数据显示、浓度报警处理、历史数据查询。系统用户管理多个功能模块,其中通讯状态控制模块设置监测中心系统通讯开启或关闭,工作参数设置模块设置报警浓度预警值,实时数据显示模块对采集的可燃气体浓度值实时显示,浓度报警处理模块对可燃气体浓度超标进行声光报警响应,历史数据查询模块用户可以对过去时间段不同监测区域的可燃气体浓度值进行查询,系统用户管理模块通过用户登录界面对用户的使用权限进行设置。

5 结语

该化粪池可燃气体监测系统将GPRS无线网络技术应用其中,使得系统更加智能化、自动化,能够更为高效、准确、实时地对可燃气体浓度进行远程监控。系统能够通过现场气体传感器对可燃气体进行实时监测、自动传输,随时查询监测区域的测量数据。其智能化体现在监控中心能够对可燃气体浓度超标作出报警指示,有效地预防化粪池可燃气体爆炸事故的发生。

参考文献

[1]王红旗.基于物联网的城市下水道及化粪池可燃气体监控预警系统的初步设计[J].电子世界,2011(11):10-11.

[2]余黎煌.家用煤气管道气体泄漏报警器的设计探讨[J].科技创新与应用,2013(34):47-48.

一种有害气体智能监测系统设计 篇8

另外,在某些化工类生产企业,车间经常发生有害气体泄漏而对工人造成严重伤害的情况。针对日常生活和生产中经常出现的各类有害气体,本文基于物联网理念,设计了一种有害气体智能监测系统,可根据用户需求定制各类有害气体传感器模块,最终通过PC机软件实现智能监测。

1系统组成

有害气体智能监测系统组成结构如图1所示,主要包括各类气体传感器、Atmega128L单片机、PC上位机、用户手机、声光报警等模块。其中各类气体传感器用于检测不同类型气体,检测结果通过模拟量形式传输至Atmega128L单片机,单片机的AD模块对采集到的信息进行模数转换及滤波处理,并将气体浓度数值通过WIFI模块传输至PC上位机,或通过CDMA模块传输至用户手机,同时根据气体浓度阈值进行声光报警处理。

2硬件电路设计

有害气体智能监测系统的Atmega128L单片机前4路AD针脚(ADC0~ADC3)分别连接了4种不同的模拟量输入气体传感器,传感器模块可供用户选择,包括一氧化碳、氢气、甲烷、甲苯、甲醛、氨气、硫化物等,单片机将输入的模拟量经处理后转化为数字量,并利用单片机自带的SPI接口与I2C接口接入大气压传感器和PM2.5传感器。

WIFI模块采用深圳市海凌科电子有限公司生产的RM04模块,该模块内置TCP/IP协议栈,能够实现用户串口、以太网、无线网(WIFI)3个接口之间的转换,WIFI模块与单片机采用串口连接。TDI、TDO、TMS、TCK接口用于连接仿真器。

3软件设计

有害气体智能监测系统软件结构如图2所示,分为上下两层软件:单片机软件及PC机用户监控软件,两层软件间通过TCP协议进行通信。

在单片机软件中,AD采集模块用于采集模拟量输入形式的气体传感器数据;SPI通信模块用来采集大气压传感器数据;串口通信模块用来连接WIFI模块,从而与ssss PC软件进行数据通信;数据滤波模块将采集到的传感器原始数据进行低通滤波处理;状态监控模块用来实时监控有害气体状态,同时利用声光报警来提示用户;数据交互模块用来解析处理与PC软件间的数据通信协议。

PC用户监控软件采用Visual C++6.0基于MFC架构进行编程设计,分为五个模块:用户管理模块、TCP通信模块、状态更新模块、报警处理模块及数据库模块。其中用户管理模块用来定制不同用户的传感器配置;TCP通信模块用来与单片机进行数据通信;状态更新模块用来实时更新传感器数据,同时显示在软件界面上;报警处理模块用来记录和解除报警状态;数据库模块用来存储用户设置及历史报警数据信息。

4结语

Atmega128L单片机丰富的接口能够满足大多数有害气体传感器的通信要求,基于物联网概念设计的有害气体智能监测系统能够准确且实时的对环境中的有害气体浓度进行监测,基于无线网络设计解决了现场布线的复杂度,本文所设计的有害气体智能监测系统具有较好的模块化结构,便于用户使用,且系统具有较高的准确性和实时性。

摘要：针对各类有害气体,基于物联网概念,本文设计了一款有害气体智能监测系统。本文重点介绍了系统的组成结构,该系统主要包括各类气体传感器、Atmega128L单片机、PC上位机、用户手机、声光报警等模块;硬件电路的设计以及上下两层的软件结构。该系统利用单片机和各类传感器模块对有害气体进行采集处理,并通过无线网络传输模块传递至用户软件进行实时监测。

关键词：有害气体,单片机,智能监测

参考文献

[1]刘兰香,张秋生.ATmega128单片机应用于开发实例[M].北京:机械工业出版社,2006.

[2]王福瑞.单片微机测控系统设计大全[M].北京:北京航空航天大学出版社,2000.

可燃气体监测论文 篇9

关键词：燃气轮机,气体泄漏,监测系统,故障分析

0前言

大唐苏州热电厂装机容量为2×200 MW级的燃机-蒸汽联合循环机组, 采用南京汽轮机厂生产的PG9171E型燃机。9E燃气轮机是一个重载、单轴的快装式机组, 其工作原理是通过轴流式压气机从外界将空气吸入机器中, 并且进行空气增压, 同时, 空气的温度也会进行相应升高, 使得燃烧室内的压缩空气和天然气混合燃烧。最新的9E燃机采用DLN1.0燃烧系统, 共有3组燃料环管及喷嘴。较多的燃料管路、法兰使得天然气存在泄漏可能, 因此配备危险气体监测系统十分必要。机组投产以来, 燃机危险气体监测系统使用过程中, 危险气体探头数次出现故障。

1 燃机危险气体探头的配置

9E燃气-蒸汽联合循环机组配有一套危险气体监测系统, 由Honeywell生产制造, 就地元件安装位置共计分为3个区域, 即DLN小室通风道内、轮机间冷却风机入口和轮机间透平下部, 每个区域配有3个检测探头, 用于天然气检测和机组保护。

2 危险气体监测系统工作原理

危险气体探头采用催化式传感器, 激励电压为DC 24 V。催化式传感器为核心的惠斯通电桥, 由测量元件和补偿元件配对组成电桥的两个臂, 用于检测的气敏元件根据催化燃烧效应原理工作, 遇到可燃气体时, 可燃气体在有催化剂的电桥上无焰燃烧, 桥臂的电阻值因温度增加而增加。检测元件电阻值增加引起桥路输出电压变化, 该电压变化量随着气体浓度增大而增大;补偿元件起参比以及温度补偿作用。危险气体浓度测量值由LEL的百分比表示, LEL即最低爆炸极限, 通常用在空气或其他氧化剂中含有可燃气体的百分比数表示。危险气体检测探头产生的电压信号传送到危险气体检测系统卡件形成并转化为测量显示值, 在卡件内进行逻辑运算, 然后将逻辑判断值传送至燃机控制系统, 进行燃机的危险气体保护系统的运算。

3 危险气体监测系统保护逻辑

危险气体保护盘需要与燃机Mark VIe控制系统结合, 才能对机组安全运行构成完整保护。危险气体保护盘起到实时监测的作用;Mark VIe控制系统则在监测到天然气泄漏时紧急停机。通常危险气体探头设有高一报警值和高二报警值。高一值为5%LEL, 高二值为8%LEL。每个区域3个危险气体探头为一组, 3个区域的危险气体保护逻辑一致, 具体内容如下。

(1) 同一组内, 任意两个危险气体探头发高高报警则机组跳闸。

(2) 同一组内, 任一危险气体探头高高报警且另一个探头故障报警, 则机组延时5 s跳闸。

(3) 同一组内, 任意两个危险气体探头故障报警且第三个探头高报警则机组延时5 s跳闸。

(4) 同一组内, 任意两个危险气体探头故障, 延时5 s自动停机。

(5) 同一组内, 任意一个危险气体探头故障加一个探头高报警延时5 s自动停机。

当燃机控制盘接受到相关信号, 经逻辑判断发出跳闸信号后, 燃机会立刻关断燃料截止阀、燃料速比阀、一二三级燃料控制阀;打开放散阀。

4 燃机运行中危险气体保护系统常见故障

4.1 危险气体检测探头灵敏度下降

在危险气体检测系统定期校验过程中发现风道内有探头通标气时的测量值远远达不到标气标准值, 且响应速度减慢。通过比较和分析发现, 风道内有细微的灰尘颗粒长期吹向探头, 其中部分细小灰尘进入探头内部堵塞探头造成测量不灵敏。

4.2 危险气体探头故障或误报警

运行中危险气体检测系统某个探头发生故障报警, 分为两种: (1) 测量值往正方向上超过量程的故障 (ER80) ; (2) 测量值在负方向上超过量程的故障 (ER81) , 比如测量值超过-2.5%LEL。根据说明书, 危险气体探头的工作极限温度为150℃, 但是在120℃以上的高温环境中不能长期运行, 轮机间冷却风扇入口处的危险气体探头由于长期处于高温下 (120℃左右) , 影响了测量元件使用寿命, 测量值经常会在运行中发生大测量值偏移乃至于故障报警。

4.3 危险气体检测探头零点漂移

在温度相对较高的区域的危险气体探头极易发生零点漂移现象, 经过分析发现, 在高温环境中的危险气体探头较易发生信号干扰。另外, 如果对危险气体探头维护不及时, 未定期校验, 或是对超出寿命的探头超期使用等情况, 或危险气体探头附近电信号干扰强都容易造成危险期探头的零点漂移。

某电厂1号联合循环机组正常运行期间, 1号燃机发“L45HT4H-ALM危险气体浓度高”报警, 发“L45HGDSD危险气体检测装置故障, 自动停机”信号。1号燃机开始自动减负荷到零, 自动解列停机。技术人员现场检查发现, 45HT4 (危险气体监测探头设备编号) 探头运行中发出“45HT4H”高报警, 45HT5探头运行中发出故障信号, 45HT4, 45HT5探头运行中相继发出高报警和故障信号, 满足燃机减负荷停机条件, 是本次机组解列的直接原因。技术人员在进一步检查中发现, 45HT6探头在检查过程中也发出故障信号, 说明3个探头工作中遇到相同问题。经查明是由于1号燃机2瓦冷却密封排油烟管道与燃烧室支撑缸结合面有压气机排气泄漏, 温度高达377℃, 导致轮机间运行中温度超出危险气体探头允许工作环境温度 (允许值为-55~150℃) , 轮机间内温度测点最高达170℃, 从而发生轮机间冷却风扇入口的危险气体探头相继故障, 引起燃机自动停机。而发生故障的3个危险气体探头投入使用均不足1个月。

5 提高危险气体探头可靠性和使用寿命的方法

5.1 监测探头安装的注意事项

(1) 危险气体探头必须安装在爆炸性混合物最容易积累的地方, 保证测量的真实性和准确性。

(2) 为使危险气体探头运行正常, 安装位置周围应保持一定的空间, 宜留有≥0.3 m的净空区。

(3) 危险气体探头必须安装在无冲击、无振动、无磁场干扰的场所。

(4) 危险气体探头和相对应的接线盒必须接地良好, 消除周围用电设备的电信号干扰。

(5) 被测气体中甲烷比空气密度低, 因此危险气体探头必须安装在被测设备 (法兰) 的上方。

(6) 由于长期处于高温区域会影响危险气体探头寿命, 可适当更改轮机间冷却风扇入口处的3个危险气体探头位置。在两台风机的风道中增加联通管, 并将危险气体探头安装在联通管内, 以降低危险气体探头工作的环境温度。

5.2 监测探头的定期维护

危险气体探头一般情况下能够连续工作1~2年, 但是定期对探头进行校验仍然非常必要, 根据制造商建议每90天应对探头校验一次, 并对探头的滤网进行清理。此外, 当校验过程中, 探头测量值与标气值偏差较大时, 应及时更换探头, 且更换新的危险气体探头和卡件后, 在其投运前必须重新校验。值得注意的是, 当探头发生过超限报警或者长期暴露在高浓度的天然气下后必须对其重新校验, 这是为了防止探头中毒而降低应有的灵敏度。

5.3 完善设备检修台账的必要性

由于危险气体探头需要周期性更换, 完善设备台账就显得非常重要。且在台账中需要详细记录校验数据、周期, 探头更换日期等, 以便做好危险气体探头的劣化趋势分析, 及时进行更换。

6 提高Mark VIe控制系统中危险气体保护可靠性的建议

由于轮机间冷却风扇入口的3个危险气体探头长期处于高温区域, 易发生漂移和故障, 很容易造成保护的误动, 建议取消该组探头的自动停机逻辑, 保留跳闸保护逻辑;其余两个区域可以根据实际情况对保护逻辑进行修改。

7 结语

可燃气体监测论文 篇10

1 硫化氢监测区域

硫化氢的危害是巨大的, 但是只要按要求作好监测工作, 出现硫化氢后认真分析各种资料, 及时报警, 发生在重庆开县“12.23”天然气井喷失控和硫化氢中毒事故的悲剧就不会重演。为确保及时发现硫化氢的存在, 要求硫化氢传感器探头安装位置要选择在硫化氢最早逸出、最易聚集的危险区域, 如 (1) 井口附近; (2) 钻井液出口; (3) 除气器口; (4) 循环池; (5) 振动筛附近; (6) 生活区、发电机、配电房抽风口处。

2 钻井参数监测法

录井值班人员还要及时观察钻时、岩性、蹩跳钻、放空、泵压、悬重、井漏、气测异常和钻井液出口流量、流态、气泡、气味、油花等情况, 及时测量钻井液密度和粘度、氯根含量、循环罐液面等变化, 并作好记录, 发现异常及时报告。异常报告要求: (1) 钻井液总池体积变化量大于±0.5m3应说明原因, 溢流应在1.0m3以内发现并报警, 关井时溢流量不超过2.0m3。 (2) 钻进及循环过程中, 出口钻井液密度减小0.04g/cm3以上时应查明原因并报告。 (3) 气测全烃高于基值2倍以上, 且绝对值大于0.2%应解释。

3 地层压力监测法

正常压实的地层在上覆地层的作用下, 随埋藏深度的增加, 岩石压实程度也相应增加, 导致岩石密度相对增大, 孔隙度相应减小, 钻进时机械钻速降低;而当钻遇异常压力过渡带的泥岩时, 由于泥岩的欠压实作用导致机械钻速加快。为了能够反映出钻时与异常高压层之间的关系, 就必须消除其它因素对钻时的影响。应用DC指数就能够在消除钻压、钻头直径、转盘转速、钻井液密度等因素对异常高层的影响, 将所钻遇地层的可钻性放在同等钻井条件下进行比较, 发现异常高压过渡带。而在实际钻井过程中, 地层在正常压实情况下, 岩石压实程度随深度增加而增强, 但若钻遇异常压力地层, 岩石强度则会随孔隙压力的增大而减小, 从而导致机械钻速加快。而DC指数不能反映孔隙压力对岩石强度的影响, 应用Sigma录井参与钻井参数的处理, 通过计算地层压力梯度来监测异常高压地层。最后将DC指数与Sigma指数通过计算机处理后, 实时形成DC指数的参数与曲线、Sigma指数的参数与曲线, 同时结合区域资料对地层压力异常层进行预测。将硫化氢监测与异常压力地层监测有机地结合起来, 提前预报高压层, 及时调整钻井液密度以达到井控技术要求。

4 钻井液性能监测法

(1) 由于硫化氢气体是一种强酸性气体, 其水溶液呈酸性, 因此保证钻井液处于碱性状态, 能对地层产出的硫化氢气体进行中和。根据区域地质资料以及钻探经验综合分析可能钻遇的含硫化氢地层, 在钻开含硫化氢地层前50m, 及时将钻井液的PH值调整到9.5以上直至完井。因此, 钻井过程中, 钻井液PH值的降低是判断钻井液中是否含有硫化氢的一项重要指标。 (2) 钻井过程中, 井下信息都是由钻井液及其所携带的岩石碎屑来反映的, 钻井液密度达到设计要求既是保证安全钻井的前提, 同时也是监测是否发生硫化氢气侵的有效措施。在钻井现场钻井液密度的测量方法包括手工测量与传感器连续监测。但是由于钻井液密度传感器易受钻井液粘附性影响, 在进行仪器维护时, 为了确保数据的准确性录井人员要加强人工测量。

5 结语

石油天然气钻探过程中硫化氢的危害是客观存在的, 应用地质录井技术监测硫化氢气体, 提前预告, 应用硫化氢浓度监测设备加强危险区域的监测干预, 实时掌握硫化氢气体浓度, 及时采取防范措施, 保障石油天然气钻探安全进行。除此之外, 要严格执行相关行业标准, 在井场硫化氢危险区域安置传感器, 运用地质录井技术实时监测钻探过程中的硫化氢气体, 削弱与避免硫化氢气体造成的伤害。

参考文献