隨著各種燃?xì)?天然氣

1、前 言 隨著各種燃?xì)猓ㄌ烊粴狻⒁夯蜌?、煤制氣等）的普及，在儲運(yùn)或使用各階段，因設(shè)備原因或使用不當(dāng)而發(fā)生燃?xì)庑孤?，從而引起爆炸、火?zāi)，或因一氧化碳、有機(jī)溶劑蒸氣而引起的中毒事故等頻繁發(fā)生。 先進(jìn)國家的實踐早已證明，泄漏報警，防范于未然，正是減少事故，避免損失的積極措施。 天津費加羅公司采用世界最先進(jìn)的費加羅技術(shù)生產(chǎn)的各類氣體傳感器、以及應(yīng)用這些傳感器組裝的各類可燃?xì)怏w報警器、一氧化碳報警器、可燃?xì)怏w探測器、可燃?xì)怏w報警控制器等，正可滿足這類要求。 為使廣大用戶更好地理解費加羅公司產(chǎn)品特性，正確安裝和使用各類可燃?xì)怏w報警裝置，特編寫此設(shè)計手冊，敬請廣大用戶、系統(tǒng)安裝人員、銷售代理人員參考。1、

2、公司概要 天津費加羅電子有限公司是 1990年 2月成立的中日合資高新技術(shù)企業(yè)，采用日本費加羅技研株式會社的獨特技術(shù)，引進(jìn)全套生產(chǎn)線及檢測設(shè)備。氣體傳感器的年生產(chǎn)能力達(dá) 500萬只，主要用于出口。燃?xì)鈭缶?、探測器的年生產(chǎn)能力為50萬臺，報警控制器年生產(chǎn)能力為10,000臺，主要面向國內(nèi)銷售。ISO-9001 ISO-14001FM58766 EMS56654 天津費加羅公司早在1995年 4月就取得 ISO-9001國際質(zhì)量體系認(rèn)證。又于2000年 11月取得 ISO-14001環(huán)境管理體系認(rèn)證。 費加羅公司的質(zhì)量方針是： 提供可靠的氣敏報警系統(tǒng)， 防止氣體的火災(zāi)爆炸事故， 保障人類的生命財

3、產(chǎn)安全， 創(chuàng)造舒適的社會生活環(huán)境。 費加羅公司的環(huán)境理念是： 愛護(hù)人類與環(huán)境。 保護(hù)自然資源，創(chuàng)造綠色環(huán)境。費加羅報警裝置設(shè)計手冊 第 1.(1)頁2、費加羅氣體傳感器2.1 氣體傳感器 所謂氣體傳感器，嚴(yán)格的定義是，將氣體（一般指空氣）中含有的特定氣體（即待測氣體）以適當(dāng)?shù)碾娦盘枡z測或定量的器件。通俗地講，相當(dāng)于動物的嗅覺器官，也有人稱之為 “電子鼻”。顯然，這是燃?xì)鈭缶鞯暮诵摹?就檢測原理講，有利用氣體吸附性的（如發(fā)生電導(dǎo)率變化、表面電位變化），有利用氣體反應(yīng)性的（如產(chǎn)生燃燒熱、電解電流），有利用氣體選擇滲透性的（如濃淡極化），也有利用氣體物理性質(zhì)的（如熱傳導(dǎo)性、紅外吸收性等）。 一般氣

4、體傳感器的分類，有半導(dǎo)體式、催化燃燒式、固體電解質(zhì)式、電化學(xué)式、氣體熱傳導(dǎo)式、紅外線式。 提出以半導(dǎo)體氣體傳感器為敏感元件用于可燃?xì)怏w檢測的概念，以及最先實用化的，都起源于日本。 日本費加羅公司發(fā)明的TGS系列半導(dǎo)體式氣體傳感器，38年來在全世界銷售累積2億多只。其優(yōu)良的長期穩(wěn)定性和可靠性以在全世界獲得廣泛認(rèn)可，至今，就這類型來說，TGS系列傳感器仍占全世界總銷量絕大多數(shù)。2.2 費加羅氣體傳感器的特點TGS 系列傳感器屬 n 型半導(dǎo)體類氣體傳感器，其主要成分是二氧化錫燒結(jié)體。在大約 400 的工作溫度下，吸附還原性氣體（例如液化氣、天然氣、氫氣、一氧化碳、有機(jī)溶劑蒸氣等）時，因發(fā)生還原性氣體

5、的吸附與氧化反應(yīng)，粒子界面存在的勢壘降低，電子容易流動，從而電導(dǎo)率上升。當(dāng)恢復(fù)到清潔空氣中時，由于半導(dǎo)體表面吸附氧氣，使粒子界面的勢壘升高，阻礙電子的流動，電導(dǎo)率下降。TGS 傳感器就是將這種電導(dǎo)率變化，以輸出電壓的方式取出，從而檢測出氣體的濃度。 TGS 系列傳感器的特征有： 因傳感器電阻值對氣體濃度呈對數(shù)關(guān)系變化，所以可在很寬的濃度范圍內(nèi)使用，特別適用于低濃度氣體的檢知； 因為主成分為物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的二氧化錫燒結(jié)體，所以具有壽命長、耐腐蝕的長處； 因為檢知機(jī)理為氣體吸附和脫附的可逆過程，所以可以反復(fù)使用；因為傳感器電阻變化大，所以可以用簡單的電路得到較大的輸出信號；因為傳感器小型且成本低

6、，所以可制成小型機(jī)。 現(xiàn)在天津費加羅公司大量生產(chǎn)的氣體傳感器主要有：(詳見) 型號 對象氣體 檢測范圍（ppm） （注：10000ppm=1%）TGS813 天然氣、液化氣 200050000TGS822TF 煤制氣、氫氣 2005000TGS822 有機(jī)溶劑蒸氣 505000TGS203S 一氧化碳 501000TGS2610 液化氣 50010,000TGS2611 天然氣 50010,000 TGS6810(接觸燃燒型) 甲烷、異丁烷、氫氣 2100%LEL費加羅報警裝置設(shè)計手冊 第 2.(1)頁TGS813 、TGS2610 半導(dǎo)體式傳感器TGS813TGS261010其傳感器結(jié)構(gòu)和靈

7、敏度特性如下圖傳感器電阻比不銹鋼網(wǎng)貴金屬絲敏感素子加熱線圈 尼龍底座鎳管腳30空氣一氧化碳1 100001000100氣體濃度（ppm）TGS813靈敏度特性TGS813傳感器結(jié)構(gòu) 不銹鋼濾網(wǎng)金屬帽管腳敏感材料電極引線加熱器(背面)TGS2610-J00TGS2610-B00基體 空氣乙醇?xì)錃饧淄楫惗⊥楸橐€氣體濃度（ppm）TGS2610-B00對不同氣體的靈敏度（Rs/Ro）TGS2610傳感器結(jié)構(gòu)費加羅報警裝置設(shè)計手冊 第 2.(2)頁 傳感器壽命氣體傳感器的性能主要看其靈敏度、選擇性（抗干擾性）和穩(wěn)定性（壽命）。如果沒有長期穩(wěn)定性，要求報警器用戶 1-2年更換一次傳感器，這樣，不僅對

8、更換的傳感器不能準(zhǔn)確設(shè)定報警水平，而且，在這 1-2年內(nèi)，傳感器性能也一直在劣化，造成報警器本身不可信賴。費加羅傳感器最大優(yōu)點是壽命為半永久性，這是TGS傳感器取得全世界認(rèn)可的關(guān)鍵。如下圖所示，TGS傳感器的靈敏度特性只有隨四季的溫濕度變化而呈周期性變化，并沒有單調(diào)變化的趨勢，說明 SnO2半導(dǎo)體氣體傳感器有極長的壽命。這種長壽命的原因，不僅來源于SnO2的化學(xué)穩(wěn)定性，更來源于費加羅的專利技術(shù)和嚴(yán)格的質(zhì)量管理。 TGS傳感器使用壽命一例TGS6810/12 接觸燃燒式傳感器異丁烷氫氣電 壓 mV接觸燃燒式TGS6810甲烷引腳基板增強(qiáng)PBT二氧化碳二 乙醇?xì)怏w濃度ppm接觸燃燒式TGS6810

9、傳感器靈敏度特性接觸燃燒式TGS6810傳感器結(jié)構(gòu)費加羅報警裝置設(shè)計手冊 第 2.(3)頁2.3 費加羅氣體傳感器使用注意事項如上所述，TGS傳感器是對氣體敏感的元件，所以，不僅在制造工藝上要求非常嚴(yán)格，特性評價非?？茖W(xué)，而且在使用上，其靈敏度特性將受其環(huán)境條件和使用條件等諸因素的影響。 需絕對避免事項 含硅氣體中的使用：在傳感器附近使用含硅的粘結(jié)劑、發(fā)膠、橡膠、膩子等，硅會吸附在傳感器表面，影響到傳感器的特性。在新建房屋中，在房屋完成前不要安裝報警器，即使報警器是最后安裝的，室內(nèi)的裝修或加工中使用的材料中如果含有硅的話，因為將在長期間內(nèi)揮發(fā)出來，所以給傳感器靈敏度帶來影響（硅中毒強(qiáng)的話、傳感

10、器會鈍化）的可能性很大。應(yīng)該拜托盡量不使用含硅或者含硅量少的材料。 有機(jī)溶劑氣氛下的保存：在醇類、酮類、揮發(fā)油類存在的氣氛下保管傳感器時，這些雜質(zhì)氣體在傳感器表面吸附，可能一時影響到傳感器的特性。欲長期保管傳感器時，需使用不發(fā)生雜質(zhì)氣體的包裝材料密閉保管。 堿金屬的污染：堿金屬污染（特別是鹽水噴霧）會使傳感器特性發(fā)生很大變化。原則上，其他無機(jī)元素污染的影響也同樣。 濺水：傳感器浸水、濺水，都會影響傳感器特性。 凍結(jié)：傳感器表面結(jié)冰的話，會導(dǎo)致表面出現(xiàn)裂縫。 過電壓的影響：在傳感器上施加額定以上的電壓（回路電壓或加熱絲電壓）的話會造成斷線。 即使還沒到斷線的程度也會影響到傳感器特性。所以，即使有

11、一次過電壓的經(jīng)歷，這只傳感器也不能再使用。 其它注意事項 受環(huán)境濕度的影響 水蒸氣也是一種氣體，氣體傳感器對水蒸氣也有靈敏度，對水蒸氣的靈敏度將加和到氣體靈敏度上。 表現(xiàn)水蒸氣在空氣中濃度的是空氣的絕對濕度，其絕對濕度取決于相對濕度和空氣溫度。因此，在進(jìn)行較精密的濃度檢測時，需對這種濕度和溫度的影響進(jìn)行修正。 進(jìn)行溫濕度補(bǔ)償?shù)氖侄沃皇鞘褂脽崦綦娮?。雖然熱敏電阻只對溫度有效，但在季節(jié)變化中，溫度和濕度的變化有一定關(guān)系，所以可以同時實現(xiàn)對這兩種特性的補(bǔ)償。費加羅公司生產(chǎn)的可燃?xì)怏w報警裝置中，全部裝有溫濕度補(bǔ)償電路。 通電開始時的過渡特性 將傳感器通電的前幾分鐘內(nèi)，傳感器電阻值急劇變化，稱為一次過

12、渡期間。一般在4分鐘后趨于穩(wěn)定。對報警器或探測器來說，這一穩(wěn)定時間即為“暖機(jī)時間”。 受存放時間和存放氣氛的影響 不通電放置的傳感器一般都高阻值化，但再通電時，經(jīng)一定時間后又恢復(fù)并穩(wěn)定到原來的水平上，稱為二次過渡期間。從通電到穩(wěn)定的過渡期間因放置條件（時間、濕度等）而異。例如，TGS813型的穩(wěn)定期間為 310日。費加羅報警裝置設(shè)計手冊 第 2.(4)頁 放置期間在 SnO2表面生成的OH基，使傳感器的電阻值上升。而再通電過渡期間則是這種表面OH基經(jīng)加熱而脫離的期間。費加羅公司的報警產(chǎn)品的報警濃度設(shè)定，全部在二次過渡期間之后進(jìn)行，從而保證報警濃度的長期穩(wěn)定。 受加熱絲電壓的影響加熱絲電壓對TG

13、S傳感器的影響，起因于半導(dǎo)體氣敏部分的溫度隨加熱絲的電壓變動而變化。半導(dǎo)體溫度變化不僅使傳感器電阻變化，而且影響到不同氣體的相對靈敏度。費加羅公司的報警產(chǎn)品的設(shè)計中，已充分保證了加熱絲電壓的穩(wěn)定性。不同報警器（或探測器）中，施加到傳感器上的加熱絲電壓不完全相同，不同傳感器的加熱絲電阻也不完全相同，所以，費加羅的報警產(chǎn)品的傳感器濃度設(shè)定時，每個傳感器和每個報警器（或探測器）都是一一對應(yīng)的，不可互換。 受稀釋空氣的影響報警器（或探測器）的濃度設(shè)定，一般是在空氣中加入待設(shè)定氣體，配制成設(shè)定濃度的混合氣。可是，作為稀釋氣體的空氣，除了有可能混入雜質(zhì)氣體外，空氣的溫濕度總是因季節(jié)、因日而異。為保證濃度設(shè)定的準(zhǔn)確性，費加羅公司在報警濃度設(shè)定中，不僅保證稀釋空氣的清潔，而且使稀釋空氣的溫濕度固定。 振動的影響例如在生產(chǎn)工序中使用風(fēng)動（或電動）改錐時，在傳感