高溫可燃液體檢測畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、J I A N G S U U N I V E R S I T Y本科畢業(yè)說明書高溫可燃蒸液體檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)High temperature flammable liquid detection學(xué)院名稱：機(jī)械工程學(xué)院專業(yè)班級：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化學(xué)生姓名：張曉明指導(dǎo)教師姓名：王勻指導(dǎo)教師職稱：副教授2012年10 月創(chuàng)見性聲明本人聲明：所呈交的畢業(yè)論文是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的工作和取得的成果，論文中所引用的他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，均加以特別標(biāo)注并在此表示致謝。與我一同工作的同志對本論文所做的任何貢獻(xiàn)也已在論文中作了明確的說明并表示謝意。畢業(yè)論文作者簽名：張曉明簽字日期：2012年

2、10月2日摘要本文設(shè)計(jì)了一套能夠在給定場合下安全可靠運(yùn)行的高溫可燃液體或可燃蒸汽危險(xiǎn)濃度檢測系統(tǒng)， 包括冷卻預(yù)處理、文丘里真空發(fā)生器、紅外可燃?xì)怏w檢測器。整套系統(tǒng)適用石油石化、化工行業(yè)防爆區(qū)域 內(nèi)對工藝?yán)鋮s水中含有的危險(xiǎn)可燃?xì)怏w濃度的監(jiān)測，保護(hù)工藝設(shè)備安全運(yùn)作和人員安全。本文分析比較了國內(nèi)外高溫可燃?xì)鈾z測技術(shù)，在此基礎(chǔ)上利用儀表風(fēng)和冷卻水作為高溫可燃液體 和高溫可燃蒸汽的冷卻預(yù)處理和強(qiáng)吸采樣功能，提出可行的控制理論和解決方案，并設(shè)計(jì)了新穎的高 溫可燃蒸汽或液體的檢測裝置。論文描述了檢測系統(tǒng)中預(yù)處理本體裝置、負(fù)壓抽吸裝置、紅外氣體檢測儀等各部件的選型計(jì)算和某些重要部件的設(shè)計(jì)，使整個(gè)系統(tǒng)能夠在給定

3、場合下安全可靠的完成預(yù)期 的任務(wù)。關(guān)鍵詞：紅外線；可燃?xì)怏w；紅外氣體檢測儀；真空發(fā)生器；換熱器；防爆。目錄第1章前言11.1 課題來源及意義11.2危險(xiǎn)爆炸氣體11.3高溫危險(xiǎn)可燃液體和蒸汽的檢測方式21.3.1 直接檢測2防爆電動采樣泵高溫氣體采樣系統(tǒng)5國外同行業(yè)類似工況采樣檢測系統(tǒng)9第2章總體方案設(shè)計(jì)122.1封閉式管殼換熱和負(fù)壓抽吸式采樣簡介12預(yù)處理本體132.1.2 負(fù)壓抽吸裝置132.1.3 氣體檢測儀132.2 系統(tǒng)參數(shù)142.3調(diào)試方法152.3.1 采樣氣體冷卻溫度控制15初始壓力和流量調(diào)整15系統(tǒng)標(biāo)定15采樣氣體干燥度的調(diào)整15氣提能力的調(diào)整15磁性液位計(jì)的使用15第3章預(yù)

4、處理本體的設(shè)計(jì)163.1 結(jié)構(gòu)及工作過程163.2管殼式換熱器183.3 換熱設(shè)計(jì)計(jì)算19第4章負(fù)壓抽吸裝置的原理結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)214.1文丘里管的原理21真空發(fā)生器的主要性能參數(shù)22影響真空發(fā)生器性能的主要因素22提高真空發(fā)生器吸入流量的方法244.2負(fù)壓抽吸裝置設(shè)計(jì)24負(fù)壓抽吸裝置簡介25負(fù)壓抽吸裝置結(jié)構(gòu)與測試26第5章氣體檢測儀的設(shè)計(jì)計(jì)算275.1 氣體檢測儀簡介27半導(dǎo)體式氣體傳感器27催化燃燒式氣體傳感器28電化學(xué)式氣體傳感器295.2紅外可燃燃性氣體檢測儀原理305.2.2 可燃?xì)怏w吸收光譜波段特性315.3 IR-智能紅外可燃?xì)怏w探測器的設(shè)計(jì)組成 315.4主要設(shè)計(jì)參數(shù)32主要技術(shù)指

5、標(biāo)32信號接口要求32供電電源 32使用環(huán)境要求335.5原理性框圖的設(shè)計(jì)335.5.1 原理性框圖的設(shè)計(jì)確定33原理說明335.6.主要硬件電路的設(shè)計(jì)計(jì)算 35 單片微處理器的設(shè)計(jì)選用355.6.2 A/D轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)選型35轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)選定365.6.4 運(yùn)放電路增益值（放大倍數(shù)）的設(shè)計(jì)計(jì)算 375.7. 儀表的軟件設(shè)計(jì)385.7.1 軟件設(shè)計(jì)概況： 38 主程序流程圖： 385.8 電源穩(wěn)壓及其電磁兼容（抗干擾）的安全設(shè)計(jì)考慮40 電源的穩(wěn)壓設(shè)計(jì) 40儀表電磁兼容（抗干擾）安全設(shè)計(jì)的考慮40總結(jié)42參考文獻(xiàn)43 致謝44第1章前言1.1 課題來源及意義高溫可燃液體或可燃蒸汽危險(xiǎn)濃度檢測系

6、統(tǒng)是根據(jù)上海金山石化塑料廠2PE裝置,有一個(gè)高溫反應(yīng)爐含乙烯工藝?yán)鋮s水安全排放而設(shè)計(jì)的危險(xiǎn)爆炸氣體監(jiān)測系統(tǒng)?；挝怀Ｓ泄に噺U水處理和排放問題，過程中就需要對其毒害和危險(xiǎn)程度進(jìn)行檢測，以達(dá)到安全排放的要求。上海金山石化塑料廠委托我公司無錫格林通安全裝備有限公司為其設(shè)計(jì)的一套用于高溫工藝廢水含危險(xiǎn)可燃?xì)怏w（乙烯）的檢測報(bào)警設(shè)備。結(jié)合這兩年來在江蘇大學(xué)繼續(xù)教育的學(xué)習(xí)和我們的團(tuán)隊(duì)，讓本人理論結(jié)合實(shí)踐設(shè)計(jì)了一套能夠滿足客戶要求的設(shè)備。1.2危險(xiǎn)爆炸氣體：在任何場所，我們都會遇到各種各樣的可燃?xì)怏w和蒸氣。當(dāng)它們的濃度足夠時(shí)，許多物質(zhì)的蒸氣和氣體都變成了可燃性危險(xiǎn)氣體，如果此時(shí)遇到火源就會發(fā)生燃燒。發(fā)生燃

7、燒必須符合三個(gè)條件：氣體中必須含有適量的氧氣、適量的燃?xì)?、火源。任何一種氣體或蒸氣都存在一個(gè)特定的最小濃度，只有在此濃度之上的氣體或蒸氣同空氣或氧混合才會發(fā)生燃燒。我們將一個(gè)混合物可能被點(diǎn)燃而后爆炸的最低濃度為爆炸下限（即常說的LEL，Lower Explosive Limit）。不同的可燃物有不同的LEL，低于LEL的氣體或蒸氣對氧氣的比例太低而不會燃燒。大多數(shù)（不是全部）的可燃?xì)怏w或蒸氣還具有一個(gè)高限濃度，在此之上，也不會發(fā)生爆炸。爆炸高限UEL (Lower Explosive Limit）。高于UEL時(shí)，蒸氣或氣體同氧氣的比例太大以至于無法反應(yīng)使燃燒擴(kuò)散。在LEL和UEL之間的差值就是

8、可以燃燒的濃度區(qū)間。如果符合了燃燒三邊形的條件，在此之間的濃度的可燃?xì)怏w或蒸氣就可能發(fā)生燃燒爆炸?？扇夹詺怏w的監(jiān)測儀器讀數(shù)大都是“%LEL”而不是“%VOL”，這是相當(dāng)重要的。為了說明這一問題，假設(shè)一個(gè)儀器讀數(shù)為3%VOL的環(huán)境。如果得到這個(gè)讀數(shù)的氣體/蒸氣或者混合物的精確組份是已知的，那么它的可燃性就是已知的，而在另一方面，如果不知道它們的準(zhǔn)確組成，也就無法決定它的可燃性。假設(shè)這個(gè)讀數(shù)是由甲烷引起的（甲烷的LEL是5%VOL），這個(gè)濃度就低于它的LEL/LFL，但如果這個(gè)讀數(shù)是由丙烷引起的，那么這個(gè)濃度就高于LEL（丙烷的LEL是2.2%VOL），就會有爆炸的危險(xiǎn)。大多數(shù)易燃易爆氣體監(jiān)測儀器

9、的讀數(shù)是在0-100%LEL之間，這是因?yàn)榇蠖鄶?shù)的標(biāo)準(zhǔn)都使用LEL/LFL的百分?jǐn)?shù)來制定危險(xiǎn)程度指標(biāo)。一般的警報(bào)限度是5%或10%的LEL/LFL，在許多儀器上的缺省值都設(shè)為10%LEL/LFL。不論何時(shí)，一旦讀數(shù)超過10%LEL都意味著可能存在燃燒的危險(xiǎn)或者非正常情況，10%LEL是監(jiān)測易燃易爆氣體或混合物的最保守的（或最高可以接受的）警報(bào)設(shè)置點(diǎn)。絕對安全的環(huán)境中一定是0%LEL/LFL！用%VOL（體積）濃度檢測儀可以測得較高水平的易燃易爆氣體的濃度，即可以檢測高于LEL/LFL的濃度。 1.3高溫危險(xiǎn)可燃液體和蒸汽的檢測方式1.3.1直接檢測產(chǎn)品描述圖1美國Detcon公司的FP-524

10、HT是一款非干擾的智能型高溫防爆可燃?xì)怏w檢測儀，可在150°C的高溫環(huán)境中正常運(yùn)行，用于監(jiān)視周圍空氣中的可燃?xì)怏w濃度在爆炸下限中從0-100%LEL范圍內(nèi)的變化。該檢測儀是由一個(gè)封裝在不銹鋼外殼內(nèi)匹配的催化型傳感器組成，包括一個(gè)有標(biāo)定端口的防濺罩，一個(gè)即插型的變送器，一個(gè)連接底板和防爆外殼。該檢測儀組件是專門設(shè)計(jì)應(yīng)用于高溫場所，通過分體式安裝把傳感器安裝在高溫環(huán)境，變送器安裝在常溫環(huán)境能有效地對惡劣環(huán)境監(jiān)視產(chǎn)品特點(diǎn)v 高溫傳感器探頭適用于150°C的操作環(huán)境技術(shù)參數(shù)v 傳感器類型：催化燃燒型 v 環(huán)境溫度：傳感器: -40°F-+300°F; -40&#

11、176;C -+150°Cv 變送器: -40°F-+167°F; -40°C -+75°Cv 環(huán)境濕度：0-99% RH 無冷凝 該高溫氣體檢測方式采用傳感器遠(yuǎn)程安裝方式，將能耐高溫的探頭（傳感器: -40°F-+300°F; -40°C -+150°C）與信號處理變送部分（變送器: -40°F-+167°F; -40°C -+75°C）分開；將探頭直接安裝在高溫場所，結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，造價(jià)和費(fèi)用都比較經(jīng)濟(jì)。但是這種遠(yuǎn)程安裝方式一般只適合催化燃燒式高溫傳感器，且

12、反應(yīng)環(huán)境還必須有氧氣存在，環(huán)境濕度：0-99% RH 無冷凝，不適合高溫高濕或者是可燃蒸汽的檢測；另外由于采用了催化探頭，其催化劑隨著時(shí)間的推移反應(yīng)會越來越慢，需要維護(hù)標(biāo)定時(shí)，因探頭在高溫密封環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)調(diào)整比較困難。2010年7月29日我們也有專門對同類10014-1高溫探頭進(jìn)行高溫響應(yīng)測試：設(shè)備:4802(1.0)控制卡6塊、10014-1高溫探頭6只、RK002-8主機(jī)1只、開關(guān)電源1只、0-200溫度試驗(yàn)箱1只、4位半萬用表1只人員：徐敏、吳彭偉時(shí)間：2010年7月29日上午10：00開始通電升溫至160，下午16：00J結(jié)束。試驗(yàn)溫度為160。160保持時(shí)間約為5小時(shí)。常溫下通氣50

13、%LEL甲烷標(biāo)定，考核16010014-1高溫探頭零點(diǎn)漂移。表1：探頭編號黑紅線電壓25黑紅線電壓160黑紅白紅電壓差25白紅線電壓25白紅線電壓160黑紅白紅電壓差16011:3015813:4015715:0015816:00157備注900093682.4120V2.6459V19.3mV2.3927V2.6303V15.6mV0000OK900093702.4487V2.6908V12.6mV2.4361V2.6759V14.9mV0000OK900093732.4342V2.6607V53.0mV2.3812V2.6150V45.7mV4444漂移900093722.5388V2.7

14、710V27.9mV2.5109V2.7433V27.7mV0000OK900093692.5312V2.7580V11.5mV2.5197V2.7453V12.7mV0000OK900093712.4198V2.6300V12.9mV2.4069V2.6401V-10.1mV5444漂移表2：不同溫度時(shí)探頭不平衡電壓差表3： 25度到160度的不平衡電壓差漂移值黑紅線電壓25白紅線電壓2525不平衡電壓差25160不同溫度電壓差變化-19.3-15.63.7-12.6-14.9-2.3-53-45.77.3-27.9-27.70.2-11.5-12.7-1.2-12.910.1232.412

15、2.3927-19.32.44872.4361-12.62.43422.3812-532.53882.5109-27.92.53122.5197-11.52.41982.4069-12.9黑紅線電壓160白紅線電壓160160不平衡電壓差2.64592.6303-15.62.69082.6759-14.92.66072.615-45.72.7712.7433-27.72.7582.7453-12.72.632.640110.1結(jié)論：通過高溫試驗(yàn)，有符合高溫工作的探頭，如果要保證自制10014-1高溫探頭的品質(zhì)，必須進(jìn)行高溫篩選。下面就是我們在客戶實(shí)際遇到的情況：圖22012年5月7日望亭電廠，

16、2個(gè)裝置，現(xiàn)場使用17套可燃?xì)怏w探測器。每個(gè)裝置有4只探頭在高溫風(fēng)道口工作，溫度100攝氏度，流速較大，上位機(jī)顯示38個(gè)字不等，數(shù)值比較穩(wěn)定，裝置停運(yùn)后，數(shù)值會緩慢下降至0。因客戶預(yù)報(bào)警為6，高報(bào)警為15,所以希望我們找出問題所在： 電廠的可燃?xì)馓筋^是GE隨設(shè)備配套從國外直接進(jìn)來的，控制卡采用的是本特利的控制卡，輸出通訊給上位機(jī)組態(tài)顯示，并報(bào)警聯(lián)鎖生產(chǎn)設(shè)備?？蛻糇约涸?jīng)直接換過本特利配套的探頭，效果不理想，估計(jì)是GE在配套GM的10014探頭時(shí)，本特利的控制卡做過調(diào)整。觀察了現(xiàn)場10014探頭的工況，高溫風(fēng)道內(nèi)溫度大約100攝氏度，外部兩米距離內(nèi)溫度為50攝氏度左右，高溫探頭通過彎管垂直向下安

17、裝，探頭導(dǎo)線直接引出2米，在距離風(fēng)道1米距離設(shè)置了集線箱。 裝置約有5Hz振動，從現(xiàn)場到控制室電纜距離估計(jì)為100米，探頭密封在風(fēng)道內(nèi)，日常無法調(diào)零維護(hù)，只有裝置停運(yùn)才檢修。分析：1、確實(shí)存在氣體濃度。2、原來GM配套進(jìn)來的10014探頭帶了不銹鋼防塵罩，現(xiàn)在取消了，在一定程度上流速對探頭有一定影響。3、高溫風(fēng)道內(nèi)的探頭標(biāo)定是在裝置停運(yùn)后進(jìn)行的，標(biāo)定時(shí)的工況條件與運(yùn)行工況有不同（風(fēng)速、溫度，主要是溫度），也會導(dǎo)致38個(gè)小量漂移。我們有過高溫探頭的豐富應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，石油石化煉廠的可燃?xì)怏w報(bào)警是采取了GB16808國家標(biāo)準(zhǔn)，即高報(bào)是25，高高報(bào)是50?？赡茴愃菩∑频膯栴}沒有反饋回來。本次項(xiàng)目中的探頭

18、安裝維護(hù)困難，當(dāng)出現(xiàn)問題時(shí)，氣體探頭廠家無法通零位氣體調(diào)整。為了解決溫度、流速、維護(hù)等方面的問題，我們建議采用將高溫風(fēng)管中的探頭移出來，增加防爆電動采樣泵，將高溫可燃?xì)怏w采出來檢測（該方案在上海漕涇熱電廠已近成功應(yīng)用）；以下就是第二種高溫氣體的檢測方式。1.3.2防爆電動采樣泵高溫氣體采樣系統(tǒng)：采樣原理圖：采樣口通過直徑為6的不銹鋼硬管接到高溫風(fēng)管中，高溫可燃?xì)怏w通過防爆電動采樣泵首先進(jìn)入水汽分離器，排除冷凝水，然后經(jīng)過流量計(jì)調(diào)整合適10014探頭適合檢測的流量，最后送到探頭檢測。這樣的好處，一是避免了探頭在絕對高溫區(qū)（避免了標(biāo)定和運(yùn)行的工況誤差導(dǎo)致的漂移）；二是避免了管道內(nèi)風(fēng)速、粉塵等影響；

19、三主要是便于維護(hù)和標(biāo)定。圖3圖4圖5如圖上圖所示：這種高溫氣體采樣檢測系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)，1為電動采樣泵、2為氣體檢測儀表、3為冷凝盤管和水槽。 這種檢測方式是防爆電動采樣泵將高溫可燃?xì)怏w或蒸汽抽吸經(jīng)過水槽中的盤管冷卻后送入氣體檢測儀表進(jìn)行檢測。這種方式將可燃?xì)怏w檢測儀表因避開了高溫場所，所以采樣普通型的探測器就可以，且維護(hù)校正較為方便。這種方式已經(jīng)使用在了上海漕涇熱電廠的改造測試中且效果良好。采樣泵以真空泵工作時(shí)產(chǎn)生的負(fù)壓為動力，安全節(jié)能，并可用于易爆危險(xiǎn)場合。圖6真空泵內(nèi)的電機(jī)作圓周運(yùn)動，通過機(jī)械裝置使泵體內(nèi)部的隔膜做往復(fù)式運(yùn)動，從而對固定容積的泵腔內(nèi)的空氣進(jìn)行壓縮、拉伸形成真空(負(fù)壓)，使得

20、泵的抽氣口處與外界大氣壓產(chǎn)生壓力差，在壓力差的作用下，將氣體壓(吸)入泵腔，再從排氣口排出。但是采用這種方式的電動泵也有一些問題：1.因?yàn)槲覀兪褂玫漠a(chǎn)品幾乎都是石油化工行業(yè)，現(xiàn)場都是防爆危險(xiǎn)區(qū)域。采用的電動泵就必須是防爆產(chǎn)品，所以產(chǎn)品的設(shè)計(jì)需要嚴(yán)格遵守GB 3836.13-1997“爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備第13圖7部分：爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備的檢修”、GB 3836.16-2006“爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備第16 部分：電氣裝置的檢查和維護(hù)（煤礦除外）”和GB 50257-1996“電氣裝置安裝工程爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電氣裝置施工及驗(yàn)收規(guī)范”的有關(guān)規(guī)定。2. 正因?yàn)殡妱硬蓸颖脼榉辣O(shè)計(jì)，其進(jìn)

21、出口為可燃?xì)怏w，所以在防爆認(rèn)證形式中稱謂呼吸裝置，呼吸裝置的防爆采樣泵的防爆接頭（如圖4 序號6 所示）內(nèi)部為迷宮式呼吸裝置，經(jīng)長期使用后會有灰塵堆積而影響正常采樣，此時(shí)應(yīng)及時(shí)拆下接頭將其內(nèi)部的積塵擦拭干凈。3. 因采樣箱外置的水汽分離器負(fù)壓情況下工作，我們都知道油水分離或水汽分離器的工作原理是需要進(jìn)出口一定的壓差，使得內(nèi)部的離心過濾器旋轉(zhuǎn)來分離水汽的，所以在該系統(tǒng)中過濾器是串聯(lián)在前置負(fù)壓回路中，需要定期檢查水氣分離器的積水情況并及時(shí)排除積水。4. 若檢測氣中含粉塵時(shí)，需要采用過濾網(wǎng)凈化處理，也需要定期清除過濾網(wǎng)板上的積塵。那么國外同行在類似高溫可燃?xì)怏w或液體是如何檢測的呢，下面我們也介紹一下

22、上海美盛沃力，一家德國企業(yè)的進(jìn)口設(shè)備上的高溫可燃?xì)怏w采樣檢測系統(tǒng)。1.3.3國外同行業(yè)類似工況采樣檢測系統(tǒng)圖8 我們經(jīng)過實(shí)際勘察和測量并了解后，把該系統(tǒng)的工藝流程簡化如下：現(xiàn)場工況是165的可燃蒸汽（Steam Gas），壓力是7公斤左右，主要成分是丙烯,氣體探測器采用的是德爾格的D7010普通常溫可燃?xì)怏w探測器；所給的Cooling Water（常溫冷卻水）為12公斤。高溫可燃?xì)怏w和冷卻水都進(jìn)入到換熱器，如左圖：將氣體冷凝盤管盤曲在冷卻水筒內(nèi)，通過控制冷卻水節(jié)流閥，可以調(diào)整冷凝盤管的冷卻效果，控制出氣口的氣體溫度。冷卻后的高溫氣體或蒸汽排入可燃液體水槽（Water Tank），液體溫度由溫度

23、計(jì)監(jiān)控，是丙烯易于揮發(fā)。設(shè)置在水槽上方的可燃?xì)怏w探測器可以檢測到氣體濃度，起到危險(xiǎn)氣體監(jiān)控的目的。 但是我們對于德國的這種高溫可燃?xì)怏w或液體檢測存在兩點(diǎn)疑慮：圖91、 可燃蒸汽冷卻水排到敞開的水槽里，已經(jīng)與空氣混合稀釋，可燃?xì)怏w探測器檢測到的濃度并非真實(shí)濃度，肯定要比冷凝管中的氣體濃度低，當(dāng)真正濃度超標(biāo)時(shí)儀表不一定會報(bào)警。2、 丙烯（propylene,CH2=CHCH3）分子量42.08，重于空氣的平均分子量29，氣體開放的空氣中是很難擴(kuò)散到可燃?xì)怏w檢測探頭上的。以上兩大問題可能也是存在安全隱患的。 綜合以上行業(yè)中在高溫可燃蒸汽或液體的檢測后，我們在此次海金山石化塑料廠采用了封閉式管殼換熱和

24、負(fù)壓抽吸的方案，最后由抗高濕和在無氧環(huán)境下也能檢測的紅外可燃?xì)怏w探測器進(jìn)行檢測，并通過測試驗(yàn)證是可行的。圖10第2章總體方案設(shè)計(jì)2.1封閉式管殼換熱和負(fù)壓抽吸式采樣簡介在上海金山石化塑料廠2PE裝置,有一個(gè)高溫反應(yīng)爐。爐內(nèi)是高溫可燃液體，為了保障設(shè)備的安全，需要時(shí)刻檢測該可燃液體（工藝廢水）中的可燃?xì)怏w濃度是否超標(biāo)，如果超標(biāo)就要限制排放和采取相應(yīng)措施，如果該工藝廢水可燃?xì)怏w含量是低于某個(gè)數(shù)值的，那就說明排放是安全的；工藝提出要求檢測爐內(nèi)工藝廢水中的可燃性氣體濃度，爐內(nèi)溫度為200左右，二且是缺氧狀態(tài)。由此我們可以定義工況：1 液體在爐內(nèi)管道，需要引流2 可燃液體需要?dú)馓? 液體為高溫，需要冷卻

25、4 缺氧環(huán)境，不宜采用催化燃燒式原理檢測經(jīng)過分析后，我們采用了對高溫可燃液體檢測預(yù)處理的方法，流程圖如下：圖11說明：T 是減壓閥 L 是流量計(jì)預(yù)處理系統(tǒng)如圖所示，采用一體化設(shè)計(jì)思路，不銹鋼材料制造，包括以下三大功能部分：、預(yù)處理本體：采用本預(yù)處理體的優(yōu)點(diǎn)是具備高溫可燃?xì)怏w、蒸汽和液體都可以進(jìn)入樣品口進(jìn)行檢測；彌補(bǔ)了上述幾個(gè)方案的缺點(diǎn)。1.1樣品入口：含有可燃性氣體的樣品水或氣經(jīng)球閥直接進(jìn)入預(yù)處理筒,球閥可以控制引入的流量。1.2冷卻：采用冷卻水，自然流入預(yù)處理本體，冷卻水和樣品水最后是混合的。1.3氣提：一部分儀表空氣經(jīng)過T2L2導(dǎo)入待排放的水中，將可能有的可燃性氣體提出。1.4液位指示：采

26、用非接觸式磁液位指示。1.5水氣分離/過濾： 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)力圖避免干燥劑的使用，減少維護(hù)量，保證長時(shí)間穩(wěn)定地運(yùn)行。為此，將儀表空氣分2路，一路T2L2通過水中氣提，另一路T3L3不通過水。這樣最后的樣品氣相對濕度為50%。負(fù)壓抽吸裝置：采用負(fù)壓抽吸的優(yōu)點(diǎn)是講冷卻后的氣體使用密閉方式送入氣體檢測儀表，不會造成空氣稀釋，保證原始濃度的可靠性。另外還彌補(bǔ)了分子量大于空氣（29）而不易于揮發(fā)的氣體，通過抽吸可以順利導(dǎo)入可燃?xì)怏w探測器進(jìn)行檢測。為了更加順暢的將冷卻后的可燃?xì)怏w送入氣體檢測儀表，我們增加設(shè)計(jì)了強(qiáng)吸裝置。T1減壓閥為強(qiáng)吸裝置提供高速氣流，工作原理是當(dāng)壓縮空氣流經(jīng)閥體的“真空發(fā)生器”時(shí)，利用“文

27、丘里氏”原理在喉管處產(chǎn)生負(fù)壓，抽吸外部的需監(jiān)測氣體供送氣體檢測儀進(jìn)行檢測，L1可以調(diào)整送氣的流量，以滿足不同原理的氣體檢測儀的檢測要求。氣體檢測儀：采用了紅外可燃?xì)怏w探測器，可以檢測缺氧環(huán)境下的可燃?xì)怏w。因?yàn)楣r中有缺氧的情況存在，我們需要用紅外原理可燃?xì)怏w檢測儀來完成最后的濃度顯示。大多數(shù)的氣體都能吸收一定波長范圍內(nèi)的紅外輻射，這是物質(zhì)在氣態(tài)時(shí)的化學(xué)特性，不同種類的碳?xì)漕惪扇細(xì)怏w對紅外輻射的吸收與紅外光譜的波長有關(guān)，每一種碳?xì)錃怏w對紅外輻射的吸收都有特定的敏感波長段（紅外光譜段），紅外可燃?xì)怏w探測器就是依據(jù)碳?xì)錃怏w對特定波長的紅外輻射的吸收量的測量，來達(dá)到探測某種可燃性氣體濃度的目的。2.2

28、 系統(tǒng)參數(shù)1） 樣品主要是水（蒸汽或液態(tài)水皆可），其中空氣量不大。2） 樣品有一定壓力，可以自動流入預(yù)處理裝置。3） 樣品水（氣）溫度低于200。4） 儀表壓縮氣：0.41Mpa。5） 樣品水（氣）進(jìn)管尺寸：10mm6） 冷卻水進(jìn)管尺寸：10mm7） 標(biāo)定氣進(jìn)管尺寸：6mm8） 尺寸：2100*3000*600mm(單體：2100*500*600mm)表4：序號部件名稱1點(diǎn)型可燃?xì)怏w檢測器2強(qiáng)吸式采樣泵（V1、V2）3調(diào)壓閥T34流量計(jì)L35流量計(jì)L16調(diào)壓閥T17調(diào)壓閥T28流量計(jì)L29冷卻水球閥10采樣氣球閥11預(yù)處理本體12標(biāo)定球閥圖122.3調(diào)試方法： 采樣氣體冷卻溫度控制:先將所有的

29、球閥關(guān)閉,將樣品水(氣)和冷卻水分別接入樣品氣卡套接頭和冷卻水卡套接頭,打開樣品氣和冷卻水球閥,使樣品氣和冷卻水進(jìn)入預(yù)處理系統(tǒng),如果排水口的溫度還高,可以通過加大冷卻水和減小樣品水(氣)的流量來控制。初始壓力和流量調(diào)整:關(guān)閉強(qiáng)吸式采樣泵V1，打開V2?？傉{(diào)壓閥T0的壓力調(diào)到0.4Mpa,打開流量計(jì)L1、L2、L3。調(diào)節(jié)調(diào)壓閥T1、T2、T3，使其的流量分別為500mL/min、1000mL/min、1000mL/min。待系統(tǒng)穩(wěn)定后，調(diào)節(jié)L1、L2、L3，使其流量保證在400mL/min、200mL/min、200mL/min的位置。系統(tǒng)標(biāo)定:關(guān)閉冷卻水進(jìn)閥，將50%LEL的所檢測可燃性氣體標(biāo)

30、定氣體接入到系統(tǒng)的標(biāo)定氣進(jìn)氣管，以2000mL/min的流量通入冷卻罐內(nèi)。按可燃性氣體檢測儀表的標(biāo)定方法調(diào)整零點(diǎn)和增益。紅外可燃性氣體探測器在工廠已經(jīng)測試標(biāo)定好，一般不需再標(biāo)定。采樣氣體干燥度的調(diào)整: 根據(jù)需要可以調(diào)整T3和L3,也可以根據(jù)探測器的檢測情況將其關(guān)閉(此為儀表空氣支路,與處理后的樣品氣混合,起二次干燥作用)。初始調(diào)整為L3=200mL/min。氣提能力的調(diào)整: 根據(jù)樣品氣的形態(tài),調(diào)節(jié)T2和L2,若樣品氣全是氣體也可以將其關(guān)閉(此為儀表空氣支路,起氣提作用,將混合在水中的樣品氣充分提出來)。初始調(diào)整為L2=200mL/min。磁性液位計(jì)的使用: 液位計(jì)使用前需用磁鋼進(jìn)行校正,對翻柱

31、導(dǎo)引一次,使零位以下顯示紅色,零位以上顯示白色。液位計(jì)開始投入運(yùn)行時(shí),讓液體平穩(wěn)地進(jìn)入主導(dǎo)管,避免液體快速沖擊浮子,致使磁性浮子急速上升,造成磁翻柱翻轉(zhuǎn)失靈或翻亂(若遇此現(xiàn)象,可用校正磁鋼重新校正)。磁性液位計(jì)主導(dǎo)管周圍50mm范圍內(nèi)不允許有導(dǎo)磁物質(zhì),否則要直接影響磁性液位計(jì)正常工作。第3章預(yù)處理本體的設(shè)計(jì)3.1 結(jié)構(gòu)及工作過程圖131 不銹鋼冷卻水筒2 磁翻式液位計(jì)3 冷卻水導(dǎo)流管4 氣提接口5 廢水排放口 6 高溫可燃蒸汽、高溫可燃液體樣品入口7 冷卻水入口8 可燃?xì)怏w出口設(shè)計(jì)不銹鋼水筒的目的主要是問了能夠盛放除高溫可燃蒸汽外的高溫可燃液體，因?yàn)榇舜雾?xiàng)目為檢測工藝廢水中的乙烯，可燃?xì)怏w混合

32、在高溫液體中；另外不銹鋼水筒除了氣提和負(fù)壓抽吸以外實(shí)際是密閉的，可燃?xì)怏w不會被空氣稀釋，保證了工藝廢水中可燃?xì)怏w濃度的量綱傳遞的正確性。樣品水在筒體的高度是由序號為5的廢水排放口高度決定的，我們設(shè)置在低于序號為6的樣品入口100mm，離開筒低的高度約為500mm，實(shí)際廢水排放口語筒體形成了一個(gè)500mm樣品水柱的U形管（500mm的設(shè)計(jì)也是通過實(shí)驗(yàn)得到的，在下面的負(fù)壓抽吸里會講到這個(gè)問題）。圖14 序號7為冷卻水入口（自來水），冷卻水的入口經(jīng)過不銹鋼水筒的帽蓋（與樣品水盛放筒實(shí)際是分開的）下的16根導(dǎo)流柱直接排除筒體。左圖是不銹鋼筒體帽蓋導(dǎo)流柱安裝盤。3.2管殼式換熱器,管殼式換熱器結(jié)構(gòu)原理圖

33、15 管殼式換熱器由一個(gè)殼體和包含許多管子的管束所構(gòu)成，冷、熱流體之間通過管壁進(jìn)行換熱的換熱器。管殼式換熱器作為一種傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)換熱設(shè)備，在化工、煉油、石油化工、動力、核能和其他工業(yè)裝置中得到普遍采用，特別是在高溫高壓和大型換熱器中的應(yīng)用占據(jù)絕對優(yōu)勢。通常的工作壓力可達(dá)4兆帕，工作溫度在200以下，在個(gè)別情況下還可達(dá)到更高的壓力和溫度。一般殼體直徑在1800毫米以下，管子長度在9米以下,在個(gè)別情況下也有更大或更長的。工作原理和結(jié)構(gòu) 圖1 固定管板式換熱器為固定管板式換熱器的構(gòu)造。A流體從接管1流入殼體內(nèi)，通過管間從接管2流出。B流體從接管3流入,通過管內(nèi)從接管4流出。如果A流體的溫度高于B流體,

34、熱量便通過管壁由A流體傳遞給B流體；反之，則通過管壁由B流體傳遞給A流體。殼體以內(nèi)、管子和管箱以外的區(qū)域稱為殼程，通過殼程的流體稱為殼程流體 (A流體)。管子和管箱以內(nèi)的區(qū)域稱為管程,通過管程的流體稱為管程流體(B流體)。管殼式換熱器主要由管箱、管板、管子、殼體和折流板等構(gòu)成。通常殼體為圓筒形;管子為直管或U形管。為提高換熱器的傳熱效能，也可采用螺紋管、翅片管等。管子的布置有等邊三角形、正方形、正方形斜轉(zhuǎn)45°和同心圓形等多種形式，前3 種最為常見。按三角形布置時(shí)，在相同直徑的殼體內(nèi)可排列較多的管子，以增加傳熱面積，但管間難以用機(jī)械方法清洗，流體阻力也較大。管板和管子的總體稱為管束。

35、管子端部與管板的連接有焊接和脹接兩種。在管束中橫向設(shè)置一些折流板，引導(dǎo)殼程流體多次改變流動方向，有效地沖刷管子，以提高傳熱效能，同時(shí)對管子起支承作用。折流板的形狀有弓形、圓形和矩形等。為減小殼程和管程流體的流通截面、加快流速，以提高傳熱效能，可在管箱和殼體內(nèi)縱向設(shè)置分程隔板，將殼程分為2程和將管程分為2程、4程、6程和8程等。管殼式換熱器的傳熱系數(shù)，在水-水換熱時(shí)為14002850瓦每平方米每攝氏度W/(m();用水冷卻氣體時(shí),為10280W/(m()；用水冷凝水蒸汽時(shí),為5704000W/(m()。特點(diǎn) 管殼式換熱器是換熱器的基本類型之一，19世紀(jì)80年代開始就已應(yīng)用在工業(yè)上。這種換熱器結(jié)構(gòu)

36、堅(jiān)固,處理能力大、選材范圍廣，適應(yīng)性強(qiáng)，易于制造,生產(chǎn)成本較低，清洗較方便，在高溫高壓下也能適用。但在傳熱效能、緊湊性和金屬消耗量方面不及板式換熱器、板翅式換熱器和板殼式換熱器等高效能換熱器先進(jìn)。我們在冷卻帽蓋處也參考設(shè)計(jì)了這種管殼式換熱器，設(shè)置了在16根冷卻水導(dǎo)流柱，之間纏繞塞滿了不銹鋼絲，當(dāng)含有乙烯的高溫可燃液體進(jìn)入到筒體后，經(jīng)過序號4的氣體裝置（微量壓縮空氣經(jīng)過筒體底部導(dǎo)入樣品水中，增加含有可燃?xì)怏w的蒸發(fā)速度，本次項(xiàng)目中的乙烯是一種無色稍有氣味的氣體，密度為1.25g/L，比空氣的密度略小，難溶于水）和下面要介紹的負(fù)壓抽吸裝置的共同作用，可燃?xì)怏w會經(jīng)過冷卻水導(dǎo)流柱之間的不銹鋼絲從序號為8

37、的可燃?xì)怏w出口送到氣體檢測儀表中進(jìn)行檢測。3.3 換熱設(shè)計(jì)計(jì)算一般工廠現(xiàn)場冷卻水都是自來水（也叫做工藝用水），溫度是環(huán)境常溫。我們將冷卻水從導(dǎo)流柱流過，導(dǎo)流柱的溫度就是水的溫度，該溫度傳導(dǎo)給了纏繞在期間的金屬絲，使得溫度相當(dāng)于冷卻水的溫度；而從樣品口進(jìn)來的高溫可燃液體和蒸發(fā)的高溫可燃?xì)怏w通過金屬絲是就是一個(gè)換熱過程：熱平衡方程：Q吸工藝?yán)鋮s水Q放高溫樣品水 .溫度不相同的兩物體相互接觸，當(dāng)溫度相等時(shí)達(dá)到熱平衡狀態(tài)，這時(shí)低溫物體吸收的熱量等于高溫物體放出的熱量。 （隱含條件：末溫相等）Q=cmt這里Q就是熱量C為物體的比熱容M為物體的質(zhì)量t為變化的溫度高溫樣品水和工藝?yán)鋮s水主要都是水，水的比熱容

38、為4.2×103J/(kg·)假設(shè)我們需要控制的最后冷卻溫度是40，那么按現(xiàn)在的冷卻水溫25計(jì)算，冷卻水t為15；高溫蒸汽樣品水溫為200，t為160：通過樣品水節(jié)流閥的控制，可將高溫樣品水的進(jìn)水量控制在5Kg/min，這樣可知道樣品水的釋放熱量為:Q放高溫樣品水=c樣品水m樣品水t=4.2x103J/(kg.)x5kgx160 =3.36x106J根據(jù)Q吸工藝?yán)鋮s水Q放高溫樣品水 .那么m冷卻水= Q吸工藝?yán)鋮s水 = 3.36x106J ct 4.2x103J/(kg.). 15 m冷卻水 =53.3 Kg/min當(dāng)然上述的計(jì)算是物體與物體的直接混合的熱交換，我們在實(shí)際試

39、驗(yàn)中的數(shù)據(jù),我們在樣品水入口通入以不同速度100開水，在冷卻水口通入常溫冷卻水，可燃?xì)怏w出口處設(shè)置一雙金屬溫度計(jì)，測試參數(shù)也有偏差，但總的測試水平是冷卻效果理想，我分析了一下原因主要是高溫樣品水進(jìn)入不銹鋼筒體本身與筒體也有個(gè)熱交換，因?yàn)橥搀w還是比較大，在設(shè)計(jì)中樣品水為高度約為筒體高度1/2，所以經(jīng)過筒體與大氣的換熱也降低了不少溫度；另外在這里使用磁翻式液位計(jì)的目的是使液位指示器與筒體樣品水不接觸，可以清晰指示液位高度，防止樣品水發(fā)生堵塞充滿筒體而被吸入可燃?xì)怏w檢測器。這也是早期在相似應(yīng)用中采用了高溫接觸式玻璃管浮球液位計(jì)效果不好而更改的，玻璃管在高溫樣品水長期的接觸后發(fā)黃而且積垢，液位指示無法

40、看清。第4章負(fù)壓抽吸裝置的原理結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)1 、0-5MPa空氣壓力減壓閥 2、玻璃管轉(zhuǎn)子式流量計(jì) 3、負(fù)壓抽吸本體（真空發(fā)生器） 4、壓縮空氣（工況現(xiàn)場稱謂儀表風(fēng)）入口 5、可燃?xì)怏w吸入口有右圖所示，強(qiáng)吸式負(fù)壓抽吸裝置主要有空氣壓力減壓閥、流量計(jì)和真空發(fā)生器組成。真空發(fā)生器采用的是文丘里原理。圖164.1文丘里管的原理圖17文氏管是文丘里管的簡稱，文丘里效應(yīng)的原理則是當(dāng)風(fēng)吹過阻擋物時(shí)，在阻擋物的背風(fēng)面上方端口附近氣壓相對較低，從而產(chǎn)生吸附作用并導(dǎo)致空氣的流動。文氏管的原理其實(shí)很簡單，它就是把氣流由粗變細(xì)，以加快氣體流速，使氣體在文氏管出口的后側(cè)形成一個(gè)“真空”區(qū)。當(dāng)這個(gè)真空區(qū)靠近工件時(shí)會對工件

41、產(chǎn)生一定的吸附作用。如圖所示A-壓縮空氣入口       B-噴嘴       C-消音器       D-吸附腔入口壓縮空氣從文丘里管的入口A進(jìn)入，少部分通過截面很小的噴管B排出。隨之截面逐漸減小，壓縮空氣的壓強(qiáng)增大，流速也隨之變大。這時(shí)就在D吸附腔的進(jìn)口內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)真空度，致使周圍空氣被吸入文氏管內(nèi)，隨著壓縮空氣一起流進(jìn)擴(kuò)散腔內(nèi)增加氣體的流速，之后通過消音裝置減少氣流震蕩。真空發(fā)生器就是利用正壓氣源產(chǎn)生負(fù)

42、壓的一種新型,高效,清潔,經(jīng)濟(jì),小型的真空元器件,這使得在有壓縮空氣的地方,或在一個(gè)氣動系統(tǒng)中同時(shí)需要正負(fù)壓的地方獲得負(fù)壓變得十分容易和方便。真空發(fā)生器廣泛應(yīng)用在工業(yè)自動化中機(jī)械,電子,包裝,印刷,塑料及機(jī)器人等領(lǐng)域。真空發(fā)生器的傳統(tǒng)用途是吸盤配合,進(jìn)行各種物料的吸附,搬運(yùn),尤其適合于吸附易碎,柔軟,薄的非鐵,非金屬材料或球型物體。在這類應(yīng)用中,一個(gè)共同特點(diǎn)是所需的抽氣量小,真空度要求不高且為間歇工作。4.1.1真空發(fā)生器的主要性能參數(shù)空氣消耗量:指從噴管流出的流量qv1。吸入流量：指從吸口吸入的空氣流量qv2。當(dāng)吸入口向大氣敞開時(shí),其吸入流量最大，稱為最大吸入流量qv2max.吸入口處壓力：

43、記為Pv.當(dāng)吸入口被完全封閉(如吸盤吸著工件),即吸入流量為零時(shí)，吸入口內(nèi)的壓力最低，記作Pvmin.吸著響應(yīng)時(shí)間：吸著響應(yīng)時(shí)間是表明真空發(fā)生器工作性能的一個(gè)重要參數(shù),它是指從換向閥打開到系統(tǒng)回路中達(dá)到一個(gè)必要的真空度的時(shí)間。4.1.2影響真空發(fā)生器性能的主要因素 真空發(fā)生器的性能與噴管的最小直徑，收縮和擴(kuò)散管的形狀，通徑及其相應(yīng)位置和氣源壓力大小等諸多因素有關(guān)。圖2為某真空發(fā)生器的吸入口處壓力，吸入流量，空氣消耗量與供給壓力之間的關(guān)系曲線.圖中表明，供給壓力達(dá)到一定值時(shí)，吸入口處壓力較低,這時(shí)吸入流量達(dá)到最大，當(dāng)供給壓力繼續(xù)增加時(shí)，吸入口處壓力增加,這時(shí)吸入流量減小。 最

44、大吸入流量qv2max的特性分析：較為理想的真空發(fā)生器的qv2max特性,要求在常用供給壓力范圍內(nèi)(P01=0.4-0.5MPa)，qv2max處于最大值,且隨著P01的變化平緩。吸入口處壓力Pv的特性分析：較為理想的真空發(fā)生器的Pv特性,要求在常用供給壓力范圍內(nèi)(P01=0.4-0.5MPa)，Pv處于最小值,且隨著Pv1的變化平緩。在吸入口吵完全封閉的條件下,對特定條件下吸入口處壓力Pv與吸入流量之間的關(guān)系如圖3所示。為獲得較為理想的吸入口處壓務(wù)與吸入流量的匹配關(guān)系，可設(shè)計(jì)成多級真空發(fā)生器串聯(lián)組合在一起。擴(kuò)散管的長度應(yīng)保證噴管出口的各種波系充分發(fā)展，使擴(kuò)散管道出口截面上能獲得近似的均勻流動

45、。但管道過長。管壁摩擦損失增大。一般管工為管徑的6-10倍較為合理。為了減少能量損失，可在擴(kuò)散管直管道的出口加一個(gè)擴(kuò)張角為6°-8°的擴(kuò)張段。吸著響應(yīng)時(shí)間與吸附腔的容積有關(guān)(包括擴(kuò)散腔,吸附管道及吸盤或密閉艙容積等)，吸附表面的泄漏量與所需吸入口處壓力的大小有關(guān)。對一定吸入口處壓力要求來說，若吸附腔的容積越小，響應(yīng)時(shí)間越短；若吸入口處壓力越高，吸附容積越小，表面泄漏量越小，則吸著響應(yīng)時(shí)間亦越短；若吸附容積大，且吸著速度要快，則真空發(fā)生器的噴嘴直徑應(yīng)越大。真空發(fā)生器在滿足使用要求的前提下應(yīng)減小其耗氣量(L/min)，耗氣量與壓縮空氣的供給壓力有關(guān)，壓力越大，則真空發(fā)生器的耗氣

46、量越大。因此在確定吸入口處壓務(wù)值勤的大小時(shí)要注意系統(tǒng)的供給壓力與耗氣量的關(guān)系，一般真空發(fā)生器所產(chǎn)生的吸入口處壓力在20kPa到10kPa之間。此時(shí)供華表壓力再增加,吸入口處壓力也不會再降低了，而耗氣量卻增加了。因此降低吸入口處壓力應(yīng)從控制流速方面考慮。有時(shí)由于工件的形狀或材料的影響，很難獲得較低的吸入口處壓力，由于從吸盤邊緣或通過工件吸入空氣，而造成吸入口處壓力升高。在這種情況下，就需要正確選擇真空發(fā)生器的尺寸，使其能夠補(bǔ)償泄漏造成的吸入口處壓力升高。由于很難知道泄漏時(shí)的有效截面積，可以通過一個(gè)簡單的試驗(yàn)來確定泄漏造成的吸入口處壓力升高。由于很難知道泄漏時(shí)的有效截面積，可以通過一個(gè)簡單的試驗(yàn)來

47、確定泄漏量。試驗(yàn)回路由工件，真空發(fā)生器，吸盤和真空表組成，由真空表的顯示讀數(shù)，再查真空發(fā)生器的性能曲線，可很容易知道泄漏量的大小。當(dāng)考慮泄漏時(shí)，真空發(fā)生器的特性曲線對正確確定真空發(fā)生器非常重要。泄露有時(shí)是不可避免的，當(dāng)有泄漏時(shí)確定真空發(fā)生器的大小的方法如下：把名義吸入流量與泄漏流量相加，可查出真空發(fā)生器的大小。4.1.3提高真空發(fā)生器吸入流量的方法 真空發(fā)生器分高真空型和高抽吸流量型,反映在圖3上,前者曲線斜率大,后者平坦。在噴管喉部直徑一定的情況下,要獲得高真空,必然降低抽吸流量，而為獲得大吸入流量,必然增加其吸入口處壓力。為增大真空發(fā)生器吸入流量,可采取設(shè)計(jì)多級擴(kuò)大壓管方式。三級

48、擴(kuò)壓管式真空發(fā)生器，吸入流量增加了兩倍半,如采取兩個(gè)三級擴(kuò)壓管式真空發(fā)生器并聯(lián) ,吸入流量將再增加一倍。  4.2負(fù)壓抽吸裝置設(shè)計(jì)圖18負(fù)壓抽吸裝置簡介如上圖所示，負(fù)壓抽吸裝置的工作原理是當(dāng)壓縮空氣流經(jīng)閥體的“真空發(fā)生器”時(shí)，利用“文丘里氏”原理在喉管處產(chǎn)生負(fù)壓，抽吸外部的需監(jiān)測氣體供給探測器進(jìn)行檢測，抽吸的外部氣體經(jīng)V2調(diào)節(jié)閥控制流量后，進(jìn)入集氣座供探頭檢測，流量計(jì)控制氣體檢測儀檢測氣體的所需要的流量；這里的V1調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)旁路流量,當(dāng)氣體檢測儀表與負(fù)壓抽吸裝置距離比較遠(yuǎn)的時(shí)候，為了加快檢測響應(yīng)時(shí)間，我們需要加大負(fù)壓抽吸能力，加大檢測氣體的抽吸流量，但時(shí)如果沒有旁路的設(shè)置，大流量的氣

49、體直接進(jìn)入氣體探測器會影響氣體檢測儀的檢測精度，甚至損壞檢測儀（催化燃燒式氣體檢測儀表的氣體檢測流量宜為250ml/min,電化學(xué)氣體檢測儀表的氣體檢測流量宜為500ml/min，紅外原理氣體檢測儀氣體檢測流量宜為1000ml/min）。旁路閥的設(shè)置，我們可以全部打開旁路，將大部分的采樣氣體的流量旁路掉大部分，通過V2和流量計(jì)設(shè)置氣體檢測儀合適的檢測流量，然后二路氣體隨壓縮空氣一起排出閥體。該原理的應(yīng)用在2005年山東齊魯石化塑料廠紅外可燃?xì)怏w測乙烯的項(xiàng)目中有過類似應(yīng)用。V3調(diào)節(jié)閥為標(biāo)定用閥，標(biāo)定時(shí)關(guān)閉V1、V2，打開V3，標(biāo)定氣體經(jīng)V3調(diào)節(jié)閥進(jìn)入集氣座。本采樣箱要求供給的壓縮空氣應(yīng)是0.40

50、.6MPa無油、無塵和干燥的壓縮空氣（儀表空氣），并且要求有一定的貯氣量。采氣點(diǎn)的負(fù)壓絕對值應(yīng)1500mm水柱，或采氣點(diǎn)為0.10.6MPa之間的正壓.需檢測氣要求無油、無塵、干燥。若采氣點(diǎn)的需檢測氣不能達(dá)到無油、無塵、干燥的要求，則必須對采樣氣進(jìn)行凈化處理，凈化處理。圖191、負(fù)壓口（吸入口） 2、調(diào)節(jié)螺桿 3、高速氣體射嘴 4、引流塞負(fù)壓抽吸裝置結(jié)構(gòu)與測試如上圖所示，真空發(fā)生器抽氣負(fù)壓和吸入氣體流量的大小取決于上圖序號3的射嘴孔徑和壓縮空氣的壓力（射嘴氣體流速）；另外與序號4引流塞的空間距離有關(guān)，經(jīng)過我們測試，將射嘴的氣體孔徑打到1.5mm，通過調(diào)節(jié)引流塞的調(diào)節(jié)得到以下數(shù)據(jù)： 表5：供氣壓

51、力(MPa)抽氣負(fù)壓(KPa)吸入采樣氣流量(L/h)壓縮空氣消耗量(L/h)0.1-2951000.2-51801250.3-9.52751500.4-13.5355180負(fù)壓抽吸裝置以壓縮空氣為能源,安全、節(jié)能，并可用于易爆危險(xiǎn)場合，這一點(diǎn)才是本次項(xiàng)目應(yīng)用的該方式的主要原因。因?yàn)榍懊嫖覀円呀?jīng)分析過，國內(nèi)采用的電動采樣泵，必須在國家認(rèn)可的電氣防爆認(rèn)證機(jī)構(gòu)進(jìn)行認(rèn)證，而這種氣體采樣泵的防爆結(jié)構(gòu)，基本定義為呼吸裝置。該結(jié)構(gòu)的防爆必須對氣體管路設(shè)置較大的阻尼來保證內(nèi)部可能產(chǎn)生引爆能源，這種阻尼（一般是一定目數(shù)的粉末冶金隔爆片）不論是在石油化工現(xiàn)場還是在國內(nèi)這種空氣質(zhì)量不是很好的各種場所，運(yùn)行一段時(shí)間

52、后必然堵死，導(dǎo)致檢測失效。而采用了 “文丘里”原理的用壓縮空氣為動力的真空發(fā)生器，無需電氣防爆認(rèn)證，因?yàn)槠鋬?nèi)部沒有任何電路組成，而且整個(gè)管路是沒有阻尼的，大大延長了在惡劣環(huán)境中正常運(yùn)行的時(shí)間，降低了運(yùn)行維護(hù)成本。第5章氣體檢測儀的設(shè)計(jì)計(jì)算5.1 氣體檢測儀簡介氣體檢測儀是一種氣體泄露濃度檢測的儀器儀表工具，主要利用氣體傳感器來檢測環(huán)境中存在的氣體種類，氣體傳感器是用來檢測氣體的成份和含量的傳感器。一般認(rèn)為，氣體傳感器的定義是以檢測目標(biāo)為分類基礎(chǔ)的，也就是說，凡是用于檢測氣體成份和濃度的傳感器都稱作氣體傳感器，不管它是用物理方法，還是用化學(xué)方法。氣體檢測儀 品牌有 梅思安（MSA），霍尼韋爾，特

53、安等，氣體檢測儀是一種 氣體泄露濃度檢測的儀器儀表工具，主要利用氣體傳感器來檢測環(huán)境中存在的氣體種類，氣體傳感器是用來檢測氣體的成份和含量的傳感器。 早在上個(gè)世紀(jì)70年代，氣體傳感器就已經(jīng)成為傳感器領(lǐng)域的一個(gè)大系，屬于化學(xué)傳感器的一個(gè)分支。 目前流行于市場的氣體檢測儀大約有如下一些種類：半導(dǎo)體式氣體傳感器它是利用一些金屬氧化物半導(dǎo)體材料，在一定溫度下，電導(dǎo)率隨著環(huán)境氣體成份的變化而變化的原理制造的。比如，酒精傳感器，就是利用二氧化錫在高溫下遇到酒精氣體時(shí)，電阻會急劇減小的原理制備的。 優(yōu)點(diǎn)半導(dǎo)體式氣體傳感器可以有效地用于：甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、酒精、甲醛、一氧化碳、二氧化碳、乙烯、乙炔、氯乙

54、烯、苯乙烯、丙烯酸等很多氣體地檢測。尤其是，這種傳感器成本低廉，適宜于民用氣體檢測的需求。 下列幾種半導(dǎo)體式氣體傳感器是成功的：甲烷（天然氣、沼氣）、酒精、一氧化碳（城市煤氣）、硫化氫、氨氣（包括胺類，肼類）。高質(zhì)量的傳感器可以滿足工業(yè)檢測的需要。英思科，美國氣體傳感器 缺點(diǎn)穩(wěn)定性較差，受環(huán)境影響較大；尤其，每一種傳感器的選擇性都不是唯一的，輸出參數(shù)也不能確定。因此，不宜應(yīng)用于計(jì)量準(zhǔn)確要求的場所。 催化燃燒式氣體傳感器這種傳感器是在白金電阻的表面制備耐高溫的催化劑層，在一定的溫度下，可燃性氣體在其表面催化燃燒，燃燒是白金電阻溫度升高，電阻變化，變化值是可燃性氣體濃度的函數(shù)。 在98%鉑中加入2

55、%的鈀，把此合金提煉成0.03mm的鉑絲，繞成10-13圈長為1.5mm的彈簧小圈，浸上AL2O3然后在檢測元件外涂氯化鈀進(jìn)行加熱蒸發(fā)成為催化劑。因?yàn)閱渭兊你K絲如要催化甲烷要在700下才能發(fā)生，加入催化劑后只要500即可，所以加入催化劑后能使傳感器的壽命加長。同樣在鉑金絲中加入鈀，也是為了提高反應(yīng)的靈敏度。 將檢測元件和補(bǔ)償元件分別設(shè)置在一個(gè)惠斯頓電橋的二個(gè)橋臂上，并將它們與可燃性氣體接觸。當(dāng)沒有可燃?xì)鈺r(shí)，檢測元件在300mA左右的電流下工作。此時(shí)元件表面溫度達(dá)到500左右，當(dāng)有可燃性氣體時(shí)，可燃?xì)庠跈z測元件表面發(fā)生無焰的燃燒，而補(bǔ)償元件的表面沒有催化劑，而只是涂沒有反應(yīng)活性的氯化金，經(jīng)加熱蒸發(fā)后只有下一層鍍金層。又由于金的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定即使它處于500的高溫，它對可燃?xì)鉀]有無焰燃燒的現(xiàn)象，而此時(shí)檢測元件由于發(fā)生無焰燃燒其溫度將升高，此時(shí)檢測元件的電阻將增加，而補(bǔ)償元件溫度不變，由此又將引起電橋不平衡，將產(chǎn)生一個(gè)電壓的變化，此電壓變化正比于濃度變化，從而達(dá)到檢測氣體濃度的目的。優(yōu)點(diǎn)催化燃燒式氣體傳感器選擇性地檢測可燃性氣體：凡是不能燃燒的，傳感器都沒有任何響應(yīng)。 催化燃燒式氣體傳感器計(jì)量準(zhǔn)確，響應(yīng)快速，壽命較長