紅外甲烷檢測(cè)儀的校準(zhǔn)

李宏偉 高 斐

1 概述

一直以來(lái)，我國(guó)都采用熱催化元件來(lái)對(duì)瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行檢測(cè)。其檢測(cè)精度不高，易受到高濃度瓦斯和硫化物的侵蝕，使用一段時(shí)間后,零點(diǎn)產(chǎn)生漂移，靈敏度下降等缺點(diǎn)在應(yīng)用過(guò)程中逐漸顯露出來(lái)。紅外甲烷檢測(cè)儀利用不同氣體對(duì)紅外輻射有著不同的吸收光譜，吸收強(qiáng)度與氣體濃度有關(guān)的原理來(lái)檢測(cè)甲烷濃度，具有測(cè)量范圍寬、靈敏度高、測(cè)量精度高、響應(yīng)速度快、便于操作維護(hù)、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。目前，紅外甲烷檢測(cè)儀在山西省的瓦斯發(fā)電項(xiàng)目中得到了大量應(yīng)用。

2 甲烷檢測(cè)儀的原理及特點(diǎn)

2.1 光干涉甲烷測(cè)定器

光干涉甲烷測(cè)定器是利用光波在空氣和瓦斯中的傳播速度不同，產(chǎn)生的光程差引起干涉條紋的移動(dòng)來(lái)測(cè)量甲烷濃度的。其缺點(diǎn)是濃度指標(biāo)不直觀，受氣壓、溫度、濕度影響較大。

2.2 催化燃燒式甲烷測(cè)定器

催化燃燒式甲烷測(cè)定器應(yīng)用載體熱催化燃燒原理，由載體催化元件構(gòu)成測(cè)量電橋，當(dāng)儀器所處環(huán)境中存在甲烷氣體時(shí)，由于甲烷在催化元件表面產(chǎn)生無(wú)焰燃燒，使載體催化檢測(cè)元件的阻值發(fā)生變化，橋路失衡產(chǎn)生信號(hào)輸出，信號(hào)大小與甲烷含量成線(xiàn)性比例關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)甲烷含量的檢測(cè)和報(bào)警。其缺點(diǎn)是只能測(cè)量低濃度瓦斯，易受到高濃度瓦斯氣體的侵蝕。

2.3 紅外甲烷檢測(cè)儀

紅外甲烷檢測(cè)儀一般由紅外輻射源 (白熾燈或者紅外LED)，測(cè)量氣樣室，波長(zhǎng)選擇裝置(濾光片)，紅外探測(cè)裝置(如熱電探測(cè)器，熱電池)組成。紅外輻射透過(guò)瓦斯氣體后，在相應(yīng)譜線(xiàn)處就會(huì)發(fā)生能量的衰減，未被吸收的輻射被探頭測(cè)出，通過(guò)測(cè)量該譜線(xiàn)處能量的衰減量來(lái)得知被測(cè)甲烷濃度。其優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量范圍寬、當(dāng)被測(cè)氣體濃度過(guò)高時(shí)，不會(huì)像載體催化元件那樣發(fā)生中毒現(xiàn)象。

3 紅外甲烷檢測(cè)儀的校準(zhǔn)

隨著我國(guó)大力倡導(dǎo)節(jié)能減排，煤礦瓦斯發(fā)電項(xiàng)目也得到了積極的推廣應(yīng)用。在利用瓦斯發(fā)電過(guò)程中，瓦斯?jié)舛鹊臋z測(cè)是其中一個(gè)重要環(huán)節(jié)，在這些環(huán)節(jié)中就大量運(yùn)用了紅外甲烷檢測(cè)儀。

由于紅外甲烷檢測(cè)儀的顯示與工作環(huán)境的溫度和大氣壓力有關(guān)，其內(nèi)部一般集成了溫度檢測(cè)裝置，可以補(bǔ)償溫度的變化帶來(lái)的誤差。同時(shí)，由于各個(gè)廠(chǎng)家在儀器生產(chǎn)時(shí)，都是以理想狀況下的大氣壓（101.325kPa）來(lái)進(jìn)行標(biāo)定的，所以，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)考慮當(dāng)?shù)卮髿鈮核鶐?lái)的誤差。下面以Guardian Plus Infra- Red Gas Monitor的校準(zhǔn)為例：

3.1 檢測(cè)儀的校準(zhǔn)

P0=101.325kPa

P校準(zhǔn)為校準(zhǔn)地點(diǎn)的大氣壓強(qiáng)（單位kPa）

修正濃度 =氣瓶濃度×校準(zhǔn)參數(shù)

如校準(zhǔn)時(shí)使用標(biāo)氣濃度為90%，校準(zhǔn)地大氣壓為84kPa，則

修正濃度 =90%×0.744=66.9

所以，應(yīng)調(diào)整滿(mǎn)量程電位器直到儀器顯示66.9。

3.2 檢測(cè)儀的測(cè)量

P測(cè)量為測(cè)量地點(diǎn)的大氣壓強(qiáng)（單位kPa）

真實(shí)濃度值 =顯示濃度值×測(cè)量參數(shù)

（注：只有在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，校準(zhǔn)過(guò)的氣體分析儀顯示濃度才為真實(shí)濃度。）

比如通入待測(cè)氣體，儀器顯示濃度值為25%，測(cè)量地大氣壓90kPa，則

真實(shí)濃度值 =25%×1.20=30%

所以，待測(cè)氣體真實(shí)濃度為30%

4 總結(jié)

在日常校準(zhǔn)中，我們常常會(huì)碰到原本在實(shí)驗(yàn)室中校準(zhǔn)好的儀器，用同樣的標(biāo)準(zhǔn)氣體在工作環(huán)境中卻得到明顯不同的數(shù)值。這主要是由于大氣壓力和溫度的差異造成的，所以我們?cè)谛?zhǔn)這類(lèi)儀器時(shí)，應(yīng)盡量在工作現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行校準(zhǔn)，并充分考慮大氣壓力所帶來(lái)的誤差，然后根據(jù)儀器生產(chǎn)廠(chǎng)家提供的一些校準(zhǔn)參數(shù)等信息進(jìn)行校準(zhǔn)工作。

[1]JJG 678-2007催化燃燒式甲烷測(cè)定器[S].中國(guó)計(jì)量出版社.

[2]JJG 677-2006光干涉甲烷測(cè)定器[S].中國(guó)計(jì)量出版社.