1、有毒有害气体检测仪器有毒有害气体检测仪器 应用讲座应用讲座 理化计量测试研究所 新疆计量院概况新疆计量院概况 新疆维吾尔自治区计量测试研究院是依法设置的 新疆地区最高级别（省级）国家法定计量检定机 构，始建于1958年，现有事业编制189名，隶属于 新疆维吾尔自治区质量技术监督局。现已建立社 会公用计量标准153项，其中最高计量标准46项， 可开展长、热、力、电、声、光、物理化学等十 大计量359种计量器具的检定、校准检测和修理工 作。有10名全国技术委员会委员，31名高级工程 师中级以上专业技术人员占全院总人数的57.4%。 创建高质量、高水平、高效率的国内同类一流实 验室是本院不懈的追求。
2、 一、概述一、概述 有毒有害气体检测已经成为各行业保护 工作人员生命和健康、保护国家和个 人财产不受损害、保护生产和生活环 境不受污染的有力手段，并成为在石 油化工、煤矿生产、市政设施、环境 保护等方面的一项重要的日常工作。 二、有毒有害气体的种类 有毒有害气体从基本概念上讲就是可能对生命和财 产造成维护的气体。可划分为以下三类： 可燃气体：可能引起爆炸、燃烧的可燃性气体， 如：天然气、液化气； 有毒气体：引起人员中毒的无机和有机类有毒气 体，如：一氧化碳、硫化氢气体； 窒息气体：由于存在量过大而引起氧气不足，造 成人员窒息的气体，如：二氧化碳 氧气也可以看作是存在危险的有害气体，当氧气不 足
3、时可能引起人员窒息死亡，而氧气过量可能加 速或产生爆炸、燃烧。 三、不同浓度的硫化氢对人体的影响： 浓度mol/mol 对人体的影响 0.13 最小的可感觉到臭味的浓度 4.6 易察觉的有适度的臭味的浓度 10 开始刺激眼球 27 强烈的不愉快的臭味，不能忍受 100 咳嗽、刺激眼球，2分钟后可能失去嗅觉 200-300 暴露1小时后明显的结膜炎（眼睛发炎）呼吸道受刺 激 500-700 失去知觉，呼吸停止（中止或暂停），以至于死亡 1000-2000 马上失去知觉，几分钟停止并死亡，即使个别的马 上搬到新鲜的空气也可能死亡 四、不同浓度的一氧化碳对人体的影响：四、不同浓度的一氧化碳对人体的影
4、响： 气体 浓度 （ mol/mol） 对人体的影响 CO 50 允许的暴露浓度(OSHA) 200 2至3小时内可导致轻微的前额头痛 800 45分钟内头痛、头晕、呕吐。2小时内昏迷，可能死 亡 1600 20分钟内头痛、头晕。1小时内昏迷并死亡 6400 1至2分钟内头痛、头晕。10至15分钟，有死亡危险 12800 马上无知觉。1至3分钟内有死亡危险 一氧化碳中毒的后遗症 :中、重度中毒病人有神经衰弱、震颤麻痹、偏瘫、偏盲、 失语、吞咽困难、智力障碍、中毒性精神病或大脑强直。部分患者可发生继发性 脑病。 五、五、需要注意职业接触限值需要注意职业接触限值 在检测有毒有害气体时，要特别注意一
5、些规章和法规所规定 的暴露限度，如GBZ2-2007工作场所有害因素职业接触 限值（化学有害因素）规定的职业接触限值（OELs）。 指劳动者在职业活动过程中长期反复接触，对绝大多数接 触者的健康不引起有害作用的容许接触水平。 1、时间加权平均容许浓度（PC- TWA ）：以时间为权数规 定的8h工作日、40h工作周的平均容许接触浓度。CO的PC- TWA 为20mol/mol 2、短时间接触容许浓度 （PC-STEL）：在遵守PC- TWA前提 下容许短时间15分钟内接触的浓度； CO的PC- STEL为 30mol/mol 3、最高容许浓度（MAC）：在一个工作地点、每一个工作日 内、任何时
6、间有毒化学物质均不应超过的浓度。 CO的MAC 为20mol/mol 4、 IDLH: 立即致死量1,200 mol/mol （CO），这是一个 绝对不能超过的浓度限值。 六、有毒有害气体检测仪的分类 分类 名称 描述 按检测种类分 可燃气体检测仪 一般采用催化燃烧、热导半导体、 红外传感器。 有毒气体检测仪 一般采用电化学、半导体、离子 化传感器。 氧气检测仪 一般采用电化学传感器。 按使用方法分 便携 式 单一式 使用人员可以随身携带，随时监 控，实现个体保护。 复合式 固定式 将检测器安装在可能有气体泄漏 位置时时检测，并能将气体浓度 信号传到控制器的系统。 按采用方式分 扩散式 通过气
7、体自然扩散进行检测 泵吸式 通过泵吸入气体进行检测 七、气体检测仪组成结构 有毒有害气体检测仪的核心是气体传感器（检测元 件），俗称“电子鼻”。当气体传感器遇到有毒 有害气体时，传感器会发生物理化学反应，随之 产生电信号，供检测仪后级线路处理。经过电子 线路处理变成浓度成比例变化的电压信号，由线 性电路加以补偿，使信号线性化，经微机处理、 逻辑分析，输出各种控制信号，即当有毒有害气 体浓度达到报警设定值时，检测仪报警部分发出 声光报警信号并可显示气体浓度或启动外部联运 设备（如排风扇、电磁阀）。 被测气体 检测元件 放大电路 显示系统 报警系统 八、电化学气体传感器原理 反应原理:原电池 电化
8、学传感器的检测原理是根据不 同气体对特定的电解液的电化学反 应不同，而对气体计量检测的。由 于不同气体的物理化学性质完全不 同，因此电化学传感器具有非常好 的选择性，比如氧传感器只能检测 氧气，对其他气体不反应。电化学 传感器的缺点是寿命短，早期的传 感器寿命是1年，但目前可以达到2 年的使用寿命 九、催化式气体传感器原理 反应原理: 氧化-还原反应 (剧烈到无焰燃烧) 其工作原理是气敏材料（如Pt 电热丝等）在通电状态下， 可燃性气体氧化燃烧或者在 催化剂作用下氧化燃烧，电 热丝由于燃烧升温，从而使 其电阻值发生变化有时称之 为热导性传感器 十、几种常见气体传感器的比较 种类 灵 敏 度 线
9、 性 寿命(长期稳定 性) 环 境 影 响 选 择 性 抗 干 扰 零 点 飘 移 缺点 优点 用途 半导体 式 一 般 不 好 寿命长(5年) 长期稳定性好 高 好 好 小 精度低 功耗低,长寿 命低成本(几 十元) 可燃性气体;家 用,安全阈值报 界 催化 燃烧式 高 好 寿命短 长期稳定性差 (寿命和使用环 境有关一般小于 2至3年) 低 不 好 差 大 易中毒,经常 调零点 价低(几十元) 易做测量仪 表 可燃性气体;工 业仪表; 变送器 电化学 式 极 高 最 好 寿命短(小于2年) 长期稳定性差 一 般 好 差 无 寿命短 价高(几百至 几千元) 主要特点精 度高 分辨率达 PPM
10、级 有毒气体;劳动 保护仪器仪表; 变送器 红外式 高 极 好 寿命长(5至10年) 长期稳定性好 无 一 般 好 一 般 镜面易受污 染价高(几千 至上万元) 无交叉灵敏 度 不怕腐蚀和 高浓度 可燃性气体;变 送器;海洋石油 平台,化工 十二、有毒有害气体检测仪的不足 “交叉干扰”，任何气体传感器都不是只对一种特 定气体有响应，检测环境气体多样性会影响气体 检测仪准确度； 气体传感器还必须进行不断标定才能得到较为准 确的结果； 气体传感器都有其寿命。一般讲，电化学传感器 寿命在2至3年（氧传感器寿命1-2年），催化燃烧 式传感器在3年左右，红外、半导体和光离子化大 约在3-5年。 气体传感
11、器寿命与使用环境有很大的关系，在环 境浓度持续较高或者经常报警的环境场合下使用 会缩短传感器的寿命。 十三、可燃性气体基本知识 可燃性气体燃烧和爆炸必须符合四个条件：适量 的氧气，适量的燃气，火源以及足够的分子量， 维持链式反应。 空气混合物中可能引起可燃气体爆炸的最低体积 浓度（VOL）为爆炸下限LEL(Lower Explosive Limit) 不同可燃气体的爆炸下限各不相同，可以查相关 资料得到。 另外两个体积单位ppm和ppb在我国已被停止使用， 但在一些欧美有毒气体检测仪还可以看到。 1ppm1000 ppb=10-6 十四、可燃气体监测仪表的防爆结构 1、隔爆型“d”：壳体内部可
12、能发生爆炸，但不会传 到壳外，因此仪表各部件结合面都有严格要求。 开盖前，必须断电。 2、增安型“e”：在正常运行条件下，不会产生电弧、 火花的电气设备。 3、本质安全型“i”：仪表在正常状态下和故障状态 下，电路、系统产生的火花和达到的温度都不会 引燃爆炸混合物。分“ia”“ib”两种。 其他：正压型“p”，充油型“0”，充砂型“q”，无 火花型“n”，浇封型“m”。共八种。见国家标准 GB3836-2000爆炸性气体环境中的电器设备。 十五、气体检测仪经常使用的术语 一 精确度：仪器读数和实际浓度的差异的百 分数。 检出限：可以被仪器可靠地检测到的最低 浓度。 分辨率：显示读数的最小测量单
13、位。 重现性：重复进行至少5次以上连续独立测 量间的最大百分偏差。 线性度：仪器的浓度响应曲线同直线的符 合程度。 气体检测仪经常使用的术语二 线性范围：仪器输出信号符合直线的浓度 范围。 漂移：仪器读数随时间缓慢或长期的变化。 响应时间：从仪器开始暴露在检测环境中 达到稳定读数的时间。一般以T50或T90表示 （到达最终读数50%或90%处的时间）。 十六、气体检测报警器常见提示信息一十六、气体检测报警器常见提示信息一 Zero(或z):零，调零； Span(或s):量程，调量程； battery off：电池没电 LOW ALARM低报，HIGH ALARM高报 MAX：最大值； MIN：
14、最小值； 气体检测报警器常见提示信息二气体检测报警器常见提示信息二 PEAK：峰值； charge：充电； TWA报警值 ：8小时暴露平均浓度极 限报警设置。 STEL报警值 ：15分钟最大暴露平均浓 度极限报警设置。 十七、一般便携式气体检测报警器 缺省设定值 注：以上大部分缺省值设定都依据美国OSHA的数据 （为大多数国家和地区执行），如有差异可手动修 改仪器设定值。 传感器 低限报 警 高限报 警 TWA报 警值 STEL报 警值 校正浓 度值 量程范 围 单位 可燃气 25 50 50 100 LEL CO 35 70 35 400 100 1000 ppm H2S 10 20 10
15、15 25 500 ppm O2 19.5 23.5 30 %vol 十八、便携式气体检测报警器的操 作一 每个厂家的气体检测仪都有着不同的操作菜单和设 置参数过程，了解仪器使用的最基本手段就是研 究仪器使用说明书。一般来说包括以下几个过程。 开关机。在清洁环境中，较长时间按住开关键开 机。 仪器要经过一个“自检”调零过程。 仪器稳定显示一个数字就是检测浓度。 仪器使用前最好能测试一下准确度，对泵吸仪器 还要测试一下管路密闭性。 便携式气体检测报警器的操作二 查看仪器显示，按动某键仪器会显示一些 有用信息，如：电量、峰值、报警设置等 作为现场工作人员知道以上操作就可以了。 要对仪器参数进行设置
16、或重新校准仪器， 必须要进入仪器设置菜单。 设置菜单受到密码保护，建议非专业人士 和无专业设备人员不得擅动。 十九、固定式气体检测仪器介绍 固定式仪器将气体浓度转化为模拟的4-20mv信号或 者数字信号后送到中央控制室的控制器。而且是 长期连续自动监测。应当具有以下特点： 具有较高的稳定性； 校零和标定都要方便； 抗中毒能力强，使用寿命长； 具有强的防爆功能； 防水防尘； 更换传感器方便； 安装方便。 二十、使用气体检测仪时需要注意 的问题 加强培训和学习。知道如何正确使用气体 检测仪来保护自己的生命和健康。 注意经常性的测试和校准。才能保证气体 检测仪的准确可靠，因为气体检测仪采用 的是相对
17、比较的测量方法。 注意各种不同传感器间的检测干扰。 注意各类传感器的寿命。 将开启的仪器永远放在你的身边。 二十一、使用便携气体检测仪注意事项 一 更换电池时，应该在安全环境下进行。更换电池时，应该在安全环境下进行。 当更换任何一个传感器的情况下，都需要对仪器当更换任何一个传感器的情况下，都需要对仪器 进行标定。进行标定。 在每天使用以前，应完成仪器的自检过程。在每天使用以前，应完成仪器的自检过程。 定期的对仪器用标气进行测试，检查声、光、振定期的对仪器用标气进行测试，检查声、光、振 动报警是否正常。动报警是否正常。 标定时应选用厂家或国家认证合格企业提供的标标定时应选用厂家或国家认证合格企业
18、提供的标 准气体。准气体。 标定时应在良好通风的环境下进行，以避免污染。标定时应在良好通风的环境下进行，以避免污染。 不要在仪器电量不足的情况下标定。不要在仪器电量不足的情况下标定。 不要在富氧的环境下使用本仪器。不要在富氧的环境下使用本仪器。 使用气体检测仪注意事项二 应避免可燃气体传感器在高浓度硫化物，卤素化合物，含应避免可燃气体传感器在高浓度硫化物，卤素化合物，含 硅化合物，以及含铅气体或蒸汽的环境中使用，以免硅化合物，以及含铅气体或蒸汽的环境中使用，以免“中中 毒毒”，如果必须使用，则使用完后应对仪器进行检测和标，如果必须使用，则使用完后应对仪器进行检测和标 定。定。 仪器不能长时间在
19、高浓度可燃气体的环境下使用，以免损仪器不能长时间在高浓度可燃气体的环境下使用，以免损 坏可燃气传感器，如果必须使用，则使用后必须进行标定，坏可燃气传感器，如果必须使用，则使用后必须进行标定， 如果可燃气传感器已经损坏，需要更换新的传感器才能重如果可燃气传感器已经损坏，需要更换新的传感器才能重 新使用。新使用。 不要使用有机溶剂，肥皂或含硅的溶液清洗仪器，以免损不要使用有机溶剂，肥皂或含硅的溶液清洗仪器，以免损 坏传感器。坏传感器。 不要让仪器直接受到电或机械冲击，受到冲击后应对仪器不要让仪器直接受到电或机械冲击，受到冲击后应对仪器 进行自检或标定。进行自检或标定。 当某个传感器失效后，应及时更
20、换新传感器，以免影响仪当某个传感器失效后，应及时更换新传感器，以免影响仪 器的使用。器的使用。 处于安全考虑，仪器应该由完全阅读使用说明书的人员使处于安全考虑，仪器应该由完全阅读使用说明书的人员使 用和维护。用和维护。 二十三、检定四要素 人员:经考核合格取得检定员证,从事检定工 作的两名以上的人员。 设备:经过检定合格或校准满足检定规程要 求的测量设备。 环境:满足开展检定工作要求的温湿度等环 境条件。 文件:技术文件、管理文件等 总之,符合国家检定系统表和国家检定规程等 国家相关法规、技术规范的要求。 在实验室检定气体检测仪 二十四、检校有毒有害气体检测仪 器依据的国家技术规范 JJG69
21、3-2004可燃气体检测报警器检定规程 JJG695-2003硫化氢气体检测仪检定规程 JJG915-2009一氧化碳检测报警器检定规程 JJG365-2008电化学氧测定仪检定规程 JJG693-2004可燃气体检测报警器检 定规程主要检定项目和技术指标 示值误差示值误差 5%FS5%FS 响应时间响应时间 扩散式扩散式 吸入式吸入式 60S60S 30S30S 重复性重复性 2%2% 报警误差报警误差 10%10% 漂移漂移 零点漂移零点漂移 量程漂移量程漂移 2%FS2%FS 5%FS5%FS 注：注：“FSFS”表示仪器的满量程，下同。表示仪器的满量程，下同。 JJG695-2003硫
22、化氢气体检测仪检定 规程主要检定项目和技术指标 示值误差示值误差 510-6或或5%FS5%FS 响应时间响应时间 扩散式扩散式 泵吸式泵吸式 60S60S 30S30S 重复性重复性 2%2% 报警误差报警误差 20%20% 漂移漂移 零点漂移零点漂移 量程漂移量程漂移 不超过示值误差限不超过示值误差限 注：注：“FSFS”表示仪器的满量程，下同。表示仪器的满量程，下同。 二十五、检定用主要设备 气体标准物质如：CH4/Air，H2S/N2等 零点校准气( 高纯氮气或干净空气); 流量计如：（01）L/min，准确度级别不 低于4级; 秒表：准确度为0.1秒; 二十六、几种检测报警器校准方法 一、通过调节电 位器进行校准的 方法： 常用于固定式 气体检测仪的 校准。 二、通过仪器内部校准程序进行校 准 调节方式有按键式、无线遥控式、磁力式、 专用调节手操器式等，例如： ToxiRAE II是一个便携式、 单气体、可编程、单键操 作可实时显示待侧气体浓 度、STEL、TWA、峰值 的气体监测仪。 三、通过微机软件校准 例如：日本新宇宙公司生产的XP-302M检测 报警器。 十四、气体检测报警器操作示例十四、气体检测报警器操作示例 华瑞PGM-2000 华瑞ToxiRAE_II 谢 谢！
