氣體檢測

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隧道施工中有毒有害氣體的檢測

近幾年來，各相關(guān)部門和中央建筑施工企業(yè)認(rèn)真貫徹國家相關(guān)法律法規(guī)要求以及中央的領(lǐng)導(dǎo)同志關(guān)于安全生產(chǎn)工作的重要批示指示精神，高度重視隧道施工安全生產(chǎn)工作，確保了隧道施工安全生產(chǎn)形勢基本穩(wěn)定。今年9月19日，國家安全生產(chǎn)監(jiān)管總局、交通的運(yùn)輸部、國務(wù)的院國資委、國家鐵路局四部門聯(lián)合印發(fā)了《隧道施工安全九條規(guī)定》。九條規(guī)定的推出對(duì)于進(jìn)一步加強(qiáng)隧道施工安全生產(chǎn)工作、有效防范和堅(jiān)決遏制重特大事故具有十分重大的現(xiàn)實(shí)意義。其中第五條明確規(guī)定“必須對(duì)有毒有害氣體進(jìn)行監(jiān)測監(jiān)控，加強(qiáng)通風(fēng)管理，嚴(yán)禁濃度超標(biāo)施工作業(yè)”。

一、隧道施工中有毒有害氣體分析

隧道中存在的有毒有害氣體一直是施工中的主要危險(xiǎn)源，如果施工不當(dāng)極易發(fā)生重大安全事故。隧道中有害氣體主要有甲烷、一氧化C碳、二氧化碳、硫化H氫、氮?dú)夂蛿?shù)量不等的重?zé)N以及微量的稀有氣體等。

根據(jù)化學(xué)性質(zhì)我們將這些有毒有害氣體分為可燃?xì)怏w與有毒氣體兩大類。

隧道中的可燃性氣體主要成分為甲烷（CH4，瓦斯）和一些揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC），主要危害是氣體燃燒引起爆D炸，從而對(duì)財(cái)產(chǎn)與人的生命造成危害。但可燃?xì)怏w發(fā)生爆D炸必須具備一定的條件。一定量的可燃?xì)怏w、足夠的氧氣與點(diǎn)燃的火源。以上三個(gè)條件缺一不可。通常將可燃?xì)怏w發(fā)生爆D炸的氣體濃度稱為最D低爆D炸極限，一般用LEL表示。不同的可燃?xì)怏w具有不同的LEL。所以對(duì)于可燃?xì)怏w的檢測一般檢測它的LEL。

隧道中的有毒氣體又根據(jù)他們對(duì)人體不同的作用機(jī)理分為刺激性氣體、窒息性氣體和急性中毒的有機(jī)氣體（VOC）三大類。刺激性氣體包括氯D氣、光D氣、雙光D氣、二氧化硫、氮氧化物、甲醛、氨氣、臭氧等氣體。刺激性氣體對(duì)機(jī)體作用的特點(diǎn)是對(duì)皮膚、黏膜有強(qiáng)烈的刺激作用，其中一些同時(shí)具有強(qiáng)烈的腐蝕作用。窒息性氣體包括一氧D化碳、硫化D氫、QINGD氫酸、二氧化碳等氣體。這些化合物進(jìn)入機(jī)體后導(dǎo)致的組織細(xì)胞缺氧。值得一提的是甲烷（CH4）也可屬于窒息性氣體，它本身對(duì)機(jī)體無明顯的毒害，其造成的組織細(xì)胞缺氧，實(shí)際是由于吸入氣中氧濃度降低所致的缺氧性窒息。急性中毒的有機(jī)D溶劑有正己烷、二氯D甲烷等。上述有機(jī)揮發(fā)性化合物同以上無機(jī)有毒氣體一樣，也會(huì)對(duì)人體的呼吸系統(tǒng)與神經(jīng)系統(tǒng)造成危害，有的致AI，比如苯。由于有機(jī)化合物大多為可燃的物質(zhì)，所以對(duì)于有機(jī)化合物的檢測以前大多檢測他的爆D炸性，但有機(jī)化合物的最D低爆D炸極限遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于它的MAC（空間最D大允許濃度）的值。也就是說，對(duì)有機(jī)化合物的毒性進(jìn)行檢測是必要的，也是必須的。

可燃?xì)怏w檢測儀是工業(yè)與民用建筑中安裝使用的是對(duì)單一或多種可燃?xì)怏w濃度發(fā)出響應(yīng)的探測器。日常使用最多的可燃性氣體檢測儀是催化型可燃性氣體檢測儀和半導(dǎo)體型可燃性氣體檢測儀兩種類型。飯店、賓館、家庭制作間等使用煤氣、天然氣、液化氣的場所主要使用半導(dǎo)體型可燃性氣體檢測儀，散發(fā)可燃?xì)怏w、可燃蒸汽的工業(yè)場所主要使用催化型可燃性氣體檢測儀。

　　催化型可燃?xì)怏w檢測儀是利用難熔金屬鉑絲加熱后的電阻變化來測定可燃?xì)怏w濃度。當(dāng)可燃?xì)怏w進(jìn)入探測器時(shí)，在鉑絲表面引起氧化反應(yīng)(無焰燃燒)，其產(chǎn)生的熱量使鉑絲的溫度升高，而鉑絲的電阻率便發(fā)生變化，所以當(dāng)遇到高溫等因素時(shí)鉑絲的溫度發(fā)生變化，而鉑絲的電阻率便發(fā)生變化,探測的數(shù)據(jù)也會(huì)發(fā)生變化。

　　半導(dǎo)體型可燃?xì)怏w檢測儀是利用半導(dǎo)體表面電阻變化來測定可燃?xì)怏w濃度。半導(dǎo)體可燃性氣體檢測儀用靈敏度較高的氣敏半導(dǎo)體元件，它在工作狀態(tài)時(shí)，遇到可燃?xì)怏w，半導(dǎo)體電阻下降，下降值與可燃?xì)怏w濃度有對(duì)應(yīng)關(guān)系。

　　可燃?xì)怏w檢測儀由檢測和探測兩部分組成，具有檢測及探測功能?？扇夹詺怏w檢測儀檢測部分的原理是儀器的傳感器采用檢測元件與固定電阻和調(diào)零電位器構(gòu)成檢測橋路。橋路以鉑絲為載體催化元件，通電后鉑絲溫度上升至工作溫度，空氣以自然擴(kuò)散方式或其它方式到達(dá)元件表面。當(dāng)空氣中無可燃性氣體時(shí)，橋路輸出為零，當(dāng)空氣中含有可燃性氣體并擴(kuò)散到檢測元件上時(shí)，由于催化作用產(chǎn)生無焰燃燒，使檢測元件溫度升高，鉑絲電阻增大，使橋路失去平衡，從而有一電壓信號(hào)輸出，這個(gè)電壓的大小與可燃性氣體濃度成正比，信號(hào)經(jīng)放大，模數(shù)轉(zhuǎn)換，通過液體顯示器顯示出可燃性氣體的濃度。探測部分的原理是當(dāng)被測可燃性氣體濃度超過限定值時(shí)，經(jīng)過放大的橋路輸出電壓與電路探測設(shè)定電壓，通過電壓比較器，方波發(fā)生器輸出一組方波信號(hào)，控制聲，光探測電路，蜂鳴器發(fā)生連續(xù)聲音，發(fā)光二極管閃亮，發(fā)出探測信號(hào)。從可燃性氣體檢測儀原理可以看出如果出現(xiàn)電磁干擾會(huì)影響探測的信號(hào)，出現(xiàn)數(shù)據(jù)偏差;如果出現(xiàn)碰撞、震動(dòng)從而造成設(shè)備斷路會(huì)現(xiàn)探測失靈;如果環(huán)境過分潮濕或設(shè)備進(jìn)水，也有可能會(huì)引起可燃性氣體檢測儀出現(xiàn)短路,或線路電阻值發(fā)生變化，出現(xiàn)探測故障。

　　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，就是利用二氧化在高溫下遇到酒精氣體時(shí)，電阻會(huì)急劇減小的原理制備的。

　　半導(dǎo)體式氣體傳感器可以有效地用于：甲烷、丙烷、丁烷、酒精、甲醛、CO、二氧化碳、乙烯、氯乙烯、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、CO(城市煤氣)、H2S、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。

　　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。

　　目前這種傳感器的主要供應(yīng)商在日本(發(fā)明者)，其次是中國，最近有新加入了韓國，其他國家如美國在這方面也有相當(dāng)?shù)墓ぷ鳎鞘冀K沒有匯入主流!中國在這個(gè)領(lǐng)域投入的人力和時(shí)間都不亞于日本，但是由于多年來國家政策導(dǎo)向以及社會(huì)信息閉塞等原因，我國流行于市場的半導(dǎo)體式氣體傳感器性能質(zhì)量都遠(yuǎn)遜于日本產(chǎn)品，相信，隨著市場進(jìn)步，民營資本的進(jìn)一步興起，中國產(chǎn)的半導(dǎo)體式氣體傳感器達(dá)到和超越日本水平已經(jīng)指日可待。