氣體檢測(cè)

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隧道施工中有毒有害氣體的檢測(cè)

近幾年來(lái)，各相關(guān)部門(mén)和中央建筑施工企業(yè)認(rèn)真貫徹國(guó)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(shì)基本穩(wěn)定。今年9月19日，國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)管總局、交通的運(yùn)輸部、國(guó)務(wù)的院國(guó)資委、國(guó)家鐵路局四部門(mén)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(cè)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(cè)一般檢測(cè)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(wú)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(wú)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(cè)以前大多檢測(cè)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(shuō)，對(duì)有機(jī)化合物的毒性進(jìn)行檢測(cè)是必要的，也是必須的。

可燃?xì)怏w檢測(cè)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(cè)器。日常使用最多的可燃性氣體檢測(cè)儀是催化型可燃性氣體檢測(cè)儀和半導(dǎo)體型可燃性氣體檢測(cè)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(chǎng)所主要使用半導(dǎo)體型可燃性氣體檢測(cè)儀，散發(fā)可燃?xì)怏w、可燃蒸汽的工業(yè)場(chǎng)所主要使用催化型可燃性氣體檢測(cè)儀。

　　催化型可燃?xì)怏w檢測(cè)儀是利用難熔金屬鉑絲加熱后的電阻變化來(lái)測(cè)定可燃?xì)怏w濃度。當(dāng)可燃?xì)怏w進(jìn)入探測(cè)器時(shí)，在鉑絲表面引起氧化反應(yīng)(無(wú)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(cè)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(cè)儀是利用半導(dǎo)體表面電阻變化來(lái)測(cè)定可燃?xì)怏w濃度。半導(dǎo)體可燃性氣體檢測(cè)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(cè)儀由檢測(cè)和探測(cè)兩部分組成，具有檢測(cè)及探測(cè)功能?？扇夹詺怏w檢測(cè)儀檢測(cè)部分的原理是儀器的傳感器采用檢測(cè)元件與固定電阻和調(diào)零電位器構(gòu)成檢測(cè)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(wú)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(cè)元件上時(shí)，由于催化作用產(chǎn)生無(wú)焰燃燒，使檢測(cè)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(guò)液體顯示器顯示出可燃性氣體的濃度。探測(cè)部分的原理是當(dāng)被測(cè)可燃性氣體濃度超過(guò)限定值時(shí)，經(jīng)過(guò)放大的橋路輸出電壓與電路探測(cè)設(shè)定電壓，通過(guò)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(cè)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(cè)信號(hào)。從可燃性氣體檢測(cè)儀原理可以看出如果出現(xiàn)電磁干擾會(huì)影響探測(cè)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(cè)失靈;如果環(huán)境過(guò)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(cè)儀出現(xiàn)短路,或線路電阻值發(fā)生變化，出現(xiàn)探測(cè)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(cè)。尤其是，這種傳感器成本低廉，適宜于民用氣體檢測(cè)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(cè)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(chǎng)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(guó)，最近有新加入了韓國(guó)，其他國(guó)家如美國(guó)在這方面也有相當(dāng)?shù)墓ぷ?，但是始終沒(méi)有匯入主流!中國(guó)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(lái)國(guó)家政策導(dǎo)向以及社會(huì)信息閉塞等原因，我國(guó)流行于市場(chǎng)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(chǎng)進(jìn)步，民營(yíng)資本的進(jìn)一步興起，中國(guó)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。