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航空煤油測(cè)漏環(huán)境解決方案書
2024-06-13
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1. 使用環(huán)境概述
航空煤油的存儲(chǔ)區(qū)，由于存儲(chǔ)區(qū)會(huì)有航空煤油的輸油動(dòng)作，氣態(tài)的航空煤油會(huì)泄漏到空氣中，可能造成爆炸或者人員中毒，故需要安裝航空煤油氣體探測(cè)器，及時(shí)對(duì)揮發(fā)氣體進(jìn)行報(bào)警。
2. 被測(cè)氣體概述
航空煤油又稱噴氣燃料,餾程范圍一般在 130~280 之間，密度與汽油接近,蒸氣密度約1g/cm3,沸點(diǎn)為 121,閃點(diǎn)約 28~60,爆炸范圍是 0.6~3.7%,自燃點(diǎn)約 224。主要用于噴氣式飛機(jī)燃料。航空煤油易揮發(fā)且易燃易爆，一旦發(fā)生泄露擴(kuò)散，極易損壞周圍環(huán)境和完成人員傷亡。
航空煤油的分子式是 CH3(CH2)nCH3(n 為 8～16)，為防止因航空煤油泄露而造成的惡性事故發(fā)生，需對(duì)航空煤油蒸汽進(jìn)行檢測(cè)，應(yīng)檢測(cè)其爆炸下限內(nèi)氣體濃度值。
油氣揮發(fā)率：1-3‰范 bai 圍內(nèi)，按國家標(biāo)準(zhǔn)《3 號(hào)噴氣燃料》（GB 6537-2006）。
外觀：室溫下清澈透明，目視無不溶解水及固體物質(zhì)。
顏色：不小于 25# （室溫下清澈透明，目視無不溶解水及固體物質(zhì)）
揮發(fā)性：餾程：（GB/T 6536) 終餾點(diǎn)/ ℃ 不高于 1.5
3. 用戶需求描述
航空煤油泄露在探測(cè)器附近時(shí)，可以在 60 秒內(nèi)報(bào)警。
4. 探索過程備忘
（1） 航空煤油液體的揮發(fā)情況
由于航空煤油具有較高穩(wěn)定性，常溫下為液態(tài)，故氣態(tài)含量較低，比汽油低。在承載航空煤油的瓶口上方，常溫下氣態(tài)的濃度大約在 1000~3000μmol/mol 之間（在不同環(huán)境及不同批次的航油情況下，濃度會(huì)有不同）；另外，由于航油的分子量非常大，比空氣成分（N2+O2）
重得多，那么在無風(fēng)的環(huán)境下，氣態(tài)航油分子會(huì)自然下沉，覆蓋在地表，揮發(fā)到空間內(nèi)的氣態(tài)航油分子就會(huì)更少，這就對(duì)氣體探測(cè)器的靈敏度提出了更高的要求。
（2） 傳感器選型測(cè)試
目前，國內(nèi)外檢測(cè)可燃?xì)獾耐ㄓ迷碛袃煞N：催化燃燒原理、金屬氧化物原理。
催化燃燒原理：
催化燃燒原理在可燃?xì)怏w檢測(cè)行業(yè)內(nèi)是最通用的方法，催化燃燒式氣體傳感器是利用催化燃燒的熱效應(yīng)原理，由檢測(cè)元件和補(bǔ)償元件配對(duì)構(gòu)成測(cè)量電橋，在一定溫度條件下，可燃?xì)怏w在檢測(cè)元件載體表面及催化劑的作用下發(fā)生無焰燃燒，載體溫度就升高，通過它內(nèi)部的鉑絲電阻也相應(yīng)升高，從而使平衡電橋失去平衡，輸出一個(gè)與可燃?xì)怏w濃度成正比的電信號(hào)。通過測(cè)量鉑絲的電阻變化的大小，就知道可燃性氣體的濃度。主要用于可燃性氣體的檢測(cè)，具有輸出信號(hào)線性好，指數(shù)可靠，價(jià)格便宜。不會(huì)與其他非可燃性氣體發(fā)生交叉感染。催化燃燒大量用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的可燃?xì)鉂舛葯z測(cè)。但是這種傳感器無法在使用現(xiàn)場(chǎng)達(dá)到檢測(cè)泄露的效果，原因如下：
1. 這種傳感器的測(cè)量精度為 LEL 級(jí)別，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 PPM 級(jí)別，所以只能用在高濃度氣體檢測(cè)。如果將航空煤油加溫氣化，那么使用催化燃燒原理傳感器則可以檢測(cè)，但是實(shí)際環(huán)境中，現(xiàn)場(chǎng)是不可能也不允許有如此高的溫度，那么催化燃燒傳感器的反應(yīng)會(huì)及其微小，如果單純將檢測(cè)信號(hào)放大也是不可行的，因?yàn)榉糯罅藱z測(cè)信號(hào)的同時(shí)，干擾信號(hào)也會(huì)同比放大，抗干擾性、抗溫度及濕度的能力會(huì)非常差；
2. 航空煤油的分子非常復(fù)雜，屬于多碳分子，這就容易造成催化燃燒傳感器的中毒，導(dǎo)致傳感器的基線及靈敏度漂移，在潔凈空氣中也有很高數(shù)值，并且很難回歸零點(diǎn)。
金屬氧化物原理：
金屬氧化物原理傳感器是利用一種金屬氧化物薄膜制成的阻抗器件，其電阻隨著氣體含量不同而變化。氣體分子在薄膜表面進(jìn)行還原反應(yīng)以引起傳感器電導(dǎo)率的變化可燃?xì)怏w報(bào)警器。為了消除氣體分子達(dá)到初始狀態(tài)就必須發(fā)生一次氧化反應(yīng)。傳感器內(nèi)的加熱器可以加速氧化過程，這也是為什么有些低端傳感器總是不穩(wěn)定，其原因就是沒有加熱或加熱電壓過低導(dǎo)致溫度太低反應(yīng)不充分。金屬氧化物半導(dǎo)體式傳感器利用被測(cè)氣體的吸附作用，改變半導(dǎo)體的電導(dǎo)率，通過電流變化的比較，激發(fā)報(bào)警電路。金屬氧化物原理在航油測(cè)漏現(xiàn)場(chǎng)具有可行性，原因如下：
1. 金屬氧化物傳感器的測(cè)量精度為 ppm 級(jí)別，反應(yīng)十分靈敏，目前廣泛使用的領(lǐng)域?yàn)闇y(cè)量氣體的微漏現(xiàn)象；
2. 由于檢測(cè)原理不同，通過實(shí)際測(cè)試，金屬氧化物傳感器在抗中毒方面的特性要優(yōu)于催化燃燒傳感器，在接觸過氣態(tài)航空煤油后，金屬氧化物傳感器會(huì)較快速恢復(fù)到零點(diǎn)基線附近，而催化燃燒傳感器則需要很長(zhǎng)時(shí)間甚至不能回歸到零點(diǎn)基線；
3. 雖然金屬氧化物傳感器線性度不佳，但是氣體探測(cè)器可以通過多級(jí)標(biāo)定進(jìn)行線性擬合，特別是報(bào)警點(diǎn)附近，這樣可以彌補(bǔ)線性度不佳的缺陷；
4. 氣體探測(cè)器應(yīng)搭載溫度、濕度傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境溫濕度數(shù)據(jù)，并對(duì)金屬氧化物傳感器進(jìn)行溫濕度補(bǔ)償，從而大大降低環(huán)境對(duì)傳感器造成的干擾；
5. 使用情況反饋
目前，我們已經(jīng)在晉江機(jī)場(chǎng)航油站試安裝了金屬氧化物原理航空煤油探測(cè)器，廠家工程師在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)探測(cè)器的調(diào)校后，經(jīng)過近 2 個(gè)月的試運(yùn)行，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)有裝油作業(yè)時(shí)，探測(cè)器可以有效檢測(cè)到航油的泄露并發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并且暫未發(fā)現(xiàn)誤報(bào)情況，我們?nèi)詫⒊掷m(xù)觀察設(shè)備的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。
