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[摘 要]为了保证制药企业中三防车间的安全生产，制药企业应对可燃气体进行在线监测。本文从变送器介绍，全面的阐述了可燃气体报警器监测系统的组成和设计思路。
[关键词]可燃气体报警器 可燃性气体 %LEL
中图分类号：TM925.91文献标识码：A文章编号：1009-914X（2013）17-0014-01
0 引言
随着生产工艺的不断改进，制药行业中在生产过程中需使用并存储相当数量的有机溶媒如：丙酮、甲醇、乙醇、丁酯等等。溶媒大量泄露形成的可燃性气体，将对安全生产造成严重的影响。为了加强安全生产监督管理， 有效地预防各种突发性危险化学品泄漏事件的发生，防止和减少生产安全事故，保障工厂及员工的生命、财产安全，我单位从2002年开始设计可燃气体报警器监测系统，到2008年完成了工厂级的监测。目前整个系统运行稳定、可靠。本文着重介绍系统构成及设计思路，详细说明设计理念。
1 系统组成
我们建立这套系统的目的是要保证其稳定、准确，同时在管理上可实现了三级管理但需要有一定的独立性，各级监控及管理是相互独立的。整个监控系统由三级系统组成：班级组检测，车间级监测及报警及工厂级检测及记录。其中监测管理分为三级管理：现场级、车间值班室、工厂公安部防火科。其系统结构图如图一所示：
2 班组级检测部分
班组级检测部分由可燃气体变送器及报警器组成，。主要目的是实时在线检测生产现场的可燃气体浓度（%LEL），并将其数据传送到车间级监测系统内。这相当于报警器监测系统的“鼻子和眼睛”，要求其必须稳定，可靠、耐用。目前我们选用的可燃气体报警器变送器主要有两种类型：
一种为催化燃烧式可燃气体报警器，催化型可燃气体探测器是利用难熔金属铂丝加热后的电阻变化来测定可燃气体浓度 。当可燃气体进入探测器时，在铂丝表面引起氧化反应（无焰燃烧），其产生的热量与铂丝的电阻率变化成一定的线性关系。催化燃烧式报警器结构简单，灵敏度高，线性度好，价格低廉，对可燃性气体具有普遍适用性。但其有一致命缺点是不能抗卤族元素，尤其是硅、碘等元素，易出现催化剂中毒现象，导致出现零漂、误报等故障的发生，且严重影响报警器的寿命。在普通环境中使用的催化燃烧式探头寿命均能达到3-5年，但是，由于制药企业使用的原料既有有机溶媒气体，又有大量的无机化合物、酸、碱等的挥发性物质，这些物质在现场环境中经常存在有酸性气溶胶，且又使用大量的三甲基氯硅烷、二甲基碘硅烷、盐酸等含有卤族元素的原料，催化燃烧式探头在此类环境中使用半年左右，即出现不可逆转的中毒现象，无法正常使用。为此我们主要使用的另一种报警器为红外线式报警器。
各种多原子气体对红外线都有一定的吸收能力但不是整个波段都能吸收，而只能吸收一部分波段。这些波段称之为特征吸收波段。由于气体不同，吸收红外线的波长也不同。当红外线通过混合气体时，气体中的被测组分吸收红外线的辐射能，使整个混合气体因受热而引起温度和压力增加。这种温度和压力变化与被测气体组分的浓度有关，红外线报警器具有精度高，灵敏度高，抗干扰能力强并且有良好的选择性。红外线报警器虽然价格昂贵，初期投入较大，但其抗中毒能力强，探头的使用寿命长，维护简单，方便，综合性价比很高。
3 车间级监测及报警系统
车间级监测及报警系统采用的是显示表、计算机及闪光报警器的方式进行监测报警。并与工厂级监控系统配备有专用的电话交换机，一旦发生报警，可直接通过专用报警电话进行联系。显示表选用厦门宇光的AI-708F，具有三个报警输出及485通讯功能。通过接收现场的4-20mA进行浓度显示，并通过报警灯实现每一个检测点的高（50%LEL）、低位（25%LEL）报警，同时又通过RS485通讯模块将检测浓度上传到车间级的计算机，使用力控监控组态软件ForceControl6.1，作为监控和记录平台，实现对现场检测数据的采集，记录，报警，分析功能，并可根据用户设置时间段生成记录曲线。软件也能够根据用户设定生成EXCEL报表或DAT格式报表，方便了过程和效果进行分析。。
4 工厂级监控系统
工厂级监控系统建立在我单位公安处的防火科。设计为两套独立的系统。
一套为硬件电路系统，主要由备用电池、电话交换机、状态指示灯，讯响器、继电器、蜂鸣器组成。该硬件系统接收的为各个三防车间传来的运行及高位（50%LEL）报警信号，车间正常生产时运行状态指示为绿色，一旦出现报警且达到报警高限，状态指示灯为红色，同时触发报警铃，提示防火科监控人员，去现场进行检查。此套系统通过可靠的电缆硬件线路传输，不受网络局限，各车间状态运行独立，互不干扰。
另一套为上位机监控系统，利用工厂组建的内部局域网络，采用OPC协议，在防火科设立的监控电脑上实现实时数据监测。利用力控监控组态软件ForceControl6.1实现编程组态，内部包括有点位布置图，数据监控图，报警时间查询，历史趋势查询等功能。报警时间查询可详细查询报警位号、报警日期，时间、报警数值等。一旦出现报警，可以显示出具体车间具体岗位、具体房间，通过语音文件进行音频报警，使防火科值班人员通过语音提示可了解到报警的具体位置。力控监控组态软件能够以灵活多样的“组态方式”而不是编程方式來进行系统集成，它提供了良好的用户开发界面和简捷的工程实现方法，只要将其预设置的各种软件模块进行简单的“组态”，便可以非常容易地实现和完成监控层的各项功能，缩短了自动化工程师的系统集成时间，大大提高了集成效率。该软件能够同时和国内外各种工业控制厂家的设备进行通讯，可以与工业计算机和网络系统结合，可以方便的实现集中监控和管理的目的。
5 校准及管理系统
为了确保监控系统检测的准确性，使用标准气样（异丁烷40%）以三个月为一周期对报警器进行校准，每半年对整个系统进行测试。，并在全厂范围内制定并下发可燃气体报警器使用管理规定，通过适当的惩罚措施，强化工厂及车间的管理意识
6 结束语
2010年12月我单位一车间乙二醇泄露，导致操作工被熏晕倒在现场，正是由于可燃气体报警器监测系统及时、准确地报警，提示防火科值班人员赶到现场，将操作工救出，送往医院，避免了悲剧的发生。仅2012年系统全年报警共计100次左右，防止和减少了多起生产安全事故的发生，保障了工厂财产及员工的生命安全。参考文献
[1] 石油化工企业可燃气体和有毒气体检测报警设计规范，GB50493-2009.
[2] 实用催化技术，高正中.
[3] 红外技术在早期探测中的应用，马新，曹希锋.
[关键词]可燃气体报警器 可燃性气体 %LEL
中图分类号：TM925.91文献标识码：A文章编号：1009-914X（2013）17-0014-01
0 引言
随着生产工艺的不断改进，制药行业中在生产过程中需使用并存储相当数量的有机溶媒如：丙酮、甲醇、乙醇、丁酯等等。溶媒大量泄露形成的可燃性气体，将对安全生产造成严重的影响。为了加强安全生产监督管理， 有效地预防各种突发性危险化学品泄漏事件的发生，防止和减少生产安全事故，保障工厂及员工的生命、财产安全，我单位从2002年开始设计可燃气体报警器监测系统，到2008年完成了工厂级的监测。目前整个系统运行稳定、可靠。本文着重介绍系统构成及设计思路，详细说明设计理念。
1 系统组成
我们建立这套系统的目的是要保证其稳定、准确，同时在管理上可实现了三级管理但需要有一定的独立性，各级监控及管理是相互独立的。整个监控系统由三级系统组成：班级组检测，车间级监测及报警及工厂级检测及记录。其中监测管理分为三级管理：现场级、车间值班室、工厂公安部防火科。其系统结构图如图一所示：
2 班组级检测部分
班组级检测部分由可燃气体变送器及报警器组成，。主要目的是实时在线检测生产现场的可燃气体浓度（%LEL），并将其数据传送到车间级监测系统内。这相当于报警器监测系统的“鼻子和眼睛”，要求其必须稳定，可靠、耐用。目前我们选用的可燃气体报警器变送器主要有两种类型：
一种为催化燃烧式可燃气体报警器，催化型可燃气体探测器是利用难熔金属铂丝加热后的电阻变化来测定可燃气体浓度 。当可燃气体进入探测器时，在铂丝表面引起氧化反应（无焰燃烧），其产生的热量与铂丝的电阻率变化成一定的线性关系。催化燃烧式报警器结构简单，灵敏度高，线性度好，价格低廉，对可燃性气体具有普遍适用性。但其有一致命缺点是不能抗卤族元素，尤其是硅、碘等元素，易出现催化剂中毒现象，导致出现零漂、误报等故障的发生，且严重影响报警器的寿命。在普通环境中使用的催化燃烧式探头寿命均能达到3-5年，但是，由于制药企业使用的原料既有有机溶媒气体，又有大量的无机化合物、酸、碱等的挥发性物质，这些物质在现场环境中经常存在有酸性气溶胶，且又使用大量的三甲基氯硅烷、二甲基碘硅烷、盐酸等含有卤族元素的原料，催化燃烧式探头在此类环境中使用半年左右，即出现不可逆转的中毒现象，无法正常使用。为此我们主要使用的另一种报警器为红外线式报警器。
各种多原子气体对红外线都有一定的吸收能力但不是整个波段都能吸收，而只能吸收一部分波段。这些波段称之为特征吸收波段。由于气体不同，吸收红外线的波长也不同。当红外线通过混合气体时，气体中的被测组分吸收红外线的辐射能，使整个混合气体因受热而引起温度和压力增加。这种温度和压力变化与被测气体组分的浓度有关，红外线报警器具有精度高，灵敏度高，抗干扰能力强并且有良好的选择性。红外线报警器虽然价格昂贵，初期投入较大，但其抗中毒能力强，探头的使用寿命长，维护简单，方便，综合性价比很高。
3 车间级监测及报警系统
车间级监测及报警系统采用的是显示表、计算机及闪光报警器的方式进行监测报警。并与工厂级监控系统配备有专用的电话交换机，一旦发生报警，可直接通过专用报警电话进行联系。显示表选用厦门宇光的AI-708F，具有三个报警输出及485通讯功能。通过接收现场的4-20mA进行浓度显示，并通过报警灯实现每一个检测点的高（50%LEL）、低位（25%LEL）报警，同时又通过RS485通讯模块将检测浓度上传到车间级的计算机，使用力控监控组态软件ForceControl6.1，作为监控和记录平台，实现对现场检测数据的采集，记录，报警，分析功能，并可根据用户设置时间段生成记录曲线。软件也能够根据用户设定生成EXCEL报表或DAT格式报表，方便了过程和效果进行分析。。
4 工厂级监控系统
工厂级监控系统建立在我单位公安处的防火科。设计为两套独立的系统。
一套为硬件电路系统，主要由备用电池、电话交换机、状态指示灯，讯响器、继电器、蜂鸣器组成。该硬件系统接收的为各个三防车间传来的运行及高位（50%LEL）报警信号，车间正常生产时运行状态指示为绿色，一旦出现报警且达到报警高限，状态指示灯为红色，同时触发报警铃，提示防火科监控人员，去现场进行检查。此套系统通过可靠的电缆硬件线路传输，不受网络局限，各车间状态运行独立，互不干扰。
另一套为上位机监控系统，利用工厂组建的内部局域网络，采用OPC协议，在防火科设立的监控电脑上实现实时数据监测。利用力控监控组态软件ForceControl6.1实现编程组态，内部包括有点位布置图，数据监控图，报警时间查询，历史趋势查询等功能。报警时间查询可详细查询报警位号、报警日期，时间、报警数值等。一旦出现报警，可以显示出具体车间具体岗位、具体房间，通过语音文件进行音频报警，使防火科值班人员通过语音提示可了解到报警的具体位置。力控监控组态软件能够以灵活多样的“组态方式”而不是编程方式來进行系统集成，它提供了良好的用户开发界面和简捷的工程实现方法，只要将其预设置的各种软件模块进行简单的“组态”，便可以非常容易地实现和完成监控层的各项功能，缩短了自动化工程师的系统集成时间，大大提高了集成效率。该软件能够同时和国内外各种工业控制厂家的设备进行通讯，可以与工业计算机和网络系统结合，可以方便的实现集中监控和管理的目的。
5 校准及管理系统
为了确保监控系统检测的准确性，使用标准气样（异丁烷40%）以三个月为一周期对报警器进行校准，每半年对整个系统进行测试。，并在全厂范围内制定并下发可燃气体报警器使用管理规定，通过适当的惩罚措施，强化工厂及车间的管理意识
6 结束语
2010年12月我单位一车间乙二醇泄露，导致操作工被熏晕倒在现场，正是由于可燃气体报警器监测系统及时、准确地报警，提示防火科值班人员赶到现场，将操作工救出，送往医院，避免了悲剧的发生。仅2012年系统全年报警共计100次左右，防止和减少了多起生产安全事故的发生，保障了工厂财产及员工的生命安全。参考文献
[1] 石油化工企业可燃气体和有毒气体检测报警设计规范，GB50493-2009.
[2] 实用催化技术，高正中.
[3] 红外技术在早期探测中的应用，马新，曹希锋.