家用燃气报警器中燃气传感器的选型规则

2020-11-28

燃气(天然气、液化石油气、人工煤气)的普及,为市民提供了方便,也提高了市民的生活质量。但是,在使用燃气的过程中,因燃气泄漏等原因造成的燃气爆炸、有限空间内不完全燃烧产生的一氧化碳中毒等意外事故时有发生,给人们的生命和财产安全带来了严重的威胁,因此安全使用燃气,是不可忽视的重中之重的工作。燃气泄漏报警器是非常重要的燃气使用安全设备,它是安全利用燃气的重要保障。而传感器是可燃气体报警器的核心元器件之一,也是家用报警器的最重要组成部分。家用燃气报警器该如何挑选燃气传感器呢?首先我们来了解一些气体传感器基本常识。

气体传感器主要有氧化物半导体型、催化燃烧型、电化学式气体传感器。这些传感器都是通过对周围环境中的可燃气体的吸附,在传感器表面产生化学反应或电化学反应,造成传感器的电输出特性的改变、经过电路处理后实现报警功能。每类传感器工作原理不同,造成其工作特性各不相同,针对不同的被测气体,需要选用最合适的气体传感器,以发挥其最佳性能。家用燃气报警器目前主流采用的还是以半导体燃气传感器和催化原理为主,以下是家用报警器常用的气体传感器工作原理、性能特点介绍及最佳适用场所。
 

常见气体传感器性能对比简表:

 

对比指标

半导体气体传感器

催化燃烧气体传感器

电化学气体传感器

备注

检测气体

天然气、液化石油气

天然气、液化石油气

一氧化碳、人工煤气

 

灵敏度

Vs3000ppm CH4)-V0(洁净空气)>2000mV

Vs10000ppm CH4)-V0(洁净空气)>30mV

0.025±0.008 uA/ppm CO

半导体传感器应用电路可无需信号放大,催化和电化学气体传感器则必须用信号放大。

测量范围

10010000ppm CH4

50040000ppm CH4

01000ppm CO

半导体传感器输出在高浓度时会饱和

最佳报警点设置

15006000ppm CH4

300010000ppm CH4

70200ppm CO

 

有效分辨率

10ppm

100ppm

1ppm

 

线性度

测量范围内信号输出与气体浓度呈指数关系,无线性

测量范围内信号输出与气体浓度呈线性关系

测量范围内信号输出与气体浓度呈线性关系

 

综合精度

±20%

±10%

±5%

 

响应时间

15

15

50

 

选择性

较好

较好

较好

最佳报警点浓度气体中与2000ppm乙醇中输出对比

使用环境温度

0℃—50

-20℃—70

-20℃—50

 

机械环境

零点、灵敏度基本无变化,引线震断比例小于3%

零点、灵敏度严重漂移,引线震断比例高达40%

零点、灵敏度基本无变化,引线震断比例小于1%

1m高度自由跌落于水泥地面20

额定功耗

300400mW

350450mW

0.1mW

 

敏感材料工作温度

200300

350℃—500

-20℃—50

工作温度高易引起敏感材料烧结、失活,寿命缩短。

抗有机硅中毒

较强

较差

极好

 

H2S中毒

很强,可探测H2S

较差

极好

 

使用寿命

10

2--3

5年以上

与使用环境气氛相关

综上所述,①对可燃气体泄漏检测,特别是针对家用场所,在可燃气体较低的泄漏浓度时要求能快速的检测出来,能实现单点报警即可。另外,燃气报警器工作于一般的家庭,必须能满足长期免维护的要求,半导体传感器检测过程仅存在气体的吸附和脱附过程,厨房内严重的油烟极少存留于敏感材料表面,不会影响其实际使用寿命,因此,检测下限较低、使用寿命较长半导体气体传感器是家用报警器的最佳选择。②催化燃烧气体传感器的精度较高,适合煤矿、石油、化工、燃气等领域的定量检测。但其工作温度高,催化剂易失活,同时周围环境内存在的胶黏剂、橡胶制品释放出的有机硅、硫化物极易让催化剂中毒,导致传感器完全失效。在工业场所,一般通过标准气体定期校检报警器,调整放大倍数,防止催化传感器灵敏度衰减导致精度大幅度变差,但在一般家庭使用时,基本是无维护的状态,且烹饪油烟在敏感材料表面燃烧会产生严重的积炭,因此使用催化传感器的燃气报警器寿命不会超过三年,如果报警器使用期间房屋经历过装修,则其寿命会缩短至一年。③针对人工煤气和不完全燃烧过程中低浓度一氧化碳的检测,因一氧化碳的高毒性,报警点一般不超过200ppm,为了防止误报或漏报警,最好选用灵敏度和精度均较高的电化学气体传感器,电化学一氧化碳传感器输出稳定,寿命长达5-7年,可完全满足家用报警器免维护的技术要求。

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