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摘 要 天然气检测仪器主要是用以检测环境内的天然气含量，属于专项仪器设备，通过确保其检测结果的精准性与可靠性，能够及时发现泄露的天然气，可有效预防人身伤害，能够避免爆炸事故的发生，易发合规地开展天然气体检测，为维护与检修提供可靠意见。本文总结日常检定工作经验，分析天然气检定仪使用阶段的细节问题，针对常见故障深究原因，并提出具体的解决方式。
关键词 天然气检定仪 注意事项 常见故障 处理措施
中图分类号：U473.2 4;U260.5 4 文献标识码：A 文章编号：1007-0745（2021）03-0053-02
随着时代的不断推进与发展，科学技术迅速发展，人们发现可利用的资源越来越多，天然气是人类可利用资源之一。随着全球性环境问题的严峻，人们认识到环境保护的重要性，这无疑推动了天然气净化技术的发展。一旦天然气泄漏，会导致火灾的发生，且空气内的天然气达到一定浓度后，会导致人窒息。在封闭环境内，天然气达到一定比例，则会产生爆炸事故[1]。一旦发生天然气爆炸，将会夷平房屋，殃及周围建筑。甲烷在空气内的爆炸下限为5.0%，上限为15.0%。
1 天然气体检测仪的基本结构与工作原理
天然气检测仪主要是由化学传感器、光学传感器、电子部件、显示部分组成，传感器将环境内的天然气转换为电信号，显示出浓度（摩尔分数），具有明显的声光报警功能与远距离探测功能。仪器划分为便携式天然气检测仪、固定式天然气气体检测仪。前者又划分为扩散式和泵吸式：扩散式的仪器结构比较简单，且使用寿命较长，使用比较省电，但检测期间会受到风向、风速的影响，仅适用于室内、不受风场所;泵吸式仪器在前者基础上，增加了气体捕获罩、吸气泵，不会受到风速与风向的影响，采集率较高，且应用比较广泛。若现场需要连续检测24h天然气浓度时，需要选择固定式的天然气检测仪。
2 天然气体检测仪检定过程中注意事项
2.1 环境条件控制
检定要严格执行规程内的环境条件要求，环境温度在0-40℃以内，相对湿度在85.0%以内。一般实验室环境就可满足规程要求，现场检定环境需注意，冬天温度若在0℃以下，夏天温度在40℃以上，不适合检定。大部分的天然气检测仪选择的是电化学传感器，反应受到温度与湿度的影响比较大，虽说制造商实施了相应的温度补偿措施，但传感器的输出相应存在着一定的误差，极端天气下输出相应变化较大[2]。若湿度过高，传感器表面会聚集很多的水汽，会将目标气体的进入通道缩小，测定环境的湿度不可过高。
2.2 标准气体气路要求
结合被检测仪器的采样方式，使用流量控制器开展流量控制，通气流量的控制要在说明书规定范围内。检定吸入式仪器时，要确保流量控制器的旁通流量计有气体放空，见图1。能够促使气体标准物质进气流量大于仪器自身吸气的流量，避免吸入零点气体、气体标准物质同时吸入周围空气、干扰气体，避免检定结果产生偏差。
检定扩散式仪器配备有专门的标定罩，若其不匹配，将会影响检定结果。标定罩侧面有开口，其作用是将传感器表面空气排除，避免压力增加影响仪器的精准度。天然气本身吸附力较强，气路、减压阀会吸附标准气体，导致气体浓度降低，为避免这一现象，可选择不锈钢材质气路、减压阀。天然气对气路、减压阀材质的适应性见下表1，送气管路要缩短，尽量控制在1m，避免对响应时间产生影响。
2.3 示值误差的检定
先要判断仪器是否为零，若未归零，要适当的调整。就便携式仪器，需要提前预热，注意在无干扰气體的状况下开机。在零点调整完成之后，通入浓度测量范围为上限值的80.0%，适当调整气体标准物质量程。若稳定显示数值与标准数值差之间存在误差，但在限定误差数值内，可不调整。若大于限定误差数值，需要校准仪器设备。
3 天然气体检测仪常见故障处理
天然气检测仪由探测器、传输系统、控制器（DCS）组成，在日常运行维护过程中，若不同组成部分出现故障，将会影响天然气气体浓度检测数值的精准性。探测器故障由传感器、电路组件、信号感应模块等故障导致，会引起探测器的反应减缓，或者是无反应，无任何的数据显示，存在零点漂移与乱报警等故障。控制器的作用在于处理探测器供电，显示探测器回传信号[3]。传输器故障由供电电压、电流与信号传输线缆等故障导致，使得探测器无数据显示或者是控制器显示故障等。平时检定工作开展阶段，常见的故障主要有以下几点：
3.1 零点漂移
天然气检测仪零点上下漂移，要先检查周边天然气、干扰气，若排查探测器后，发现电压数值偏高，通入零点气体进行校准，使主机显示为零。若仍无法进行零点调整，分析原因为探测器内的传感器故障。若气体检测警报器受到高浓度天然气与干扰气，存在高温蒸汽、有机溶剂、或者是传感器使用寿命超期等，要考虑立即将传感器更换。
3.2 示值误差较大
在进行天然气检定时，显示数值误差较大。气体检测警报器传感器使用时间越久，使用环境内被测气体出现则愈发频繁，探测器在高温、高湿度环境内，会出现传感器现行衰减，且示值误差会增加。此故障处理期间，需要适当地接入标准气体，按照厂家的说明书，及时校准，适当调整，若通过校准显示数值无法达到气体浓度时，则认为是传感器失效，需立即更换。使用部门要定期将传感器送到专门的部门，开展专业校准。
3.3 反应慢或通气无响应
在天然气检测仪内通入天然气后，出现慢反应现象或者是无响应现象，要排查传感器组件是否存在气孔堵塞，检测内的精气通道是否被堵塞、周围是否堆满杂物使得气体受阻等，导致天然气检测仪反应缓慢，检测器灵敏度下降等。若为发生堵塞现象，需要分析故障原因，多为传感器老化或者是传感器失效等。针对这一现象，需要将传感器组件进行清洗，确保通气孔透气效果较好，若此操作后，传感器故障未消除，则判断为传感器失效。
传感器失效的原因是使用寿命到期，传感器的使用寿命为2年，在长期工作中，检测仪在恶劣的环境内，比如：高温环境、高湿度环境等，也会导致传感器的使用寿命缩短，使用者需要结合经验，判断检测仪的工作环境与操作情况，及时联系厂家，更换探测器内的传感器[4]。值得一提的是，潮湿环境内天然气电化学传感器无反应、反应较低，天然气吸附性较强、吸附不稳定等，会导致标准气体浓度降低。另一方面，在隔爆片、防护网上要安装水膜，堵塞气路，摘下传感器，并进行烘干处理。
3.4 现场探测器显示数值和二次表或控制器（DCS）显示数值不一致
通入标准气体期间，若现场探测器显示的数值与控制器数值并不一致，在考虑是因为探测器电流（4-20）mA输出不正常、现场探测器量程与二次表、DCS设置量程并不相似。需要先探查探测器输出电流是否正常，若正常，分析探查现象量程、DCS量程是否一致，若不一致，则判定为现场探测器和二次表或控制器（DCS）间信号传输故障。
4 结语
综上所述，计量检定人员必须要熟练掌握被检仪器原理、使用要求，要规范操作，注意细节，确保所出具的检定结果精准。与此同时，检定人员要掌握、了解仪器故障，分析出现的原因，制定处理方法，促使仪器设备发挥该有的价值，保证检测质量，提升技术能力，以此提升技术服务水平。
参考文献：
[1] 宋洁.呼出气体酒精含量检测仪检测注意事项及仪器维护[J].化学分析计量，2020，29（S1）：128-130.
[2] 曲萍.硫化氢气体检测仪检定注意事项及常见故障处理[J].计量与测试技术，2020，47（01）：55-56，60.
[3] 李博，王东丽，李佳，宋笑明.氨气报警器检定过程中的注意事项及测量值的不确定度评定[J].计量与测试技术， 2019，46（01）：102-104.
[4] 李志勇.机动车前照灯检测仪检定和标定中的注意事项[J].工业计量，2018，28（03）：45-46.
关键词 天然气检定仪 注意事项 常见故障 处理措施
中图分类号：U473.2 4;U260.5 4 文献标识码：A 文章编号：1007-0745（2021）03-0053-02
随着时代的不断推进与发展，科学技术迅速发展，人们发现可利用的资源越来越多，天然气是人类可利用资源之一。随着全球性环境问题的严峻，人们认识到环境保护的重要性，这无疑推动了天然气净化技术的发展。一旦天然气泄漏，会导致火灾的发生，且空气内的天然气达到一定浓度后，会导致人窒息。在封闭环境内，天然气达到一定比例，则会产生爆炸事故[1]。一旦发生天然气爆炸，将会夷平房屋，殃及周围建筑。甲烷在空气内的爆炸下限为5.0%，上限为15.0%。
1 天然气体检测仪的基本结构与工作原理
天然气检测仪主要是由化学传感器、光学传感器、电子部件、显示部分组成，传感器将环境内的天然气转换为电信号，显示出浓度（摩尔分数），具有明显的声光报警功能与远距离探测功能。仪器划分为便携式天然气检测仪、固定式天然气气体检测仪。前者又划分为扩散式和泵吸式：扩散式的仪器结构比较简单，且使用寿命较长，使用比较省电，但检测期间会受到风向、风速的影响，仅适用于室内、不受风场所;泵吸式仪器在前者基础上，增加了气体捕获罩、吸气泵，不会受到风速与风向的影响，采集率较高，且应用比较广泛。若现场需要连续检测24h天然气浓度时，需要选择固定式的天然气检测仪。
2 天然气体检测仪检定过程中注意事项
2.1 环境条件控制
检定要严格执行规程内的环境条件要求，环境温度在0-40℃以内，相对湿度在85.0%以内。一般实验室环境就可满足规程要求，现场检定环境需注意，冬天温度若在0℃以下，夏天温度在40℃以上，不适合检定。大部分的天然气检测仪选择的是电化学传感器，反应受到温度与湿度的影响比较大，虽说制造商实施了相应的温度补偿措施，但传感器的输出相应存在着一定的误差，极端天气下输出相应变化较大[2]。若湿度过高，传感器表面会聚集很多的水汽，会将目标气体的进入通道缩小，测定环境的湿度不可过高。
2.2 标准气体气路要求
结合被检测仪器的采样方式，使用流量控制器开展流量控制，通气流量的控制要在说明书规定范围内。检定吸入式仪器时，要确保流量控制器的旁通流量计有气体放空，见图1。能够促使气体标准物质进气流量大于仪器自身吸气的流量，避免吸入零点气体、气体标准物质同时吸入周围空气、干扰气体，避免检定结果产生偏差。
检定扩散式仪器配备有专门的标定罩，若其不匹配，将会影响检定结果。标定罩侧面有开口，其作用是将传感器表面空气排除，避免压力增加影响仪器的精准度。天然气本身吸附力较强，气路、减压阀会吸附标准气体，导致气体浓度降低，为避免这一现象，可选择不锈钢材质气路、减压阀。天然气对气路、减压阀材质的适应性见下表1，送气管路要缩短，尽量控制在1m，避免对响应时间产生影响。
2.3 示值误差的检定
先要判断仪器是否为零，若未归零，要适当的调整。就便携式仪器，需要提前预热，注意在无干扰气體的状况下开机。在零点调整完成之后，通入浓度测量范围为上限值的80.0%，适当调整气体标准物质量程。若稳定显示数值与标准数值差之间存在误差，但在限定误差数值内，可不调整。若大于限定误差数值，需要校准仪器设备。
3 天然气体检测仪常见故障处理
天然气检测仪由探测器、传输系统、控制器（DCS）组成，在日常运行维护过程中，若不同组成部分出现故障，将会影响天然气气体浓度检测数值的精准性。探测器故障由传感器、电路组件、信号感应模块等故障导致，会引起探测器的反应减缓，或者是无反应，无任何的数据显示，存在零点漂移与乱报警等故障。控制器的作用在于处理探测器供电，显示探测器回传信号[3]。传输器故障由供电电压、电流与信号传输线缆等故障导致，使得探测器无数据显示或者是控制器显示故障等。平时检定工作开展阶段，常见的故障主要有以下几点：
3.1 零点漂移
天然气检测仪零点上下漂移，要先检查周边天然气、干扰气，若排查探测器后，发现电压数值偏高，通入零点气体进行校准，使主机显示为零。若仍无法进行零点调整，分析原因为探测器内的传感器故障。若气体检测警报器受到高浓度天然气与干扰气，存在高温蒸汽、有机溶剂、或者是传感器使用寿命超期等，要考虑立即将传感器更换。
3.2 示值误差较大
在进行天然气检定时，显示数值误差较大。气体检测警报器传感器使用时间越久，使用环境内被测气体出现则愈发频繁，探测器在高温、高湿度环境内，会出现传感器现行衰减，且示值误差会增加。此故障处理期间，需要适当地接入标准气体，按照厂家的说明书，及时校准，适当调整，若通过校准显示数值无法达到气体浓度时，则认为是传感器失效，需立即更换。使用部门要定期将传感器送到专门的部门，开展专业校准。
3.3 反应慢或通气无响应
在天然气检测仪内通入天然气后，出现慢反应现象或者是无响应现象，要排查传感器组件是否存在气孔堵塞，检测内的精气通道是否被堵塞、周围是否堆满杂物使得气体受阻等，导致天然气检测仪反应缓慢，检测器灵敏度下降等。若为发生堵塞现象，需要分析故障原因，多为传感器老化或者是传感器失效等。针对这一现象，需要将传感器组件进行清洗，确保通气孔透气效果较好，若此操作后，传感器故障未消除，则判断为传感器失效。
传感器失效的原因是使用寿命到期，传感器的使用寿命为2年，在长期工作中，检测仪在恶劣的环境内，比如：高温环境、高湿度环境等，也会导致传感器的使用寿命缩短，使用者需要结合经验，判断检测仪的工作环境与操作情况，及时联系厂家，更换探测器内的传感器[4]。值得一提的是，潮湿环境内天然气电化学传感器无反应、反应较低，天然气吸附性较强、吸附不稳定等，会导致标准气体浓度降低。另一方面，在隔爆片、防护网上要安装水膜，堵塞气路，摘下传感器，并进行烘干处理。
3.4 现场探测器显示数值和二次表或控制器（DCS）显示数值不一致
通入标准气体期间，若现场探测器显示的数值与控制器数值并不一致，在考虑是因为探测器电流（4-20）mA输出不正常、现场探测器量程与二次表、DCS设置量程并不相似。需要先探查探测器输出电流是否正常，若正常，分析探查现象量程、DCS量程是否一致，若不一致，则判定为现场探测器和二次表或控制器（DCS）间信号传输故障。
4 结语
综上所述，计量检定人员必须要熟练掌握被检仪器原理、使用要求，要规范操作，注意细节，确保所出具的检定结果精准。与此同时，检定人员要掌握、了解仪器故障，分析出现的原因，制定处理方法，促使仪器设备发挥该有的价值，保证检测质量，提升技术能力，以此提升技术服务水平。
参考文献：
[1] 宋洁.呼出气体酒精含量检测仪检测注意事项及仪器维护[J].化学分析计量，2020，29（S1）：128-130.
[2] 曲萍.硫化氢气体检测仪检定注意事项及常见故障处理[J].计量与测试技术，2020，47（01）：55-56，60.
[3] 李博，王东丽，李佳，宋笑明.氨气报警器检定过程中的注意事项及测量值的不确定度评定[J].计量与测试技术， 2019，46（01）：102-104.
[4] 李志勇.机动车前照灯检测仪检定和标定中的注意事项[J].工业计量，2018，28（03）：45-46.