固定式一氧化碳報(bào)警器技術(shù)原理:電化學(xué)傳感器的“氧化-還原”微電流
更新時(shí)間:2025-11-12
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一氧化碳(CO)與空氣比重相近(0.967),無色、無味、無刺激性,卻會與血紅蛋白結(jié)合成碳氧血紅蛋白,阻礙氧氣運(yùn)輸。當(dāng)環(huán)境濃度達(dá)到35 ppm持續(xù)6–8 h,人體即出現(xiàn)頭痛、乏力;超過800 ppm可在45 min內(nèi)失去意識,2 h致死。工業(yè)上,加熱爐、燃?xì)忮仩t、冶金還原、地下車庫尾氣——都可能產(chǎn)生CO;民用場景中,燃?xì)鉄崴鳌⑻炕鸹疱仭⒎忾]車庫亦屢見不鮮。固定式一氧化碳報(bào)警器正是在這些“隱形風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)”7×24 h值守的“哨兵”,通過連續(xù)監(jiān)測、就地報(bào)警、聯(lián)動排風(fēng),把中毒事故擋在“昏迷”之前。
主流固定式CO報(bào)警器采用電化學(xué)原理:傳感器內(nèi)部由工作電極、對電極與參比電極組成,CO分子經(jīng)擴(kuò)散孔與透氣膜進(jìn)入電解液后,在工作電極表面發(fā)生氧化反應(yīng)。釋放出的電子流經(jīng)外電路形成微安級電流,其大小與CO濃度成正比;對電極則還原氧氣完成閉環(huán)。通過精密運(yùn)放轉(zhuǎn)換、溫度補(bǔ)償與數(shù)字濾波,最終輸出4–20 mA或RS485信號,實(shí)現(xiàn)±3%FS的測量精度,分辨率可達(dá)0.1 ppm,響應(yīng)時(shí)間T90≤20 s。為提高壽命與抗干擾能力,型號采用“大孔徑半固態(tài)電解質(zhì)”與“毛細(xì)限流”結(jié)構(gòu),使傳感器在-20℃~+50℃、15%–95%RH范圍內(nèi)漂移<±3%FS/年,連續(xù)工作壽命≥3年,免更換周期較傳統(tǒng)液體電解質(zhì)延長一倍。
一、系統(tǒng)組成:探頭+控制器+執(zhí)行器“鐵三角”
1.探頭:隔爆鑄鋁外殼,防爆等級Ex d IIC T6 Gb,IP66防護(hù),可置于室外酸堿、鹽霧、粉塵環(huán)境;內(nèi)置OLED工業(yè)彩屏,就地顯示實(shí)時(shí)濃度、量程、溫度,夜間3 m外清晰可讀。
2.控制器:壁掛式或19″盤裝,最多可接255個(gè)探頭,具備聲光指示、歷史曲線、數(shù)據(jù)導(dǎo)出、MODBUS-RTU/TCP上傳;支持三級報(bào)警設(shè)定,可區(qū)分預(yù)警(25 ppm)、高報(bào)(50 ppm)、高高報(bào)(100 ppm),滿足不同行業(yè)需求。
3.執(zhí)行器:控制器內(nèi)置2–8組繼電器,聯(lián)動防爆聲光報(bào)警器、軸流風(fēng)機(jī)、電磁閥或DCS/PLC;當(dāng)濃度超過閾值,1 s內(nèi)啟動排風(fēng),3 s內(nèi)切斷燃?xì)忾y,實(shí)現(xiàn)“測-報(bào)-控”閉環(huán)。
二、選型指南:避開“民用級”陷阱,牢記“五看兩問”
1.看認(rèn)證:工業(yè)現(xiàn)場必須選防爆型(Ex d IIC T6),并具備計(jì)量器具型式批準(zhǔn)(CPA)、消防3C、SIL2功能安全證書;民用住宅可選Ex e或普通型,但須符合GB 15322.2-2019。
2.看量程:一般環(huán)境0–100 ppm;燃?xì)忮仩t房0–500 ppm;冶金、焦?fàn)t建議0–1000 ppm;若存在高濃度沖擊風(fēng)險(xiǎn),可選0–2000 ppm自動稀釋型。
3.看輸出:工業(yè)場合優(yōu)先4–20 mA+RS485雙輸出,方便接入DCS;民用或小型商用可選開關(guān)量驅(qū)動風(fēng)機(jī)即可。
4.看安裝方式:墻壁、抱管、管道、流通池四種;若測高溫?zé)煔猓枧浣禍靥綏U與除塵過濾器;測地下車庫可選擴(kuò)散式,減少泵維護(hù)量。
5.看售后:傳感器是否支持熱插拔?廠家能否提供至少1次/年上門標(biāo)定?標(biāo)定報(bào)告是否可追溯至國家二級氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)?
兩問:
-現(xiàn)場是否存在H?S、SO?、硅蒸汽等交叉干擾?若有,需選帶過濾膜或紅外CO傳感器。
-是否需要物聯(lián)網(wǎng)云平臺?若需要,確認(rèn)GPRS/NB-IoT模塊的資費(fèi)、數(shù)據(jù)歸屬權(quán)與加密方式。
三、固定式一氧化碳報(bào)警器安裝與調(diào)試:位置決定成敗,細(xì)節(jié)決定可靠
1.安裝高度:CO比重與空氣接近,可在距地1.2–1.5 m呼吸帶安裝;若用于高溫?zé)煔猓杞抵?.5 m避開熱浮層,并加30 cm防塵罩。
2.布點(diǎn)間距:室內(nèi)封閉空間≤7.5 m半徑一個(gè);大空間按100 m²一個(gè)估算;車庫沿行車道兩側(cè)交錯(cuò)布置,水平間距≤15 m。
3.電氣接線:探頭與控制器采用三芯屏蔽電纜(24 V+4–20 mA),線徑≥1.5 mm²,屏蔽層單端接地;防爆區(qū)域須配防爆撓性管與格蘭頭,嚴(yán)禁穿PVC管。
4.標(biāo)定:使用國家二級標(biāo)準(zhǔn)CO氣樣(25 ppm、100 ppm、400 ppm三點(diǎn)),通氣流速0.5 L/min,示值誤差≤±3%方可驗(yàn)收;記錄零點(diǎn)、增益與溫度補(bǔ)償系數(shù),存檔備查。
四、運(yùn)行維護(hù):讓傳感器“延壽”的三把鑰匙
1.定期標(biāo)定:每6個(gè)月一次量程標(biāo)定,每3個(gè)月一次零點(diǎn)檢查;若現(xiàn)場存在硅、硫、鹵素,縮短至3個(gè)月。
2.濾芯更換:防塵/防水濾芯每6個(gè)月更換,高溫型燒結(jié)過濾器每12個(gè)月超聲波清洗一次,防止“氣阻”導(dǎo)致響應(yīng)變慢。
3.數(shù)據(jù)比對:建立“探頭-便攜儀”雙通道復(fù)核制度:巡檢人員攜便攜式CO儀與固定探頭同點(diǎn)測量,偏差>10%立即排查原因,避免“假安全”。