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航空煤油測漏環境解決方案書
2024-06-13
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1. 使用環境概述
航空煤油的存儲區，由于存儲區會有航空煤油的輸油動作，氣態的航空煤油會泄漏到空氣中，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器，及時對揮發氣體進行報警。
2. 被測氣體概述
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,沸點為 121,閃點約 28~60,爆炸范圍是 0.6~3.7%,自燃點約 224。主要用于噴氣式飛機燃料。航空煤油易揮發且易燃易爆，一旦發生泄露擴散，極易損壞周圍環境和完成人員傷亡。
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生，需對航空煤油蒸汽進行檢測，應檢測其爆炸下限內氣體濃度值。
油氣揮發率：1-3‰范 bai 圍內，按國家標準《3 號噴氣燃料》（GB 6537-2006）。
外觀：室溫下清澈透明，目視無不溶解水及固體物質。
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）
揮發性：餾程：（GB/T 6536) 終餾點/ ℃ 不高于 1.5
3. 用戶需求描述
航空煤油泄露在探測器附近時，可以在 60 秒內報警。
4. 探索過程備忘
（1） 航空煤油液體的揮發情況
由于航空煤油具有較高穩定性，常溫下為液態，故氣態含量較低，比汽油低。在承載航空煤油的瓶口上方，常溫下氣態的濃度大約在 1000~3000μmol/mol 之間（在不同環境及不同批次的航油情況下，濃度會有不同）；另外，由于航油的分子量非常大，比空氣成分（N2+O2）
重得多，那么在無風的環境下，氣態航油分子會自然下沉，覆蓋在地表，揮發到空間內的氣態航油分子就會更少，這就對氣體探測器的靈敏度提出了更高的要求。
（2） 傳感器選型測試
目前，國內外檢測可燃氣的通用原理有兩種：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氣體檢測行業內是最通用的方法，催化燃燒式氣體傳感器是利用催化燃燒的熱效應原理，由檢測元件和補償元件配對構成測量電橋，在一定溫度條件下，可燃氣體在檢測元件載體表面及催化劑的作用下發生無焰燃燒，載體溫度就升高，通過它內部的鉑絲電阻也相應升高，從而使平衡電橋失去平衡，輸出一個與可燃氣體濃度成正比的電信號。通過測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，具有輸出信號線性好，指數可靠，價格便宜。不會與其他非可燃性氣體發生交叉感染。催化燃燒大量用于工業現場的可燃氣濃度檢測。但是這種傳感器無法在使用現場達到檢測泄露的效果，原因如下：
1. 這種傳感器的測量精度為 LEL 級別，遠遠大于 PPM 級別，所以只能用在高濃度氣體檢測。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，但是實際環境中，現場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會及其微小，如果單純將檢測信號放大也是不可行的，因為放大了檢測信號的同時，干擾信號也會同比放大，抗干擾性、抗溫度及濕度的能力會非常差；
2. 航空煤油的分子非常復雜，屬于多碳分子，這就容易造成催化燃燒傳感器的中毒，導致傳感器的基線及靈敏度漂移，在潔凈空氣中也有很高數值，并且很難回歸零點。
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行還原反應以引起傳感器電導率的變化可燃氣體報警器。為了消除氣體分子達到初始狀態就必須發生一次氧化反應。傳感器內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定，其原因就是沒有加熱或加熱電壓過低導致溫度太低反應不充分。金屬氧化物半導體式傳感器利用被測氣體的吸附作用，改變半導體的電導率，通過電流變化的比較，激發報警電路。金屬氧化物原理在航油測漏現場具有可行性，原因如下：
1. 金屬氧化物傳感器的測量精度為 ppm 級別，反應十分靈敏，目前廣泛使用的領域為測量氣體的微漏現象；
2. 由于檢測原理不同，通過實際測試，金屬氧化物傳感器在抗中毒方面的特性要優于催化燃燒傳感器，在接觸過氣態航空煤油后，金屬氧化物傳感器會較快速恢復到零點基線附近，而催化燃燒傳感器則需要很長時間甚至不能回歸到零點基線；
3. 雖然金屬氧化物傳感器線性度不佳，但是氣體探測器可以通過多級標定進行線性擬合，特別是報警點附近，這樣可以彌補線性度不佳的缺陷；
4. 氣體探測器應搭載溫度、濕度傳感器，實時監測環境溫濕度數據，并對金屬氧化物傳感器進行溫濕度補償，從而大大降低環境對傳感器造成的干擾；
5. 使用情況反饋
目前，我們已經在晉江機場航油站試安裝了金屬氧化物原理航空煤油探測器，廠家工程師在現場對探測器的調校后，經過近 2 個月的試運行，當現場有裝油作業時，探測器可以有效檢測到航油的泄露并發出報警信號，并且暫未發現誤報情況，我們仍將持續觀察設備的長期穩定性。
