固定式一氧化碳報警器技術原理:電化學傳感器的“氧化-還原”微電流
更新時間:2025-11-12
點擊次數:76
一氧化碳(CO)與空氣比重相近(0.967),無色、無味、無刺激性,卻會與血紅蛋白結合成碳氧血紅蛋白,阻礙氧氣運輸。當環境濃度達到35 ppm持續6–8 h,人體即出現頭痛、乏力;超過800 ppm可在45 min內失去意識,2 h致死。工業上,加熱爐、燃氣鍋爐、冶金還原、地下車庫尾氣——都可能產生CO;民用場景中,燃氣熱水器、炭火火鍋、封閉車庫亦屢見不鮮。固定式一氧化碳報警器正是在這些“隱形風險點”7×24 h值守的“哨兵”,通過連續監測、就地報警、聯動排風,把中毒事故擋在“昏迷”之前。
主流固定式CO報警器采用電化學原理:傳感器內部由工作電極、對電極與參比電極組成,CO分子經擴散孔與透氣膜進入電解液后,在工作電極表面發生氧化反應。釋放出的電子流經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。通過精密運放轉換、溫度補償與數字濾波,最終輸出4–20 mA或RS485信號,實現±3%FS的測量精度,分辨率可達0.1 ppm,響應時間T90≤20 s。為提高壽命與抗干擾能力,型號采用“大孔徑半固態電解質”與“毛細限流”結構,使傳感器在-20℃~+50℃、15%–95%RH范圍內漂移<±3%FS/年,連續工作壽命≥3年,免更換周期較傳統液體電解質延長一倍。
一、系統組成:探頭+控制器+執行器“鐵三角”
1.探頭:隔爆鑄鋁外殼,防爆等級Ex d IIC T6 Gb,IP66防護,可置于室外酸堿、鹽霧、粉塵環境;內置OLED工業彩屏,就地顯示實時濃度、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個探頭,具備聲光指示、歷史曲線、數據導出、MODBUS-RTU/TCP上傳;支持三級報警設定,可區分預警(25 ppm)、高報(50 ppm)、高高報(100 ppm),滿足不同行業需求。
3.執行器:控制器內置2–8組繼電器,聯動防爆聲光報警器、軸流風機、電磁閥或DCS/PLC;當濃度超過閾值,1 s內啟動排風,3 s內切斷燃氣閥,實現“測-報-控”閉環。
二、選型指南:避開“民用級”陷阱,牢記“五看兩問”
1.看認證:工業現場必須選防爆型(Ex d IIC T6),并具備計量器具型式批準(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:一般環境0–100 ppm;燃氣鍋爐房0–500 ppm;冶金、焦爐建議0–1000 ppm;若存在高濃度沖擊風險,可選0–2000 ppm自動稀釋型。
3.看輸出:工業場合優先4–20 mA+RS485雙輸出,方便接入DCS;民用或小型商用可選開關量驅動風機即可。
4.看安裝方式:墻壁、抱管、管道、流通池四種;若測高溫煙氣,需配降溫探桿與除塵過濾器;測地下車庫可選擴散式,減少泵維護量。
5.看售后:傳感器是否支持熱插拔?廠家能否提供至少1次/年上門標定?標定報告是否可追溯至國家二級氣體標準物質?
兩問:
-現場是否存在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。
-是否需要物聯網云平臺?若需要,確認GPRS/NB-IoT模塊的資費、數據歸屬權與加密方式。
三、固定式一氧化碳報警器安裝與調試:位置決定成敗,細節決定可靠
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;若用于高溫煙氣,需降至0.5 m避開熱浮層,并加30 cm防塵罩。
2.布點間距:室內封閉空間≤7.5 m半徑一個;大空間按100 m²一個估算;車庫沿行車道兩側交錯布置,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;防爆區域須配防爆撓性管與格蘭頭,嚴禁穿PVC管。
4.標定:使用國家二級標準CO氣樣(25 ppm、100 ppm、400 ppm三點),通氣流速0.5 L/min,示值誤差≤±3%方可驗收;記錄零點、增益與溫度補償系數,存檔備查。
四、運行維護:讓傳感器“延壽”的三把鑰匙
1.定期標定:每6個月一次量程標定,每3個月一次零點檢查;若現場存在硅、硫、鹵素,縮短至3個月。
2.濾芯更換:防塵/防水濾芯每6個月更換,高溫型燒結過濾器每12個月超聲波清洗一次,防止“氣阻”導致響應變慢。
3.數據比對:建立“探頭-便攜儀”雙通道復核制度:巡檢人員攜便攜式CO儀與固定探頭同點測量,偏差>10%立即排查原因,避免“假安全”。