第四章 环境与灾害检测

1、第5章环境与灾害参数检测 第4章环境与灾害参数检测 4.1 可燃性气可燃性气体体和有毒气体的检测和有毒气体的检测 4.2 粉粉尘检测尘检测 4.3 噪噪声及其检测声及其检测 4.4 泄泄漏检测漏检测 4.5 火灾参数检测与自动报警系统火灾参数检测与自动报警系统 第5章环境与灾害参数检测 4.1可燃性气体和有毒气体的检测可燃性气体和有毒气体的检测( (检测原理、危险性判别、检测原理、危险性判别、检测原理标准检测原理标准） 4 4.1.1.1.1可燃性气体和有毒气体的性质可燃性气体和有毒气体的性质1.1.可燃性气体可燃性气体可燃性气体的涉及面十分广泛，凡在空气中可以燃烧的气体都属于可燃性气体，如日

2、常生活中的城市煤气、液化石油气、工业原料气（乙烯、丙烷）、煤矿中的甲烷等。在石油化工生产中，有关规则规定：表41所示气体中的32种气体以及爆炸下限含量在10%以下，或爆炸上限与爆炸下限含量差大于20%的气体称为可燃性气体。第5章环境与灾害参数检测 表表4-1常见的可燃性气体和有毒气体常见的可燃性气体和有毒气体 归属 爆炸极限/% 允许浓度 序号 可燃 有害 物质名称 化学式 LEL UEL 10-6 mg/m3 1 ? 乙炔 HC?CH .5 100 2 ? 乙醛 CH3CHO 4.0 60 3 ? 乙烷 C2H6 3.0 12.4 4 ? 乙胺 C2H5NH2 3.5 13.95 5 ? 乙

3、苯 C6H5C2H5 1.0 6.7 6 ? 乙烯 CH2CH2 2.7 36 7 ? 氯乙烷 C2H5Cl 3.8 15.4 8 ? 氯乙烯 CH2CHCl 3.6 33 9 ? 环氧丙烷 CH2CHCH2O 2.1 21.5 10 ? 环丙烷 2.4 10.4 11 ? 二甲胺 （CH3）2NH 2.8 14.4 12 ? 氢 H2 4.0 75 13 ? 丁二烯 CH2CHCHCH2 2.0 12 14 ? 丁烷 CH3（CH2）2CH3 1.8 8.4 第5章环境与灾害参数检测 表表4-1常见的可燃性气体和有毒气体常见的可燃性气体和有毒气体 15 ? 丁烯 C4H8 9.7 16 ?

4、丙烷 CH3CH2CH3 2.1 9.5 17 ? 丙烯 CH3CHCH2 2.4 11 18 ? 甲烷 CH4 5.0 15.0 19 ? 二甲醚 CH3OCH3 3.4 27 20 ? ? 丙烯腈 CH2CHCN 3.0 17.0 20 2 21 ? ? 一氧化碳 CO 12.5 74 50 30 22 ? ? 丙烯醛 CH2CHCHO 2.8 31 0.1 0.3 23 ? ? 氨 NH3 15 28 25 30 24 ? ? 一氯甲烷 CH3Cl 7 17.4 100 25 ? ? 氧乙烯 （CH2）2O 3 100 50 26 ? ? 氰化氢 HCN 6 41 10 0.3 第5章环

5、境与灾害参数检测 表表4-1常见的可燃性气体和有毒气体常见的可燃性气体和有毒气体 27 ? ? 三甲基胺 （CH3）3N 2.0 12 10 28 ? ? 二硫化碳 CS2 1.3 50 10 10 29 ? ? 溴甲烷 CH3r 10 15 15 1 30 ? ? 苯 C6H6 1.3 7.9 10 40 31 ? ? 甲胺 CH3NH2 4.9 20.7 10 5 32 ? ? 硫化氢 H2S 4 4.4 10 10 33 ? 二氧化硫 SO2 5 15 34 ? 氯 Cl2 1 1 35 ? 二乙胺 （C2H5）2NH 1.8 10 25 36 ? 氟 2 1 1 37 ? 光气 COC

6、l2 0.1 0.5 38 ? 氯丁二烯 C4H5Cl 4.0 20 25 2 第5章环境与灾害参数检测 对生产环境常见的可燃性气体进行安全监测时，以可燃性气体浓度为检测对象，以可燃性气体的爆炸极限为标准来确定测量与报警指标。可燃性气体或蒸汽与空气的混合物能使火焰蔓延或爆炸的可燃性气体或蒸汽的最低浓度，称为该气体或蒸汽的爆炸下限。同理，能使火焰蔓延的最高浓度称为该气体或蒸汽的爆炸上限。爆炸极限浓度通常用可燃性气体的体积分数表示，爆炸下限用LEL表示；爆炸上限用UEL表示。第5章环境与灾害参数检测 链烷烃类的爆炸下限可用下式估算： LEL0.55C0 （4-1） 式中，C0为可燃性气体完全燃烧时

7、的化学计量浓度。混合可燃气体爆炸下限可根据各组分已知的爆炸下限求出，见下式： nn2211LELC.LELCLELC100LEL混（4-2） 式中，LEL混为混合物爆炸下限；C1 Cn为各组分在总体积中所占的体积分数，且C1+C2+Cn=100；LEL1 LELn为各组分爆炸下限。 第5章环境与灾害参数检测 可燃气体乙炔乙炔一氧化碳一氧化碳第5章环境与灾害参数检测 可燃气体北极冰湖冒出甲烷气泡遇火即燃第5章环境与灾害参数检测 2.2.有毒气体有毒气体在工业生产过程中使用或产生的对人体有害，能引起慢性或急性中毒的气体或蒸汽称为有毒气体。我国工业企业设计卫生标准中列有有毒物质共计111种，其中绝大

8、部分为气体或蒸汽。第5章环境与灾害参数检测 在工业生产过程中进行有毒气体监测时，是以有毒气体浓度为检测对象，并以有毒气体的最高允许浓度为标准确定监测与报警指标的。所谓最高允许浓度，是指人员工作地点空气中的有害物质在长期分次有代表性的采样测定中均不应超过的浓度值，以确保现场工作人员在经常性的生产劳动中不致发生急性和慢性职业危害。我国采用最高允许浓度作为卫生标准。除最高允许浓度（MAC）外，有毒气体还有以TLV作为卫生标准的。在此浓度下，几乎全体现场工作人员每日重复接触不会产生有害影响。 第5章环境与灾害参数检测 有毒气体的浓度单位一般不采用质量分数表示，而是采用ppm值或mgm3来表示。ppm值

9、是指一百万份气体总体积中，该气体所占的体积分数（ppm为非法定计量单位）。mgm3是气体浓度的绝对表示法，是指1立方米气体（空气）中含该种气体的毫克数。我国卫生标准中的最高允许浓度是以mgm3为单位，两种单位的换算关系为 45.24)ppm()m/mg(3M（4-3） 第5章环境与灾害参数检测 Mgpp45.24)m/m()m(3式中:为有毒气体的相对分子质量；24.45为常数，是25、101325Pa时气体的摩尔体积。 第5章环境与灾害参数检测 有毒气体一氧化碳一氧化碳硫化氢硫化氢第5章环境与灾害参数检测 有毒气体通常形成酸雨的物质是二氧化硫 第5章环境与灾害参数检测 有毒气体黄石发生氯气泄

10、漏事故 第5章环境与灾害参数检测 4 4.1.2.1.2可燃性气体和有毒气体的检测原理可燃性气体和有毒气体的检测原理1.1.可燃性气体和有毒气体的监测标准可燃性气体和有毒气体的监测标准）可燃性气体的监测标准可燃性气体的监测标准取决于可燃物质的危险特性，且主要是由可燃性气体的爆炸下限决定的。从监测和控制两方面的要求来看，监测首先应做到可燃性气体与空气混合物中可燃气体的浓度达到阈限值时，给出报警或预警指示，以便采取相应的措施。一般取爆炸下限的10左右作为报警阈值，当可燃性气体的浓度继续上升，一般达到其爆炸下限的2025时，监控功能中的联动控制装置将产生动作，以免形成火灾及爆炸事故。 第5章环境与灾

11、害参数检测 2）有害气体的监测标准其监测标准由多种气体的环境卫生标准来确定，这里的多种气体是指氧气及各种有害气体。我国制定的大气环境质量标准（GB309582）中规定了空气污染物三级标准浓度限值。工业企业设计卫生标准中列出了居住区大气有害气体的最高允许浓度值，以及工矿车间环境有害气体的最高允许浓度值。第5章环境与灾害参数检测 2.2.各类气体测量仪表的工作原理各类气体测量仪表的工作原理 1）接触（催化）燃烧式气体传感器此类仪器是利用可燃性气体在有足够氧气和一定高温条件下发生催化燃烧（无焰燃烧），放出热量，从而引起电阻变化的特性，达到对可燃性气体浓度进行测量的目的。第5章环境与灾害参数检测 可燃

12、性气体（H2、CO和CH4等）与空气中的氧接触，发生氧化反应，产生反应热（无焰接触燃烧热），使得作为敏感材料的铂丝温度升高，具有正的温度系数的金属铂的电阻值相应增加。一般情况下，空气中可燃性气体的浓度都不太高（低于10），可以完全燃烧，其发热量与可燃性气体的浓度成正比。这样，铂电阻值的增大量就与可燃性气体浓度成正比。因此，只要测定铂丝的电阻变化值（R），就可以检测到空气中可燃性气体的浓度。但是，使用单纯的铂丝线圈作为检测元件，其使用寿命较短。所以实际应用的检测元件，都是在铂丝线圈外面涂覆一层氧化物触媒，以延长其寿命，提高其响应特性。 第5章环境与灾害参数检测 图4-1催化燃烧式气体检测原理及其

13、电路 催化燃烧式气体检测原理及其电路如图4-1所示。第5章环境与灾害参数检测 ）热传导式气体传感器.气体热传导式气体传感器气体热传导式气体传感器它是利用被测气体的热传导率与铂丝（发热体）的热传导率之差所引起的温度变化的特性测定气体的浓度的。这类气体传感器主要用于测定氢气（H2）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）、氮气（N2）、氧气（O2）等气体的浓度，多制成携带式仪器。 第5章环境与灾害参数检测 .固体热传导式气体传感器固体热传导式气体传感器它是利用被测气体的不同浓度在金属氧化物表面燃烧引起的电阻变化特性，来达到测定被测气体浓度的目的的。这类仪器多制成携带式仪器，用于测定氢气（H2）、一氧

14、化碳（CO）、氨气（NH3）等气体的浓度，也可用于测定其他可燃性气体的浓度。热传导式气体传感器的测量仪器仪表的检测电路原理与催化燃烧式的检测电路原理相同，只是其中R1用热传导式元件。 第5章环境与灾害参数检测 3）半导体式气敏传感器半导体式气敏传感器的品种也是很多的，其中金属氧化物半导体材料制成的数量最多（占气敏传感器的首位），其特性和用途也各不相同。金属氧化物半导体材料主要有SnO2系列、ZnO系列及Fe2O3系列，由于它们的添加物质各不相同，因此能检测的气体也不同。半导体气敏传感器适用于检测低浓度的可燃性气体及毒性气体如CO、H2S、NOx及C2H5OH、CH4等碳氢气体。其测量范围为百万

15、分之几到百万分之几千。 半导体式气敏传感器的基本工作电路如图4-2所示。第5章环境与灾害参数检测 图4-2半导体气敏传感器的基本工作电路 第5章环境与灾害参数检测 对于某些危害健康，引起窒息、中毒或容易燃烧爆炸的气体，应注意其含量为何值时达到危险程度，有的时候并不一定要求测出其含量的具体数值。在这种情况下，就需要一种气敏元件，它可以及时提供报警，以便及早采取措施，保证生命和财产的安全。第5章环境与灾害参数检测 4 4.1.3.1.3可燃性气体和有毒气体的检测仪表可燃性气体和有毒气体的检测仪表1.1.气体检测报警仪表的分类气体检测报警仪表的分类工业生产环境所用气体测量及报警仪表，可按其功能、检测

16、对象、检测原理、使用方式、使用场所等分为以下几类。(1）按其功能分类:有气体检测仪表、气体报警仪表和气体检测报警仪表三种类型。(2）按其检测对象分类:有可燃性气体检测报警仪表、有毒气体检测报警仪表和氧气检测报警仪表三种类型，或者将适于多种气体检测的通称为多种气体检测报警仪表。 第5章环境与灾害参数检测 (3）按其检测原理分类:主要取决于所用气体传感器的基本工作原理，一般可燃气体检测有催化燃烧型、半导体型、热导型和红外线吸收型等；有毒气体检测有电化学型、半导体型等；氧气检测有电化学型等。(4）按其使用方式分类:根据使用方式不同，气体测量仪表一般分为携带式和固定式两种类型。第5章环境与灾害参数检测

17、 (5）按其使用场所分类:根据工业生产环境，尤其是石油化工场所防爆安全的要求，气体测量仪表有常规型和防爆型之分。其中，防爆型多制成固定式，用在危险场所进行连续安全监测。 第5章环境与灾害参数检测 2.2.常见的气体检测报警仪表常见的气体检测报警仪表1）煤气报警控制器当厨房由于油烟污染或由于液化石油气（或其他燃气）泄漏达到一定浓度时，它能自动开启排风扇，净化空气，防止事故的发生。 家用煤气报警器电路如图4-5所示。采用QMN10型气敏传感器，它对天然气、煤气、液化石油气均有较高的灵敏度，并且对油烟也敏感。第5章环境与灾害参数检测 图4-5家用煤气报警器电路 第5章环境与灾害参数检测 第5章环境与

18、灾害参数检测 2）瓦斯检测仪瓦斯检测的方法主要有两种：一是利用瓦斯气体的光谱吸收检测浓度；二是利用瓦斯浓度和折射率的关系以及干涉法测折射率。(1)单波长吸收比较型瓦斯传感器。基本原理均是基于光谱吸收，不同的物质具有不同特征的吸收谱线。单波长吸收比较型属吸收光谱型传感器，根据的是Lambert定律： cL0e II式中I，I0为吸收后和吸收前的射线强度；为吸收系数；L为介质厚度；c为介质的浓度。单波长吸收比较型的原理图见图4-6。 第5章环境与灾害参数检测 图4-6单波长吸收比较型的原理图 第5章环境与灾害参数检测 选择合适波长的光源。脉冲发生器使激光器发出脉冲光，或采用快速斩波器将连续光转变成

19、脉冲光(斩波频率为数千赫兹)，经透镜耦合进入光纤，并传输到远处放置的待测气体吸收盒，由气体吸收盒输出的光经接收光纤传回。干涉滤光片选取瓦斯吸收率最强的谱线，由检测器接收，经锁相放大器后送入计算机处理，根据强度的变化测量瓦斯浓度。 第5章环境与灾害参数检测 瓦斯的吸收波长为1.14m、1.16m、1.66m、2.37m和2.39m。由于水蒸气在可见光波段具有强吸收，而瓦斯的强吸收也在此波段范围内，因此，为避免水蒸气的光吸收对测量结果造成影响，激光器的波长范围应与瓦斯的二次谐振吸收谱线相符。而瓦斯的二次谐振吸收(1.61.7m)是微弱的，这种传感方式把气体吸收盘输出的光强度作为判断瓦斯浓度的判据，

20、因而光源输出强度的波动、光纤耦合效率的变化和外界扰动引起接收光强度的变化，都会使检测结果产生误差。用这种传感方式对微弱信号进行监测，能有效地抑制高频噪声，但对一些低频噪声，其抑制能力较弱。此外，传感头对其他气体的抗干扰能力也较弱。 第5章环境与灾害参数检测 (2)干涉型光纤瓦斯传感器。此类传感器采用两束光干涉的方法检测气室中折射率的变化，而折射率的变化直接与浓度有关。事实上，目前我国普遍使用的便携式瓦斯检测仪均是基于此原理。此类传感器存在需经常调校、易受其他气体干涉的不足，其可靠性及稳定性均较差。 第5章环境与灾害参数检测 瓦斯检测仪第5章环境与灾害参数检测 3）感烟探测器感烟探测器是很重要的

21、一类探测器。下面分别介绍常见的3种感烟探测器：透射式感烟探测器、散射式感烟探测器和离子式感烟探测器。（1）透射式感烟探测器，是利用烟雾的颗粒性来进行探测的,这是因为烟雾由微小的颗粒组成。在发光管和光敏元件之间，如果为纯净空气，则完全透光；如果有烟雾，则接收的光强减少。这种方法适合于长距离的直线段自动监测，称为“线型探测器”。最好用半导体激光器发射脉冲光，这样光线强，且体积小、寿命长。 第5章环境与灾害参数检测 （2）散射式感烟探测器由发光管和光敏元件构成，在两者之间有遮挡屏，其结构如图4-7所示。图中虚线圆圈代表了金属丝网或多孔板。图4-7散射式感烟探测器图 第5章环境与灾害参数检测 图4-8

22、离子式感烟探测器 （3）离子式感烟探测器第5章环境与灾害参数检测 感烟探测器第5章环境与灾害参数检测 3.其他气体检测报警仪器其他气体检测报警仪器（1）光干涉式气体测量仪器。这类仪器是利用被测气体与新鲜空气的光干涉形成的光谱来测定某气体的浓度的。该类仪器主要用于测定甲烷（CH4）、二氧化碳（CO2）、氢气（H2）以及其他多种气体的浓度。（2）红外线气体分析仪。这类仪器利用选择性检测器测定气样中特定成分引起的红外线吸收量的变化，从而求出气样中特定成分的浓度。该类仪器主要用于测定CO、CO2和CH4等气体的浓度。 第5章环境与灾害参数检测 （3）气相色谱仪。这类仪器是在色谱柱内，用载气把气体试样展

23、开，使气体的各组分完全分离，对气体进行全面分析的仪器。该类仪器较笨重，只适于实验室环境中使用。（4）气体检定管与多种气体采样器组合类型仪器。这类仪器中的检定管是利用填充于玻璃管内的指示剂与被测气体起反应来测定各种被测气体的浓度的。这类检测气体的仪器结构简单，使用方便、迅速，具有相当高的灵敏度，一般制成携带式，最适于在各种环境中现场采集、测定CO、H2S、NO、NO2、NH3、CO2以及烷烃、烯烃、苯、酮等多种有机化合物气体，应用十分广泛。 第5章环境与灾害参数检测 其他气体检测报警仪器其他气体检测报警仪器光干涉测量甲烷仪器光干涉测量甲烷仪器多种气体采样器多种气体采样器第5章环境与灾害参数检测

24、其他气体检测报警仪器其他气体检测报警仪器红外线气体分析仪红外线气体分析仪气相色谱仪气相色谱仪第5章环境与灾害参数检测 4.2粉尘检测粉尘检测 4.2.14.2.1粉尘的有关概念粉尘的有关概念粉尘是指悬浮在空气中的粉尘是指悬浮在空气中的固体固体微粒。微粒。 1、粉尘的来源、粉尘的来源 (1)固体物质的机械加工或粉碎。 (2)物质加热时产生的蒸气在空气中凝结或被氧化所形成的尘粒。 (3)有机物质不完全燃烧所形成的微粒。 (4)铸件的翻砂、清砂粉状物质的混合，过筛、包装、搬运等操作过程中，以及沉积的粉尘由于振动或气流运动，使沉积的粉尘重又浮游于空气中(产生二次扬尘)也是粉尘的来源。 4第5章环境与灾

25、害参数检测 n2.粉尘的种类粉尘的种类n1）全尘n通常，将包括各种粒径（即粉尘颗粒直径）在内的粉尘总和叫做全尘。对于工业生产，工业粉尘常指粒径在1mm以下的所有粉尘。 第5章环境与灾害参数检测 2）呼吸性粉尘 能够通过人的上呼吸道而进入肺部的粉尘称为呼吸性粉尘。一般认为，粒径在5以下的工业粉尘就是呼吸性粉尘。3）爆炸性粉尘对悬浮于空气中，在一定浓度和有引爆源条件下，本身能够发生爆炸或传播爆炸的可燃固体微粒称为爆炸性粉尘或可燃粉尘。典型的可燃粉尘有煤尘、易燃有机物粉尘、粮食粉尘等。 第5章环境与灾害参数检测 4）无爆炸性粉尘经过爆炸性鉴定，不能发生爆炸和传播爆炸的粉尘叫做无爆炸性粉尘。例如，由于

26、粒径分布、浓度等不同，煤尘可能是爆炸性粉尘，也可能是无爆炸性粉尘。5）惰性粉尘能够减弱或阻止有爆炸性粉尘爆炸的粉尘叫做惰性粉尘。 第5章环境与灾害参数检测 6）硅尘含游离二氧化硅在10%以上的岩尘称做硅尘。它的主要危害是有损人的健康。7)游离粉尘悬浮在空气中，能形成粉尘云的粉尘叫做游离粉尘，也称悬浮粉尘或浮游粉尘。8）沉积粉尘在平面上、周边上、设备上、物料上能形成粉尘层的粉尘叫做沉积粉尘。 第5章环境与灾害参数检测 3.3.粉尘的危害粉尘的危害我国，2010年2月24日16时许，河北省秦皇岛骊骅淀粉股份有限公司淀粉四车间发生爆炸。事故已造成19人死亡，49人受伤(其中8人重伤)。第5章环境与灾

27、害参数检测 n1）可燃粉尘的火灾及爆炸危害n可燃粉尘爆炸通常可分为两个步骤，即初次爆炸和二次爆炸。n 粉尘云。该粉尘云被初始的点火源或初次爆炸的燃烧产物所引燃，由此产生二次爆炸。第5章环境与灾害参数检测 2）粉尘的危害飘逸在大气中的粉尘往往含有许多有毒成分，如铬，锰，镉，铅，汞，砷等。当人体吸入粉尘后，小于5m的微粒，极易深入肺部，引起中毒性肺炎或矽肺，有时还会引起肺癌。沉积在肺部的污染物一旦被溶解，就会直接侵入血液，引起血液中毒，未被溶解的污染物，也可能被细胞所吸收，导致细胞结构的破坏。 此外，粉尘还会沾污建筑物，使有价值的古代建筑遭受腐蚀。降落在植物叶面的粉尘会阻碍光合作用，抑制其生长。第

28、5章环境与灾害参数检测 防尘应采取综合性措施，主要从以下几个方面着手解决。 （1）加强组织领导，制定防尘规章制度，设有专、兼职人员，从组织上给予保证。 （2）逐步改革生产工艺和生产设备，进行湿式作业方式，减少粉尘的飞扬。（3）降低空气中粉尘浓度，密封机械，防止粉尘外逸，采用通风排气装置和空气净化除尘设备，使车间粉尘降低到国家职业接触限值标准以下。（4）防止粉尘爆炸，防范的措施应着眼于发爆的条件：控制粉尘浓度；杜绝起燃点；减低空气中氧的浓度；采取有效降尘措施；建立预报系统；设置爆炸压力泄放口等。 （5）加强个人卫生防护，从事粉尘作业者应穿戴工作服、工作帽，减少身体暴露部位。要根据粉尘的性质，选戴

29、多种防尘口罩，以防止粉尘从呼吸道吸入，造成危害。 第5章环境与灾害参数检测 煤矿用防尘防尘口罩 防尘防尘服 防防尘尘装置装置第5章环境与灾害参数检测 4.2.24.2.2粉尘的检测方法粉尘的检测方法1.1.光学显微镜法光学显微镜法通过光学显微镜法可以测定微粒的尺寸、形状以及数量。必要时可用电子显微镜测定更小的微粒尺寸。在取样沉积后，将微粒刷在碳质透明塑料片或类似胶片上，通过光学显微镜进行观察。第5章环境与灾害参数检测 2.电集尘法电集尘法电集尘法属于重量浓度法，其结构如图5-10所示。这是一种使气体中的微粒子带电后进行捕捉的方法。含尘气体通过具有高电位差的两个电极间形成的强电场，利用电晕放电现

30、象使气体带电的同时，也使粉尘带电，从而粉尘可以附着在电极上。然后根据捕捉到的粉尘的质量和流过集尘器的气体体积，便可计算出被污染气体中粉尘的浓度（g/m3或mg/m3）。 第5章环境与灾害参数检测 图5-10集尘电极的结构 第5章环境与灾害参数检测 3.3.滤纸取样法滤纸取样法滤纸取样法的结构如图5-11所示。它利用带状滤纸对气体进行过滤的原理进行工作。图中，吸引泵以10L/min的吸引流量从吸引口吸引气体，经过匀速移动的滤纸后，粉尘沉积在滤纸上。在光源的照射下，用光电管在下面检测滤纸的透光量。透光量与沉积的粉尘量成反比。由此可算出粉尘是根据流量计的流量，便可得到被污染气体的浓度，它属于相对浓度

31、。 第5章环境与灾害参数检测 图5-11滤纸带空气取样法的结构图 第5章环境与灾害参数检测 4.4.扫描显微镜检测法扫描显微镜检测法对于燃烧产生的微粒，特别是煤的微粒、油的飞沫或煤烟粉尘，可以利用定量电子显微镜分析仪按形状和大小进行分析。也可通过视像管摄像机进行观察。其具体分析过程是将被检查的微粒样品放在普通的显微镜载物玻璃片上，此时显微镜便可进行正常的观察。第5章环境与灾害参数检测 5.5.射线测尘原理射线测尘原理射线测尘仪表是利用核辐射原理工作的。它利用粉尘对射线的吸收作用，当放射源产生的射线穿过含有粉尘的空气时，一部分射线被粉尘吸收掉，一部分射线穿过被测物质（含尘空气）。空气中的粉尘含量

32、越大，被吸收掉的射线量越大。射线的减少量与粉尘的浓度成正比关系。 第5章环境与灾害参数检测 4.3泄漏检测泄漏检测第5章环境与灾害参数检测 4.3.14.3.1危险物质的泄漏及危险性危险物质的泄漏及危险性1.1.危险物质泄漏的原因危险物质泄漏的原因1）容器内压异常上升在工业生产过程和储运过程中，造成容器内压异常上升的原因分为物理原因和化学原因两种情况。当容器无法承受这些内压异常上升时，其薄弱部分最先被破坏，高压气体或过热液体伴着爆炸声或啸叫声向外喷出，使容器一部分或全部变为碎片飞散，在形成泄漏的同时发生火灾及爆炸。第5章环境与灾害参数检测 2）容器构件受到异常外部载荷强烈的震动、地基下沉、剧烈

33、摇晃、事故相撞或施工不慎等，是引起外部载荷异常的主要原因，可造成裂纹、穿孔、管道弯曲或折断等机械破坏，导致油品、液化烃等液态危险物质因泄漏而着火或形成灾害。 第5章环境与灾害参数检测 3）容器或管道构件材料强度降低引起构件材料强度降低的主要原因:（1）物料的腐蚀或摩擦；（2）材料的低温脆性；（3）反复应力或静载荷作用；（4）材料暴露于高温。第5章环境与灾害参数检测 2.2.泄漏的危险性泄漏的危险性1）可燃气体泄漏的火灾危险性当纯气体泄漏时，由于气体密度远小于液体密度，即使是高压气体，其密度也相对低，因此可燃气体泄漏一般仅能形成体积不大的可燃气云或爆炸性混合气。第5章环境与灾害参数检测 2）液化

34、烃或可燃液体泄漏的火灾危险性液化烃或可燃液体在空气中会快速汽化蒸发形成较大的蒸气云，这类液体有很强的火灾危险性，并与泄漏当日大气压下的液体沸点高低、泄漏量与汽化量的大小等有关。 当可燃液体沸点高于大气温度时，可燃蒸气云的消散与形成存在竞争，低闪点液体露天泄漏能产生较大蒸气云，而高闪点液体则难以产生较大蒸气云。 当可燃液体沸点低于大气温度时，或者低于其工作温度并在高于常压的压力下保持蒸气压平衡时，露天泄漏将立即汽化并迅速形成蒸气云，尤其是深冷低沸点液体泄漏会产生猛烈的爆沸，过热液体泄漏会引起剧烈的液气相变，甚至无需点火源就会发生蒸气爆炸，具有极强的火灾危险性。 第5章环境与灾害参数检测 4.3.

35、24.3.2管道泄漏检测技术管道泄漏检测技术1.1.基于硬件的方法和技术基于硬件的方法和技术1）直接观察法 依靠有经验的管道工人或经过训练的动物 巡查管道。通过看、闻、听或其他方式来判断是否有泄漏发生。 2）声发射技术管道检漏方法将声音传感器预先地安装在管道壁外侧，如果管道发生漏点泄漏时，产生噪声并被安装在管道外壁上的声音传感器接收、放大，经计算机软件处理成相关的声音全波形，通过对全波形的分析达到监测和定位管道泄漏的状况和漏点的位置。此技术特别适合于那些管道内流量低、压力高的情况。第5章环境与灾害参数检测 通常，管道的泄漏量与由此引起的噪声波型的幅度具有相关性，噪声信号随着泄漏量增加而增大。

36、基于声发射技术的管道泄漏检测系统具有可实时和可连续地测定分析、泄漏点定位准确和不必拆卸管道的外部测定等优点。但是，对于大流量的管道，背景噪声将会对泄漏噪声产生严重干扰。另外，基于声发射技术的管道泄漏技术检测泄漏量的准确性与其他技术相比还具有较大的误差。 第5章环境与灾害参数检测 3）电缆传感器管道检漏方法电缆传感器是由某些高分子材料制成并具有与碳氢化合物的反应活性，碳氢化合物对这种材料会产生体积的或者电特性的改变，通过测量这些改变达到监测管道内碳氢化合物泄漏的目的。 该技术适合应用于较短的燃料管线，通常，电缆传感器经过汽油或者其他的高挥发性碳氢物质暴露之后，必须经空气干燥，以保证电缆传感器的正

37、常应用。第5章环境与灾害参数检测 4）光纤管道检漏方法光纤是一种有前途的管道泄漏检测技术，光纤传感器可以分散和定点地安装在管线上。光纤可以检测很宽范围的物理和化学特性，既可以检测管道泄漏也可以定位泄漏点位置。在实验室模拟如下：在一段10米长的埋地氨管道范围内设计了、4个可控制氨泄漏流量的模拟氨泄漏位置点，氨管道外壁上铺设光纤传感器以测定并记录氨管道上的温度。模拟试验研究结果表明，通过光纤传感器测定关于管道的温度分布状况，在管道泄漏和无泄漏时管道的温度分布状况会出现温度明显下降的差别。第5章环境与灾害参数检测 5）土壤检测检漏方法土壤检测方法是一种蒸气检测系统，可以测定出地下管道周围土壤中蒸气相

38、碳氢物质的浓度，由此检测管道泄漏位置和泄漏状况。通常，基于土壤检测的管道泄漏测定和漏点定位技术是通过测定从管道泄漏的示踪气体来完成的。如果输送管道发生泄漏，示踪气体与管道中其他物质同时流出管道，示踪气体将优先地扩散到管道周围的土壤中，在管道泄漏点附近的土壤气体取样孔洞中的测定探头就会自动地收集土壤中的示踪气体，然后应用气相色谱方法测定探头收集的示踪气体的含量，由此监测管道泄漏状况和确定管道泄漏点的位置。第5章环境与灾害参数检测 6）超声波流量测定检漏方法首先，将管道分成若干部分，每一部分都安装上超声波流量测定装置以测定这部分管道流进的和流出的体积流量，同时测定管道温度、环境温度、声波在管道内流

39、体的传播速度等参数。然后，根据体积平衡原理，并应用计算机软件模型处理管道各个部分所有参数的测定结果，分析和比较出管道输送中分别在泄漏时和正常运行时的参数状况，由此诊断和确定管道泄漏量和泄漏点位置。通常较短的处理周期表明了一个较大的泄漏点；较长的处理周期表明了一个较小的泄漏点。 第5章环境与灾害参数检测 超声波测定流量的检漏系统与声发射技术的管道泄漏检测系统类似，都是在管道外部安装非破坏性的设备或器件的检漏技术。超声波测定流量的检漏系统已经成功地应用于城市供水管道系统中的泄漏状况诊断。除此之外，还有便携式的超声波管道检漏系统，可供有经验的技术人员佩戴超声波耳机并在现场沿着地下管道线路巡检使用，同

40、样具有比较准确的漏点定位能力。 第5章环境与灾害参数检测 7）蒸气测定检漏方法蒸气测定系统是将传感器管道平行地安装在被测定的管道上，如果管道发生泄漏，泄漏的碳氢物质就会流出管道并通过扩散进入传感器管道，周期地应用气体泵抽取传感器管道内的气体并将此气体输送到检测器进行测定，泄漏的碳氢物质就会被定量测定出来并以出峰的方式随时间进行记录。根据气体泵抽取管内气体的流速、抽取气体的开始时间和碳氢物质在检测器上的出峰时间可计算出被测管道的泄漏点位置，出峰面积的大小表明了管道泄漏量的大小。 第5章环境与灾害参数检测 蒸气检测技术是一种管道检漏的物理测定方法，与管道内的物质的体积和压力无关。此技术无需软件处理

41、，并且可同时检测出多处泄漏点的状况。但是，该检测技术通常限于应用较小泄漏的情况，不适合大的泄漏情况检测。第5章环境与灾害参数检测 8）遥感检漏方法遥感检漏方法也是近年来发展迅速和有效的应用技术之一。遥感检漏技术可分成两类。其一是主动检测技术，应用激光源照射被调查的管道线路，发生泄漏的管道就会有气体流出，并扩散到大气环境中形成泄漏出来的气体云团，激光通过这个云团时泄漏的气体分子就会吸收激光，与不通过此云团的激光相比有一个能量差，由此判断管道泄漏和确定管道泄漏的位置；其二是被动检测技术（也叫热辐射检测），发生泄漏的管道气体在大气环境中形成的云团内部与此云团外部存在着温度差（或者是辐射能力差），由此

42、可判断管道泄漏状况并确定管道泄漏处的位置。 第5章环境与灾害参数检测 遥感技术与上述的管道泄漏检测技术相比具有许多优点：可应用于大范围管道区域内发生管道泄漏的快速检测和实地调查，可更完整和更有效地覆盖可能发生泄漏的区域；一旦发生管道泄漏，不必通过收集气体样品或者采集土壤样品的测定方法，而是通过可见的完整的泄漏测定结果准确确定管道泄漏的位置；遥感技术不必依靠有经验人员进入管道输送区域内调查并判断管道泄漏位置，可完成技术人员不能进入的和有危险的区域的管道泄漏调查工作。 第5章环境与灾害参数检测 2.2.基于软件的方法和技术基于软件的方法和技术基于软件的管道检漏方法通常使用管道内流体的流量、压力、温

43、度和其他的数据的变化差异，通过数学模型确定管道内流体的运行状态，判断管道是否出现泄漏，确定泄漏量大小和泄漏点位置。因为输入到计算机软件的流量、压力、温度等参数都是应用硬件设备（如上述各种硬件技术）获得的，所以，基于软件的管道检漏方法是通过与其对应的硬件技术共同实现的。 第5章环境与灾害参数检测 1）质量（或体积）平衡检漏方法基于质量守恒或者体积守恒原理的软件是指流入和排出一段管道的流体的质量（体积）相等，可通过管道直径、管道内流体的温度、压力和流量计算出来。如果发生泄漏，那么流出这段管道的流体质量就会比流入的少，管道内的压力就会表明管道内部的充填状况。 质量或者体积守恒方法的检漏准确性取决于安

44、装在管道系统中硬件设备的测量精度，通常不需要额外的设备投资。第5章环境与灾害参数检测 2）实时瞬变模型检漏方法实时瞬变模型检漏方法应用质量守恒、动量守恒、能量守恒和流体的状态方程计算管道内流体的流量，应用预测值（计算值）和实测值的差异确定管道的泄漏。此技术需要实时地测量管道的流量、压力和温度，同时，应用实时瞬变模型计算这些对应的物理量的数值。通过连续地分析噪声水平和正常的瞬间状态以减少泄漏的误报警，根据管道的流体流量的统计变化量调整软件的管道泄漏报警阈值。第5章环境与灾害参数检测 3）压力点分析检漏方法压力点分析法(简称PPA)是一种用于气体、液体和某些多相流管道检测泄漏的方法，其原理是对管道

45、的压力和流量变化率进行检测。当管道处于稳定状态时，压力和速度以及密度分布不随时间变化。在设备(泵或压缩机)供能增大或减少时，流体的速度、压力和密度分布的变化是连续的。一旦稳定状态受到某一事故的干优，管道将向新的稳定状态过渡。流体经过一定时间将改变其流速和压力。如果在沿线的某点发生事故，其最初的泄漏特征将在一定的时间内传递到管道末端(或其他任何检测位置)，传递时间取决于事故发生地点到检测点的距离和声音在管道流体中传播的速度。当泄漏发生时，管道完成过渡达到新的稳态。 第5章环境与灾害参数检测 4）神经网络泄漏检测技术人工神经网络是以工程技术手段来模拟人脑神经元网络的结构与特点的系统。我们利用人工神

46、经元可以构成各种不同拓扑结构的神经网络，它是生物神经网络的一种模拟和近似。目前，神经网络已逐步发展为一种公认的、强有力的计算或处理模型。神经网络的应用领域包括：辨识、控制、预测、优化、诊断、模式识别、信息压缩、数据融合、风险评估等。基于人工神经网络的管道泄漏检测是一种有前途的和正在发展中的方法。国外已有报道，基于人工神经网络的液化气管道检漏系统已获得成功应用，在100s以内可监测并定位出泄漏量相当于管道内流体流量1以内的泄漏点，监测误报率低于50。 第5章环境与灾害参数检测 4.4火灾参数检测与自动报警系统火灾参数检测与自动报警系统 4.4.14.4.1火灾探测与信号处理火灾探测与信号处理1.

47、1.火灾现象火灾现象1）热（温度）凡是物质燃烧，就必然有热量释放出来，使环境温度升高。环境温度升高的速率与物质燃烧规模和燃烧速度有关。第5章环境与灾害参数检测 2）燃烧气体物质在燃烧的开始阶段，首先释放出来的是燃烧气体。其中有单分子的CO、CO2等气体、较大的分子团、灰烬和未燃烧的物质颗粒悬浮在空气里，我们将这种悬浮物称为气溶胶，其颗粒粒子直径一般在0.1左右。 第5章环境与灾害参数检测 3）烟雾一般是把人们肉眼可见的燃烧生成物，其粒子直径在0.0110的液体或固体微粒与气体的混合物称为烟雾。不管是燃烧气体还是烟雾，它们都有很大的流动性和毒害性。据统计，在火灾中约有70%死者是由于吸入燃烧气体

48、或烟雾造成的，所以在火灾中将它们合在一起作为检测参数来考虑，称为烟雾气溶胶或简称烟气。 第5章环境与灾害参数检测 4）火焰火焰是物质着火产生的灼热发光的气体部分。物质燃烧到发光阶段是物质的全燃阶段，在这一阶段中，火焰热辐射含有大量的红外线和紫外线。易燃液体燃烧，是其不断蒸发的可燃蒸汽在气相中燃烧，其火焰热辐射很强，含有更多的紫外线。第5章环境与灾害参数检测 2.火灾探测方法火灾探测方法 1）空气离化探测法这是以火灾早期产生的烟气为主要检测对象的火灾探测方法。空气离化法利用放射性同位素241Am所产生的射线,将处于一定电场中两电极间的空气分子电离成正离子和负离子，使电极间原来不导电的空气具有一定

49、的导电性，形成离子电流。当含烟气流进入电离空间时，由于烟粒子对带电离子的吸附作用和对射线的阻挡作用，原有的离子电流发生变化（减小），离子电流变化量的大小反映了进入电离空间烟粒子的浓度，从而将烟气浓度转化成电信号，据此可探测火灾的发生。第5章环境与灾害参数检测 2）热（温度）检测法这是以火灾产生的热对流所引起环境温度上升为主要检测对象的火灾探测方法。该方法主要利用各种热（温度）敏感元件来检测火灾所引起的环境温升速率或环境温度变化。 3）光电探测方法这是以早期火灾产生的烟气为检测对象的火灾探测方法。该方法根据光学原理和光电转换机理，利用烟雾粒子对光的阻挡吸收和散射特性来实现对火灾的早期发现。第5章

50、环境与灾害参数检测 4）光辐射或火焰辐射探测方法这是以物质燃烧所产生的火焰热辐射为检测对象的火灾探测方法。该方法利用红外或紫外光敏元件来检测火灾产生的红外辐射或紫外辐射，从而达到早期发现火灾的目的。 5）可燃气体探测法这种方法是以早期火灾所产生的可燃气体或气溶胶为检测对象的火灾探测方法。该方法主要利用半导体式和催化燃烧式气敏元件的转化机理来早期探测火灾。第5章环境与灾害参数检测 4.4.24.4.2火灾自动报警系统火灾自动报警系统1.1.火灾自动报警系统的组成火灾自动报警系统的组成火灾自动报警系统由火灾探测器、火灾报警控制器、火灾报警装置、火灾报警联动控制装置等组成，其核心是由各种火灾探测器与

51、火灾报警控制器构成的火灾信息探测系统。 我国国家标准GB50116-98火灾自动报警系统设计规范中还纳入了消防联动控制的技术要求，强调火灾自动报警系统具有火灾监测和联动控制两个不可分割的组成部分，因此，火灾自动报警系统也常称为火灾监控系统。 第5章环境与灾害参数检测 火灾自动报警系统简化设计第5章环境与灾害参数检测 矿井火灾监控系统火灾监控系统 第5章环境与灾害参数检测 1）触发器件在火灾自动报警系统中，自动或手动产生火灾报警信号的器件称为触发器件，它主要包括火灾探测器和手动火灾报警按钮。不同类型的火灾探测器适用于不同类型的火灾和不同的场所，在实际应用中，应当按照现行有关国家标准的规定合理选择

52、。另一类触发器件是手动火灾报警按钮。它是用手动方式产生火灾报警信号、启动火灾自动报警系统的器件，也是火灾自动报警系统中不可缺少的组成部分之一。 第5章环境与灾害参数检测 2）火灾报警装置在火灾自动报警系统中，用以接收、显示和传递火灾报警信号，并能发出控制信号和具有其他辅助功能的控制指示设备称为火灾报警装置。火灾报警控制器就是其中最基本的一种。火灾报警控制器具备为火灾探测器供电、接收、显示和传输火灾报警信号，并能对自动消防设备发出控制信号的完整功能，是火灾自动报警系统中的核心组成部分。 第5章环境与灾害参数检测 火灾报警控制器按其用途不同，可分为区域火灾报警控制器、集中火灾报警控制器和通用火灾报

53、警控制器三种基本类型。区域火灾报警控制器用于火灾探测器的监测、巡检、供电与备电，接收火灾监测区域内火灾探测器的输出参数或火灾报警、故障信号，并且转换为声、光报警输出，显示火灾部位或故障位置等。其主要功能有火灾信息采集与信号处理，火灾模式识别与判断，声、光报警，故障监测与报警，火灾探测器模拟检查，火灾报警计时，备电切换和联动控制等。 第5章环境与灾害参数检测 集中火灾报警控制器用于接收区域火灾报警控制器的火灾报警信号或设备故障信号，显示火灾或故障部位，记录火灾信息和故障信息，协调消防设备的联动控制和构成终端显示等。其主要功能包括火灾报警显示、故障显示、联动控制显示、火灾报警计时、联动联锁控制实现

54、、信息处理与传输等。通用火灾报警控制器兼有区域和集中火灾报警控制器的功能，小容量的可以作为区域火灾报警控制器使用，大容量的可以独立构成中心处理系统，其形式多样、功能完备，可以按照其特点用做各种类型火灾自动报警系统的中心控制器，完成火灾探测、故障判断、火灾报警、设备联动、灭火控制及信息通信传输等功能。 第5章环境与灾害参数检测 3）火灾警报装置在火灾自动报警系统中，用以发出区别于环境声、光的火灾警报信号的装置称为火灾警报装置。火灾警报器就是一种最基本的火灾警报装置，它以声、光音响方式向报警区域发出火灾警报信号，以警示人们采取安全疏散、灭火救灾措施。 第5章环境与灾害参数检测 4）消防控制设备在火

55、灾自动报警系统中，当接收到来自触发器件的火灾报警信号时，能自动或手动启动相关消防设备并显示其状态的设备，称为消防控制设备，主要包括火灾报警控制器，自动灭火系统的控制装置，室内消火栓系统的控制装置，防烟、排烟系统及空调通风系统的控制装置，常开防火门、防火卷帘的控制装置，电梯回降控制装置以及火灾应急广播、火灾警报装置、消防通信设备、火灾应急照明与疏散指示标志的控制装置等十类控制装置中的部分或全部。消防控制设备一般设置在消防控制中心，以便于实行集中统一控制。也有的消防控制设备设置在被控消防设备所在现场，但其动作信号则必须返回消防控制室，实行集中与分散相结合的控制方式。 第5章环境与灾害参数检测 5）

56、电源火灾自动报警系统属于消防用电设备，其主电源应当采用消防电源，备用电源采用蓄电池。系统电源除为火灾报警控制器供电外，还为与系统相关的消防控制设备等供电。 第5章环境与灾害参数检测 2.2.火灾报警控制器的功能要求火灾报警控制器的功能要求火灾报警控制器主要包括电源部分和主机部分。火灾报警控制器主机部分承担着对火灾探测器输出信号的采集、处理、火警判断、报警及中继等功能。 工作模式，即采集探测源信号输入单元自动监测单元输出单元。同时，为了方便使用和扩展功能，又附加上人机接口键盘、显示单元、输出联动控制部分、计算机通信单元、打印机部分等。 第5章环境与灾害参数检测 火灾报警控制器主机部分的主要功能如

57、下：(1）故障声光报警。当火灾探测器回路断路、短路、出现自身故障和系统故障时，火灾报警控制器均应进行声、光报警，指示具体故障部位。(2）火灾声光报警。当火灾探测器、手动报警按钮或其他火灾报警信号单元发出火灾报警信号时，火灾报警控制器应能够迅速、准确地接收、处理火灾报警信号，进行火灾声光报警，指示具体火灾报警部位和时间。 第5章环境与灾害参数检测 (3）火灾报警优先。火灾报警控制器在报故障时，如果出现火灾报警信号，应能够自动切换到火灾声光报警状态。若故障信号依然存在，则只有在火情被排除、人工进行火灾信号复位后，火灾报警控制器才能够转换到故障报警状态。(4）火灾报警记忆。当火灾报警控制器接收到火灾探测器的火灾报警信号时，应能够保持并记忆，不可随火灾报警信号源的消失而消失，同时应还能够接收、处理其他火灾报警信号。 第5章环境与灾害参数检测 (5）声光报警消声及