王永军，杨红星，董智芝
（陕西长青能源化工有限公司，陕西 宝鸡721405）
［摘 要］化工装置内有大量高温高压、易燃易爆、有毒有害的气体，使得气体检测仪得到广泛应用，而检测环境复杂多变导致的各类仪器故障问题，尤其是易损部件气体传感器的故障问题，严重影响检测数据的准确度与可靠性，对于进口气体检测仪或内部件采用进口传感器的国产气体检测仪而言，能否用其他型号或类似传感器替代原（进口）传感器或实现国产化替代较为重要。基于陕西长青能源化工有限公司600 kt/a甲醇装置气体检测仪的实际使用情况，分析与探讨气体检测仪之传感器的替代技术路径、替代实践及遇到的问题与对策、维护保养注意事项等。目前，国产传感器技术逐渐成熟，这为气体检测仪传感器的替代创造了条件，也有助于促进国产传感器的研发与应用，推动国内传感器行业的技术创新。
［关键词］化工装置；气体检测仪；进口传感器；影响因素；替代技术路径；问题与对策；维护保养
［中图分类号］TH707 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2024）06-0058-05
0 引 言
化工装置内有大量高温高压、易燃易爆、有毒有害的气体（或液体），一旦泄漏等易发生着火爆炸、气体中毒、高温灼烫，造成人身伤害、设备损坏及环境污染等严重事故，由此，气体检测仪得到广泛应用。如今，安全防护、环境保护、职业健康等方面的法律法规提高了对化工装置及设备检修作业环境的气体安全、烟气排放、灌装VOCs排放气体处理的检测要求，气体检测次数及连续监测次数随之不断增加，一方面气体检测仪投用数量明显增多，另一方面检测环境复杂多变导致的各类仪器故障问题严重影响检测数据的准确度与可靠性。保证气体检测仪检测数据准确可靠及故障出现后能快速修复，成为亟待解决的问题。
陕西长青能源化工有限公司（简称长青能化）600 kt/a甲醇装置采用GE水煤浆加压气化、耐硫宽温变换、低温甲醇洗净化、卡萨利甲醇合成及四塔精馏工艺等，于2013年5月投产，总体运行情况较好。本甲醇装置中气体检测仪以进口仪器为主，后来增补的国产气体检测仪内部件也大部分采用进口传感器。以下结合长青能化生产实际，就气体检测仪易损部件气体传感器快速替代（换）修复、运行期间核查管理、日常保养等方面作一分析与探讨，供业内参考。
1 进口传感器在国内市场的占有率与替代需求
便携式气体检测仪具有运行连续稳定、小巧易携、灵敏度高、极高的选择性与分辨率及快速响应等优点，长青能化600 kt/a甲醇装置在安全动火及环境气体检测设备配置中，便携式气体检测仪得到了广泛的应用。针对可燃工艺气及有毒有害介质环境的检修作业检测项目，大量应用配置有O2、H2S、CO、CO2、SO2、Cl2、NH3、N2H4、HCl、CH4、痕量有机挥发物PID传感器等单气体或复合式气体传感器的气体检测仪，绝大部分为进口气体检测仪，主要有美国梅思安、美国英思科、约克仪器、德图、德国MRU等进口品牌，以及国产青岛崂应烟气检测仪、深圳逸云天气体检测仪，而国产气体检测仪内部件大部分也采用了进口传感器。
气体检测仪频繁使用过程中，常因环境复杂多变、操作人员粗心大意、超量程使用等情况而易导致气体检测仪取样泵损坏、气体传感器脏污失效、检测数据偏差大等故障，严重影响检测数据的准确度和可靠性。如何保障气体检测仪正常可靠使用及故障出现后能快速修复，成为亟待解决的问题。
目前，气体检测仪传感器及内置泵等配件，厂家推荐使用原厂配件，可以保障仪器修复后的性能。但进口备件存在采购周期长、价格昂贵、存储不当易影响性能等问题；此外，因部分型号仪器已停产，备件难以寻找，其修复存在一定难度，往往只能停用。因此，能否通过对其他型号或类似传感器进行技术改造而替代原传感器，使气体检测仪能再次正常投用，已成为实际生产中的迫切需求。
气体检测仪所用传感器价格昂贵且技术要求高，而传感器是气体检测仪主要易损部件，进口传感器若能被国产传感器替代，一方面可挽救部分价格昂贵的故障仪器，使其尽快恢复使用功能；另一方面，随着国产传感器技术的不断发展与进步，其性能基本上与进口传感器相当，但在稳定性、零点漂移等方面还存在一些问题，分析工作者在实践中可灵活地制定方案，解决难寻器件（替代）技术方面的问题。同时，进口器件的国产化替代需求，除能降低企业的运营成本与保障安全生产外，还可促进国产传感器的研发与应用，助推传感器行业技术创新，具有良好的经济效益与社会效益。
2 气体传感器替代需考虑的影响因素
2.1 气体传感器分类
传感器替换时应首先确定故障传感器的类型，再据此选择合适的传感器予以替换。本文仅涉及同类型气体传感器替代的分析，不同类型传感器间的替换还有待试验验证。
气体传感器按其工作原理可分为催化燃烧式、电化学式、光离子化式、半导体式、红外光谱式传感器等；气体传感器按电极数目又可分为二电极、三电极、四电极、多电极传感器；按检测气体种类划分，可分为可燃气体传感器（常采用催化燃烧式、红外式、热导式、半导体式）、有毒气体传感器（一般采用电化学式、金属半导体式、光离子化式、火焰离子化式）、有害气体传感器（常采用红外、紫外式等）、氧气传感器（常采用顺磁式、氧化锆式）等。
2.2 性能参数
要实现传感器的成功替代，除了选择同类型的传感器，还需从传感器的各性能参数上进行比对分析，重点比对被替代传感器的测定范围、分辨率、调零电位等关键性能参数，若关键性能参数符合，该传感器就可能实现替代。具体比对内容包括选择性、测量范围、分辨率、响应时间、恢复时间和回零时间、重现性、基线漂移、长期漂移、偏置电压、开路电压、最大短路电流、压力范围、湿度范围、保存温度、预期工作寿命、储存寿命、交叉干扰、干扰气体过滤、灵敏度及检测限、长期使用稳定性等。
2.3 外形尺寸
待替代传感器其外形安装尺寸要与原传感器接近，电极引脚排列顺序、引脚间距等也是替代时需考虑的重点，以确认其是否适合替代安装。从实际情况来看，不同品牌同类型传感器，其外形尺寸、引脚间距等存在一定差异，要实现替代可从源头上寻求传感器厂商代工定制。
2.4 信号处理板
更多内容详见《中氮肥》2024年第6期