原创 可燃气体和有毒气体检测报警系统（GDS）及其传感器技术详解

可燃气体和有毒气体检测报警系统（GDS，Gas Detection System）是用于实时监测生产、储运过程中可能泄漏的各类可燃和有毒气体的重要安全设施。随着物联网技术的发展，GDS系统的功能和配置也日益完善。根据GBT50493标准，一套完整的GDS系统应包括气体探测器、控制柜（含控制器）、交换机、操作站（含监控软件）等组件。

工采网将详细介绍GDS系统中常用的六种气体传感器的工作原理、优缺点及其在实际应用中的表现。

GDS系统的组成与功能

1. 气体探测器：用于实时监测环境中各种可燃气体和有毒气体的浓度。
2. GDS系统控制柜（含控制器）：接收并处理来自探测器的数据，触发报警信号，并可与安全仪表系统联动。
3. 交换机：用于数据传输，确保各组件之间的通信畅通。
4. 操作站（含监控软件）：提供用户界面，显示实时数据和历史记录，支持远程监控和管理。

GDS系统不仅能及时发出警报，提醒操作人员采取应急措施，还可以联锁开启或关闭所在区域的风机或其他设备，以减轻气体泄漏带来的危害。

气体传感器分类与工作原理

1. 半导体式气体传感器

• 检测原理：利用金属氧化物或金属半导体氧化物材料与气体相互作用时产生的电导率变化来检测气体。

• 检测气体：可燃气体、有毒气体。
• 优缺点：

• 优点：成本低廉、灵敏度高、检测范围广、反应灵敏、寿命长。
• 缺点：需高温工作、对气体选择性差、稳定性较差、精确度不高、功率要求高、易中毒。

2. 催化燃烧式气体传感器

• 检测原理：通过惠斯登检测桥路检测可燃气体无焰燃烧产生的热量变化。
• 检测气体：可燃气体。
• 优缺点：

• 优点：选择性好、反应准确、稳定性好、定量检测、不易误报、与其他非可燃气体无交叉干扰。
• 缺点：无氧或缺氧环境中不能工作、不能检测高闪点和长链烷烃类气体、不能检测高浓度气体、易中毒。

3. 定电位电解式气体传感器

• 检测原理：通过膜电极和电解液检测气体分解成阴阳离子的变化。
• 检测气体：除VOC以外的有毒有害气体。
• 优缺点：

• 优点：反应速度快、精度高、能够定量检测、稳定性好。
• 缺点：成本高、对湿度敏感、寿命较短。

4. 迦伐尼电池式氧气传感器

• 检测原理：通过隔膜迦伐尼电池检测氧气在电极间的氧化还原反应。
• 检测气体：氧气。
• 优缺点：

• 优点：反应速度快、能够定量检测、稳定性好。
• 缺点：成本高、需要定期更换、寿命较短。

5. 红外式气体传感器

• 检测原理：利用气体对特定波长红外光的吸收特性进行检测。
• 检测气体：多数碳氢化合物可燃气体、二氧化碳。
• 优缺点：

• 优点：反应灵敏、检测精度高、抗中毒性好、可在缺氧环境中检测、使用寿命长。
• 缺点：结构复杂、成本高。

6. PID（光离子化气体检测器）

• 检测原理：利用紫外灯光源激发气体分子产生离子流，通过检测电流强度确定气体浓度。
• 检测气体：低浓度挥发性有机物（如苯、CS2、酚类、酮类、醛类）。
• 优缺点：

• 优点：反应灵敏、检测精度高、响应时间短、抗中毒性好、非破坏性检测、可在缺氧环境中检测。
• 缺点：成本高、高湿度和粉尘对其影响大。

结论

GDS系统通过集成多种类型的气体传感器，实现了对环境中有害气体的全面监测。每种传感器都有其独特的工作原理和适用场景，选择合适的传感器类型对于确保系统的可靠性和有效性至关重要。随着技术的进步，GDS系统将继续发展，为工业生产和环境保护提供更强大的安全保障。通过合理配置这些传感器，可以有效预防和应对潜在的安全隐患，保障人员和设备的安全。