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可燃气体检测仪如何设置爆炸下限(LEL)报警?

作者:万安迪

发布时间:2025-09-18

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  什么是LEL?

  LEL(Lower Explosive Limit,爆炸下限)是可燃气体在空气中能够被点燃的最低体积分数。例如:

  甲烷 LEL ≈ 5% vol(即 5 万 ppm)

  丙烷 LEL ≈ 2.1% vol(即 2.1 万 ppm)

  氢气 LEL ≈ 4% vol(即 4 万 ppm)

  气体检测仪通常把测量结果标在**%LEL**(0–100% LEL)刻度上:

  10% LEL意味着该气体浓度=该气体爆炸下限的 0.1 倍(离可燃上限还有很大安全距离)。

  行业常用报警门限

  先给出“开箱即用”的常用设定,再解释为什么。

  一级报警(A1):10–20% LEL(多数场合取 20% LEL)

  目的:早期预警+干预(加强通风、排查泄漏)。

  二级报警(A2):40–50% LEL(常见取 40% 或 50% LEL)

  目的:人员撤离/停机/切断气源等联动动作。

  联动停机/紧急切断(如需要独立设):≥40% LEL 或按HAZOP/消防设计确定。

  对极端敏感/密闭/人员密集/火源多的空间,可把 A1 进一步下调到 10% LEL。

  对通风优良、仅监测趋势的开放位,可把 A1 定在 20% LEL,A2 定在 40–50% LEL。

  注意:具体门限需结合风险评估、当地法规与标准、设备说明书确定;以下为工程通用实践。

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  从 ppm / %vol 换算到 %LEL

  如果你的系统或校准气体用 ppm/%vol,而控制器要你输入%LEL门限,按下面换:

  查目标气体的 LEL(以体积分数表示),例如甲烷 LEL = 5% vol = 50,000 ppm。

  %LEL =(实测浓度 ÷ LEL对应浓度)× 100%

  例:甲烷 10% LEL = 0.1 × 5% vol = 0.5% vol = 5,000 ppm

  甲烷 40% LEL = 0.4 × 5% vol = 2.0% vol = 20,000 ppm

  多种气体或非标气体时,传感器说明书会给“响应系数(CF)/校正因子”。用基准气体(常用甲烷)标定,读数乘以CF再换算%LEL。

  不同传感器的差异

  催化燃烧式(Cat-Ex):通用性强,读数以“可燃性”近似总量,需氧≥10–12% vol才工作,易受硅烷/硫化物中毒。

  红外(NDIR):对甲烷/部分烃类灵敏,不耗氧、抗中毒,适合密闭/低氧场景;但对氢气无响应(要用专用氢气方案)。

  PID不测可燃性,测挥发性有机物(VOC)的离子化浓度,不能直接当LEL用。

  设报警前,先确认你的传感器适配目标气体,以及有没有交叉敏感问题。

  设定门限时要考虑的工况因素

  空间属性:密闭、人员密集、火源多(动火/电火花/静电)→ 报警值设得更保守。

  通风条件:差→降门限;好→可按常规值。

  气体密度:比空气轻(甲烷、氢气)→高位布点;重(丙烷、丁烷)→低位布点;分层→高低皆布点。

  温湿度与压差:影响扩散与传感器响应;极端环境优先选宽温、带补偿的型号。

  背景气/工艺残留:若存在低水平“常态泄漏”,A1略高一点,避免频繁误报,但必须先控源。

  法规/保险/甲方标准:优先遵循;与设备说明书不一致时要做风险评估与书面确认。

  实操:固定式系统的设置步骤(面板/控制器)

  确认目标气体与量程:如“甲烷 0–100% LEL”。

  校准:用厂家建议的标气(例如甲烷 50% LEL标准气=2.5% vol)做零点/量程校准;记录校准日期。

  输入报警门限:例如

  A1 = 20% LEL(甲烷即 0.5% vol / 5,000 ppm)

  A2 = 40% LEL(甲烷即 1.0% vol / 10,000 ppm)

  需要联动切断时,配合 A2 或单独设联动阈值。

  报警逻辑:

  锁存/非锁存:联动切断建议锁存(需人工复位),声音/灯光可非锁存。

  延时:为防抖,A1/A2各设1–5 s延时;但不要过久,避免错过早期处置窗口。

  回差(迟滞):设置2–5% LEL回差,防止在边界值来回跳闸。

  继电器/DO映射:A1→声光、A2→切断气源/停机/启动排风,**继电器常通电(失电失效)**做“故障安全”。

  自检与故障:传感器故障、断线、欠压要独立告警;心跳信号纳入DCS/消防系统。

  记录与权限:设定值、维护记录、复位记录留档;设置口令/分级权限,防止误改参数。

  实操:便携/个体防护仪的设置与使用

  报警门限同样建议 A1 10–20% LEL、A2 40–50% LEL。

  开工前做日常功能测试(bump test):用低浓度标气触发A1/A2,确认蜂鸣/振动/背光与读数反应。

  作业中保持抽气泵或扩散通道畅通;带静电风险的场合注意防爆等级与携带规范。

  和氧气/有毒气体通道一样,LEL通道也要定期校准(常见1–3个月,按说明书和现场频率调整)。

  不同场景的推荐门限

  普通工位/设备间(通风良好):A1=20% LEL,A2=40% LEL

  密闭空间进入(受限空间作业):A1=10% LEL,A2=20–40% LEL,并与氧气/有毒气体联检

  动火作业周边监测:A1=10% LEL(持续低于),A2=20–40% LEL(超限立即停火、撤人、通风)

  加气/储罐区:A1=10–20% LEL,A2=40% LEL,并设置区域联动与多点投票(如 2ooN)

  校准气体与响应系数(避免“看起来安全”的假象)

  如果传感器以甲烷为基准标定,而现场泄漏主要是丙烷/乙烯/氢气,读数可能偏高或偏低。

  解决方法:

  直接用目标气体做校准;

  使用厂家给的**“校正因子CF”**,将读数/设定门限换算;

  采用对目标气体响应更准确的专用传感器/红外通道。

  举例:某传感器对丙烷的响应仅为甲烷的0.8倍,则要把设定/读数除以0.8或在控制器中选“丙烷曲线”。

  安装与布点对报警值的影响(别把错误归咎于门限)

  高度:轻气(氢/甲烷)把探头装在高处,重气(丙烷/丁烷)装在低处;有分层/湍流时上下都要布点。

  风向/通风:避免直吹在探头上造成稀释或冲刷;也避免死角。

  障碍物:设备周围的挡板、梁柱会形成积聚区,必要时近源布点。

  温度源:高温区可能加速传感器老化或造成对流异常,尽量避开或加防护。

  验证与维护(让报警“名副其实”)

  投气验证:用10% LEL标气验证 A1,40%/50% LEL标气验证 A2;记录响应时间与延时设定是否符合。

  功能演练:联动排风/切断/停机每季度演练;确认“锁存—复位—恢复”流程。

  周期校准:按厂家建议结合工况(常见1–3个月校一次);催化燃烧式在含硅/含硫环境应更勤。

  故障处理:发现零点漂移/响应变慢/补偿异常,先做清洗与再校准,不行就更换传感器模组。

  文档与台账:保存校准证书、标气批号、浓度有效期、设定/修改记录、演练记录。

  快速算例(甲烷)

  目标:设 A1=20% LEL、A2=40% LEL。

  甲烷 LEL=5% vol=50,000 ppm。

  A1 等效浓度:0.2×5% = 1.0% LEL?(注意,这里是%LEL的百分比)→换算到体积分数:0.2×5% vol = 1.0% vol(10,000 ppm)。

  A2 等效浓度:0.4×5% vol = 2.0% vol(20,000 ppm)。

  控制器中直接填:A1=20% LEL,A2=40% LEL;若要求输入 ppm,用上面的换算值。

  小提醒:很多控制器允许你在“显示单位”和“内部单位(设定)”之间切换,确认一致,避免把“%vol 当成 %LEL”或把“ppm 当成 %LEL”。

  合规与安全提示

  永远以当地法规/标准与设备说明书为准(如你所在行业的安标、消防规范、石化企业标准等)。

  改动报警门限前,应做风险评估并与生产、安环、设备、消防多方确认;形成书面变更记录。

  任何设定都不能替代:良好的通风、源头管控、点检维护与人员培训。

  一句话总结

  通用做法:A1 设 10–20% LEL,A2 设 40–50% LEL;用目标气体或正确的校正因子标定;设置适度延时与回差;把联动做成“故障安全”;并通过投气验证与周期校准闭环。

  照这个流程执行,LEL报警既不会“假紧张”,也不会“放过头”。需要的话,把你的具体气体种类、传感器型号、控制器界面发我,我按你的设备参数给出精确到 ppm/%vol 的设定值与联动逻辑图。