國家雖然針對可燃?xì)怏w報(bào)警器檢定工作，制定了相關(guān)的技術(shù)規(guī)程JJG693-2011《可燃?xì)怏w報(bào)警器檢定規(guī)程》并逐年完善，可是卻沒有明確規(guī)定擴(kuò)散罩的設(shè)計(jì)和規(guī)格以及檢定要求標(biāo)準(zhǔn)，這樣在進(jìn)行可燃?xì)怏w報(bào)警器的檢定工作時(shí)，常常因?yàn)橐徊糠衷O(shè)備原因影響檢定質(zhì)量，危害了有關(guān)企業(yè)以及行業(yè)的安全。為此，筆者分析了針對可燃?xì)怏w報(bào)警器中擴(kuò)散罩的具體改進(jìn)方法。

一、可燃?xì)怏w報(bào)警器檢定用擴(kuò)散罩的改進(jìn)要素分析

筆者通過對影響擴(kuò)散罩檢定效果的原因進(jìn)行分析后，發(fā)現(xiàn)主要因素包括以下四點(diǎn)。

1.擴(kuò)散罩的安裝方式。擴(kuò)散罩在進(jìn)行安裝時(shí)應(yīng)先拆下防塵器中的防塵罩，之后再將擴(kuò)散罩扣至在傳感器上扣上，當(dāng)檢定工作完成以后，再把防塵罩安裝回去。該檢定步驟繁瑣，對工作效率影響非常大。

2.擴(kuò)散罩的防風(fēng)效果。目前檢定用擴(kuò)散罩設(shè)計(jì)主要運(yùn)用密封設(shè)計(jì)方式，可以使擴(kuò)散罩中的氣體穩(wěn)定流動，不會對檢定工作造成較大影響，所以不需要對其進(jìn)行改進(jìn)處理。

3.擴(kuò)散罩的內(nèi)外壓差。通過氣瓶將標(biāo)準(zhǔn)氣體直接通入擴(kuò)散罩中，擴(kuò)散罩的內(nèi)外部氣壓根本無法保持一致。如果擴(kuò)散罩的內(nèi)部和外部出現(xiàn)壓差時(shí)，那么發(fā)生泄漏的情況就無法被真實(shí)反映出來。

4.擴(kuò)散罩是否可以快速排出空氣。目前，擴(kuò)散罩中存在的空氣需要經(jīng)過一段時(shí)間后才能排出，假如空氣排出比較慢，那么相應(yīng)時(shí)間的數(shù)據(jù)就會受到影響。

通過分析得出結(jié)論，使用擴(kuò)散罩影響檢定結(jié)果的要素包括安裝方式、擴(kuò)散罩內(nèi)空氣的排出速度與內(nèi)外壓力差等。

二、對擴(kuò)散罩設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化處理的方案

1.對安裝方式進(jìn)行改進(jìn)處理

(1)運(yùn)用按壓法對報(bào)警器進(jìn)行檢定，在檢定時(shí)，應(yīng)先將防塵罩取下，然后再在報(bào)警器的傳感器上安裝擴(kuò)散罩，最后在通入標(biāo)準(zhǔn)氣體以后開始檢定。當(dāng)檢定完成以后，將檢定罩取下來，然后安裝防塵罩，安裝時(shí)間應(yīng)該在60秒左右。該方法使用程序較為復(fù)雜，工作效率不高。

(2)對擴(kuò)散罩進(jìn)行改進(jìn)以后，在罩口處運(yùn)用螺紋將罩體和罩扣緊密連接在一起，并覆蓋上一層皮膜。之后，在皮膜的中心位置開一個(gè)口洞。在對其進(jìn)行檢定時(shí)，應(yīng)該在防塵罩的外邊套上擴(kuò)散罩，這樣防塵罩、擴(kuò)散罩和皮膜間就能夠形成密閉的空間，然后就可以通入標(biāo)準(zhǔn)氣體實(shí)施檢定工作。該方法不用對防塵罩進(jìn)行拆卸，節(jié)約了大量時(shí)間，安裝使用時(shí)間為10s左右。

對上述兩種方法進(jìn)行比較，會發(fā)現(xiàn)當(dāng)安裝方式改進(jìn)以后，安裝使用擴(kuò)散罩的時(shí)間一共節(jié)約了近80%，使工作效率大大提升。

2.對排氣罩內(nèi)的空氣排出時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化

筆者監(jiān)測了某油田使用的多種類型的可燃?xì)怏w報(bào)警器中探測頭部的直徑，發(fā)現(xiàn)最大值是7cm，其中擴(kuò)散罩的底部距離探測器頭部1cm。這樣可對擴(kuò)散罩內(nèi)的密閉空間進(jìn)行計(jì)算，即28.26cm²。根據(jù)規(guī)程要求，通常情況下，標(biāo)準(zhǔn)氣體的流量應(yīng)該為500ml/min，即氣體流量為8.3ml/s，排出擴(kuò)散罩中空氣的時(shí)間為3.4s。如果擴(kuò)散罩中的氣體密度為標(biāo)準(zhǔn)氣體濃度90%時(shí)，時(shí)間可以為4s，此時(shí)，能夠?qū)U(kuò)散罩中的空氣快速排出，防止影響響應(yīng)時(shí)間的結(jié)果。

3.對擴(kuò)散罩的內(nèi)外壓差進(jìn)行優(yōu)化

通過以上的優(yōu)化設(shè)計(jì)，按照伯努利方程獲得風(fēng)壓間的一個(gè)關(guān)系式為

WP=0.5×Ro×V²    (1)

式中:V——風(fēng)速，m/s；Ro——空氣的密度，kg/m²；WP——風(fēng)壓，kN/m²。假如處于標(biāo)準(zhǔn)情況下，如果風(fēng)壓為V²/1600，所選管路的半徑應(yīng)該為5毫米，所以管路橫截面積用s表示，即橫截面積為0.785cm²。而管道出水口的實(shí)際流速就是擴(kuò)散罩內(nèi)的最大風(fēng)速，用V_max表示，即V_max=q/s，即最大風(fēng)速為0.11m/s。所以，在擴(kuò)散罩中通入標(biāo)準(zhǔn)氣體將會產(chǎn)生的動壓WP為0.75×10^-2Pa，可以忽略此壓差，不會出現(xiàn)因?yàn)閴翰罘浅４笫箻?biāo)準(zhǔn)氣壓進(jìn)入傳感器的情況。

4.對尺寸以及材料進(jìn)行加工

通過對上述尺寸的運(yùn)用，該油田當(dāng)中的報(bào)警器與擴(kuò)散罩的檢定尺寸要求相符合，除此之外，設(shè)計(jì)要求也能夠得到實(shí)現(xiàn)。

 (2)對材料進(jìn)行加工。擴(kuò)散罩應(yīng)該具備較強(qiáng)的切削加工功能，進(jìn)而更好地進(jìn)行開制螺紋與切削加工等工作。與此同時(shí)，在選擇擴(kuò)散罩的材料時(shí)，應(yīng)該以密度較小的材料為主，這樣施工人員可以更好攜帶與使用。所以，筆者對改性尼龍以及黃銅做了相應(yīng)的評估，比較兩種材質(zhì)在機(jī)械性能方面存在差異，結(jié)果發(fā)現(xiàn)它們都能使加工要求得到滿足。但是標(biāo)準(zhǔn)氣壓下，H62黃銅的吸附性非常強(qiáng)，而且價(jià)格要比尼龍66+GF30(尼龍中添加了30%的玻璃纖維)高出很多。所以，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果與經(jīng)濟(jì)性角度考慮，筆者應(yīng)該選擇尼龍66+GF30這種材料制作擴(kuò)散罩。擴(kuò)散罩封膜還應(yīng)具備較強(qiáng)的伸長度、硬度以及抗腐蝕性。通過對上述特性進(jìn)行綜合比較探究，發(fā)現(xiàn)運(yùn)用1毫米的天然橡膠墊當(dāng)作密封膜材料最為合適。

三、結(jié)束語

綜上所述，因?yàn)榭扇細(xì)怏w報(bào)警器通常會在較為惡劣的環(huán)境中工作，氣體報(bào)警器的探頭防塵罩經(jīng)常會出現(xiàn)生銹或是進(jìn)灰的現(xiàn)象，此時(shí)泄漏的氣體就不能順利進(jìn)入報(bào)警器中，假如依舊使用未改進(jìn)的擴(kuò)散罩，那么很難發(fā)現(xiàn)此問題。本文論述的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可促使檢定報(bào)警器的工作質(zhì)量提升，又能防止因環(huán)境原因致使報(bào)警器檢定數(shù)據(jù)不準(zhǔn)的情況發(fā)生，進(jìn)而保證報(bào)警器的安全運(yùn)行。

本文刊發(fā)于《中國計(jì)量》雜志2020年第1期

作者：湖南省岳陽市質(zhì)量計(jì)量檢驗(yàn)檢測中心計(jì)量所 馬浩