防爆型固定式气体检测仪：把危险关进“笼子”的第一道关口

一、引言：当“看不见的敌人”成为最大杀手

2023年6月，宁夏某精细化工厂深夜发生闪爆，造成2死5伤。事后调查显示，事故起源于反应釜出口DN50法兰微漏，丙烯浓度在10分钟内由0升至40%LEL，却未被任何探测装置捕捉——现场虽装有固定式探头，但防爆等级仅为Ex dⅡB T4，无法覆盖氢级ⅡC环境，且传感器已失效3个月未校准。血的教训再次提醒：防爆型固定式气体检测仪不是“锦上添花”，而是法规、保险与生命的刚性需求。

二、防爆型固定式气体检测仪标准与法规：从“推荐”到“强制”

中国现行体系以GB/T 50493《石油化工可燃气体和有毒气体检测报警设计标准》为顶层设计，配套GB 3836系列（等效IEC 60079）对防爆结构、温度组别、区域划分做出硬性规定：

-0区：连续出现爆炸性气体，需Ex ia本安或Ex ma浇封；

-1区：偶尔出现，需Ex d隔爆或Ex e增安；

-2区：异常时出现，可选Ex n或Ex t。

同时，探头必须通过机构的双重认证——防爆合格证+计量器具型式批准（CMC），缺一不可。2025年3月应急管理部5号文进一步明确：涉及氯化、加氢、硝化等高危工艺的反应釜区，必须在0区安装冗余Ex ia探头，且SIL≥2，系统拒动率<0.01，直接把“固定式防爆检测”写进安全许可的否决项。

三、技术原理：四大传感器如何“看见”分子

1.催化燃烧：经典“火眼”

在惠斯通电桥一端涂覆Pt-Pd催化剂，可燃气体在450℃表面无焰燃烧，产生ΔT→ΔR→mV信号。它对烷烃灵敏度最高，不中毒寿命3–5年，但遇硅、硫、卤素易“感冒”，适合甲烷、丙烷等常见烃。

2.电化学：有毒气体的“捕手”

三电极燃料电池原理，CO、H₂S、SO₂在扩散膜控制下进入传感池，氧化还原产生μA级电流，与浓度成正比。分辨率可达0.1 ppm，响应10–30 s，但电解液会干涸，寿命2–3年，需定期更换。

3.NDIR红外：零中毒、长寿命

中远红外光源通过气室，被CO₂、CH₄、SF₆等分子特征吸收，双波长差分算法消除粉尘与老化漂移。寿命10年以上，不怕硅硫，但价格高出催化型30%，适合高湿、高腐蚀、低维护场景。

4.光离子PID：VOC的“放大镜”

10.6 eV紫外灯把苯、甲苯、二甲苯电离成离子，检测限低至1 ppb，是LDAR（泄漏检测与修复）与环保执法的“利器”。湿度补偿与滤网定期更换是关键，灯寿命8000 h。

四、防爆型固定式气体检测仪硬件架构：把传感器放进“保险箱”

防爆壳体多为ADC12压铸铝+氟碳涂层，厚度≥6 mm，隔爆接合面间隙≤0.15 mm，可承受1.5倍最大爆炸压力。最新一代产品把传感器做成独立模块，像“抽屉”一样插入本安腔体；更换时无需拆线、无需断电，3 min完成“热插拔”，把维护时间缩短80%。

电路部分采用本安+隔爆复合：前置放大、ADC、MCU置于Ex iaⅡC T4 Ga本安腔，功率限制在1.3 W；后级4–20 mA、继电器、蓝牙置于Ex dⅡC T6 Gb隔爆腔；中间用环氧树脂浇封的“能量栅”隔离，即使输出端短路，也无法把20 mA火花能量带回传感腔，实现“双保险”。

通讯层面，除传统4–20 mA、三级报警继电器外，2025年主流机型已标配LoRa、4G、NB-IoT与蓝牙5.0。LoRa在470 MHz频段可穿透3层罐区管廊，把2 km半径内256台探头数据汇聚到网关；4G版本则直接把MQTT报文推上阿里云，实现“即插即上云”。

五、选型七步法：

1.定气体：可燃气选%LEL，毒气选ppm，VOC视环保标准选mg/m³或ppm；

2.定区域：0区必选Ex ia，1区可选Ex d，2区可选Ex n；温度组别需介质自燃点低50℃；

3.定采样：隔爆型多用扩散式，本安型可选泵吸远程30 m；高粘度或粉尘工况用烧结铜+膜过滤；

4.定量程：甲烷0–100%LEL、H₂S 0–50 ppm、苯0–100 ppm，避免过宽导致分辨率不足；

5.定精度：环保验收需≤±2%FS，工艺闭环≤±1%FS；

6.定通讯：若接入DCS/SIS，优先4–20 mA+HART；若接入云平台，选4G/LoRa；

7.定服务：传感器必须支持现场热插拔，厂家需提供24 h备件库，减少回路平均修复时间（MTTR）至4 h以内。

六、安装与运维：把“一次性投入”变成“十年放心”

安装高度：轻气体（甲烷、H₂）距顶棚0.3 m内；重气体（丙烷、液化石油气）距地面0.3–0.6 m；有毒气体在呼吸带1.5 m处。

布线：0区必须使用蓝色本安电缆，与隔爆回路分桥架敷设；电缆格兰头需双密封Ex d级，防护≥IP66。

校准：工业现场每3–6个月一次，使用40%LEL或20 ppm标准气；电化学传感器2年更换，催化燃烧3年，红外5年；每次校准后把漂移值写入NFC标签，手机一扫即可上传云端存档。

故障排查：优先检查传感模块是否松动；若显示值锁定不动，多半是扩散口被油漆或硅脂堵塞，用无水乙醇棉签轻擦即可恢复。

防爆型固定式气体检测仪或许只是庞大工业装置里一个不起眼的“小盒子”，但它用24 h不眨眼地守望，把看不见的分子风险翻译成可执行的数据语言，为每一次停机、每一次救援赢得宝贵的“黄金30秒”。在法规日益严苛、数据价值日益凸显的当下，选对、装对、用好这台“小盒子”，不仅是对企业资产负责，更是对生命、环境与社会责任的庄严承诺。