随着全球能源结构的转型和环保意识的增强，液化天然气（LNG）作为清洁、高效的能源，其运输需求日益增长。LNG船作为专门用于运输液化天然气的特种船舶，其安全性和可靠性直接关系到能源供应的稳定性和环境保护的有效性。在这个过程中，甲烷传感器在LNG船气体监测系统中发挥着至关重要的作用。
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LNG船的工作环境极为特殊，需要面对超低温、高压以及潜在的可燃气体泄漏等风险。甲烷作为LNG的主要成分，其泄漏不仅可能引发火灾或爆炸，还可能对船员的生命安全构成威胁。因此，对甲烷浓度的实时监测和预警至关重要。
固定式气体检测系统通过安装在船舶关键区域的甲烷传感器，实现对甲烷浓度的实时监测。这些传感器采用高灵敏度的检测技术，能够迅速响应甲烷浓度的变化，并将数据实时传输至控制和报警系统。一旦甲烷浓度超过预设的安全阈值，系统将立即触发报警，提醒船员采取相应措施，从而有效预防潜在的安全风险。
甲烷传感器在固定式气体检测系统中的应用具有多个优点。首先，它们具有高灵敏度和高选择性，能够准确检测甲烷的存在和浓度变化。其次，传感器具有快速响应的特点，能够在短时间内完成检测并发出报警信号。此外，甲烷传感器还具有良好的稳定性和可靠性，能够在恶劣的工作环境下长时间稳定运行。
除了实时监测和预警功能外，甲烷传感器还可以通过数据分析提供有价值的信息。例如，通过对传感器数据的分析，可以了解船舶在运输过程中的甲烷泄漏情况，为后续的维护和检修提供依据。此外，还可以根据甲烷浓度的变化趋势，预测潜在的安全风险，并制定相应的预防措施。
然而，甲烷传感器的应用也面临一些挑战。例如，由于LNG船的工作环境特殊，传感器需要经受住超低温、高压等恶劣条件的考验。此外，传感器的准确性和稳定性也需要不断提升，以适应更复杂的监测需求。
对甲烷浓度的实时监测，工采网推荐催化燃烧式甲烷传感器和红外（NDIR）甲烷传感器：
催化燃烧式甲烷传感器：
日本Figaro 催化燃烧式甲烷传感器 TGS6814 ，TGS6814是催化燃烧式的气体传感器,是TGS6812的升级版本。可以检测100%LEL水平爆炸下限的甲烷气体，亦可以检测H2，此传感器不但具有优异的耐久性与快速响应能力，与此同时,线性输出与输出的高度稳定性也是其主要特征。TGS6814的盖帽内有特殊设计的过滤层，使其对有机蒸汽的交叉灵敏度很低。此外，此传感器对硅化合物的耐受性更佳，更适应恶劣环境。
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英国alphasense 催化燃烧式甲烷传感器 (CH4传感器) - CH-A3，CH-A3是利用催化燃烧的热效应原理，由检测元件和补偿元件配对构成测量电桥，当遇到可燃性气体时，可燃气体在检测元件载体表面及催化剂的作用下发生燃烧，载体温度就升高，通过它内部的铂丝电阻也相应升高，从而使平衡电桥失去平衡，输出一个与可燃气体浓度成正比的电信号。
红外（NDIR）甲烷传感器：
英国Clairair 红外气体传感器 - S509-CH4，S509 红外气体传感器是依据比尔-郎伯定律和红外光谱理论研制成的,可以精确探测甲烷,二氧化碳,碳氢化合物等。 可以工作在高湿环境中， 使用寿命长，具有标准接口输出，外围使用电路简单。
Dynament碳氢化合物传感器 - MSH-PS/HC：Dynament 碳氢化合物传感器MSH-PS/HC 可测量0-100%范围内的甲烷气体和0-2%范围内的丙烷气体。传感器采用非分散红外技术，可以对烃类气体（包括甲烷和丙烷）作出响应。 英国Alphasense 红外甲烷传感器 热电堆探测器 - IRM-AT，IRM-AT是小尺寸红外CH4气体传感器，采用非色散性红外（NDIR）技术来检测气体的，根据不同的气体在不同的浓度下对红外光谱的吸收率不同来检测目标气体的存在和浓度 不易受现场恶劣环境的影响。采用了双通道采样技术，可以自我抑制零点漂移。具有标定周期长、抗干扰能力强、高精度、高可靠性和使用寿命长等特点。
英国Clairair 高分辨率红外甲烷传感器（NDIR CH4传感器） Prime1，Prime1 传感器利用 NDIR 技术检测气体浓度。传感器内部有一个红外光源，一个双元件红外探测器，一个独特的光波导让气体扩散进去， ARM7 内核微处理器，电路提供的输出电压与电源极性无关。传感器可以设置为线性电压输出，全量程 0.4V-2.0V 参考供电电源负极，或者设置为催化燃烧格式输出，通常零点时是中间电压，相对于检测管脚在满量程点的电压是 100mV。此外，通过串口连接可以读取输出值和访问内部配置。通信连接点在 3 系的 Prime1 上是焊盘，在 5 系的 Prime1 上是管脚。内部的集成电路可以实现的功能如驱动光器件，提取检测信号，把信号强度转化为浓度，进行温度补偿和量化输出值等。在催化燃烧配置时，Prime1 可以在满足电源供电要求的条件下，不改变电路并完全替代催化燃烧传感器。当 Prime 1 用于恒流催化燃烧电路时，外围元件则需要满足电源的要求。Prime1 目前没有过防爆认证，所以如果用于危险区域，必须加防爆密封外壳。0.01%的高分辨率，量程为 0-10%Vol；0.1%分辨率，量程为 10-100%Vol。
英国GSS NDIR CH4传感器FlameIR-ME1
FlameIR®-ME1是一款超低功率的 NDIR CH4传感器，采用先进的固态LED光学技术
FlameIR®-ME1校正浓度高达0-5%甲烷 (100% LEL)
FlameIR®-ME1平均消耗 ~3.6mW （在缩短采样周期时更低），使其与电源供电或可穿戴应用兼容
The FlameIR®-ME1 在传感器满量程内的读数精度通常高于 0.01% + 3%
The FlameIR®-ME1 内置零点跟踪功能，可在产品使用寿命内保持 CH4测量精度
FlameIR®-ME1将通过本质安全认证，符合 ATEX II GD Ex ia IIC T4 Gb。
总的来说，甲烷传感器在LNG船气体监测系统中发挥着不可替代的作用。随着技术的不断进步和应用场景的不断拓展，甲烷传感器的性能将不断提升，为LNG船的安全运输提供更加可靠的技术保障。同时，我们也应关注传感器技术的创新和发展，以满足未来LNG运输行业对更高安全性和可靠性的需求。
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发表于 2024-5-14 10:00
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