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摘要：石油化工企业在生产过程中时刻都会面对有毒有害、可燃可爆气体所带来的风险，一旦气体发生泄漏而未能及时采取必要措施，则很可能造成人员缺氧、中毒、起火燃烧、爆炸甚至人员伤亡等安全事故，给人民生命财产安全造成重大损失。因此化工企业必须采用准确可靠的气体检测设备来对工业生产环境中的气体浓度进行监测和控制。
本文由气体检测仪的型号和参数入手，分析了气体检测仪选型时需要考量的主要技术指标；讨论了气体检测仪使用过程中的维护保养方法，以及此维保费用对总采购成本所产生的综合影响；并进一步探讨了在满足气体检测仪技术参数要求的前提下，如何寻求采购总成本的最优解的综合评价方法。
关键词：气体检测仪；化工企业；采购成本；
1.绪论
1.1选题背景及研究意义
1.1.1选题背景
有毒有害气体，石油化工或工业过程的爆炸性可燃气体，均是石油化工中普遍出现，反复形成事故的风险因素。这些风险长期并多点存在，历史数据表明其对员工的生命安全和职业健康产生巨大危害和伤害。
进入社会主义现代化建设以来，虽然石化行业的安全成果稳步提高，但是来自各种化工场所以及危险化学品等行业安全事故仍然频繁出现。在所有恶性，大型事故中，统计数据表明，与气体风险相关的事故仍然占据相当比例，从而造成较多工作人员，平民的伤亡及财产损失。气体风险在实际危害中主要表现为以下几种情形：气体泄漏导致中毒，氧气不足导致窒息、化学可燃气接触氧气后爆炸、物理爆炸及其他各种原因的火灾事故。
多数化工企业所处理的大量原材料、产品包括中间体，废料等，其自身具有易燃、易爆、有毒的性质；而化工生产和储运，大量情况需要改变温度状态、改变压力，增加催化，或蓄意进行某些化学反应。在这些易燃易爆的非正常状态条件下，容易产出毒气和可燃气。
针对气体风险的检测，目前被广泛应用的是仪器是气体检测仪。在分类上，如果按照仪器的安装和使用特点，普遍在行业内分为固定式气体检测仪，便携或手持式气体检测仪。其中，固定式气体检测仪的安装一般为厂区新建或改造时发生，选型较为固定，采购发生较为可预测。每一个化工企业，根据人员数量，便携式气体检测仪的仪器数量往往较多，寿命较一般实验室内仪器较短，参数与型号复杂，品牌丰富等特点，对采购中选型造成困难。
1.1.2 研究意义
本文结合当前国际和国内较为先进的气体检测仪器的技术评价方法，综合便携式气体检测仪维护保养的特点，从企业精益生产、精益采购、减少浪费的综合管理角度出发，探讨对便携式仪表进行最优选型采购的评估方法，并略带探讨目前较为先进的区域式气体检测仪器。本文中所得出的方法和结论对化工行业或其他对气体检测仪器具备大量使用要求的单位具备一定的参考价值，为采购过程中对仪器的选择和判定提供一定的量化依据和快速实施的方法。
2.气体检测仪器的分类型号和主要技术参数
2.1 气体检测仪器的型号
气体检测仪的作用是检测气体浓度，并对不同种类的有毒有害气体发出相应浓度报警。企业在各种场所中发生了任何有毒有害、可燃可爆气体泄漏或者扩散时，正常情况下，人员的安全需要有赖于气体检测仪做出正确的报警提醒。工作人员需要正确解读报警信息，采取必要的安全措施，如通风或者撤离等。随着现代电化学传感技术、变送器技术，工业设计进步，仪器仪表行业的快速发展，气体检测和监控在工业生产，环境检测，应急消防等领域得到了广泛的应用。
按气体检测仪使用方式来进行分类，可将其分为：便携式气体检测仪，固定式气体检测仪，以及近年来出现的较为新颖的区域（移动式）检测仪。其中便携式气体检测仪通常以电池作为驱动，由使用人员随身携带，适用于在各种场所中实现间断或连续测量，保障工作人员的生命安全和健康。固定式气体检测仪一般采用有线直流供电，安装要求较为严格，返修和拆卸一般仅仅在停工检修时期才能发生。
按照检测气体数量来进行分类，便携式气体检测仪可分为：单一气体检测仪，四合一气体检测仪，五气体或六气体以上（或称为多种气体检测仪）。其中单气体检测仪通常只检测单一气体种类，可选择单一氧气、单一可燃气或单一有毒气体几种不同类型。四合一气体检测仪配置的四种气体通常为工业生产中最常见的两种有毒气体——一氧化碳（CO）、硫化氢（H2S），外加可燃气（LEL）和氧气（O2）两种气体组成。多气体检测仪一般可以测量五种及以上不同气体种类，通常也是氧气、可燃气及不同有毒气体的组合。
2.1.1 传统便携式气体检测仪
传统的便携式气体检测仪通常为单一气体检测仪及四合一气体检测仪。
单一气体检测仪可选择单一氧气、单一可燃气或单一有毒气体。其体积一般非常小巧，便于携带，且具备气体浓度显示、声光报警、数据存储等基本功能。
四合一气体检测仪通常又称为四气体检测仪，其配备的气体类型是工业生产中最常见的需要检测的四种气体，这种配置为（氧气、可燃气（LEL）、一氧化碳、硫化氢），国际上均约定俗成为常规四气体。我国由于甲烷类可燃气风险较为主流，一般采用甲烷标定可燃气，而国外则采用戊烷和丙烷均较为常见。
按气体采样方式不同，四气体检测仪可分为扩散式、泵吸式两种，其中扩散式气体检测仪通常为工作人员随身携带的检测仪，用于监控人员口鼻附近的气体环境，从而保障人员生命健康；而泵吸式气体检测仪多用于密闭空间进入前的采样，通常配合采样软管、探针一同使用。四气体检测仪通常也具备气体浓度显示、声光报警、数据存储及导出、上传等功能。
2.1.2手持式多功能检测仪与区域检测仪
随着气体检测技术的蓬勃发展和工业生产水平的大幅度提升，对五气体及以上的多功能气体检测仪的需求应运而生。近年来，随着新材料、计算机、信息技术的高速发展，气体泄漏检测的技术也有了长足的进步，传感器种类增加、测量精度提升，检定/校准装置逐步自动化，操作远程智能化。
手持式多功能检测仪除了具备传统气体检测仪的气体浓度显示、声光报警、数据存储等基本功能之外，通常可检测的气体种类更多，能够支持自动检定/校准装置，部分气体检测仪还能实现气体检测数据、地理位置的实时远程上传，使得指挥人员能够在监控室远程监测作业现场的情况。
区域检测仪是一种介于手持式便携检测仪和固定式检测仪之间的灵活的解决方案，既可实现对某一固定地点的长时间持续监测，又能够随时进行移动，快速建立气体检测点、警戒线。
2.2 气体检测仪的主要技术参数
2.2.1气体检测参数
气体检测仪的核心部件是气体传感器。从检测原理来看，传感器主要有催化燃烧、电化学、红外、光电离、半导体等几种类型。
量程和分辨率是传感器的主要技术参数，分别用于描述该传感器能够测量的气体浓度范围上下限，以及仪器能够检测和显示的最小增量。常见的气体传感器原理、量程、分辨率示意表如表2-1：
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表2-1 传感器参数表
除了量程、分辨率之外，气体检测仪的示值误差、重复性、响应时间及漂移等也是重要的技术参数。以JJG 693-2011《可燃气体检测报警器检定规程》为例，常见计量性能要求如下表2-2所示：
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表2-2 计量性能要求
2.2.2 仪器仪表通用参数
IP等级通常用于表示电气设备外壳对异物侵入的防护等级，两位数字代码分别代表防尘、防水等级。其具体含义如下表：
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表2-3 IP等级代码
除了IP等级之外，仪器仪表常用的参数还有防爆等级、跌落测试、警报分贝等级等各类型不同参数。
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图2-4防爆标志意义
2.2.3 参数综合评定选型方法
综合多种便携式仪表参数，在选型时应先选择气体检测仪的气体配置，在保证所有风险气体均可得到传感器测量后，相对于同一个工作要求配置多台气体检测仪，应优先选择多种气体检测仪。
在保证巡检，动火作业等日常防护测试需求同时，对于受限空间测量或采样分析的工作，必须采用泵吸式，其中需注意有些供应商的某些型号缺乏泵吸式配置，而需要另购泵外置协同工作。
通过计量器具型式审批证书，可对气体检测仪器的响应时间，误差，漂移等进行最基本的保证，而中国防爆证书需要覆盖所有气体检测仪和相关独立电子配件，外加泵或其他附件。
和其他一样，气体检测仪还具备，防摔，抗电磁电波干扰，等其他物理参数，选型对比时候需酌情考虑，作为正偏移项目。
在保证以上的评定选型后，可根据实际需求，根据企业情况和固定式现有的布点情况增配区域式气体检测仪。区域式气体检测仪的合理增配，可减少固定式的重复布点（布线）浪费，从而减低企业采购和运维成本。
建议采用参数综合评定的方法，从技术上对便携式气体检测仪进行选型可遵循以下决策顺序和优先级，如表2-4所示：
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表2-4 便携式气体检测仪选型顺序
在企业安全文化、规程日益进步的大环境下，优先选取性能和质量优秀的仪器是企业落实科技安全保障的安全，本章节旨在探讨气体检测仪器择优选取的方法。在之后章节中遇到预算困境后，可返回至本章节参数综合评定的方法，对所选取型号与数量进行适当的性价比妥协。
3.气体检测仪的维护保养对采购成本的影响
3.1 气体检测仪器的维护保养
气体检测仪器的维护和保养是保证气体检测仪器正常、准确工作的必要条件。
维护和保养的操作和实施，一般由企业的仪器仪表责任部分完成，日常的基本保养和自行检测则由使用人员进行。气体检测仪维护和保养的难易程度，操作成本，时间投入和管理成本是仪器广义成本和长期成本的重要组成部分。在采购决策阶段或项目评估时，如何计算气体检测仪成本，需要考虑仪器的长期运维，而不仅仅累加一次性的采购成本。因此，做好气体检测仪采购成本的评估，需要对气体检测仪器的维护保养有较好的了解。
3.1.1国家标准和现试行办法
国标《GB15322.2-2003》相关文件规定，气体探测器是每半年一次标校检定（建议），但如果探头没坏同时也没有出现质量异常现象，可以一年校准一次。
我国《安全生产法》对气体检测仪器的维护保养有明确的要求，即使用方和管理职责单位需要根据仪器的要求，按照相应的方法，规程或遵照具体仪器的说明书完成。
除此之外，在《工作场所有毒气体检测报警装置设置规范
GBZ/T 223-2009》中，相应的条款均对气体检测仪的标定标准、频率、方法做出了相应描述，本文不在冗述。
参考不同气体检测仪器的产品说明和培训资料，可总结出的结论为：很多因素都可能影响气体检测仪的精度，使得气体检测仪无法正确提示气体风险，甚至有可能威胁使用人员的生命安全。因此，定期标定是保障气体检测仪良好性能的关键步骤，而一线使用人员和仪表维护人员意识到这一点也是至关重要的。以采用催化燃烧式传感器探测可燃气的气体检测仪为例，传感器在正常使用情况下，其灵敏度每年仍然会自然下降10%～30%，其最大寿命不超过5年。而如果报警器传感器灵敏度下降、工业环境中发生气体泄漏时，很有可能泄漏的气体浓度达到了爆炸下限，却未能及时发出报警。这种情况下一旦遇到火花，就随时会产生燃烧、爆炸的风险。
随着企业安全文化深入、管理不断细化，气体检测仪器的定期调零、标定以及通气测试实施得越来越规范和频繁，大多数规模企业已经从监管部门“要我保养”变为“我要保养”。与此同时，维护保养本身是一种保障性生产行为，会发生相应物料和人力成本。
3.1.2气体检测仪维护保养的技术发展和成本影响
各种气体检测的维护保养流程存在不同，亦受到生产设计厂家对产品的具体设计和配置。近年来，一些国际或国内知名品牌均对气体检测仪配备了全自动坞站，或称标定管理平台，对仪器周期标定、自检、固件升级进行少人或无人化操作，大大节省了企业运维成本。
例如某厂家的自动化设备，可对气体检测仪的维护进行自动操作，耗时约为人工标定和自检，记录数据的30%。如以每次人工标定、调零、记录数据共耗时9分钟为例，如企业在采购气体检测仪表时采用自动标定管理工具，则每台可节约人工成本6分钟，每一百台每次标定即可节省约10小时，以每季度一次计算，每百台一年可节约非增值性劳动时间为一个标定人员一周的工作总时长。除此以外，自动管理标定设备会大大节省仪表管理人员对仪表的故障分析判断时间和准确都。在当前企业重效率、减浪费的精益管理理念下，企业是否使用自动管理标定设备来作为气体检测仪表的重要辅助工作来进行维护保养，是一个重要的正影响因素。相反，某些较为落后的气体检测仪表，由于设计的滞后，不配套任何自动化设备进行维护保养，会对企业的后期气体检测仪运维造成成本的上升。
3.2 维修保养对采购成本的综合影响
3.2.1维修保养的成本预测
气体检测仪维修保养的成本预测，考虑和计算至少以下几个因素：
1.传感器和电池的基本寿命和保修期
2.正常维护和保养的成本包括员工的时间成本
3.整机的可靠性和维修友好度和硬件可升级性
其中，在检测仪超出政策保修期（一般为2年）外的维修成本是一个重要成本预期，它的估算和统计一般依赖于每个企业的历史数据。同时，企业是否按时做好日常维护和保养，企业使用的工作情况，如是否长期有潮湿、高温、低温，是否会经常遭遇跌落，飞尘污染等也影响仪表的总成本。
一般情况下，按照大多数我国目前对仪表的5年生命周期计算（各单位实施情况不同），维修保养的大量无法精确预测的成本一般发生在最后12-18个月，因为在这个阶段产品的老化会导致故障率升高。经多家生产厂家的售后服务数据统计，在整个生命周期中，气体检测仪的所有维修成本和保养成本，一般不低于采购成本的100%。由此可见，供应商是否提供友好的保修政策，是否提供延长保修服务，是否提供较为平滑可预测的维修服务，将影响企业业主最终的气体检测仪总成本。这些因素应该在采购选型时予以充分考虑并计划，而不是在采购后任由其自然发生。
延长保修服务是当前被广泛采用在各种设备和仪器采购中的附加收费服务，一般在保修期结束之前均可以附加购买。可否提供延长保修服务，是判断一家供应商是否具备优秀售后服务和长期客户战略的重要风向标。对于购买了延长保修服务的业主，每次维修还可以缩短大量的预算审批流程所用时间。
3.2.2影响采购成本的因素
如表3-1 所示，气体检测仪表由于维修，维护和保养等成本因素的影响，需要考虑如下附加因素。按照各因素的影响重要性，本文作者提出以下量化标准进行参考。
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表3-1 采购成本影响因素
企业可根据自身情况对上述因素进行权重分配，同时此方法便于更为准确的估计所有气体检测仪器的总成本。
4.气体检测仪的采购成本综合评价方法
4.1 成本选型决策
4.1.1 选型波士顿矩阵
若在满足仪器达到技术要求的情况下寻求成本的最优解，我们可采用波士顿矩阵（BCG Matrix）进行四象限分析。如表2-4所示，气体检测仪的综合成本评估可在确定技术方案的前提下（本文第二章所探讨的内容），分为以下四种情况。其中，第三象限——较低的采购成本与同时较为低的长期维护成本为最优解。然而，通常情况下，第三象限的选择，即通俗所说的购买便宜、维护也便宜的高性能选项在实际情况中非常有限，大多数企业一般会采取两种价格竞争策略：一种为初次销售赚取足够的利润，长期以低利润进行维修保养以提高客户的后期满意度；第二种则是目前较为常见的通过初期较低的价格应标，然后通过长期的高零整比和维修服务费获取较大利润。在采购人员进行成本评价时，需要充分考虑本文第三章因素，避免“第四象限陷阱”。正确的成本选型，需要严谨对比第二象限与第四象限的选项，最优解很可能是在第二象限出现。采用本文所推荐的这种方法，可以避免在传统的“最低仪器总价”的评价方法中的相应弊端。
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图4-1 波士顿矩阵
4.2 成本与技术选型的权衡
如果在成本决策时通过第二和第四象限的穷举无法得到预算内的最优解，需返回至本文第二章进行重新的技术评价，即进行性价比论证。本文限于篇幅，不予冗叙。
总结
本文从气体检测仪器的技术特点和维护保养特点出发，在充分分析便携式气体检测仪的仪器生产和使用特点后，对化工企业进行气体检测仪采购，尤其是成规模的批量采购，提出了决策方法和评估参考。本文中所阐述的气体检测仪的技术特点均为，当前主流高中端国内外品牌的总结，参考了来自多名领域内专家和领导的意见。
由于作者的知识局限和文章篇幅所限，本文未对此评估方法的长期作用进行追溯总结，即缺乏足够多A/B对照样本来夯实本文的理论论述，后期望有机会继续研究，也希望业内有其他同仁共同探讨并进行优化。
参考文献：
[1]有毒有害气体检测报警仪的选择和使用[J].倪桂才 吴海涛 韩中枢 姜素霞 安全、健康和环境.2003（10）
[2]有毒有害气体报警器安装及检定注意事项[J].郭波 赵祥峰 于清. 化学分析计量2011，20（01）
[3]便携式有毒有害气体检测仪使用与维护初探[J].王兴 消防技术与产品信息.2012，（S1）
[4]试论可燃性、有毒性气体检测报警器的常见故障处理与日常维护[J].邹镧 当代化工研究.2016，（12）
[5]浅谈在后续检定中气体检测仪漂移检定的必要性[J].李汲峰 马建东 石油工业技术监督.2012，28（05）
[6]通过使用DSX自动管理平台解决三个气体检测流程的常见问题[OL].美国英思科
[7]气体检测小课堂 | 气体检测“七宗罪”之选型失败[OL].英国科尔康
[8]GBZ/T 223-2009工作场所有毒气体检测报警装置设置规范[S].中华人民共和国卫生部