一種氟化氫氣體檢測(cè)裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種氟化氫氣體檢測(cè)裝置，包括檢測(cè)系統(tǒng)和中央處理系統(tǒng)，檢測(cè)系統(tǒng)包括采樣裝置以及F離子測(cè)量器，采樣裝置包括進(jìn)氣管道、進(jìn)樣閥、流量計(jì)、氟離子吸收器和吸收液供給裝置，氟離子吸收器包括殼體、壓力傳感器、設(shè)置在殼體底部的進(jìn)氣口和出液口，進(jìn)氣管道與殼體的進(jìn)氣口連接，進(jìn)樣閥和流量計(jì)依次設(shè)置在進(jìn)氣管道上，吸收液供給裝置的出液端于殼體頂部與氟離子吸收室連通，F(xiàn)離子測(cè)量器包括水槽和氟離子選擇電極，氟離子吸收室的出液口伸入水槽內(nèi)，而氟離子選擇電極與中央處理系統(tǒng)連接。本發(fā)明還公開(kāi)了采用上述裝置定量檢測(cè)氟化氫氣體的方法。本發(fā)明對(duì)GIS設(shè)備內(nèi)部的氟化氫氣體的測(cè)量靈敏度高，取樣量少，不會(huì)影響GIS設(shè)備的正常運(yùn)作。
【專利說(shuō)明】一種氟化氫氣體檢測(cè)裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種六氟化硫(SF6)電氣設(shè)備中特征氣體組分檢測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種氟化氫氣體檢測(cè)裝置。本發(fā)明還涉及采用該檢測(cè)裝置測(cè)氟化氫氣體的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]自上世紀(jì)70年代以來(lái)，以六氟化硫(SF6)氣體作為絕緣介質(zhì)的電氣設(shè)備已成為電力系統(tǒng)的主要設(shè)備，有效地提高了電力生產(chǎn)運(yùn)行的安全經(jīng)濟(jì)性。GIS (氣體絕緣開(kāi)關(guān)設(shè)備)就是一種以SF6作為絕緣介質(zhì)的組合電氣設(shè)備。
[0003]由于設(shè)計(jì)、工藝、材質(zhì)、安裝或維護(hù)方面的不足，GIS設(shè)備內(nèi)部可能存在絕緣缺陷，給電力安全生產(chǎn)造成很大隱患。如何盡早發(fā)現(xiàn)SF6電氣設(shè)備中潛在的缺陷或故障從而降低安全風(fēng)險(xiǎn)一直是電力從業(yè)人員的重點(diǎn)研究課題之一。現(xiàn)有研究表明，通過(guò)檢測(cè)S02、SO2F2,HF、CF4等特征氣體組分可對(duì)設(shè)備內(nèi)部缺陷或故障進(jìn)行有效診斷，因?yàn)镾F6電氣設(shè)備在發(fā)熱、融解時(shí)會(huì)產(chǎn)生下述化學(xué)反應(yīng):
2SF6 + 6H20 — 2S02 + 12HF + O2
在拉弧、連續(xù)拉弧時(shí)會(huì)產(chǎn)生下述化學(xué)反應(yīng):
SF6 + Cu — SF4 + CuF2SF4 + H2O — SOF2 + 2HFSOF2 + H2O — SO2 + 2HF在眾多特征氣體中，氟化氫HF氣體往往最早出現(xiàn)，且產(chǎn)生量最大，是一種可供選擇的重要特征氣體。但由于HF氣體非?；顫?，極易被設(shè)備內(nèi)部的吸附劑吸附或與設(shè)備內(nèi)壁等材料發(fā)生反應(yīng)，造成濃度快速降低，給其準(zhǔn)確檢測(cè)帶來(lái)很大難度。因此，提供一種HF氣體在線檢測(cè)裝置和方法，對(duì)HF進(jìn)行實(shí)時(shí)、快速、準(zhǔn)確地檢測(cè)，成為目前亟需解決的重要問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的之一在于提供一種氟化氫氣體檢測(cè)裝置。該裝置可對(duì)GIS設(shè)備內(nèi)部的氣體的測(cè)量靈敏度高，取樣量少，不會(huì)影響GIS設(shè)備內(nèi)部SF6的量。
[0005]本發(fā)明的目的之二在于提供采用上述裝置定量檢測(cè)氟化氫氣體的方法。
[0006]本發(fā)明的第一個(gè)目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):一種氟化氫氣體檢測(cè)裝置，包括檢測(cè)系統(tǒng)和中央處理系統(tǒng)，所述檢測(cè)系統(tǒng)包括采樣裝置以及與中央處理系統(tǒng)連接的F離子測(cè)量器，所述采樣裝置包括進(jìn)氣管道、進(jìn)樣閥、流量計(jì)、氟離子吸收器和吸收液供給裝置，所述氟離子吸收器具有容納氣體和吸收液的吸收腔室的殼體、設(shè)置在殼體底部的進(jìn)氣口和出液口、以及用于檢測(cè)吸收腔室內(nèi)壓力變化的壓力傳感器，所述進(jìn)氣管道與殼體的進(jìn)氣口連接，所述進(jìn)樣閥和流量計(jì)依次設(shè)置在進(jìn)氣管道上，所述吸收液供給裝置的出液端于殼體頂部與氟離子吸收室連通，在檢測(cè)時(shí)向氟離子吸收室內(nèi)提供定量吸收液，所述F離子測(cè)量器包括水槽和氟離子選擇電極，所述氟離子吸收室的出液口伸入水槽內(nèi)，用于將含有氟離子的吸收液排至水槽中，而所述氟離子選擇電極與中央處理系統(tǒng)連接，打開(kāi)進(jìn)樣閥向氟離子吸收器通入定量的氣體，至壓力傳感器穩(wěn)定后，將吸收液排至水槽，氟離子選擇電極檢測(cè)溶液中的氟離子濃度，并將檢測(cè)信息傳送至中央處理系統(tǒng)進(jìn)行處理，獲得單位氣體體積中HF氣體含量，最終獲得GIS設(shè)備內(nèi)部的氣體HF氣體含量。
[0007]本發(fā)明所述吸收液供給裝置包括吸收液儲(chǔ)液箱、計(jì)量泵和吸收腔室內(nèi)的噴頭，所述的吸收液儲(chǔ)液箱的出液口通過(guò)管道和計(jì)量泵與吸收腔室內(nèi)的噴頭連接，計(jì)量泵將定量的吸收液送入殼體的吸收腔室內(nèi)，經(jīng)噴頭噴灑與氣體充分接觸,吸收其中的HF氣體。
[0008]所述氟離子吸收器還包括吸收液循環(huán)噴灑裝置，該吸收液循環(huán)噴灑裝置包括設(shè)置在殼體外的循環(huán)泵和設(shè)置在殼體的吸收腔室內(nèi)頂部的噴頭，所述循環(huán)泵的進(jìn)液端通過(guò)管道與殼體的吸收腔室的底部連通，所述循環(huán)泵的出液端通過(guò)管道與噴頭連接，用于將殼體的吸收腔室內(nèi)的吸收液循環(huán)送至頂部噴灑以充分吸收氣體中的HF氣體。
[0009]本發(fā)明還包括減壓閥和節(jié)流閥，所述減壓閥、進(jìn)樣閥、節(jié)流閥和流量計(jì)按氣體流動(dòng)方向依次安裝在進(jìn)氣管道上。
[0010]本發(fā)明所述水槽底部設(shè)有排水口，排水口上設(shè)有排水電磁閥。
[0011]本發(fā)明還包括廢水收集器，所述水槽的排水口與廢水收集器連接，收集從水槽排出的廢水。
[0012]本發(fā)明的第二個(gè)目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種采用上述裝置定量檢測(cè)氟化氫氣體的方法，包括以下步驟:
(1)中央處理系統(tǒng)發(fā)出指令，開(kāi)啟進(jìn)樣閥、節(jié)流閥，向氟離子吸收器進(jìn)氣，至壓力傳感器穩(wěn)定后，關(guān)閉進(jìn)樣閥；
(2)在進(jìn)氣過(guò)程中，啟動(dòng)吸收液供給裝置向氟離子吸收器內(nèi)供給定量的吸收液，進(jìn)入氟離子吸收器內(nèi)的氣體與吸收液接觸，吸收HF氣體；
(3)將吸收了HF氣體的吸收液排至F離子測(cè)量器中，檢測(cè)吸收液中的氟離子濃度，并將檢測(cè)信息傳送至中央處理系統(tǒng)進(jìn)行處理，獲得單位氣體體積中HF氣體含量，最終獲得GIS設(shè)備內(nèi)部的氣體HF氣體含量。
[0013]本發(fā)明所述步驟(2)為:在進(jìn)氣過(guò)程中，啟動(dòng)吸收液供給裝置向氟離子吸收器內(nèi)供給定量的吸收液，并啟動(dòng)吸收液循環(huán)噴灑裝置，將氟離子吸收器內(nèi)的吸收液循環(huán)送至頂部噴灑以充分吸收氣體中的HF氣體。
[0014]本發(fā)明中所述吸收液為T(mén)ISAB溶液，TISAB特點(diǎn)是對(duì)氟離子選擇電極較佳的試劑，酸度條件為PH5-5.5，pH < 5時(shí)會(huì)發(fā)生弱酸配位反應(yīng)，會(huì)影響電極對(duì)氟離子測(cè)量的靈敏度。若PH偏堿會(huì)嚴(yán)重影響測(cè)量結(jié)果。使分析結(jié)果偏高。TISAB中有氫氧化鈉，會(huì)與HF反應(yīng)生成F —，用氟離子選擇電極測(cè)量。具體地，本發(fā)明所述TISAB溶液制備為:稱取58g氯化鈉，4g檸檬酸三鈉溶于500ml水中，加入57ml冰乙酸，用5mol/L氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH5_5.5后，用水稀澤至1000ml。
[0015]本發(fā)明所述吸收液的每次用量為30_50ml。
[0016]本發(fā)明的檢測(cè)方法為間歇性檢測(cè)，每24小時(shí)檢測(cè)一次，每次向氟離子吸收器通入的氣體的量為30ml。
[0017]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果:
(I)本發(fā)明提供的氟化氫氣體檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可間隙對(duì)電氣設(shè)備中的氣體的HF含量進(jìn)行檢測(cè)，取氣量少，對(duì)設(shè)備中SF6的量沒(méi)有顯著影響，不影響電力主設(shè)備的正常運(yùn)行，測(cè)量穩(wěn)定、可靠、精確度高，HF氣體檢測(cè)精度為0.0l ppm。
[0018](2)本發(fā)明提供的檢測(cè)方法為間歇式測(cè)量，每24h取氣一次，取氣量30ml，每次吸收液用量3(T50ml，可以排放或收集，不影響環(huán)境。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是本發(fā)明氟化氫氣體檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)圖，
圖中:1.減壓閥，2.進(jìn)氣電磁閥，3.節(jié)流閥，4.流量計(jì)，5.氟離子吸收器，6.壓力傳感器，7.循環(huán)泵，8.排水電磁閥，9.水槽，10.氟離子選擇電極，11.排水電磁閥，12.廢水收集器，13.吸收液儲(chǔ)液箱，14.計(jì)量泵，15進(jìn)氣管道。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面列舉一部分具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明，有必要在此指出的是以下具體實(shí)施例只用于對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，不代表對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。其他人根據(jù)本發(fā)明做出的一些非本質(zhì)的修改和調(diào)整仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0021]實(shí)施例一:檢測(cè)裝置
如圖1，一種氟化氫氣體檢測(cè)裝置為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，由檢測(cè)系統(tǒng)和中央處理系統(tǒng)構(gòu)成。包括檢測(cè)系統(tǒng)、中央處理系統(tǒng)和廢水收集器12，其中，檢測(cè)系統(tǒng)包括采樣裝置以及與中央處理系統(tǒng)連接的F離子測(cè)量器。采樣裝置包括進(jìn)氣管道15、減壓閥1、進(jìn)樣電磁閥2、節(jié)流閥3、流量計(jì)4、氟離子吸收器5和吸收液供給裝置，減壓閥1、進(jìn)樣電磁閥2、節(jié)流閥3和流量計(jì)4按氣體流動(dòng)方向依次安裝在進(jìn)氣管道15上。氟離子吸收器具有容納氣體和吸收液的吸收腔室的殼體、設(shè)置在殼體底部的進(jìn)氣口和出液口、以及用于檢測(cè)吸收腔室內(nèi)壓力變化的壓力傳感器6，進(jìn)氣管道15與殼體的進(jìn)氣口連接，吸收液供給裝置的出液端于殼體頂部與氟離子吸收室連通，在檢測(cè)時(shí)向氟離子吸收室內(nèi)提供定量吸收液，F(xiàn)離子測(cè)量器包括水槽9和氟離子選擇電極10，水槽9底部設(shè)有排水口，排水口上設(shè)有排水電磁閥8。殼體的出液口伸入水槽9內(nèi)，用于將含有氟離子的吸收液排至水槽9中，而氟離子選擇電極10與中央處理系統(tǒng)連接，水槽9的排水口經(jīng)排水電磁閥與廢水收集器12連接，收集從水槽排出的廢水。
[0022]吸收液供給裝置包括吸收液儲(chǔ)液箱13、計(jì)量泵14和吸收腔室內(nèi)的噴頭(圖中未示出)，吸收液儲(chǔ)液箱13的出液口通過(guò)管道和計(jì)量泵14與吸收腔室內(nèi)的噴頭連接，用于將定量的吸收液送入殼體的吸收腔室內(nèi)，并經(jīng)噴頭噴灑與氣體充分接觸，吸收其中的HF氣體。
[0023]氟離子吸收器還包括吸收液循環(huán)噴灑裝置，該吸收液循環(huán)噴灑裝置包括設(shè)置在殼體外的循環(huán)泵7和設(shè)置在殼體的吸收腔室頂部的噴頭(圖中未示出)，循環(huán)泵7的進(jìn)液端通過(guò)管道與殼體的吸收腔室的底部連通，循環(huán)泵7的出液端通過(guò)管道與噴頭連接，用于將殼體的吸收腔室內(nèi)的吸收液循環(huán)送至頂部噴灑以充分吸收氣體中的HF氣體。
[0024]打開(kāi)進(jìn)樣電磁閥2向氟離子吸收器5通入定量的氣體，至壓力傳感器6穩(wěn)定后，將吸收液排至水槽9，氟離子選擇電極檢測(cè)溶液中的氟離子濃度，并將檢測(cè)信息傳送至中央處理系統(tǒng)進(jìn)行處理，獲得單位氣體體積中HF氣體含量，最終獲得GIS設(shè)備內(nèi)部的氣體HF氣體含量。
[0025]實(shí)施例二:檢測(cè)方法 (1)中央處理系統(tǒng)接發(fā)出指令，開(kāi)啟進(jìn)樣電磁閥、節(jié)流閥，向氟離子吸收器進(jìn)氣，至壓力傳感器穩(wěn)定后，關(guān)閉進(jìn)樣電磁閥；
(2)在進(jìn)氣過(guò)程中，啟動(dòng)吸收液供給裝置向氟離子吸收器內(nèi)供給30-50ml吸收液，并啟動(dòng)吸收液循環(huán)噴灑裝置，將氟離子吸收器內(nèi)的吸收液循環(huán)送至頂部噴灑以充分吸收氣體中的HF氣體；吸收液為T(mén)ISAB溶液，TISAB特點(diǎn)是對(duì)氟離子選擇電極較佳的試劑，酸度條件為pH5-5.5，pH < 5時(shí)會(huì)發(fā)生弱酸配位反應(yīng)，會(huì)影響電極對(duì)氟離子測(cè)量的靈敏度。若pH偏堿會(huì)嚴(yán)重影響測(cè)量結(jié)果。使分析結(jié)果偏高。TISAB中有氫氧化鈉，會(huì)與HF反應(yīng)生成F —，用氟離子選擇電極測(cè)量。具體地，本發(fā)明所述TISAB溶液制備為:稱取58g氯化鈉，4g檸檬酸三鈉溶于500ml水中，加入57ml冰乙酸，用5mol/L氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH5_5.5后，用水稀澤至IOOOml。
[0026](3)將氟離子吸收器內(nèi)的吸收了 HF氣體的吸收液排至F離子測(cè)量器中，檢測(cè)吸收液中的氟離子濃度，并將檢測(cè)信息傳送至中央處理系統(tǒng)進(jìn)行處理，獲得單位氣體體積中HF氣體含量，最終獲得GIS設(shè)備內(nèi)部的氣體HF氣體含量。
[0027]本發(fā)明的檢測(cè)方法為間歇性檢測(cè)，每24小時(shí)檢測(cè)一次，每次向氟離子吸收器通入的氣體的量為30ml。
[0028]本發(fā)明可用其他的不違背本發(fā)明的精神或主要特征的具體形式來(lái)概述。本發(fā)明的上述實(shí)施例和試驗(yàn)例都只能認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的說(shuō)明而不是限制，因此凡是依據(jù)本發(fā)明的實(shí)質(zhì)技術(shù)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何細(xì)微修改、等同變化與修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種氟化氫氣體檢測(cè)裝置，其特征在于，包括檢測(cè)系統(tǒng)和中央處理系統(tǒng)，所述檢測(cè)系統(tǒng)包括采樣裝置以及與中央處理系統(tǒng)連接的F離子測(cè)量器，所述采樣裝置包括進(jìn)氣管道、進(jìn)樣閥、流量計(jì)、氟離子吸收器和吸收液供給裝置，所述氟離子吸收器具有容納氣體和吸收液的吸收腔室的殼體、設(shè)置在殼體底部的進(jìn)氣口和出液口、以及用于檢測(cè)吸收腔室內(nèi)壓力變化的壓力傳感器，所述進(jìn)氣管道與殼體的進(jìn)氣口連接，所述進(jìn)樣閥和流量計(jì)依次設(shè)置在進(jìn)氣管道上，所述吸收液供給裝置的出液端于殼體頂部與氟離子吸收室連通，在檢測(cè)時(shí)向氟離子吸收室內(nèi)提供定量吸收液，所述F離子測(cè)量器包括水槽和氟離子選擇電極，所述氟離子吸收室的出液口伸入水槽內(nèi)，用于將含有氟離子的吸收液排至水槽中，而所述氟離子選擇電極與中央處理系統(tǒng)連接，將檢測(cè)信息傳送至中央處理系統(tǒng)進(jìn)行處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述氟化氫氣體檢測(cè)裝置，其特征在于，所述吸收液供給裝置包括吸收液儲(chǔ)液箱、計(jì)量泵和吸收腔室內(nèi)的噴頭，所述的吸收液儲(chǔ)液箱的出液口通過(guò)管道和計(jì)量泵與吸收腔室內(nèi)的噴頭連接，所述計(jì)量泵將定量的吸收液送入殼體的吸收腔室內(nèi)，經(jīng)噴頭噴灑與氣體充分接觸，吸收其中的HF氣體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述氟化氫氣體檢測(cè)裝置，其特征在于，所述氟離子吸收器還包括吸收液循環(huán)噴灑裝置，該吸收液循環(huán)噴灑裝置包括設(shè)置在殼體外的循環(huán)泵和設(shè)置在殼體的吸收腔室內(nèi)頂部的噴頭，所述循環(huán)泵的進(jìn)液端通過(guò)管道與殼體的吸收腔室的底部連通，所述循環(huán)泵的出液端通過(guò)管道與噴頭連接，用于將殼體的吸收腔室內(nèi)的吸收液循環(huán)送至頂部噴灑以充分吸收氣體中的HF氣體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述氟化氫氣體檢測(cè)裝置，其特征在于，還包括減壓閥和節(jié)流閥，所述減壓閥、進(jìn)樣閥、節(jié)流閥和流量計(jì)按氣體流動(dòng)方向依次安裝在進(jìn)氣管道上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述氟化氫氣體檢測(cè)裝置，其特征在于，還包括廢水收集器，所述水槽底部設(shè)有排水口，該排水口與廢水收集器連接，以收集從水槽排出的廢水。
6.采用權(quán)利要求1飛任一項(xiàng)所述的裝置定量檢測(cè)氟化氫氣體的方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)中央處理系統(tǒng)接發(fā)出指令，開(kāi)啟進(jìn)樣閥、節(jié)流閥，向氟離子吸收器定量進(jìn)氣，至壓力傳感器穩(wěn)定后，關(guān)閉進(jìn)樣閥； (2)在進(jìn)氣過(guò)程中，啟動(dòng)吸收液供給裝置向氟離子吸收器內(nèi)供給定量的吸收液，進(jìn)入氟離子吸收器內(nèi)的氣體與吸收液接觸，吸收HF氣體； (3)將氟離子吸收器內(nèi)的吸收了HF氣體的吸收液排至F離子測(cè)量器中，檢測(cè)吸收液中的氟離子濃度，并將檢測(cè)信息傳送至中央處理系統(tǒng)進(jìn)行處理，獲得單位氣體體積中HF氣體含量，最終獲得GIS設(shè)備內(nèi)部的氣體HF氣體含量。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的定量檢測(cè)氟化氫氣體的方法，其特征在于，所述步驟(2)為:在進(jìn)氣過(guò)程中，啟動(dòng)吸收液供給裝置向氟離子吸收器內(nèi)供給定量的吸收液，并啟動(dòng)吸收液循環(huán)噴灑裝置，將氟離子吸收器內(nèi)的吸收液循環(huán)送至頂部噴灑以充分吸收氣體中的HF氣體。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的定量檢測(cè)氟化氫氣體的方法，其特征在于，所述步驟(2)是吸收液的每次用量為30-50ml，所述步驟(1)中，每24小時(shí)檢測(cè)一次，每次向氟離子吸收器通入的氣體的量為30ml。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的定量檢測(cè)氟化氫氣體的方法，其特征在于，所述步驟(2)中的吸收液為T(mén)ISAB溶液。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的定量檢測(cè)氟化氫氣體的方法，其特征在于，所述TISAB溶液制備為:稱取58g氯化鈉，4g梓檬酸三鈉溶于500ml水中，加入57ml冰乙酸,用5mol/L氫氧化鈉調(diào)節(jié)PH5-5.5后，用 水稀澤至1000ml。
【文檔編號(hào)】G01N35/00GK103543283SQ201310477209
【公開(kāi)日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年10月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月14日
【發(fā)明者】李麗, 唐念, 周永言, 吳守清 申請(qǐng)人:廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院, 上海麗和自動(dòng)化儀表設(shè)備有限公司