气体含量（共6篇）
气体含量 篇1
目前应用比较广泛的测量气体含氧量分析仪主要分为两大类:一类是电化学法原理制成的, 如氧化锆分析仪等;另一类是物理法制成的, 如热磁式、磁力机械式等。
1 氧化锆氧量分析仪
1.1 原理
因为氧化锆本身是一种固体电解质, 具有在高温下传导氧离子特性, 在它两侧涂上多孔铂电极, 当两侧气体中浓度不同时, 就产生下列反应:
氧浓度高侧:O2+4e→2O 2-
氧浓度低侧:2O2--4e→O2
这样就构成了以氧化锆管为电解质的浓度电池, 电极间电势服从能斯特方程:
当两侧气体总压力相同时, 上式可写成:
式中:R为气体常数;T为绝对温度, K;n为参加反应的电子参数 (4) ;F为法拉第常数;Po、co为分别为参比侧氧分压及浓度;Px、cx为分别为测量侧氧分压及浓度。
当参比侧氧浓度co为已知常数时, 电势E与cx成单值函数关系。因此, 氧化锆分析仪原理就是以氧化锆作固体电解质构成浓度差电池, 产生的浓度差电势与两侧氧浓度有关, 当固定一侧氧浓度时, 通过测量输出电势E, 就可以测得另一侧氧浓度。从式 (2) 看出, 输出电势与绝对温度T也成正比, 所以在测量过程中温度必须恒定, 或采取温度补偿的措施。
流程型氧化锆分析仪的传感器一般做成管状结构, 见图1。
其直接插入被测高温气体中。用空气作参比气, 通入氧化锆管外侧, 被测气体经由过滤器除去机械杂质后进入管内。可以用泵吸被测气样和空气, 使它们流速一定, 并且使两相流的总压力基本相同。在管外装有测量氧化锆管工作温度的热电偶, 输出热电势信号送入温控器中, 实现定温控制。也可以不用定温加热炉, 将测出的工作温度的热电势送入除法线路, 对输出浓度差电势进行温度补偿。因此直插式氧化锆分析仪的特点是反应迅速, 加装过滤器后响应时间也只有3s左右。
1.2 应用
氧化锆氧量分析仪测量范围一般在0～10%O2或者ppm级, 误差在±5左右。其应用于燃烧过程中烟道气分析和高温炉中气体氧分析, 适用于燃烧过程中的监测和控制;特别是用于锅炉烟气中氧含量测定。
以兰炼富士的氧化锆分析仪为例, 主要由检测器 (传感器) 和转化器 (变送器) 两部分。其次还有与这两部分配套使用的校验箱, 其是为了完成对分析仪零点和量程的校验。在实际应用选型过程中要注意: (1) 如果测量气体中存在易燃气体 (C O、H2等) , 由于在传感器出可能会有燃烧现象, 因而使测量不准确。 (2) 如果测量有腐蚀性气体 (如碱金属, 硅蒸汽, Pb等) , 有可能会腐蚀镐头, 而缩短传感器使用的寿命。 (3) 当气体温度较高 (300℃时) 时, 检测器法兰应与炉壁隔开, 以确保检测器法兰表面温度低于规定值125℃, 调整导流管的安装方向, 使被测气体进入检测器的流量减少。当测量气体温度高于6 0 0℃时, 则需采用散热型导流管。 (4) 在被测气体中的灰尘较多时, 导流管的安装应有个倾斜角, 以使烟气的流动方向由下而上;调整导流管的入口方向, 使被测气体进入检测器的流量减少。综上, 选用氧化锆分析仪时, 要注意两点:一是样气的组分构成;二是样气的温度。
2 磁氧分析仪
2.1 原理
首先, 我们要了解任何物质都是具有一定磁性的, 在外磁场作用下都能被磁化。由于物质的结构组成不同, 所以各种物质
磁化率 (k) 不同, 根据磁化率大小, 物质可以分为反磁性的、顺磁性的和铁磁性的。顺磁性气体的体积磁化率公式为:
式中C为居里常数;R为气体常数;M为气体分子量;P为压力;T为绝对温度, K。
从 (3) 式可见, 气体磁化率与压力成正比, 而与温度平方成反比。从大量实验数据表明, 只有O2、NO、NO2是顺磁性气体, 而其中O2的磁化率最大。但由于磁化率的变化微小, 直接测量非常困难, 因此在实际应用中主要是利用气体磁性变化时所引起的有关规律作间接测量的。
磁氧分析仪主要有磁力机械式和热磁式两种。其中磁力机械式氧分析仪依据在不均匀磁场中, 被顺磁性气体包围的物体所受吸引力随该气体磁化率的变化而变化的原理制成的;而热磁式氧分析仪依据在不均匀磁场中, 顺磁性气体被发热元件加热后, 磁化率显著降低而形成热电磁效应的原理制成的。
本文着重介绍一下磁力机械式氧分析仪的原理。顺磁性气体在非均匀磁场中被磁场吸引, 产生了沿磁场方向分布的密度梯度, 从而导致压力差。当混合气体中含有氧气时, 此混合气体的顺磁性大小就取决于含氧量的大小, 所以在非均匀磁场中沿着磁场梯度方向上形成的气体密度差或者压力差, 也就取决于混合气体中氧含量的浓度。当磁化率为ko的物体与周围的混合气体放入上述磁场中, 物体就会受到这个压力差的推力, 该推力F与磁场强度H、磁场梯度d H/dx成正比, 即:
式中k为混合气体的体积磁化率;V为物体的体积。
当 (4) 式中ko、dH/dx、H、及V固定后, 只要测得机械力F, 就可求得混合气体的磁化率, 从而确定混合气体中的氧含量。
综上, 无论是热磁式还是磁力机械式分析仪, 都要考虑温度和压力变化对气体磁化率的影响。所以为了减小环境温度变化导致氧磁化率改变所引起的附加误差, 需要采用恒温装置或温度补偿措施;另外, 大气压变化也会引入附加误差, 在测量要求高的场合, 还要进行必要修正。
2.2 应用
磁氧分析仪测量范围为0～100%O2, 误差有±2、±2.5、±5等, 可以连续测量分析样气中氧含量, 而且不受背景气体导热率, 热容等因素的干扰, 具有精度高、测量范围广、响应快、线性刻度等特点, 在各种生产和科研项目中都有广泛的应用。
以西门子的OXYMAT61为例, 是采用测量顺磁压力变化的方法来测量氧浓度。它主要特点是集成性高、线性度高、一体式设计、物理消耗为零。这款分析仪主要两部分构成:一是测量部分;二是电气部分。测量部分集成了参比气路等、可进行自动标定、温压补偿、交叉干扰校正等;电气部分包括多参数的LCD显示, 模拟信号、通信信号等多种信号输出模式。因此, 它广泛应用于化工厂、环境保护、质量检测等场合。但是同样它在选型过程中也要注意样气的组分构成及样气工作压力和温度。
3 结语
综上氧化锆氧分析仪灵敏度高、选择性好、但存在响应速度慢, 使用维护工作量大的特点;磁氧分析仪相应时间快, 不消耗被分析气体, 稳定性好, 使用维护简便, 但同时要考虑经济成本因素。因此在实际选型过程中时, 我们要根据具体工况和样气实际情况, 综合氧分析仪各自的特点, 选择一款合适的氧量分析仪。
参考文献
[1]国家石油和化学工业局.HG/T 205072000自动化仪表选型设计规定[S].北京:化工工程建设编辑中心, 2001.
[2]国家石油和化学工业局.SH3005-1999石油化工自动化仪表选型设计规定[S].北京:中国石化出版社, 1999.
[3]陆德民, 张振基, 黄步余.石油化工自动控制设计手册[M].北京:化学工业出版社, 2000.
[4]赵宝珍, 张宏建, 等.过程控制工程手册[M].北京:化学工业出版社, 1993.
[5]吴勤勤.过程仪表及装置[M].2版.北京:化学工业出版社, 2002.
[6]王永红.过程检测仪表[M].北京:化学工业出版社, 2005.
[7]施仁, 等.自动化仪表及过程控制[M].3版.北京:电子工业出版社, 2003.
气体含量 篇2
四川省二０一三年初中毕业生升学考试
化学学科实验操作试题
（八）用实验证明我们吸入的空气和呼出的气体中的氧气含量有什么不同
（考试时间：10分钟）
一、实验目的：氧气可以使带火星的木条复燃，木条燃烧越旺，说明氧气含量越高。从而用实验证明我们吸入的空气和呼出的气体中的氧气含量有什么不同。
二、实验用品：水槽、集气瓶（250ml）两个、玻璃片两片、饮料管（放于烧杯
内）、酒精灯、火柴（放在表面皿上）、小木条（放于烧杯内）、水、盛放废弃物的大烧杯、抹布。
三、考试题单：
1．检查仪器、药品。
2．做好用排水法收集气体的各项准备工作。
3．用饮料管向集气瓶中吹气，用排水法收集一瓶我们呼出的气体。
4．将另一集气瓶放置在桌面上，用玻璃片盖好。
5．用燃烧的小木条分别伸入两个集气瓶内。
6．向监考教师报告实验现象，并得出实验结论。
7．清洗仪器，整理复位。
学校报名号姓名成绩
四川省二０一三年初中毕业生升学考试
化学学科实验操作试题
（八）用实验证明我们吸入的空气和呼出的气体中的氧气含量有什么不同
一、实验目的：氧气可以使带火星的木条复燃，木条燃烧越旺，说明氧气含量越高。从而用实验证明我们吸入的空气和呼出的气体中的氧气含量有什么不同。
二、实验用品：水槽、集气瓶（250ml）两个、玻璃片两片、饮料管（放于烧杯
内）、酒精灯、火柴（放在表面皿上）、小木条（放于烧杯内）、水、盛放废弃物的大烧杯、抹布。
气体含量 篇3
因为较大型号电力变压器, 电抗器以及其余设备各个方面都会出现相应的设备性故障, 这些设备故障会对电网的安全运行造成极大的影响。想要保障变压器等各个设备安全操作, 国内外有着诸多不同的检测方式, 本文分析了变压器绝缘油中溶解气体含量以及相关故障诊断, 并对相关分析方式提出有效的建议。
1 变压器绝缘油溶解气体及内部潜在故障的关系
油浸式变压器绝缘最关键的是变压器的绝缘油以及固体型绝缘材料。利用绝缘油对变压器浸渍、保护并填充绝缘气泡, 便于预防外部空气以及湿气的影响, 确保相关绝缘的可靠性。对应的矿物绝缘油是经过石油提炼出的液体型绝缘物质, 其是各类化学物质组合形成的混合物质, 并且这些成分的各项性能稳定。相关的变压器固体绝缘物质在不断的运行过程中, 会直接受到温度以及水分和氧气、油老化所生成的酸性物质, 以促使对应的纤维性材料出现水解、热解以及氧化性降解等现象, 以造成对应的物理化学性能出现劣化。
2 气体含量检测方式
2.1 气相色谱法
所谓的气相色谱法是指利用较为平衡的气体作为相应的载体, 通过气体固定性以及流动性之间配比参数所存在的差别, 并在两者之间展开相对运动, 被测试的气体会在两者之间开始出现多次分配的情况, 以便于致使被测试的气体构成获得一定程度的分离。现阶段, 相应的溶解性气体的绝缘油色谱分析已被广泛的应用于电气设备绝缘事故的检测中, 最终的色谱分析结果可以很好的判定对应变压器及充油设备内部绝缘状态。
2.2 色谱分析故障分类
(1) 热性故障。在同一个导电回路中, 若是相关的攻丝出现了开关接触不良的现象, 对应的引线焊接或者是接触不良, 低压绕组库存的漏磁焊接接头存在的平衡所导致的电势差以及涡电流或者是串路与短路;在同一个磁路中, 若是相关的短路铁心出现了多出接地的状况, 漏磁或者是主磁通在相关部分所造成涡电流的加热。
(2) 放电型故障。处在对应的电场最集中的位置出现局部放电, 些许应该接地却并未接地的金属元件上端所悬浮的电位出现放电的现象, 相关的变压器受潮等因素所造成的围屏或者是撑条上部正处于发展的树枝状发生放电, 还有相关的油流静电所产生的放电现象;潜油泵故障和有载分接的开关出现小油箱漏油的状况, 这也会导致对应的色谱数值出现异常, 却被误以为是内部发生了放电型故障。
2.3 色谱数据异常应进行试验
该方面的试验, 并不是一蹴而就的, 要依据相关的要求与需求进行跟踪式的分析, 并选择一类特定项目, 能够确定或者是排除掉故障的可能, 以便于呈现最大化精确的找出所存在的故障诱因以及所处的位置。现阶段所实行的比例法还是在发展及积累的时期, 并没有包含所有形式反映的变压器内部问题, 可能某次的放电故障以及热故障的特性出现重叠并互相的冲突。所以, 并没有确切的对这两项的故障进行区分。不管是那类故障, 所涉及的固体型绝缘层是可以在一氧化碳及二氧化碳中反映出的, 不确定性却较高。
3 色谱数据综合性分析
3.1 气体浓度
相应的导则所规定的气体浓度值为C1+C2<150ppm;C2H2
3.2 气体速率
无论是哪一类的气体浓度所超出的数据值, 并还要重视气体增长, 这就是产气速率。一种为绝对产气的速率, 另一种为相对产气速率, 这是两种类型的产气速率, 相对产气速率的气体浓度较小时极易出现错误的判定。
3.3 乙炔含量分析
乙炔是最主要的放电故障特征性气体, 相关变压器的正常运作, 油则不会生成乙炔, 所以通常在其被发现时, 乙炔仪器并没有检测到, 要引起相关人员的极度关注, 应对其进行跟踪式检测, 并究其诱因。乙炔故障的出现或者是不反应时, 色谱检测也不会存在有效的作用。
应仔细的重视乙炔生产的速率, 若是对其放电或是过热故障进行重视, 那么确定起来的难度就比较高, 虽说对应的总烃产气率也包含着乙炔, 这是普通故障的发展时期, 不管是放电还是过热性故障, 乙炔量对总烃数值的影响是十分明显, 但是对应的价数值还是达不到总烃的产气率, 因此观测产气率最关键的就是过热故障。乙炔的产气率检测难处就是不确定性较高, 或许其有时十分小, 并未出现明显的是上升, 不过突然性的故障或是在上升进程中的乙炔, 能够很好的观测到某些故障, 产气率可以说是较大的, 由于其放电部位以及性质不会引起对应变压器的故障, 通过几次的检测及处理, 乙炔的上升也消除了。所以, 判定故障严重性以及处理的急迫性, 并不是大小来决定的, 尤其是对于相关的高电压以及较大容量的变压器, 要重视乙炔的第一迹象。对于乙炔气体产生率的计算, 大概是放电的能力大小及变换, 想要很好的控制其进展的速度及分析故障产生的放电位置。
4 便携式气相色谱法
4.1 便携式气相色谱法检测绝缘油中溶解气体原理
经过气相来制造真空度, 促使溶解于绝缘油中的气体分离至上部的气相, 并在规定的温度及气温、真空度下, 整体分离气体的时间之内, 正常压力下的液相中气体各个成分含量vli和分离气体所得到气相各个成分含量vgi呈正比例关系, 把该比例关系中的常数定为溶解比例的系数F, 也就是:vli=F×vgi
4.2 试验程序
利用局部的真空分离气体针筒吸取40毫升样本原油, 并拉动最底端的活塞以便于呈现为20毫升真空, 进行剧烈的震荡之后油气出现分离, 并把所得到的气体注进便携式气象色谱仪器中进行仔细的分析。
4.3 样本原油前处理
真空分离气体程序:局部的真空分离气体装置模型简图。 (见图)
利用相关的脱气针筒P1收集到40毫升的样本原油, 并将三通阀V2处关闭;把相关的密封胶套C1放置在三通阀V3位置;进行活塞抽拉P1以促使液面之上可以呈现为20毫升的真空状态, 最后将其紧锁;开始进行剧烈的震荡S1, 以呈现尽多的气泡;把S1进行竖直置放, 等到对应的溶液澄清之后便让活塞杆处于原位;如图所示的链接, 将计量针筒S2链接起来, 并将V3、V1导通;利用色谱进样针将密封胶垫C1抽出, 对应的三通阀以及计量针筒S2的残留空气;将V2、V1导通, 分离出相关的气体并转移至计量针筒S2中, 测量体积;将V2、V1导通以利用色谱进样针抽1毫升的气体用来做色谱分析;将V2、V3关闭并将V1、V4导通。
5 结语
总而言之, 绝缘油整体质量以及性能良好与否, 对电力设备的安全运行有着极其重要的意义, 会直接影响到其安全稳定的生产。电力设备运行中自身状态若是出现了异常, 那之后的一系列现象就会直接的反应在绝缘油中, 所以务必要明确绝缘油中所存在的溶解性气体及对应电力设备故障之间的关联, 使相关维修人员能够在最短的时间内找出故障原因, 及时的对设备进行维修, 以确保电力设备运行的安全稳定性。
摘要：电力变压器是电网主要的设备之一, 其安全的运行和整体电力体系的安全性有着密切的关系。现阶段, 各类充油设备绝缘油中溶解性气体分析方法, 可以快速的分析并诊断出该设备所存在的故障。本文对绝缘油中所存在的溶解性气体以及对应故障诊断展开了全面的讨论。
关键词：绝缘油,溶解气体,含量分析,故障诊断
参考文献
[1]孙丽娟.绝缘油溶解气体含量试验中存在的问题与讨论[J].黑龙江科技信息, 2012 (35) .
[2]王维霞, 卢国华.顶空气相色谱分析变压器油中溶解气体含量[J].广州化工, 2013 (14) .
气体含量 篇4
1 油色谱分析技术的特点
溶解气体绝缘油色谱分析技术检测电气设备的绝缘故障已被广泛使用。色谱分析的结果来诊断变压器和充油设备内部绝缘状况, 在近几年的实践取得了丰富的经验, 与其他现有的测试项目相比较, 可以发现变压器充油设备和早期故障最有效的方法。
2 油色谱分析故障的分类
2.1 造成过热性故障的原因
(1) 在一个导电回路, 如攻丝开关接触不良, 引线焊接或接触不良, 低压绕组库存中的漏磁的焊接接头中的平衡引起的电势差和涡电流, 串短路等。
(2) 在一个磁路, 如短路的铁心, 铁心多点接地, 漏磁或主磁通在某些部分 (如渗透螺栓) 引起的涡电流加热。
2.2 造成放电性故障的原因
(1) 处于电场集中处的局部放电, 某些该接地而未接地的金属部件上的悬浮电位放电, 变压器受潮等原因引起围屏或撑条上正在发展中的树枝状放电, 以及油流静电放电等。
(2) 潜油泵的故障以及有载分接开关小油箱漏油, 也可以引起色谱分析数据的异常, 而误认为内部有放电性故障。
3 油色谱数据异常应进行的试验
这些检查测试, 而不是一下子都做, 根据需求跟踪分析, 选择一个特定的项目, 可以确认或排除故障的可能性, 达到尽可能准确找到故障原因和位置的目的。现行的“比例法”仍处于发展和经验积累阶段, 它没有包括一切形式的反映变压器内部故障, 有时放电故障和热故障特征重叠相互冲突的。因此, 没有明确区分这两种类型的故障。同样, 无论放电故障或过热故障, 可涉及的固体绝缘层 (绝缘纸, 纸板等) , 虽然可能的一氧化碳和二氧化碳中所反映的, 但它有不确定性。
4 油色谱数据的综合判断分析
4.1 气体浓度的注意值
导则规定的气体浓度的注意值:总烃 (C1+C2) 不大于150ppm;乙炔 (C2H2) 不大于5ppm;氢 (H2) 不大于150ppm。
4.2 气体速率的注意值
不管是否有其中的一项或多项气体浓度超过注意值, 同时还应注意气体的增长情况, 即产气速率。产气速率有两种:绝对产气速率和相对产气速率, 对于相对产气速率, 在气体浓度很小时易误判断, 不宜采用。
(1) 绝对产生速率为:0.25ml/h (开放式) , 0.50ml/h (隔膜式) 。
(2) 相对产气速率为:10%/月。
(3) 氢的产气率难以确定, 是因为氢的溶解度小, 受外界因素影响大, 加之目前使用的不少色谱仪对氢的分析条件也不好, 因此导致测试结果的分散性大。
4.3 乙炔的含量及注意值
乙炔是放电故障特征气体, 变压器的正常运行, 油应不会产生乙炔, 因此, 一般认为, 当它被发现, 乙炔 (仪器未检测到) , 应该引起重视, 要跟踪找到原因。乙炔事故发生或不反映的情况存在, 色谱监测也不能有所作用。
注意乙炔气的产生的速度, 不关注放点还是过热故障, 就很难确定, 虽然在总烃产气率, 包括乙炔, 是一般故障的发展阶段, 无论是放电或过热故障, 总烃值的影响是非常显著的对于乙炔量来说, 它的价数值远远达不到的总烃产气率, 所以我们可以说“观察产气率是主要用于过热故障”的观点。乙炔气产率的难点在于不确定性:有时乙炔是非常小的, 没有发现一个显着的增长, 但突然导致崩溃性事故, 以及在增长过程中的乙炔, 可以观察到一些故障, 产气率是大的, 因为它的放电位置和性质不会造成变压器事故, 经过反复试验后检查和处理, 乙炔增长也消失了。因此, 判断故障的严重程度和处置的紧迫性, 不完全取决于大小, 特别是对高电压, 大容量变压器, 乙炔的第一个迹象, 应更多地关注。计算的乙炔气体的产率, 大约是放电能量的大小和变化, 为了控制发展的速度和分析的故障可能会产生放电部位。
5 油色谱分析技术的应用
330k V电抗器过热故障:根据气相色谱分析数据分析, 呈缓慢上升趋势, 用三比值法判断为低温过热。认为电抗器内部存在过热故障, 必须进行吊罩检查, 并进行现场处理。2000年8月28日至9月4日, 设备制造厂对三台电抗器进行了现场吊罩检查, 发现, A、B、C三相绕组端部磁屏蔽板严重过热, 箱体磁分路板和高压侧铁芯上夹件中部也有过热现象。从检查发现的故障点和故障的严重程度分析, 电抗器漏磁通导磁回路的设计存在问题, 因为在漏磁通导磁回路中, 当回路的磁阻较小时, 将会有较多的漏磁通流过回路中的导磁体, 使导磁体饱和, 引起发热;当回路的磁阻较大时, 漏磁通流经漏磁回路受到阻碍, 将会有一部分漏磁通穿过铁芯夹件, 产生涡流, 引起发热。制造厂对电抗器绕组端部的磁屏蔽板进行了更换处理。投入运行, 目前, 跟踪监测正常。
6 结论
对于准备投运的变压器, 应使油中被检测气体的含量越小越好, 特别是高电压、大容量变压器。这对监视投运后的情况更为有利, 当此时发现H2、C2H2和C1+C2中有的值较高时, 应查明是否发生过以下情况:注入变压器以前油的溶解气体含量就较高, 未加注意和脱气。变压器安装过程中曾在外壳或油导管上作过补焊。这两种情况对油是否需要重新脱气处理, 视含量的多少而定, 以不影响投运后的判断为原则。变压器在出厂试验或调试时油已分解出气体, 如油已更换或处理, 则气体有被吸附在绝缘纸中释放出的可能。对此应与制造厂作商议处理, 投运后应特别注意监视。冷却器油泵转动时间较长、绕组或铁心未很好接地, 就有静电放的可能或者冷却系统的油泵电机故障等, 对此就应作进一步的验证试验, 排除再次出现的可能。变压器故障检修后重新投运、油中气体未完全脱尽, 特别是固体绝缘中吸附有大量的原故障气体 (只对油进行一般的脱气, 而不进行对器身的反复真空和热油循环处理是不可能排尽的) , 在运行中不断扩散到脱气的油中, 使判断时发生困难。
摘要：气体溶解于绝缘油分含量的分析可以提前预测设备内部故障, 防止设备损坏和大面积电网停电事故的发生。因此, 使用溶解气体绝缘油色谱分析方法, 并与其它测试方法相结合, 可监控运行状态的设备, 安全设备和电力系统的安全运行起到了积极的作用。以供电局使用的气体溶解于绝缘油色谱分析方法, 结合其他的测试方法, 成功地捕捉和处理的330千伏电抗器, 330千伏变压器内部过热故障和110kV电流互感器内部放电故障为例, 应用绝缘油中溶解气体色谱分析方法与故障诊断技术进行了分析和总结, 对溶解气体绝缘油色谱分析方法的应用提出几点建议。
气体含量 篇5
在焦炉气柜后焦炉煤气进静电除尘装置前需要分析焦炉气氧含量, 静电除尘装置中氧含量达到一定百分比时会发生爆炸, 造成设备损坏和人身伤亡事故, 因此对进静电除尘的焦炉气氧含量的分析具有重要的现实意义。我公司采用的氧含量分析仪为LG-4100型激光分析仪, 直接安装在工艺现场, 没有采样预处理系统, 测量精确度高, 响应时间短, 维护工作量小, 运行成本低。具有其它类型的分析仪无可比拟的优点。
二、LGA-4100分析仪结构组成和分析原理
目前我公司测量焦炉气氧含量采用的型号为LGA-4100的激光分析仪, 其主要由以下几部分组成:发射装置、接收装置、中央处理单元和辅助单元。
其中发射装置和接收装置通过法兰和球阀直接安装在焦炉气管道的两侧, 发射装置发出一定波长的激光束 (仅能被被测气体吸收而不能被焦炉气中其它组分气体吸收) , 穿过管道中的焦炉气, 经被测气体吸收后激光强度会产生衰减, 激光强度的衰减和被测气体的含量成比例, 这是激光分析仪的测量原理。衰减后的透射光被接收装置的光电传感器接收, 再由线路传送到中央处理单元, 经中央处理单元处理后得到氧气的含量。
激光分析的辅助单元由吹扫装置和正压通风装置组成, 焦炉气中含有大量粉尘, 会污染发射装置和接收装置的光学镜片而使透过率下降, 为了保证分析仪的长期工作, 发射装置和接收装置的光学镜片由工业氮气吹扫, 在镜片上形成气幕, 与带粉尘的焦炉气相隔离, 起到保护镜片的作用。同时, LGA-4100分析仪在接收装置中内置了正压控制模块, 对发射装置和接收装置内部的防爆气体的压力进行检测和控制, 确保LGA-4100分析仪在危险场合的使用。
三、分析仪的性能特点
LGA-4100分析仪和其它类型的分析仪相比, 采用了独特的技术, 因而测量准确度高, 性能更加可靠。
1. 使用单线光谱技术防止其它组分的干扰
采用红外光谱技术的分析仪, 发出的光源谱线很宽, 其谱线除包含被测气体的吸收谱线外, 还有能被焦炉气中其它组分所吸收的谱线, 因此, 光源发出的谱线被被测量气体吸收的同时又被其它组分吸收, 激光气体分析仪光源的谱宽小于0.0001纳米, 为红外光源谱宽的1/106, 这么窄的谱线范围, 除了被被测气体所吸收外, 焦炉气中的其它组分均不能吸收, 可以称为单线光谱, 最大限度地防止了背景气体的干扰。
2. 使用调制光谱技术来克服粉尘与视窗污染的影响
分析仪的光通道内粉尘浓度增加或视窗污染均会导致光传感信号减弱, 如不采取措施, 仪器就会得到错误的测量结果。激光分析仪采用了调制光谱技术, 其光谱分为两个区, A区不能被被测气体吸收, B区能被被测气体吸收, A区得到的测量信号就是粉尘和视窗的透过率Td, 从B区得到的测量信号是总透过率, 其值为Tgd=Td×Tg, 经过换算后可以得到被测气体的透过率Tg=Tgd/Td, 被测气体的透光率Tg为总透过率与粉尘和视窗透过率Td的比值, 由于光学镜片的污染, 总透过率和粉尘和视窗的透过率都下降, 但比值不变, 分析仪的中央处理单元根据其比值得到被测气体的含量, 这样就保证了测量的准确性。
3. 谱线变化自动修正技术
在焦炉气的温度和压力发生变化时, 被测气体谱线也会发生相应的变化, 从而影响测量的准确性。LGA-4100激光气体分析仪采用了温度压力补偿技术, 通过输入焦炉煤气温度和压力变送器传来的信号, 分析仪能自动修正温度和压力变化对测量的影响, 从而保证了测量数据的精确性。
四、故障处理
1. 测量值偏高或偏低该如何处理?
(1) 当LGA-4100分析仪的测量值与手工分析值和经验值比较偏高或偏低时, 我们首先要判断手工分析值的准确性, 确定分析值是否可信, 和经验值比较时, 看工况是否发生了变化, 只有经过认真分析后, 才能怀疑到分析仪测量的可靠性。
(2) 可以用标准气验证分析仪测量是否正确, 应备有标准气体, 以验证分析仪测量的准确性, 并可标定分析仪。
(3) 在采用温度压力补偿时, 温度和压力信号异常时, 分析仪的测量值也会出现偏差, 故确认分析仪的参数正确也是必须的。
(4) 检查吹扫气的流量和纯度, 吹扫气的流量过大或过小影响测量光程, 吹扫气的组分中含有被测气体直接影响测量准确性,
2. 仪表透过率过低时, 该如何处理?
(1) 检查有无异常工况, 如管道内焦炉气未经净化处理, 进入其他非常组份 (水气, 粉尘) 超标, 均可导致透过率过低, 可通过工艺协调调查清楚。
(2) 检查和调整吹扫气体流量和压力, 有效加强对视窗的保护。
(3) 检查和清洁光学视窗, 依次关掉仪器电源, 根部球阀, 吹扫减压阀, 松开锁箍, 拆下发射和接收单元, 清洁光学镜片, 完毕后重新启动分析仪, 正常情况下仪器的透过率大于90%, 否则应是仪器存在问题, 应仔细检查。
结束语
LGA-4100激光气体分析仪, 不受焦炉煤气中粉尘的影响, 它可以被直接安装在被测煤气管道上现场测量氧气含量, 不需采样预处理系统, 响应速度快。没有采样气的排放, 无污染, 过程部件少, 故障率低, 维护量小, 运行成本低, 与其它类型的分析仪相比较具有很大优势。
摘要：本文论述了基于半导体激光吸收光谱测量技术的激光气体分析仪的测量原理, 结构组成和主要性能特点, 并介绍了它在焦炉煤气氧含量分析中的应用及常见故障处理方法。
关键词：预处理系统,半导体吸收光谱,单线光谱,调制光谱技术
参考文献
[1]邓素平, 激光气体分析仪在催化烟道气中的应用, 《自动化与仪器仪表》.
[2]王欣、孙越, 激光气体分析仪在钢铁行业的应用, 《中国仪器仪表》.
气体含量 篇6
1. GIS在城市电网中的应用
GIS设备全称六氟化硫气体组合电气设备, 该设备具有安装方便、安全可靠、占地面积小等特点, 因此被广泛运用于城市电网及水电站等工程建设中来, 其中涉及的电压等级由110kV~500kV不等。尤其是在近几年内我国电力事业发展速度较快, 各地均有电力设备厂家不断兴起, 如西开、北开等厂家所使用的电压等级都是以110kV为主。而110kV的GIS设备都是三相共体结构, 220kV的设备则是有三相分体和三相共体的, 一般情况下, 电压较高的设备都是三相分体的。虽然与传统设备相比GIS设备具有一定的优势, 但是一旦发生故障, 就会造成严重的后果, 且不容易寻找到较为适宜的备品备件, 故障修复时间较长, 若是从国外进口的设备, 想要更换故障部件难度更大、时间更长。因此, 在GIS设备应用逐渐广泛的今天, 设备故障问题越发受到了电力部门的重视, 设备故障预防也已经纳入到电力部门主要工作日程上来。
与普通电网应用设备相比, GIS设备在设备接线方式和设备结构上具有一定的特殊性, 利用传统检测方法是难以起到对运行状况监督的作用, 而按照常规的气体检测方法检测到的仅仅是气体湿度, 而难以准确判断出设备内部的潜伏性故障。在设备的正常运行过程中SF6气体大多含杂质。设备故障发生时, 受高温作用或是电弧作用影响, SF6气体与设备内部绝缘材料相互作用就产生一定量的杂质, 我们可以以此作为凭据对SF6设备故障情况进行判断, 并通过相同的原理做好相应的设备故障问题判断, 更好地了解设备停电和设备内部故障发展状况跟踪, 提高设备利用率。
2. 设备故障中SF6气体分解原理的杂质来源
通过对电网设备故障杂质来源进行分析总结如下:气体本身就含有一定的杂质, 其中的充分有空气、水分等;气体充装时带入了部分杂质, 主要以水分、空气和二氧化碳为主;设备故障会产生SO2F2、SF4等, SF6电气设备故障情况下, 气体在过热及放电作用下的分解图, 如图1所示。
设备故障分析判断。根据笔者长期的电网工作经验总结发现, 超声局放检测发现了相气室存在的异常情况, 进行合理的气体成分采样, 做好电网设备检测试验试验内容就是根据现场使用检测管来对HF体积分数进行测试, 经过试验过程中所有气体的体积分数我们就能够对气体中杂质含量多少有一定的了解, 但是由于气体内杂质种类较多, 应当进行多次试验结果比对。具体数值见表1。
由于该PT是三相连通, 想要提高设备监督水平, 就需要对3个气室分别断开进行检测, 通常情况下, 检测各项数据都是较为稳定的, 而按照检测数据分析能够得出以下结论:
首先, 第一次检测时发现HF, 这就说明该气室存在故障, 而检测过程中没有检测出SO2F2、SO2等气体杂质, 也就是意味着故障情况并不严重。
其次, 当检测过程中发现CF4与正常运用的设备气体相比有所增加, 我们就可以认定该故障与绝缘材料有关, 而通过多次检测发现该气体体积分数稳定, 这也证明该项故障没有严重化和进一步发展的趋势。
再者, 后面的多次检测都未发现HF, 其原因可能是HF体积分数较低, 且不够稳定, 容易被气室内部吸附剂吸附, 这说明故障暂时没有扩大化的情况发生。
最后, 我们可以通过超声局部防检测结果来判断内部悬浮电位放电情况。若是由于其他原因需要更换该PT, 就要对该PT进行故障解体检查, 查明故障产生的根本原因, 做好故障的准备措施。
3. GIS设备故障预防
3.1 防范开关、刀闸触头过热
触头主要指隔离开关触头和断路器, 当触头接触不良就会引发设备过热。长期高温运行就会造成设备运行压力, 形成恶性循环, 导致触头梅花触子弹性丧失, 增大触头电阻, 触头温度过高还会造成金属物融化, 产生尖端放电, 进而引发重大设备故障, 造成GIS导体对外壳电弧短路。笔者针对这一问题提出了以下3点防范意见和建议:
定期开展回路电阻测量, 以便于尽早发现故障安全隐患。由于GIS设备的特殊性, 难以单独进行刀闸或是开关的测量, 不能直接接触触头。因此, 可以采取开关两侧维护地刀测量, 取得开关两侧维护地刀电阻, 根据这一测量数据推断出刀闸或是开关的电阻。并将其与投产前设备电阻值比较, 做好相关数据对比, 根据设备运行数据判断其运行情况, 做好故障预防措施。
利用红外热像仪进行定期或是不定期GIS设备触头温度测量, 一旦该测量数据显示设备部件温度过高, 就需要综合考虑设备环境温度、设备运行状况、历史数据等进行全面科学地判断, 快速采取降温措施, 保障设备安全运行。
定期或不定期进行刀闸情况观察, 若是刀闸触头表面过热就会造成表面物质颜色变化, 判断设备故障情况, 了解设备运行状况。
3.2 倒闸操作事故预防措施
全面考虑到该设备的特殊性, 有的设备生产厂家会设置GIS设备刀闸触头部位观察孔, 但也有部分是没有配备观察孔的, 这样就给设备运行状况检查带来了一定的困难。当设备运行时间较长、安装质量不好或是操作频繁时, 就会造成GIS设备假合或是假分、合闸或分闸不到位等相关问题, 都会引发设备故障。我们需要对其给予高度的关注。通过观察孔了解部分运行状况和实际位置。
对于那些没有观察孔的设备, 就需要根据机械位置转动与刀闸三相操作连杆转动情况进行设备故障情况判断。设有刀闸的还可以利用刀闸开关闭合, 并在设备运行过程中, 退出刀闸电源操作开关, 谨防直流回路接地运行造成刀闸带负荷误分合事故。
通过发出刀闸指令对设备回路直流电源进行控制, 若是受某些因素影响, 而不能做好刀闸自动分合, 就需要做好刀闸操作管理, 避免刀闸事故发生。
3.3 SF6气体湿度超标预防
对开关隔室, 湿度偏高时, 开关的操作会产生较多的有毒及腐蚀性物质, 缩短触头的寿命, 增大触头的接触电阻;湿度严重超标时, 会引起盘式绝缘子结露, 从而造成绝缘子表面闪络事故。湿度超标还会降低气体的强度。下面3条措施是防止SF6气体湿度超标的有效手段:定期测量气体的湿度, 分析历年测量的结果, 对湿度超标的隔室, 必须及时进行气体处理;由于泄漏而补气次数较多的隔室, 根据渗透理论, 大气中的水分会慢慢地渗入, 故要加强对该隔室气体湿度的监测;湿度测量的结果, 往往受温度和湿度的影响, 故湿度的定期测量最好选择在同一环境条件下。
结语
我们能够通过SF6气体杂质含量判断GIS故障情况, 进而保障设备运行安全, 实现监测设备的有效运行, 保障了设备的正常供电, 降低了设备停电损失, 市场推广价值较高。但是由于我国在该方面的研究时间较短, 数据积累较为缺乏, 并不能够在设备运行状况和测试方法上形成一定的标准, 因此我们需要做好相关方面内容研究, 努力提升设备故障检测手段, 实现设备运用的有效管理。
摘要：为了提高设备故障排除效率, 保证设备的正常运转。本文笔者就SF6气体分解机理进行简要的分析论述, 并对不同故障情况下SF6气体杂质含量特征加以描述, 希望通过设备气体含量提升故障判断的准确率, 提升设备利用率。
关键词：设备故障,气体杂质,绝缘材料
参考文献