六氟化硫傳感器的檢測原理有哪些
背景:
六氟化硫氣體本身其實是無毒的,但因為其特殊的儲存方式,如果發(fā)生泄露,會與其他物質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng),從而變成有害氣體。因此,在使用六氟化硫氣體的場合工作時,應(yīng)特別注意對六氟化硫的檢測和防范。目前,我們一般采用六氟化硫傳感器來監(jiān)測六氟化硫的濃度。
六氟化硫傳感器(SF6)是專門為檢測環(huán)境中六氟化硫氣體濃度而設(shè)計的氣體傳感器,可以有效監(jiān)測六氟化硫的泄露,并在超過限值時及時報警,提醒人們免受傷害?;诒O(jiān)測原理的不同,六氟化硫傳感器分為八種。
檢測原理:
1、高頻電離法
采用高頻電離法監(jiān)測時,SF6氣體分子可以吸附電子轉(zhuǎn)為大質(zhì)量電子,其在電磁場中的速度遠(yuǎn)比電子慢,因而氣體會表現(xiàn)出不同的電特性。
優(yōu)點:檢測下限較低,小于100ppb的SF6濃度也可以被檢測出來,不會造成中毒現(xiàn)象
缺點:裝置復(fù)雜,工作穩(wěn)定性較差,操作不方便,每次使用前都需要標(biāo)定,對其他電負(fù)性氣體也很敏感。
2、激光光聲法
激光光聲法使用波長等于SF6氣體吸收峰的激光照射被測氣體,當(dāng)被測氣體中含有SF6時,會吸收激光能量并發(fā)熱膨脹,產(chǎn)生聲波。測量聲波強度即可獲得被測氣體中SF6的含量。
優(yōu)點:檢測下限較低,可達(dá)1~10ppb
缺點:裝置復(fù)雜,價格較昂貴,有一定的誤報概率,檢測取樣多,響應(yīng)速度慢
3、超聲波法
SF6氣體分子量較大,當(dāng)氣體中含有SF6時,平均分子量變大,其中聲速相應(yīng)降低,測量氣體中的聲速,可以獲得其中的SF6含量。
優(yōu)點:工作較穩(wěn)定,裝置簡單,價格低廉
缺點:分辨率低,檢測下限較高(通常在數(shù)百ppm以上),受溫濕度影響大,受其他氣體干擾大。
4、激光光譜法
激光光譜法利用SF6對10.6微米激光的強吸收,測得吸收池中氣體的SF6濃度
優(yōu)點:精度高
缺點:價格昂貴,工作不穩(wěn)定
5、紅外光譜法
紅外光譜法采用雙光束非分光紅外線(NDIR)檢測技術(shù)。設(shè)有測量通道和參考通道,分別家裝不同波長的遮光片,使之獲得不同波長的紅外光,測量通道內(nèi)波長位于SF6的吸收峰上,參考通道則不在SF6的吸收范圍內(nèi)。檢測通過兩個通道的紅外光,并做對比,比值即表征了被測氣體中的SF6濃度。
優(yōu)點:可以獲得真實的SF6濃度值,裝置較簡單,體積小,精度高,工作穩(wěn)定,壽命長,漂移小,不中毒
缺點:檢測下限高于ECD法、高頻電離法和激光光聲法,每年需要對傳感器進(jìn)行標(biāo)定,價格適中
6、高壓擊穿法
SF6具有很強的滅弧性能,使用高電壓擊穿氣體,當(dāng)氣體中含有SF6時,電弧電流和持續(xù)時間都有所變化,檢測這種變化,可以探測出SF6氣體濃度。
優(yōu)點:裝置簡單小巧,也較為靈敏
缺點:使用壽命短,不便于做定量檢測
7、電子俘獲法(ECD法)
載氣在輻射源的作用下電離,SF6等電負(fù)性分子俘獲電子成為負(fù)離子,負(fù)離子進(jìn)入電場,因質(zhì)量不同,電場下速度不同,在窄脈沖電場下不同質(zhì)量的電負(fù)性氣體分子產(chǎn)生不同的電流峰。以此可以分辨出多種不同分子量的電負(fù)性氣體。
優(yōu)點:對SF6的檢測下限值極低,可達(dá)ppt級別
缺點:裝置帶有放射源和高壓載氣瓶,價格昂貴。線性范圍小,SF6濃度稍大即飽和,且有長期拖尾(類似中毒)。
8、負(fù)離子捕獲法
利用帶電的吸嘴(電極)吸氣,氣體中的SF6由于有強烈的電負(fù)性,經(jīng)過吸嘴時會被吸附帶電,產(chǎn)生電流,測量電流可以獲得SF6濃度。
優(yōu)點:裝置較簡單,操作方便
缺點:裝置通常需要配氣泵,測下限在零點幾ppm級別,遠(yuǎn)不如激光光聲、子俘獲等方法,壽命短、反應(yīng)慢。
應(yīng)用:
六氟化硫檢測儀主要用來檢測環(huán)境空氣中SF6氣體含量,當(dāng)環(huán)境中SF6氣體含量超標(biāo)時,六氟化硫檢測儀可進(jìn)行實時報警,可以廣泛應(yīng)用于電廠、變電站的高壓開關(guān)配電室以及高壓開關(guān)生產(chǎn)車間環(huán)境中監(jiān)測六氟化硫氣體濃度。因此,國家也出臺了相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),如《高壓組合電器配電室六氟化硫環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)》機械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。