近兩年和電力系統從事SF6泄漏檢測的工作人員接觸過程中經常會聽到如下疑問:為什么靈敏度1ppm價值十幾萬甚至二十幾萬的SF6定量檢漏儀在現場測試的時候還不如價值幾千元的5750A定性檢漏儀?其實該疑問的核心涉及到如下幾個概念:傳感器響應時間和系統響應時間、靜態(tài)靈敏度和動態(tài)靈敏度。
SF6檢漏儀的系統響應時間由兩部分組成:氣流通過傳感器的時間和傳感器本身的響應時間。氣流通過傳感器的時間是指SF6氣體通過導管到達傳感器的時間,該時間取決于管路的長度和抽氣泵的功率,一般2米長的管路配1升/分的氣泵氣流通過傳感器的時間是1秒。傳感器本身的響應時間是指傳感器可以準確測量SF6氣體濃度所需要的時間,不同原理的傳感器響應時間有很大差別,范圍從毫秒級到分鐘級。
很多儀器在宣傳靈敏度是1ppm或0.1ppm的時候其實指的是在實驗室標定的靈敏度,也就是用氮氣和SF6的混合氣體來標定的靈敏度,這個靈敏度應該是靜態(tài)靈敏度。所以靜態(tài)靈敏度是不考慮檢漏儀的響應時間也不考慮周圍環(huán)境各種干擾氣體的影響的靈敏度。實際在現場測量SF6泄漏時,檢漏儀的探頭是移動的,速度大約在1厘米/秒-3厘米/秒。正常情況下泄漏點周圍SF6氣體的濃度是呈梯度分布的,既越靠近漏點SF6氣體濃度越高。對于靜態(tài)靈敏度相同的兩臺儀器,若系統響應時間不同,當探頭以同樣速度經過泄漏點時,響應時間快的儀器測量結果更準確,響應時間慢的測量結果偏小。同一臺儀器,當探頭以不同速度移動經過泄漏點時,同樣的泄漏在儀器上檢測出的結果也是不同的的,移動速度越快讀數越小,移動速度越慢測量結果越準確。有些傳感器是廣譜的,不僅對SF6氣體敏感,還對空氣中的其它氣體或水蒸汽敏感,所以實際測試周圍環(huán)境的干擾氣體會大大降低某些SF6檢測儀器的靈敏度。所以所謂動態(tài)靈敏度是考慮周圍干擾氣體的影響,也考慮系統響應時間的影響后在測試狀態(tài)下儀器可達到的靈敏度。動態(tài)靈敏度取決于靜態(tài)靈敏度、系統響應時間和傳感器的選擇性??傊挥徐o態(tài)靈敏度高、響應時間快、傳感器選擇性好的檢漏儀動態(tài)靈敏度才會高。
高壓實驗室做如下對比實驗、選用了三款SF6檢漏儀,關鍵技術指標如下表:
某進口紅外原理的SF6檢漏儀 5750A
測量結果 定量 定量 定性
系統響應時間 1.5秒 5秒 小于1秒
靜態(tài)靈敏度 0.001ppm 1ppm 大約50ppm
同樣規(guī)格的SF6標準氣體六瓶,濃度如下1ppm,5ppm,10ppm,50ppm,100ppm,200ppm。通過減壓閥和流量表使各瓶子SF6氣體流出的速度盡可能一致。三種檢漏儀以1厘米/秒的速度經過各個SF6氣體標準瓶泄漏口,測量結果如下表
LLD-100 某進口紅外原理SF6檢漏儀 5750A
1ppm 0.913ppm 0ppm 無反應
5ppm 4.531ppm 0ppm 無反應
10ppm 9.125ppm 1ppm 無反應
50ppm 47.03ppm 13ppm 有輕微反應
100ppm 93.04ppm 24ppm 有反應
200ppm 191.5ppm 58ppm 有反應
因試驗條件限制,傳感器移動的速度無法保持*一致,氣體泄漏的量也不一定*一致,但實驗結果基本能看出以下結論:
1、即使靜態(tài)靈敏度高達0.001ppm、響應時間小于1.5秒、選擇性良好的采用激光光聲光譜檢測技術的LLD-100其動態(tài)檢測靈敏度也就1ppm
2、靈敏度1ppm響應時間5秒的紅外檢漏儀測試結果遠小于實際值,因此現場檢測時很容易錯過小于50ppm的泄漏點。
3、5750A檢測靈敏度很低,但響應時間快,所以現場測試效果和價值二十幾萬的紅外檢漏儀差不多。
以上實驗也解釋了現場測試人員的疑問,因此建議用戶在選擇檢漏儀時要特別關注如下技術指標:靜態(tài)靈敏度、響應時間、傳感器的選擇性。
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