CN101943691A - 一种sf6气体泄漏监测报警仪校验装置及校验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种SF₆气体泄漏监测报警仪校验装置及方法，校验装置包含有精密电子质量流量计、电磁阀、空气泵、压力控制器、快速接头、转子流量计、控制单元、人机界面、流量控制阀及连接管道构成，通过电子质量流量计将高浓度SF₆标准气体与空气混合，稀释为需要的各种浓度SF₆标准气体和氧气，以达到校验SF₆气体泄漏监测报警仪检测的准确性和重复性的需求。使用本发明的校验装置，可以避免携带大量的SF₆标准气及稀释气钢瓶，具有简单、快速、准确以及自动化程度高的特点，为SF₆气体泄漏监测报警仪现场校验工作提供极大的便利。

Description

一种SF6气体泄漏监测报警仪校验装置及校验方法

技术领域

本发明涉及一种报警仪校验装置及校验方法，具体是一种SF₆气体泄漏监测报警仪校验装置及方法。

背景技术

SF₆气体是目前电力系统普遍应用的绝缘介质，由于它的比重很大，容易沉积在空气的底部，容易造成人员因缺氧而窒息；此外，SF₆气体会进行分解物具有剧毒，一旦发生泄漏极有可能造成恶性事故。电力部门为了避免因SF₆气体及其分解物质对现场工作人员造成生命威胁，这几年作为安全反事故措施，在GIS等室内工作场所强行要求安装SF₆气体监测报警仪，主要检测环境空气中SF₆气体含量和氧气含量，当环境空气中SF₆气体含量超标(SF₆气体浓度＞1000ppm)、缺氧(氧浓度<18％)时，监控报警仪能立即进行声光报警，以提醒工作人员采取安全措施；同时，系统自动启动风机来降低环境空气中SF₆气体含量，为工作人员提供了一种人身健康的安全保护措施。

根据《中华人民共和国计量法》第九条规定：用于安全防护、环境监测方面的监测仪器属于强制检定计量器具，必须实行强制检定，检定校验周期一般为1年。但是由于SF₆气体泄露报警仪的校验需要多种不同浓度的SF₆和O₂标准气体，携带多种浓度的标准气体至现场极不方便，也不现实，这使得电力部门无法开展SF₆气体泄露报警仪的现场校验，导致了绝大部分SF₆气体泄露报警仪在运行过程中经常发出误报警信号或者装置已失灵无法正常运行报警，成为了变电站的一种摆设，没有能够真正起到对人身健康的保护作用，为企业生产埋下了极大的安全隐患。

因此研发出一种适合现场使用的SF₆气体泄露报警仪校验装置，对电力部门来说具有重要意义。

发明内容

本发明为解决电力系统GIS等室内工作场所SF₆气体泄漏监测报警仪难以校验的难题，提供一种SF₆气体泄漏监测报警仪现场校验装置及校验方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种SF₆气体泄漏监测报警仪校验装置，该装置包含有：三个不同流量的电子质量流量计(1、2和3)、六个电磁阀(10、11、12、13、14和15)、快速接头(20)、微型空气泵(30)、压力控制器(31)、储气罐(32)、空气净化器(33)、校验腔(80)、控制单元(50)、人机界面(51)、SF₆标准气钢瓶(70)、减压阀(71)和两个转子流量计(60和61)组成：所述高浓度SF₆标准气钢瓶(70)与减压阀(71)、减压阀(71)与快速接头(20)、快速接头(20)与电子质量流量计(1)、电子质量流量计(1)与电磁阀(10)分别用不锈钢或聚四氟乙烯管道密封串列连接组成气路1；所述电子质量流量计(2)与电磁阀(11)用不锈钢或聚四氟乙烯管道密封串列连接组成气路2；所述微型空气泵(30)与储气罐(32)、储气罐(32)与空气净化器(33)、空气净化器(33)与电磁阀(14)、与电磁阀(14)与电子质量流量计(3)、电子质量流量计(3)与电磁阀(12)分别用不锈钢或聚四氟乙烯管道密封串列连接组成气路3；所述电磁阀(15)的两端分别与电子质量流量计(1)、电子质量流量计(2)的进气端用不锈钢或聚四氟乙烯管道密封连接；所述电磁阀(13)的两端分别与电子质量流量计(2)和电子质量流量计(3)的进气端用不锈钢或聚四氟乙烯三通密封连接；所述将电磁阀(10、11和12)的出口用不锈钢或聚四氟乙烯四通密封连接，并用三通分别与转子流量计(60)和转子流量计(61)进口端密封连接；所述转子流量计(61)出口与校验腔(80)进口(81)用软胶管密封连接；所述人机界面(51)用电源线和信号线经过控制单元(50)分别与电子流量计(1、2和3)、电磁阀(10、11、12、13、14和15)、压力控制器(31)和微型空气泵(30)连接，其中压力控制器(31)的压力传感器通过螺纹密封嵌入到微型空气泵(30)出气端管道内。

上述方法是SF₆气体泄漏监测报警仪校验装置对SF₆气体浓度传感器校验方法，该方法的操作步骤如下：

1)打开高浓度SF₆标准气体钢瓶(70)的阀门及快速接头(20)调节阀，通过减压阀(71)调节到合适的SF₆气体压力；

2)在校验装置人机界面(51)输入高浓度SF₆标准气体的浓度值、需要配制的SF₆气体浓度值以及输出流量值，按下启动键，微型空气泵(30)启动；

3)控制单元(50)依据上述输入值计算确定SF₆和空气各自需要的流量，以电子质量流量计(1)作为SF₆的流量通道，并根据空气流量大小自动选择合适的电子质量流量计(2或3)作为空气流量通道，当空气流量小于或等于400ml/min时，开通电磁阀(10、11、13和14)，关闭电磁阀(12和15)，当空气流量大于400ml/min时，开通电磁阀(10、12和14)，关闭电磁阀(11、13和15)，并通过控制电子质量流量计(1)、电子质量流量计(2或3)的配比输出需要浓度的SF₆气体；

4)将校验腔(80)倒扣在报警仪的SF₆传感器上，使校验腔(80)与地板相对密封，维持一定的时间，使校验腔(80)的SF₆气体浓度稳定；

5)在报警仪的显示屏上读取SF₆浓度显示值，在校验装置的人机界面(51)上读取输出的SF₆浓度值，通过比较两者的差别，即可确定报警仪的SF₆浓度检测误差。

上述方法是SF₆气体泄漏监测报警仪校验装置对氧气浓度传感器校验方法，该方法的操作步骤如下：

1)打开高浓度SF₆标准气体钢瓶(70)的阀门及快速接头(20)调节阀，通过减压阀(71)调节到合适的SF₆气体压力；

2)在校验装置人机界面(51)输入空气中氧气含量值(一般默认为21％)、需要配制的氧气浓度值以及输出流量值，按下启动键，空气泵启动；

3)控制单元(50)依据上述输入值计算确定SF₆和空气各自需要的流量，根据SF₆流量大小自动选择合适的以电子质量流量计(1或2)作为SF₆的流量通道，电子质量流量计(3)作为空气流量通道，当SF₆的流量小于或等于20ml/min时，开通电磁阀(10、12和14)，关闭电磁阀(11、13、15)，当空气流量大于20ml/min时，开通电磁阀(11、12、14和15)，关闭电磁阀(10、13)，并通过控制电子质量流量计(1或2)、电子质量流量计(3)的配比输出需要浓度的氧气；

4)将校验腔(80)倒扣在报警仪的SF₆传感器上，使校验腔(80)与地板相对密封，维持一定的时间，使校验腔(80)的氧气浓度稳定；

5)在报警仪的显示屏上读取氧气浓度显示值，在校验装置的人机界面(51)上读取输出的氧气浓度值，比较两者的差别，即可确定报警仪的SF₆浓度检测误差。

本发明的益效是：本发明解决了电力系统GIS等室内工作场所SF₆气体泄漏监测报警仪难以校验的难题，提供一种SF₆气体泄漏监测报警仪现场校验装置及校验方法。只需携带一瓶单一浓度的SF₆标准气体，通过校验装置与空气自动混合，稀释为需要的各种浓度SF₆和O₂气体，给现场校验SF₆监测报警仪提供一种结构紧凑、携带方便的技术手段。

附图说明

图1是本发明SF₆气体泄漏监测报警仪校验装置结构示意图。

图中，电子质量流量计1、2和3，电磁阀10、11、12、13、14和15，快速接头20，微型空气泵30，压力控制器31，储气罐32，空气净化器33，控制单元50，人机界面51，SF₆标准气钢瓶70，减压阀71，转子流量计60和61，校验腔80。

图2是本发明校验腔80示意图。

图中，进气口81，排气口82。

具体实施方式：

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

该装置的气体配制采用质量流量控制法，不同气体流过电子质量流量计1、2和3的某一管段时所带走的热量不同从而得到不同的电信号，通过对这个电信号的处理，最后得到各种气体的质量流量信号，质量流量的控制则是根据检测的质量流量信号经过与标准信号比较后得到控制信号，该控制信号用来控制电子质量计的电磁阀开度，控制精度可以达到在1％(满刻度)以内。

如图1所示，该校验装置至少包括有如下部件：

1.电子质量流量计1、2和3：通过控制单元50控制，按需要为系统提供稳定SF₆和空气流量。

2.控制单元50：通过与电子质量流量计1、2和3，电磁阀10、11、12、13、14和15，压力控制器31，空气泵30的连接，检测、反馈、计算、控制、显示上述部件的各种技术参数。

3.人机界面51与控制单元50连接，为人机交流提供参数录入、显示等功能。

4.电磁阀10、11、12、13、14和15接收控制单元50指令控制各气路的开断时间；

5.压力控制器31通过检测空气泵30出口的气体压力，控制空气泵的启动或停止；

6.空气泵30为系统提供压缩空气；

7.储气罐32存储空气泵30压缩的空气，为系统提供稳定的空气压力；

8.空气净化器33实现对空气的过滤，防止杂质进入电子质量流量计1和2。

9.转子流量计60和61为SF₆泄漏报警仪的检测器校验工作提供需要的混合标准气体流量。

10.快速接头20用于与外部标准气体的连接及开断控制；

11.校验腔80为报警仪SF₆传感器和氧气传感器的校验创造一个相对密封的空间，并提供恒定浓度的标准气体；

质量流量控制法以质量流量的形式对每一路原料气进行单独控制，而每一路气体的质量流量根据配气比例计算而来。由于是单独的质量流量控制，因而压力及温度等环境参数的变化不会对气体流量和配气比例产生影响，不会因压力控制精度影响气体流量的控制。采用高精度的质量流量计，控制稀释气体及组分气体的流量。为了提高仪器的性能，保证气体配制精度，该装置采用高精度电子质量流量计，其控制精度小于1％满量程。并选用3个不同量程的电子质量流量计可自由组合使用(氮气标定量程分别为：20、500、1000ml/min)，可保证最高配气精度的同时提高了配比范围。采用3个电子流量计形成3个气体通路，可模拟现场实际情况，配出双组分的标准气体。

在SF₆标准气体稀释过程中，用纯净空气作为稀释气体，在装置内置微型空气泵(30)可省去现场空气瓶的携带，并降低了工作成本，空气系统中连接有储气罐(32)和压力控制器(31)，空气过滤器(33)，保证了空气压力的稳定和空气的净化。由于空气泵产生的压力有一定的波动，因此在空气泵后放置储气罐并用压力传感器检测其内部压力，实时检测气泵的运行状态，确保系统正常运行。在储气罐后端安装空气净化装置，防止对电子质量流量计的污染影响，提高了流量控制精度。高浓度SF₆标准气体采用氮气为底气，浓度在5％-20％为宜，如果浓度太高，将要加大稀释比例，当稀释比例过大，将难于保证配气的精度；如果浓度太低，稀释比例小，容易获得较高配气精度，但是要消耗太多的标准气体，增加购买标准SF₆气体的成本，同时也减少了定量标准气体的连续工作时间。

在氧气浓度配制过程中，以空气为原料气，正常情况下空气中含有21％左右的氧气，当大气压发生变化时，氧气浓度也会有所变化，其变化量可以通过测量大气压力查文献资料获得。为了省却携带钢瓶的麻烦，稀释气采用SF₆标准气体(氮气为底气)，因SF₆气体泄漏监测报警仪的报警点为18％，因此氧气传感器的校验范围在15％--21％已经完全满足报警仪的使用要求，所以采用SF₆标准气体稀释气耗用量并不大。

实施例1

SF₆浓度传感器1500цl/l监测点的校验

[输出流量1000ml/min，浓度为1500цl/l的SF₆气体]

1.打开浓度为10％的SF₆标准气体钢瓶70的阀门及快速接头20调节阀，通过减压阀71调节SF₆气体压力为0.1MPa；

2.在校验装置人机界面51输入SF₆标准气体的浓度值10％、需要配制的SF₆气体浓度值1500цl/l以及输出流量值1000ml/min，按下启动键，微型空气泵30启动；

3.控制单元50依据上述输入值计算出SF₆和空气配气比例为1500цl/l∶100000цl/l[10％]＝3∶200，SF₆和空气各自需要的流量分别为15ml/min、985ml/min，并根据流量大小自动选择量程为20ml/min的电子质量流量计作为SF₆通道，选择量程为1000ml/min的电子质量流量计3分别作为空气通道，发出控制信号打开电磁阀10、12和14，关闭电磁阀11、13和15，并通过电子质量流量计1和3的信号检测反馈实时控制电子质量流量计1和3的输出流量，经输出管道混合后输出流量1000ml/min、浓度为1500цl/l的SF₆气体；

4.将校验腔(80)倒扣在报警仪的SF₆传感器上，使校验腔(80)与地板相对密封，调节转子流量计61阀门控制校验腔80需要的流量，为了维持校验需要的流量，可以通过调节转子流量计60阀门将多余的气体排入到大气中；

5.维持一定的时间，使校验腔80的SF₆气体浓度稳定，在报警仪的显示屏上读取SF₆浓度显示值，在校验装置的人机界面51上读取输出的SF₆浓度值，通过比较两者的差别，即可确定报警仪的SF₆浓度检测误差。

实施例2

氧气浓度传感器15％氧气浓度监测点的校验

[输出流量1400ml/min，浓度为15％的氧气]

1.打开浓度为10％的SF₆标准气体钢瓶70的阀门及快速接头20调节阀，通过减压阀71调节SF₆气体压力为0.1MPa；

2.在校验装置人机界面51输入空气中氧气的浓度值21％、需要配制的氧气浓度值15％以及输出流量值1400ml/min，按下启动键，空气泵30启动；

3.控制单元50依据上述输入值计算出空气和SF₆配气比例为15％∶21％＝5∶7，SF₆和空气各自需要的流量分别为400ml/min、1000ml/min，并根据SF₆流量400ml/min的大小自动选择量程为500ml/min的电子质量流量计2传输SF₆，选择1000ml/min的电子质量流量计3传输空气，发出控制信号打开电磁阀11、12、14和15，关闭电磁阀10和13，并通过电子质量流量计2和3的信号检测反馈实时控制电子质量流量计2和3的输出流量，经输出管道混合后输出流量1400ml/min、浓度为15％的氧气；

4.将校验腔(80)倒扣在报警仪的SF₆传感器上，使校验腔(80)与地板相对密封，调节转子流量计61阀门控制校验腔80需要的流量，为了维持校验需要的流量，可以通过调节转子流量计60阀门将多余的气体排入到大气中；

5.维持一定的时间，使校验腔80的氧气浓度稳定，在报警仪的显示屏上读取氧气浓度显示值，在校验装置的人机界面51上读取输出的氧气浓度值，通过比较两者的差别，即可确定报警仪的氧气浓度检测误差。

Claims (3)

1.一种SF₆气体泄漏监测报警仪校验装置，其特征在于，该装置包含有：三个不同流量的电子质量流量计(1、2和3)、六个电磁阀(10、11、12、13、14和15)、快速接头(20)、微型空气泵(30)、压力控制器(31)、储气罐(32)、空气净化器(33)、校验腔(80)、控制单元(50)、人机界面(51)、SF₆标准气钢瓶(70)、减压阀(71)和两个转子流量计(60和61)组成：所述高浓度SF₆标准气钢瓶(70)与减压阀(71)、减压阀(71)与快速接头(20)、快速接头(20)与电子质量流量计(1)、电子质量流量计(1)与电磁阀(10)分别用不锈钢或聚四氟乙烯管道密封串列连接组成气路1；所述电子质量流量计(2)与电磁阀(11)用不锈钢或聚四氟乙烯管道密封串列连接组成气路2；所述微型空气泵(30)与储气罐(32)、储气罐(32)与空气净化器(33)、空气净化器(33)与电磁阀(14)、与电磁阀(14)与电子质量流量计(3)、电子质量流量计(3)与电磁阀(12)分别用不锈钢或聚四氟乙烯管道密封串列连接组成气路3；所述电磁阀(15)的两端分别与电子质量流量计(1)、电子质量流量计(2)的进气端用不锈钢或聚四氟乙烯管道密封连接；所述电磁阀(13)的两端分别与电子质量流量计(2)和电子质量流量计(3)的进气端用不锈钢或聚四氟乙烯三通密封连接；所述将电磁阀(10、11和12)的出口用不锈钢或聚四氟乙烯四通密封连接，并用三通分别与转子流量计(60)和转子流量计(61)进口端密封连接；所述转子流量计(61)出口与校验腔(80)进口(81)用软胶管密封连接；所述人机界面(51)用电源线和信号线经过控制单元(50)分别与电子流量计(1、2和3)、电磁阀(10、11、12、13、14和15)、压力控制器(31)和微型空气泵(30)连接，其中压力控制器(31)的压力传感器通过螺纹密封嵌入到微型空气泵(30)出气端管道内。

2.权利要求1所述的SF₆气体泄漏监测报警仪校验装置的校验方法，其特征在于，所述方法是SF₆气体泄漏监测报警仪校验装置对SF₆气体浓度传感器校验方法，该方法的操作步骤如下：

1)打开高浓度SF₆标准气体钢瓶(70)的阀门及快速接头(20)调节阀，通过减压阀(71)调节到合适的SF₆气体压力；

2)在校验装置人机界面(51)输入高浓度SF₆标准气体的浓度值、需要配制的SF₆气体浓度值以及输出流量值，按下启动键，微型空气泵(30)启动；

3)控制单元(50)依据上述输入值计算确定SF₆和空气各自需要的流量，以电子质量流量计(1)作为SF₆的流量通道，并根据空气流量大小自动选择合适的电子质量流量计(2或3)作为空气流量通道，当空气流量小于或等于400ml/min时，开通电磁阀(10、11、13和14)，关闭电磁阀(12和15)，当空气流量大于400ml/min时，开通电磁阀(10、12和14)，关闭电磁阀(11、13和15)，并通过控制电子质量流量计(1)、电子质量流量计(2或3)的配比输出需要浓度的SF₆气体；

4)将校验腔(80)倒扣在报警仪的SF₆传感器上，使校验腔(80)与地板相对密封，维持一定的时间，使校验腔(80)的SF₆气体浓度稳定；

5)在报警仪的显示屏上读取SF₆浓度显示值，在校验装置的人机界面(51)上读取输出的SF₆浓度值，通过比较两者的差别，即可确定报警仪的SF₆浓度检测误差。

3.权利要求1所述的SF₆气体泄漏监测报警仪校验装置的校验方法，其特征在于，所述方法是SF₆气体泄漏监测报警仪校验装置对氧气浓度传感器校验方法，该方法的操作步骤如下：

1)打开高浓度SF₆标准气体钢瓶(70)的阀门及快速接头(20)调节阀，通过减压阀(71)调节到合适的SF₆气体压力；

2)在校验装置人机界面(51)输入空气中氧气含量值(一般默认为21％)、需要配制的氧气浓度值以及输出流量值，按下启动键，空气泵启动；

3)控制单元(50)依据上述输入值计算确定SF₆和空气各自需要的流量，根据SF₆流量大小自动选择合适的以电子质量流量计(1或2)作为SF₆的流量通道，电子质量流量计(3)作为空气流量通道，当SF₆的流量小于或等于20ml/min时，开通电磁阀(10、12和14)，关闭电磁阀(11、13、15)，当空气流量大于20ml/min时，开通电磁阀(11、12、14和15)，关闭电磁阀(10、13)，并通过控制电子质量流量计(1或2)、电子质量流量计(3)的配比输出需要浓度的氧气；

4)将校验腔(80)倒扣在报警仪的SF₆传感器上，使校验腔(80)与地板相对密封，维持一定的时间，使校验腔(80)的氧气浓度稳定；

5)在报警仪的显示屏上读取氧气浓度显示值，在校验装置的人机界面(51)上读取输出的氧气浓度值，比较两者的差别，即可确定报警仪的SF₆浓度检测误差。

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