CN103675206B - 一种检测六氟化硫的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种检测六氟化硫的系统，属于六氟化硫检测技术领域。所述系统包括高温裂解炉、选择性过滤器、SO2传感器、抽气泵、信号处理模块；高温裂解炉进气口处装有进气量传感器；其中，高温裂解炉、选择性过滤器、SO2传感器、抽气泵通过管道依次连接，SO2传感器与信号处理模块电连接，高温裂解炉中的进气量传感器与信号处理模块电连接。本发明所述系统产生的SO2浓度高，干扰气少，且不需要使用催化剂，可操作性强，成本低，分析精度高，检测下限低。

Description

一种检测六氟化硫的系统
技术领域
本发明涉及一种检测六氟化硫的系统，属于六氟化硫检测技术领域。
背景技术
六氟化硫被用作变电站的断路器（GIS）、变压器、高频电缆等设备中的绝缘气，同时六氟化硫又会产生很强的温室效应，因此，六氟化硫的泄露分析检测既是电力安全的需要，也是环境保护的需要。目前，热裂解—电化学法是一个很好的分析六氟化硫的方法，此方法利用催化加高温的办法使六氟化硫裂解，再用电化学传感器检测裂解后的二氧化硫的浓度，而后计算出六氟化硫的浓度。采用该热裂解—电化学法的分析仪器最突出的优点是具有优越的长期稳定性和环境适应性。六氟化硫之所以被用作绝缘气，是因为它的裂解温度很高，完全裂解温度高达3600℃。因此，以往人们在使用热裂解法时，在无法实现3600℃高温的情况下，不得不在较低温条件下使用催化剂，使六氟化硫裂解。这种方案虽然实现了六氟化硫的裂解，但因使用了催化剂，分解产物很复杂，所需要的目标检测气——二氧化硫含量较少，而干扰气体却很多，这就最终使得仪器的总体性能不够好，检测结果不理想。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新的检测六氟化硫的系统，所述系统中六氟化硫经高温后所产生的目标气体（即可检测成分）---SO2浓度高，干扰气成分少，且高温裂解时不需要使用催化剂，可操作性强，成本低，系统具有分析精度高，检测下限低和环境适应性强等特点。
尽管六氟化硫的完全裂解温度在3600℃，但是任何物质都有一个起始裂解点，经过大量的试验发现六氟化硫在较低温度、即1000℃-1400℃条件下，并在无催化剂的情况下已经开始部分裂解，生成物中含有二氧化硫，这些因六氟化硫部分裂解而产生的二氧化硫已能满足检测的要求，且在不同温度条件下各个温度点上裂解气中二氧化硫的浓度不同。
基于以上原理，本发明提供一种检测六氟化硫的系统，所述系统包括高温裂解炉、选择性过滤器、SO2传感器、抽气泵、信号处理模块；高温裂解炉进气口处装有进气量传感器；其中，高温裂解炉、选择性过滤器、SO2传感器、抽气泵通过管道依次连接，SO2传感器与信号处理模块电连接，高温裂解炉中的进气量传感器与信号处理模块电连接；
所述系统工作流程如下：
（1）将混有六氟化硫的空气通入到高温裂解炉中，高温裂解炉开始加热，控制高温裂解炉的升温速率和工作温度，当高温裂解炉的温度达到工作温度1000～1400℃时，并在所述高温裂解炉中发生裂解反应，产生的气体从高温裂解炉的出气口输出到高温裂解炉和选择性过滤器之间的管路中；同时，高温裂解炉中的进气量传感器炉将进气量信号传送给信号处理模块；
（2）高温裂解炉输出的气体在高温裂解炉和选择性过滤器之间的管路中进行空气冷却后，进入选择性过滤器；
（3）选择性过滤器将高温裂解炉输出气体中的结露水、灰尘及干扰物除去后，送入SO2传感器；
（4）SO2传感器对选择性过滤器输出的气体中的SO2成分进行检测，输出电流信号并送入信号处理模块，同时检测完的气体由抽气泵抽走；
（5）信号处理模块将接收到的电流信号转换为电压信号，然后对电压信号进行滤波和放大后，再结合步骤（1）高温裂解炉的进气量得到六氟化硫的浓度；如果六氟化硫的浓度大于等于预设报警值，则报警；如果六氟化硫的浓度小于预设报警值，则不报警。
所述高温裂解炉内不使用催化剂。
所述步骤（1）通入高温裂解炉中的气体流量为5mL/min～500mL/min。
所述高温裂解炉的升温速率为50℃/min～70℃/min。
所述SO2传感器的量程分别为1ppm～200ppm或0.1ppm～50ppm。
所述信号处理模块中得到六氟化硫的浓度的方法为：首先通入三种不同浓度的六氟化硫作为标准气对所述系统进行标定，每种标准气都会对应一个电压信号，于是得到六氟化硫浓度和电压信号对应的三个点，将这三个点连接，得到由两条线段组成的一条折线，所述两条线段分别用关系式y=a1x+b1和y=a2x+b2表示，其中y为六氟化硫的浓度，a1、a2分别为对应线段的斜率，x为信号处理模块输出的电压信号，b1、b2分别为对应线段的起点浓度；检测时，先判断电压信号x落在哪条曲线上，再将x直接代入对应的关系式就可得出六氟化硫的浓度值。
有益效果
（1）本发明所述系统通入高温裂解炉中的气体流量为5mL/min～500mL/min，在此范围内，即可得到浓度相对较高的SO2，从而使SO2传感器输出信号强，其主要原因是使六氟化硫裂解所采用的技术是超高温裂解技术，其中不使用催化剂。如果采用催化剂，好处是六氟化硫的裂解温度下降了，但是，在催化剂的作用下，空气中的一些成分也参与了反应，其结果是，不仅干扰气成分增加，而且我们所希望得到的目标气因参与了这些反应而使其本身含量减少了，二者的共同作用，使后面检测器所能检测到的信号大大下降了，从而使整个系统的检测性能下降了。
（2）本发明所述系统中高温裂解炉的升温速率控制为50℃/min～70℃/min，能够保证裂解炉在温度不断升高的过程中，加热温度的稳定性好，使六氟化硫的裂解速度较为稳定，进而使SO2传感器检测到较为稳定的信号，有助于提高整个系统的稳定性和可靠性。
（3）本发明所述系统中SO2传感器的量程为1ppm～200ppm或0.1ppm～50ppm，检测下限低，使得六氟化硫在少量裂解的情况下产生的二氧化硫就能满足SO2传感器的检测要求，进而获得六氟化硫的浓度。
（4）由于本发明所述系统不需使用催化剂，不存在系统因催化剂的存在而影响使用寿命的问题，SO2传感器在检测过程中也因干扰气少而更简单可靠，而且可检测的SO2含量高，传感器产生的信号大。
（5）本发明所述系统具有可操作性强，成本低，分析精度高，分析下限低等一系列突出优点。
附图说明
图1为本发明所述检测六氟化硫的系统的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例来详述本发明，但不限于此。
实施例1
尽管六氟化硫的完全裂解温度在3600℃，但是任何物质都有一个起始裂解点，经过大量的试验，六氟化硫在较低温度，即1000℃-1400℃条件下，在无催化剂的情况下已经开始部分裂解，生成物中含有二氧化硫，这些因六氟化硫部分裂解而产生的二氧化硫已能满足检测的要求，且在不同温度条件下各个温度点上裂解气中二氧化硫的浓度不同。
基于以上原理，本发明提供一种检测六氟化硫的系统，如图1所示，所述系统包括高温裂解炉、选择性过滤器、SO2传感器、抽气泵、信号处理模块；高温裂解炉进气口处装有进气量传感器；其中，高温裂解炉、选择性过滤器、SO2传感器、抽气泵通过管道依次连接，SO2传感器与信号处理模块电连接，高温裂解炉中的进气量传感器与信号处理模块电连接；
所述系统工作流程如下：
（1）将混有六氟化硫的空气通入到高温裂解炉中，高温裂解炉开始加热，控制高温裂解炉的升温速率和工作温度，当高温裂解炉的温度达到工作温度1000～1400℃时，并在所述高温裂解炉中发生裂解反应，产生的气体从高温裂解炉的出气口输出到高温裂解炉和选择性过滤器之间的管路中；同时，高温裂解炉中的进气量传感器炉将进气量信号传送给信号处理模块；
（2）高温裂解炉输出的气体在高温裂解炉和选择性过滤器之间的管路中进行空气冷却后，进入选择性过滤器；
（3）选择性过滤器将高温裂解炉输出气体中的结露水、灰尘及干扰物除去后，送入SO2传感器；
（4）SO2传感器对选择性过滤器输出的气体中的SO2成分进行检测，输出电流信号并送入信号处理模块，同时检测完的气体由抽气泵抽走；
（5）信号处理模块将接收到的电流信号转换为电压信号，然后对电压信号进行滤波和放大后，再结合步骤（1）高温裂解炉的进气量得到六氟化硫的浓度；如果六氟化硫的浓度大于等于预设报警值，则报警；如果六氟化硫的浓度小于预设报警值，则不报警。
所述高温裂解炉内不使用催化剂。
所述步骤（1）通入高温裂解炉中的气体流量为5mL/min～500mL/min；
所述高温裂解炉的升温速率为50℃/min～70℃/min；
所述SO2传感器的量程分别为1ppm～200ppm或0.1ppm～50ppm；
所述信号处理模块中得到六氟化硫的浓度的方法为：首先通入三种不同浓度的六氟化硫作为标准气对所述系统进行标定，每种标准气都会对应一个电压信号，于是得到六氟化硫浓度和电压信号对应的三个点，将这三个点连接，得到由两条线段组成的一条折线，所述两条线段分别用关系式y=a1x+b1和y=a2x+b2表示，其中y为六氟化硫的浓度，a1、a2分别为对应线段的斜率，x为信号处理模块输出的电压信号，b1、b2分别为对应线段的起点浓度；检测时，先判断电压信号x落在哪条曲线上，再将x直接代入对应的关系式就可得出六氟化硫的浓度值。
本发明包括但不限于以上实施例，凡是在本发明精神的原则之下进行的任何等同替换或局部改进，都将视为在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种检测六氟化硫的系统，其特征在于：所述系统包括高温裂解炉、选择性过滤器、SO2传感器、抽气泵、信号处理模块；高温裂解炉进气口处装有进气量传感器；其中，高温裂解炉、选择性过滤器、SO2传感器、抽气泵通过管道依次连接，SO2传感器与信号处理模块电连接，高温裂解炉中的进气量传感器与信号处理模块电连接；
所述系统工作流程如下：
(1)将混有六氟化硫的空气通入到高温裂解炉中，高温裂解炉开始加热，控制高温裂解炉的升温速率和工作温度，当高温裂解炉的温度达到工作温度1000～1400℃时，并在所述高温裂解炉中发生裂解反应，产生的气体从高温裂解炉的出气口输出到高温裂解炉和选择性过滤器之间的管路中；同时，高温裂解炉中的进气量传感器炉将进气量信号传送给信号处理模块；
(2)高温裂解炉输出的气体在高温裂解炉和选择性过滤器之间的管路中进行空气冷却后，进入选择性过滤器；
(3)选择性过滤器将高温裂解炉输出气体中的结露水、灰尘及干扰物除去后，送入SO2传感器；
(4)SO2传感器对选择性过滤器输出的气体中的SO2成分进行检测，输出电流信号并送入信号处理模块，同时检测完的气体由抽气泵抽走；
(5)信号处理模块将接收到的电流信号转换为电压信号，然后对电压信号进行滤波和放大后，再结合步骤(1)高温裂解炉的进气量得到六氟化硫的浓度；如果六氟化硫的浓度大于等于预设报警值，则报警；如果六氟化硫的浓度小于预设报警值，则不报警；
所述高温裂解炉内不使用催化剂。
2.根据权利要求1所述的一种检测六氟化硫的系统，其特征在于：所述步骤(1)通入高温裂解炉中的气体流量为5mL/min～500mL/min。
3.根据权利要求1所述的一种检测六氟化硫的系统，其特征在于：所述高温裂解炉的升温速率为50℃/min～70℃/min。
4.根据权利要求1所述的一种检测六氟化硫的系统，其特征在于：所述SO2传感器的量程为1ppm～200ppm。
5.根据权利要求1所述的一种检测六氟化硫的系统，其特征在于：所述SO2传感器的量程为0.1ppm～50ppm。
6.根据权利要求1所述的一种检测六氟化硫的系统，其特征在于：所述信号处理模块中得到六氟化硫的浓度的方法为：首先通入三种不同浓度的六氟化硫作为标准气对所述系统进行标定，每种标准气都会对应一个电压信号，于是得到六氟化硫浓度和电压信号对应的三个点，将这三个点连接，得到由两条线段组成的一条折线，所述两条线段分别用关系式y＝a1x+b1和y＝a2x+b2表示，其中y为六氟化硫的浓度，a1、a2分别为对应线段的斜率，x为信号处理模块输出的电压信号，b1、b2分别为对应线段的起点浓度；检测时，先判断电压信号x落在哪条曲线上，再将x直接代入对应的关系式就可得出六氟化硫的浓度值。
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