CN107764861B - 一种高原地区露点仪的校正方法 - Google Patents

一种高原地区露点仪的校正方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高原地区露点仪的校正方法，首先在低海拔地区使用渗透管法制备标准气体，并在低海拔地区标准状态下对一台露点仪进行校正。将经过低海拔地区的校正后的设备运送到高海拔地区，用它对其他露点仪进行压力影响校正。首先是将低海拔地区校正好的露点仪和高海拔地区使用的露点仪进行串联。使用钢瓶储存的不同含量的含水标准气体通过两台串联的露点仪，原来校正好的露点仪保持不变，调节高海拔使用的露点仪，分别记录两台露点仪的测量结果，对两组数据进行统计学分析，判断是否有显著性差异。本发明提供的校正方法充分考虑了高原气压变化影响的露点仪校正方法，为高海拔条件下的精确测量做好了准备，操作简单，校正结果更加精确。

Description

一种高原地区露点仪的校正方法
技术领域
本发明涉及露点仪校正技术领域，尤其涉及一种高原地区露点仪的校正方法。
背景技术
露点仪是一种重要的湿度测量装备，大量应用在电力系统SF6露点检测，空气净化及洁净室，压缩空气干燥，汽轮机防冰，干燥工业，食品加工，塑料基片干燥，氨气生产及纯度维护等方面，所有露点仪使用一段时间后都会发生漂移，为了得到精确的测定结果，露点仪需要进行校正。在绝大多数的平原低海拔地区，露点仪的校正也就是露点仪的湿度传感器的校正，因为大气压变化幅度不超过2-3％，大气压不必专门校正。但是在高原环境下，大气压可以低到65kPa，在这个环境测量就需要对露点仪的结果进行校正，否则影响测试结果。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种高原地区露点仪的校正方法。本发明提供的校正方法主要解决目前露点仪在高原环境没有合适的温度和压力校正方法。本方法的关键是首先确定校正设备的稳定性，然后再校正待测露点仪，确保校正的准确性，设备简单，校正速度快。
本发明的技术方案如下：一种高原地区露点仪的校正方法，其特征在于，所述校正方法包括以下步骤：
步骤(1)在低海拔平原地区使用渗透管法校正一台露点仪；在同一低海拔地区制备一系列钢瓶储存的不同含水量的SF6气体标准样品，并用校正好的露点仪在低海拔平原地区1个大气压，20℃条件下测试这一系列SF6气体标准样品，记录测试时的钢瓶温度，大气压力，以及样品的露点，根据高原含水量计算公式计算标准含水量Xi，获得一组标准数据，然后将标准样品和校正好的露点仪运送到高海拔地区；
步骤(2)在高海拔地区，用氮气将低海拔地区校正好的露点仪吹干，然后分别测试钢瓶储存的不同含水量的SF6气体标准样品，记录测试时的大气压，钢瓶温度，测量结果露点值，根据高原含水量计算公式计算标准含水量Xi'，分别比对同一瓶标准气体在低海拔平原地区测试的标准含水量Xi和高海拔地区测试的标准含水量Xi'，计算每个样品的测量偏差Si，要求所有点的偏差Si小于2％，否则停止校正，重新制备标准气体；步骤(2)的作用是确定在高原环境下，低海拔地区校正好的露点仪测试和不同含水量的SF6气体标准样品处于正常状态，没有发生含水量的变化，没有仪器的变化；
步骤(3)将低海拔地区校正好的露点仪和高海拔地区使用的露点仪进行串联，使用氮气吹干，然后分别测试钢瓶储存的不同含水量的SF6气体标准样品，从低浓度到高浓度分别通过两台串联的露点仪，记录测试时的钢瓶温度，大气压力，分别记录两台露点仪测量的露点值，根据高原含水量计算公式计算每个样品的标准含水量，低海拔校正过的露点仪测试结果为Yi，高海拔的露点仪测试结果为Yi'；
步骤(4)对两台露点仪的测试数据进行统计学的显著性比较分析，判断是否有显著性差异，如果有显著性差异，那就返厂维修校正，如果没有显著性差异，则继续使用。
进一步地，步骤(1)、步骤(3)和步骤(4)测试过程中保证温度和大气压力处于稳定状态，使用前钢瓶恒温放置不少于24小时。
进一步地，步骤(3)使用的钢瓶储存不同含量的含水标准气体对高原环境的露点仪进行校正，将装有标准气体的钢瓶、校正好的露点仪与高原地区的露点仪采用密封性良好、直径一致的通气导管依次连接，首先用干燥的氮气吹扫两台露点仪中残留的水汽，然后依次从低含量到高含量将钢瓶中储存的微量水分标准气体用减压阀减压到0.5MPa，调整流量进入露点仪，测量样品的露点温度，记录两台露点仪的测量结果，每个含量的标准气体测量3次以上，根据数据稳定性情况，取结果的平均值。
进一步地，步骤(1)、步骤(2)和步骤(3)中所述含水标准气体是由不同含水量的SF6气体制备的，至少有5种不同含量的含水标准气体，其中至少包含含水量为300±50ppm和500±50ppm的气体。
进一步地，步骤(1)～步骤(3)中所述高原含水量计算公式为：
Figure BDA0001425930570000021
式中：X为最终校正后标准状态的SF6中的微水含量，P2为露点对应的水蒸气压力，设备测试的结果是露点温度T2；查询冰的饱和蒸汽压表获得露点T2对应的水蒸气压力P2；R为理想气体常数；T1为设备温度；P1为现场大气压力；T3为标准状态的温度，一般取293.15K。
进一步地，步骤(4)中所述统计学的显著性比较分析如下：
第一、要求Yi'/Yi值在0.98-1.02之间任何点偏离即认为露点仪有偏差需要返厂维修；
第二、为了证明数据的精确度是一致的需要进行方差比较如下：
Figure BDA0001425930570000031
f1＝n-1＝4；
Figure BDA0001425930570000032
f2＝n-1＝4；
取
Figure BDA0001425930570000033
和
Figure BDA0001425930570000034
中较大的为
Figure BDA0001425930570000035
较小的为
Figure BDA0001425930570000036
Figure BDA0001425930570000037
设置显著性水平为0.10，查F表，F4,4,0.10＝4.11，若F小于F4,4,0.10，则露点仪的数据精确度一致，否则需要对露点仪进行返厂维修校正；
若数据精确度一致，为了证明两者之间没有系统误差，则还需要进行T检验。
将两台设备对应的数据做差：
di＝Yi'-Yi；
再计算配对数值的差值的标准偏差：
Figure BDA0001425930570000039
设置显著性水平为0.05，查t表，t4,0.05＝2.78，若t小于t4,0.05，则设备没有系统误差，不需要对露点仪进行继续的校正，否则需要对露点仪进行返厂维修校正。
进一步地，步骤(2)中所述偏差Si计算公式为：偏差
Figure BDA00014259305700000310
每个样品都对应一个Si。
本发明的工作原理如下：样品气体从压力设备中放出以后，总压下降，其中水的分压随总压变化也同时降低。对应水蒸气的露点，也随之降低。目前使用的露点仪，以及露点仪的校正设备，都是设定在一个大气压下运行的，即样品气体的总压降到1个大气压，因此设备内置计算方法都是换算到一个大气压条件下。一旦进入高原地区使用，不管是测量设备还是校正设备都会出现很大的偏差，针对这个问题，设计了本校正方法，本方式是一个相对校正方法，分三步，一、在低海拔地区校正好一台露点仪，确定其检测器正常工作，并制备标准气体，(这时机器显示的露点就是样品气体真实的露点)；二、使用高原含水量测定方法，确定运送到高原以后，设备和标准气体都能在高原正常运行，，(这时候机器显示的露点和平原有很大降低，根据高原含水量测定方法计算测量结果，与平原地区的标准结果比较是否有差异，确定机器和标准气体是否正常)第三步，在上一步确定设备和标准气体都正常的条件下，用该设备校正其他露点仪，确定其它设备是否正常工作。
另外，由于高原条件温度和压力都偏离了行业标准标注的20℃、1个大气压的条件，根据公式X1＝P水蒸气压/P混合气体但是露点仪测试结果仍然是水的蒸气压除以1个大气压，由于分母数值变化，分子没有变，因此产生很大的偏差需要校正。根据行业标准的要求，本发明就是采用本发明提供的高原含水量计算公式将水蒸气压和大气压力同时校正到20℃，1个大气压的条件下相除得到校正后的标准水含量。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明提供的校正方法充分考虑了高原气压变化和温度变化影响的露点仪校正方法，可以在不同海拔高度，不同温度条件下校正露点仪。给现场工作带来了很大的便利，此方法为高海拔条件下的精确测量做好了准备，操作简单，校正结果更加精确。
附图说明
图1为露点仪的校正连接图；图中露点仪1为低海拔地区校正好的露点仪，露点仪2为高海拔地区现场需要校正的露点仪。
具体实施方式
下面具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细说明，但并不局限于以下技术方案。
以下实施例高原含水量计算公式为：
Figure BDA0001425930570000041
式中：X为最终校正后标准状态的SF6中的微水含量，P2为露点对应的水蒸气压力，设备测试的结果是露点温度T2；查询冰的饱和蒸汽压表获得露点T2对应的水蒸气压力P2；R为理想气体常数；T1为设备温度；P1为现场大气压力；T3为标准状态的温度，一般取293.15K。
以下实施例采用的统计学的显著性比较分析如下：
第一、要求Yi'/Yi值在0.98-1.02之间任何点偏离即认为露点仪有偏差需要返厂维修；
第二、为了证明数据的精确度是一致的需要进行方差比较如下：
Figure BDA0001425930570000051
f1＝n-1＝4；
f2＝n-1＝4；
取
Figure BDA0001425930570000053
和中较大的为
Figure BDA0001425930570000055
较小的为
Figure BDA0001425930570000056
Figure BDA0001425930570000057
设置显著性水平为0.10，查F表，F4,4,0.10＝4.11，若F小于F4,4,0.10，则露点仪的数据精确度一致，否则需要对露点仪进行返厂维修校正；
若数据精确度一致，为了证明两者之间没有系统误差，则还需要进行T检验。
将两台设备对应的数据做差：
di＝Yi'-Yi；
再计算配对数值的差值的标准偏差：
设置显著性水平为0.05，查t表，t4,0.05＝2.78，若t小于t4,0.05，则设备没有系统误差，不需要对露点仪进行继续的校正，否则需要对露点仪进行返厂维修校正。
偏差Si计算公式为：偏差每个样品都对应一个Si。
实施例1
步骤(1)在低海拔平原地区使用渗透管法校正一台露点仪；
步骤(2)同时在同一地区制备一系列钢瓶储存的不同含水量的SF6气体标准样品(S1，S2，S3，S4，S5)，并用该校正好的露点仪在低海拔平原地区1个大气压，20℃条件下测试这一系列SF6气体标准样品，记录测试时的钢瓶温度，大气压力，以及样品的露点，根据高原含水量计算公式计算标准含水量，获得一组标准数据(101，210，322，434，520)ppm，然后将标准样品和校正好的露点仪运送到高海拔地区；
步骤(3)在高海拔地区，用氮气将低海拔地区校正好的露点仪吹干，然后分别测试钢瓶储存的不同含水量的SF6气体标准样品(S1，S2，S3，S4，S5)，记录当时的大气压，钢瓶温度，测量结果露点值，根据高原含水量计算公式计算标准含水量(103，214，325，439，530)ppm，分别比对同一瓶标准气体在低海拔平原地区测试的标准含水量和高海拔地区测试的标准含水量，计算每个样品的测量偏差(1.98％，1.90％，0.93％，1.15％，1.92％)Si，所有点的偏差Si小于2％，可以使用。
步骤(4)将低海拔地区校正好的露点仪和高海拔地区使用的露点仪进行串联，如图1所示，使用氮气吹干，然后分别测试钢瓶储存的不同含水量的SF6气体标准样品，从低浓度到高浓度分别通过两台串联的露点仪，记录测试时的钢瓶温度，大气压力，分别记录两台露点仪的测量的露点值，根据高原含水量计算公式计算每个样品的标准含水量(低海拔地区校正好的露点仪的测试结果分别为(102，213，325，439，530)ppm(高海拔地区使用的露点仪的测试结果分别为(101，212，324，438，528)ppm；
步骤(5)对两台露点仪的测试数据(102，213，325，439，530)ppm和(101，212，324，438，528)ppm进行统计学的显著性比较分析，没有显著性差异，设备可以继续使用。

Claims (4)

1.一种高原地区露点仪的校正方法，其特征在于，所述校正方法包括以下步骤：
步骤(1)在低海拔平原地区使用渗透管法校正一台露点仪；在同一低海拔地区制备一系列钢瓶储存的不同含水量的SF6气体标准样品，并用校正好的露点仪在低海拔平原地区1个大气压，20℃条件下测试这一系列SF6气体标准样品，记录测试时的钢瓶温度，大气压力，以及样品的露点，根据高原含水量计算公式计算标准含水量Xi，获得一组标准数据，然后将标准样品和校正好的露点仪运送到高海拔地区；
步骤(2)在高海拔地区，用氮气将低海拔地区校正好的露点仪吹干，然后分别测试钢瓶储存的不同含水量的SF6气体标准样品，记录测试时的大气压，钢瓶温度，测量结果露点值，根据高原含水量计算公式计算标准含水量Xi'，分别比对同一瓶标准气体在低海拔平原地区测试的标准含水量Xi和高海拔地区测试的标准含水量Xi'，计算每个样品的测量偏差Si，要求所有点的偏差Si小于2％，否则停止校正，重新制备标准气体；
步骤(3)将低海拔地区校正好的露点仪和高海拔地区使用的露点仪进行串联，使用氮气吹干，然后分别测试钢瓶储存的不同含水量的SF6气体标准样品，从低浓度到高浓度分别通过两台串联的露点仪，记录测试时的钢瓶温度，大气压力，分别记录两台露点仪测量的露点值，根据高原含水量计算公式计算每个样品的标准含水量，低海拔校正过的露点仪测试结果为Yi，高海拔的露点仪测试结果为Yi'；
步骤(4)对两台露点仪的测试数据进行统计学的显著性比较分析，判断是否有显著性差异，如果有显著性差异，那就返厂维修校正，如果没有显著性差异，则继续使用；
所述步骤(1)～步骤(3)中所述高原含水量计算公式为：
Figure FDA0002258255220000011
式中：X为最终校正后标准状态的SF6中的微水含量，P2为露点对应的水蒸气压力，设备测试的结果是露点温度T2；查询冰的饱和蒸汽压表获得露点T2对应的水蒸气压力P2；R为理想气体常数；T1为设备温度；P1为现场大气压力；T3为标准状态的温度，一般取293.15K；
所述步骤(4)中所述统计学的显著性比较分析如下：
第一、要求Yi'/Yi值在0.98-1.02之间任何点偏离即认为露点仪有偏差需要返厂维修；
第二、为了证明数据的精确度是一致的需要进行方差比较如下：
f1＝n-1＝4；
Figure FDA0002258255220000022
f2＝n-1＝4；
取
Figure FDA0002258255220000023
和中较大的为
Figure FDA0002258255220000025
较小的为
Figure FDA0002258255220000026
Figure FDA0002258255220000027
设置显著性水平为0.10，查F表，F4,4,0.10＝4.11，若F小于F4,4,0.10，则露点仪的数据精确度一致，否则需要对露点仪进行返厂维修校正；
若数据精确度一致，为了证明两者之间没有系统误差，则还需要进行T检验；
将两台设备对应的数据做差：
di＝Yi'-Yi；
再计算配对数值的差值的标准偏差：
Figure FDA0002258255220000028
设置显著性水平为0.05，查t表，t4,0.05＝2.78，若t小于t4,0.05，则设备没有系统误差，不需要对露点仪进行继续的校正，否则需要对露点仪进行返厂维修校正；
步骤(2)中所述偏差Si计算公式为：偏差
Figure FDA00022582552200000210
每个样品都对应一个Si。
2.如权利要求1所述的高原地区露点仪的校正方法，其特征在于，步骤(1)、步骤(3)和步骤(4)测试过程中保证温度和大气压力处于稳定状态，使用前钢瓶恒温放置不少于24小时。
3.如权利要求1所述的高原地区露点仪的校正方法，其特征在于，步骤(3)使用的钢瓶储存不同含量的含水标准气体对高原环境的露点仪进行校正，将装有标准气体的钢瓶、校正好的露点仪与高原地区的露点仪采用密封性良好、直径一致的通气导管依次连接，首先用干燥的氮气吹扫两台露点仪中残留的水汽，然后依次从低含量到高含量将钢瓶中储存的微量水分标准气体用减压阀减压到0.5MPa，调整流量进入露点仪，测量样品的露点温度，记录两台露点仪的测量结果，每个含量的标准气体测量3次以上，根据数据稳定性情况，取结果的平均值。
4.如权利要求1所述的高原地区露点仪的校正方法，其特征在于，步骤(1)、步骤(2)和步骤(3)中所述含水标准气体是由不同含水量的SF6气体制备的，至少有5种不同含量的含水标准气体，其中至少包含含水量为300±50ppm和500±50ppm的气体。
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