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氢冷机组漏氢检测技术研究报

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氢冷发电机组漏氢检测技术研究报告李霖

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氢冷发电机组漏氢检测技术研究报告李霖

低、响应和恢复时间短、工作温度低以及气电转换过程中不消耗氢等优点。

但同时主要存在两方面不足：(1)线性范围窄，钯管本身对氢气的响应是非线性

的，浓度越高响应越低，需要在仪器设计上采用线性化补偿电路使读数线性化；

(2)稳定性较差，输出特性随环境温度、湿度等影响而漂移，需采取补偿措施。

金属铂氢敏传感器由铂丝气敏元件、放大电路、变送电路组成。其中的铂丝

气敏元件属于接触燃烧式气敏元件。其检测原理是：氢气与空气中的氧在铂丝

表面发生氧化反应，产生反应热，使得作为敏感材料的铂丝温度升高，电阻值

相应增大，进而通过测定铂丝的电阻变化值检测氢气浓度。此类传感器具有对

气体选择性好、线性度好、受温湿度影响小、响应快、计量准确、寿命较长的

特点。其不足之处是：只能测量有氧环境中的氢气浓度。

此外亦有将燃料电池气体传感器应用到漏氢在线监测中的提案，此类传感器

稳定且灵敏度高，免维护且成本低，但尚未有大规模商业化案例。

1.漏氢在线监测设备案例分析

4.1LH1500

光力科技一直专业从事煤矿安全监控仪器设备、电力行业大型设备运行状态

安全监控仪器设备的开发、生产和销售，其公司生产的LH1500漏氢在线监测装

置被焦作电厂，惠州电厂等电厂广泛使用。该设备在使用后可对发电机氢内漏

进行多点在线监测，有效的提高了安全性减少了非停情况发生。

该监测仪采用英国IGD公司纳米管束采样头，在保障氢高透过性的同时又具

有极高的油、水隔断性，不必担心内冷水箱满水位时浸泡探头、损坏仪器和设

备的问题。该设备可将待测环境氢气浓度信号转化为工业标准的4～20mA电流

信号远传输出。主机既可现场安装，也可远离现场安装，设RS485数字接口，

可与DCS连接。

对于此设备存在的问题包括：(1)部分大容量发电机内冷水箱采用充氮微正压

运行方式，其内冷水箱内往往存在氧气不足、氢气积累的问题，进而影响铂电

阻氢敏传感器的准确性，建议此类机组使用带有氧浓度补偿的传感器；(2)出现

漏氢状况后如探头长期处于漏氢环境中会减少使用寿命；(3)作为现场设备单独

使用时，仅记录每日浓度最大值，无法显示历史曲线，可对其功能进行改进发

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挥最大效能。

4.2HK-1

由华北电力试验研究院、中国科学半导体所和天津发电检修公司共同研发的

HK-1型发电机漏氢在线监测仪，具有在线监测氢冷发电机封闭母线以及油、水

系统中的漏氢浓度，显示测点氧浓度变化趋势，定额报警等功能。该设备属于

钯栅氢敏传感器型，由探头、二次仪表和连接电缆三部分组成。探头部分由氢

敏传感器和采样气室组成，探头主要部件为钯管，它作为氢敏元件具有对氢气

选择性好，灵敏度高、响应和恢复时间短、工作温度低以及气—电转换过程中

不消耗氢等优点。气室具有特制的透氢膜片，可以使氢气透过而阻住水分、灰

尘及油雾等对传感器的损害。

此类漏氢在线监测仪从89年投入使用，94年获得电力工业科技进步三等奖，

在华能北京热电等华北地区多家电厂使用，至今在许多电厂已使用多年，不仅

技术稳定成熟，现场反应也较好，能达到发电机漏氢状况在线监测的目的，为

漏氢点寻找和及时处理提供了根据。

由于钯管对氢气的敏感度是非线性的，这是其自身的一个缺点，在仪器中加

入了线性校正电路后可克服此缺点。此外钯管惧怕水汽、油和灰尘等的污染，

早期的钯管工作性能也不够稳定，工作时间长了会出现读数误差增大的所谓“慢

漂”现象，即无氢气浓度变化时仪表读数缓慢偏离原位，