国内外典型sf6检漏仪比较.doc

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主流sf6检漏仪装置分析(初稿)
Analysis of the mainstream sf6 leak detector device

上海科石科技发展有限公司 徐一明 金学江 201318
摘要：
Sf6检漏仪在gis组合电器及其零部件、检测器件的生产、检验、使用、巡检等环节都具有重要的作用，随着产品电压等级的提高，对于检漏装置的精度、稳定性、使用方便性提出了更高的要求，为了帮助我们行业从业人员了解各类检漏装置，方便的选用，我们对行业内的主要检漏装置的原理和典型代表产品进行分析。
文章涉及定性、定量检漏仪，重点对于各种原理的代表性检漏装置进行了分析比较。
Sf6 leak detector in the combination of gis and its spare parts, testing device of the production, inspection, use and inspection plays an important role, with the improvement of product voltage grade, for leakage detection precision, stability, use convenient put forward higher request, in order to help our industry professionals to understand all kinds of leak detection device, convenient use, within the industry on our major leak detection device principle and the typical representative of the product were analyzed.

Sf6检漏仪一般可分为定性检漏仪和定量检漏仪。
定性检漏仪一般精度较低，方便携带，价格便宜；而定量检漏仪往往用于精度要求高、使用频率高的场所；
我们常见的定性检漏仪的型号和品牌
品牌
型号
最高精度
重量
TIF
XP-1A
1ppm
560g

5750a
4.6g/y
600g
Rayge
Ld2000
3ppm
560g
INFICON
D-tek
3g/y
540g

HLD5000
0.5g/y
4.5Kg
注: g/y指的是年泄漏量，克/年。
这些产品的原理大致相同，基本上采用电晕原理,负极性捕获,其基本工作方式是在探测器软管头部有个微型的传感器,传感器采用一种合金材料制造,在工作时能产生2000v左右的微电流高压，进入软管端部的氟类分子在高压状态产生不同的电信号，浓度不同，电信号强度不同。
负极性捕获的原理，来自于氟类分子的负极状态的吸附力是空气的数十倍的这样一个物理特性，在设计时让探测器金属软管带负极电，来提高氟类气体的吸入量。
在实践中发现负极性吸附实际的吸附力很弱，设计人员在探测器内部增加一个采样泵，或者说是一个吸入风机，这个装置的重要作用在于加强了吸附力，可以比前者更好的解决了吸入的问题。
我们曾经做了一个比较试验，将其中一个探测器的采样泵拆除，比较二者的区别。未拆除的采样泵的称样品1，拆除采样泵的称样品2

1、 两块设备在相同距离上检测SF6气体泄漏，样品1反应相对要快些，样品2反应慢3—5秒钟。
2、当SF6钢瓶阀关闭后，过40分钟再次测试，样品2未能检测到SF6气体泄漏，而样品1可以检测到气体泄漏。
在使用中 ，大家在享受定性检漏仪轻巧便携的方便同时，感到精度不高和不稳定、容易失效。
失效的原因分析：
●金属物质高电压状态裸露在空气中，快速氧化是必然的；所以其高电压电晕的原理决定了其传感器快速失效的根本原因。也决定了其不适用于长期工作。有时候不稳定或者误报，就是传感器失效的开始。
较低的精度分析：
●由于采用负极性捕获加采样泵的吸附方式，其吸入的气体与真实的泄漏点气体浓度存在较大的差异，无法真实的显示泄漏点气体的浓度，所以其检测的精度往往低于1ppm。
同时由于低吸附力而无法排出的特点，对于灰尘油污等的污染会比较敏感，特别是灰尘很容易污染仪器，所以设计人员在探测器头部增加了防止灰尘和油污的防尘纱布，这样的设计可有效的减少由于灰尘等引起的传感器失效。

综合以上分析：定性检漏仪产品是一种便携、价格底、适用于大漏和偶尔使用的检漏工具。
根据国家电网的相关要求，以及越来越多的超高电压等级产品的使用，定性检漏这类产品的使用已经受到极大的限制，在很多的场合已经不适用这种虽然携带方便，但是不很稳定、精度不高的检测仪器。

定性检漏仪未来研究的方向：
●降低传感器的工作电压，减缓工作时的氧化；
●改进传感器合金的配方和工艺，减缓氧化；
●提高被测泄漏气体的吸入率，还原泄漏点的真实气体成分。

定量检漏仪，目前市场上出现的定量检漏仪品种很多，我们根据原理来划分一般可分为高频磁场电离、红外、激光、 电子捕获检测器(ECD) 、激光光-声检测原理、负离子捕获；

一、高频磁场电离的工作方式是采用一个高精度的真空泵吸入可能含有sf6分子的气体，在频率高达200，000MHz的电离腔内对吸入的气体进行电离，根据吸入的气体含sf6浓度高低产生一个不同的电信号。目前国内的典型产品： 上海科斯达的lf-1d、lf-1e等产品等；
二、电子捕获检测器ECD)是一种对痕量电负性(亲电子)有机化合物的分析很有效的检测器。它只对电负性物质有信号，样品电负性越强，给出的信号越大，但对不具电负性的物质则没有信号输出。该检测器的灵敏度很高。
电子捕获检测器对卤化物，含磷、硫、氧的化合物，硝基化合物，多环芳烃，共轭羰基化合物，金属有机物，金属化合物，甾族化合物等电负性物质，都有很高的灵敏度，其检出限可达10ug／mL。典型的产品是美国USON公司Q200;
三、采用激光光-声检测原理，红外激光源和特殊光声传感器技术保证了SF6的高灵敏度探测因此降低误报警的次数，SF6气体主要吸收波长在10.55微米左右的红外线辐射。仪器使用红外激光源以及这个波长的光学带通波滤器，这使得这个设备专门适用于SF6，避免了其它物质在泄露探测中可能的干涉。典型的产品有DEVELOT生产 的LLD-100型SF6定量检漏仪。
四、红外线原理检测仪的主要技术结构特点是它的灵敏性、响应时间及稳定性抵抗湿度和毒性气体。 基于双波无弥散红外线的技术原理，因为红外线的变化对于不同的气体有着不同波长及变化。反以能够用于测量单个的气体，对于其它的气体没有任何反应。而且能够真实的测量出SF6气体的真正含量。典型产品法国 IAC510 GT-01 红外线双波SF6检测仪,
武汉国电西高的GDWG-VSF6 ；
五、负离子捕获
利用负极性吸附的原理，吸入探测器口的可能含sf6的气体，不需要放射源、无额外供气。

我们对这几个原理的产品进行比较:
高频磁场电离原理,主机内部有一个高精度的真空泵，流量为1l/s,要求极限真空度达到6.2*10 -4pa,可最高感应浓度体积比为10-8的sf6气体,探测器的内部设有电离腔，电离腔工作时最高频率可以到达200,000MHz,电离腔通过线路连接信号放大器，信号放大器通过线路分别连接液晶显示屏和音频报警电路，探测器与主机为分体式，具有携带方便、灵敏度高、稳定性好、响应速度快、探头不会中毒、不产生有毒气体、没有辐射源、防灰尘堵塞等特点。
1 l/s持续流量可有效防止吸入的灰尘对传感器的污染、堵塞；
吸入的气体迅速排空，达到快速恢复的效果；
对于吸入的高浓度气体也能迅速排空，探测器不中毒；
6.2*10 -4pa的真空度，吸入的混合空气没有被稀释，保持了吸入空气中sf6气体的真实浓度；
采用分体式设计，探测器部分仅重0.8kg,方便使用；
采用低压高频的电离腔，确保传感器可以持续稳定使用，连续工作时间超过8小时；
●测量精度：0.01ppm
●测量范围：10～10（体积比）
●响应时间：不大于1秒
●指示方式：液晶显示，声音报警
●探测器软管长度：3米
●重量：探测器部分0.8Kg;
●重量：主机部分9.0Kg;

Lf-1e

采用电子捕捉探测（ECD）原理，探枪内部含有低功率放射源。测量泄漏，当示踪气压略高于周围环境气压时，测试成分中的示踪气充满。该条件将导致示踪气通过任何裂缝、小孔或多孔渗水区域泄漏。
技术规范：
探测限值
●泄漏率：1X 10-8mL/s SF6(若选择可选的毛细管入口探头，则为1x10-10mL/s SF6)
浓度：0.01 ppm
●测量范围：1X 10-8mL/s --1X 10-5mL/s（H烧结片）
1X10-10 mL /s --1X10-7mL/s(毛细管入口探头）
1X 10-6mL/s --1X 10-3mL/s（L烧结片）
●尺寸：箱体：43X 40X 23 cms
●重量：探测器：0.9公斤
●电子控制单元：12公斤
●探测器：ECD微型电子捕获探测器
●响应时间： <1秒
●恢复时间： <2秒
●显示：数字字母显示，以ml/sec, ppm, gm/yr和oz/yr显示
●气源：内置600毫升高纯度氩气瓶，压力100bar，可连续使用18个小时
●充电电池：充电时间10个小时，可工作8个小时

Q200

采用激光光-声检测原理的SF6定量检漏仪，检测灵敏度达到1×10-9cm3/秒 (0.002克/年)，最高精度可达到0.001ppm,同时存在一定程度的误报。
技术参数：
●SF6检测灵敏度：1×10-9 cm3/秒（0.002 克/年）
●探测器类型：光声探测器
●气体流动速度：0.5-1升/分钟
●响应时间：1-2秒
●启动时间：30秒
●仪器重量：4公斤
●显示单元重量：0.2公斤

采用双波无分散红外特点：重量轻、便携式、无放射源，但最高精度只有1ppm,同时存在一定的误报。
●测量范围：0～1500ppm
●灵敏度：1ppm
●重复性：0.3%
●储存温度等级：-40～+70℃
●操作环境：温度：-10～+60℃ 相对湿度：≤90%RH
●采样方式：内置电磁隔膜泵，自动吸入式
●报警方式：声光报警
●工作电压：220VAC±10% 50Hz，交直流两用，连续工作数小
●重量：控制台：25 kg，探测器：0.5kg

IAC510 GT-01

采用负离子捕获原理特点：
主要性能参数：
●灵敏度： 标准型1 ppm
高灵敏度0.1ppm
●响应时间：0.5秒
●恢复时间：0.5秒
●报警：声音输出，探测器振动，状态信号；
●重量： 主机11Kg,探测器0.56Kg
●工作温度：0～+50℃
●电源：交流内置充电电池

Ldd2008

下面我们将各类原理典型检漏产品列表比较，便于大家的选择。
项目
高频磁场
电子捕捉探测（ECD）原理
激光光-声检测原理
双波红外
负离子捕获
代表型号
Lf-1e
Q200
Lld-100
IAC510 GT-01
Ldd2008
测量范围（ppmv)
10～10 
10～10-5
10-9～10-5
0-10-3
无说明
测量精度
0.01ppmv
0.01ppmv
0.001ppmv
1ppmv
0.1ppm
恢复时间
小于1秒
小于1秒
小于1秒
3-5秒
小于1秒
响应时间
不大于1秒
小于1秒
1-2秒
2-3秒
0.5秒
指示方式
声音报警
液晶显示
液晶显示
液晶显示
声光报警
声音报警
震动
有无辐射源
无
有
无
无
无
能否防尘
能
不能
能
不能
不能
有否误报
无
无
偶尔有
偶尔有
偶尔有
环境温度
-10℃-50℃
无说明
无说明
-10℃-60℃
-10℃-60℃
功率
180-250W
无说明
10W
微功率
微功率
净重
提枪0.8Kg
提枪0.9Kg
提枪1.2Kg
提枪0.5Kg
提枪0.6Kg
主机9.0Kg
主机12.0Kg
主机4.0Kg
主机2.5Kg
主机11.0Kg

综述:
在以上五个原理的产品中,
精度比较低的产品是红外原理和负离子捕获原理的产品,精度最高的是激光光声原理;
偶然误报的是后面三个原理的产品;
有辐射源的是电子捕捉探测（ECD）原理;
目前实现批量国产化的是高频磁场电离、红外原理、负离子捕获；性价比特好，相同精度产品价格相差数倍。

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