武曉榮 馮麗蘋 王笑微 王 娟 王 騰

（1.西安熱工研究院有限公司，陜西 西安 710000；2.西安益通熱工技術(shù)服務(wù)有限責(zé)任公司，陜西 西安 710000）

0 引言

大型汽輪發(fā)電機(jī)一般采用水-氫-氫冷卻方式，機(jī)組運行過程中因設(shè)備故障、密封不良等原因會引起發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣泄漏至密封油系統(tǒng)、定子冷卻水系統(tǒng)、封閉母線套管等處。氫氣泄漏通道隱蔽復(fù)雜，漏氫點不易查找，嚴(yán)重影響發(fā)電機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)運行[1-4]。根據(jù)國家能源局印發(fā)的《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項重點要求（2023版）》中關(guān)于防止氫冷發(fā)電機(jī)漏氫的規(guī)定，應(yīng)在氫冷發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水箱、發(fā)電機(jī)勵磁罩殼內(nèi)、發(fā)電機(jī)出線箱內(nèi)等部位加裝漏氫監(jiān)測報警裝置（也稱“氫氣含量檢測裝置”），報警器量程范圍應(yīng)滿足0%～20%（體積濃度）測量要求，并應(yīng)結(jié)合機(jī)組檢修進(jìn)行定期檢定。

國家計量檢定規(guī)程JJG 693—2011《可燃?xì)怏w檢測報警器》（以下簡稱“檢定規(guī)程”）對可燃?xì)怏w檢測報警器的計量性能提出了通用技術(shù)要求，如示值誤差、重復(fù)性、響應(yīng)時間、漂移、報警功能及報警動作值等參數(shù)；同時，檢定規(guī)程中提出了統(tǒng)一的指導(dǎo)性檢定方法。目前，市場上相關(guān)產(chǎn)品種類繁多，檢定規(guī)程使用的檢定方法在指導(dǎo)具體檢定工作時不夠詳細(xì)和具體[5-6]?；诖?，本文通過對可燃?xì)怏w檢測報警器實際檢定過程中的影響因素進(jìn)行研究分析，提出了應(yīng)對措施，使檢定方法具體化，有利于減少因不同檢定人員對規(guī)程的理解不同、在檢定工作時細(xì)節(jié)處理的不一致帶來的誤差，提高檢定工作質(zhì)量，保證計量檢定結(jié)論準(zhǔn)確可靠。

1 環(huán)境條件影響因素

檢定規(guī)程中要求“環(huán)境溫度0～40 ℃；相對濕度＜85%；通風(fēng)良好，無干擾被測氣體”。實際檢定時除滿足上述要求外，還應(yīng)注意其他環(huán)境條件：1）控制環(huán)境溫度保持穩(wěn)定，溫度波動幅度盡量不超過5 ℃，避免因環(huán)境溫度變化引起氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的壓力、流量變化[7]，影響待檢定儀器測量值；2）確保儀器不受陽光直射、不正對空調(diào)出風(fēng)口；3）檢定場所不應(yīng)有影響檢定的強(qiáng)烈振動和強(qiáng)電場、強(qiáng)磁場的干擾[8]；4）室內(nèi)通風(fēng)良好且無強(qiáng)氣流，避免逸出氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)殘留過多，影響檢定結(jié)果和污染環(huán)境；5）如待檢定儀器使用說明書中對其性能設(shè)計的工作條件另有規(guī)定的，應(yīng)遵守其規(guī)定。

合適的環(huán)境條件是待檢儀器可以正常工作的基本要求，是計量檢定工作得以順利開展的前提。

2 檢定過程影響因素

2.1 儀器預(yù)熱與零點調(diào)整

儀器通電運行時內(nèi)部線路、電子元件會發(fā)熱，在儀器啟動初期更為明顯，會瞬間引起溫度變化，進(jìn)而影響儀器量程及零點，引起測量值漂移、不穩(wěn)定等情況。因此在檢定過程中需要儀器充分預(yù)熱[9-10]、預(yù)先放置一段時間，使其內(nèi)部達(dá)到熱平衡、線路電磁變化趨于穩(wěn)定。預(yù)熱完成后還應(yīng)進(jìn)行測量系統(tǒng)零點調(diào)整，確保儀器具有正常性能，可以進(jìn)入使用狀態(tài)。

對某電廠LH1500-B型、KQL1500型、B127型可燃?xì)怏w檢測報警器進(jìn)行檢定，3臺待檢儀器的滿量程FS均為0～100%LEL（可燃?xì)怏w的爆炸下限濃度，即4%H2），通入1.600%H2/Air（V/V）濃度氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，待檢儀器預(yù)熱不同時間后的測試結(jié)果如表1所示。

表1 待檢儀器預(yù)熱不同時間的測量結(jié)果

由表1可見，待檢儀器開機(jī)完成自檢后即開始工作（預(yù)熱時間0 min）的測量結(jié)果與其開機(jī)自檢并預(yù)熱30 min的測量結(jié)果相比，重復(fù)性較差且示值較小。因此，應(yīng)在待檢儀器充分預(yù)熱、計量性能穩(wěn)定正常時，再開展相應(yīng)檢定工作。

部分可燃?xì)怏w檢測報警器廠家建議預(yù)熱10 min，為保證不同廠家、不同型號儀器的預(yù)熱時間足夠充分，實際檢定過程建議預(yù)熱時間≥30 min。若檢定工作場所采取了控制環(huán)境溫度、相對濕度等措施時，預(yù)熱應(yīng)在環(huán)境條件趨于穩(wěn)定后進(jìn)行。

2.2 氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)通入時機(jī)控制

檢定規(guī)程中要求“采用與儀器所測氣體種類相同的氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)……標(biāo)準(zhǔn)氣體的濃度約為滿量程的10%、40%、60%……也可采用標(biāo)準(zhǔn)氣體稀釋裝置稀釋高濃度的氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)”。檢定時氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)通入被檢儀器路徑示意圖如圖1所示。

圖1 氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)通入被檢儀器路徑示意圖

為避免通氣瞬間氣體流量不穩(wěn)定造成氣流沖擊或管道內(nèi)殘余氣體引起待檢定儀器傳感器污染，實際檢定過程中，無論是直接采用相應(yīng)濃度氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，還是采用標(biāo)準(zhǔn)氣體稀釋裝置稀釋高濃度的氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，都需要控制其通入被檢定儀器的時機(jī)。通入氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)時應(yīng)先打開旁路流量計、關(guān)閉檢定用流量計，使氣體全部放空。待管路中原有氣體被完全置換、排空并且氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)濃度、流量穩(wěn)定時，再打開檢定用流量計，同時緩慢調(diào)小旁路流量計的開度，使相應(yīng)濃度、適宜流量的氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)擴(kuò)散或吸入被檢儀器。

2.3 氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)通入流量控制

氣體通入時機(jī)確定后，還應(yīng)根據(jù)被檢儀器的采樣方式（擴(kuò)散式或吸入式），使用流量控制器調(diào)節(jié)所需流量。

對某電廠（擴(kuò)散式）氫氣監(jiān)測儀在不同氣體流量條件下的響應(yīng)時間進(jìn)行檢定，結(jié)果如表2所示。

表2 （擴(kuò)散式）氫氣監(jiān)測儀響應(yīng)時間單位：s

由表2可以發(fā)現(xiàn)，不同的通氣流量下，待檢儀器響應(yīng)時間結(jié)果相差約20 s。雖均滿足規(guī)程中“擴(kuò)散式≤60 s”的要求，但若待檢儀器響應(yīng)時間接近判定臨界值時，則可能會受通氣流量大小的影響，得到“≤60 s”或“＞60 s”兩種截然不同的檢定結(jié)論，因此應(yīng)控制合適的通氣流量，避免影響檢定結(jié)論的準(zhǔn)確性。

檢定吸入式儀器時，檢定流量計通道應(yīng)完全打開，調(diào)整總流量使旁通流量計在檢定過程中保持有氣體放出，即保證檢定流量供氣量略大于待檢定儀器工作吸氣量，不得出現(xiàn)旁通氣路負(fù)壓倒吸外界空氣現(xiàn)象；同時檢定氣量不得過大，避免造成待檢定儀器傳感器鼓膜機(jī)械性損壞。

2.4 不同濃度氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)檢定順序控制

檢定時傳感器內(nèi)若殘留有高濃度氣體，會對低濃度值檢定點的示值讀數(shù)產(chǎn)生較大干擾。相比較而言，低濃度殘留氣體對高濃度檢定點示值讀數(shù)的影響則較小。因此，應(yīng)依照濃度由低到高的順序依次通入氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，通氣濃度順序如表3所示。

表3 氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)通入濃度順序表

實際檢定過程中不同濃度氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)切換時，應(yīng)在待檢定儀器示值歸零后進(jìn)行。首先通入濃度約為滿量程10%的氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，待檢定儀器在該濃度值下檢定項目完成后，停止通氣。其次通入零點氣體，使其示值歸零且計量性能處于穩(wěn)定狀態(tài)。再通入濃度較高一級（約為滿量程40%）氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，開展相應(yīng)檢定工作。重復(fù)上述操作，直至依照濃度由低到高的順序完成檢定規(guī)程要求的所有濃度的檢定項目。

2.5 檢定結(jié)果的重復(fù)性評定

檢定規(guī)程要求“通入約為滿量程40%的氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，記錄儀器穩(wěn)定示值Ci，撤去氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。在相同條件下重復(fù)上述操作6次”。按公式（1）計算的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為重復(fù)性：

式中：sr為單次測量的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為6次測量的平均值；Ci為第i次的示值。

檢定實施時需注意保證重復(fù)性測量條件，即相同的檢定人員在相同的地點、相同的條件下、使用相同的計量標(biāo)準(zhǔn)、按照相同的測量程序、短時間內(nèi)重復(fù)測量6次。每次測量前都應(yīng)通入零點氣體使待檢定儀器示值歸零。

2.6 響應(yīng)時間檢定

檢定規(guī)程要求“通入零點氣體調(diào)整儀器零點后，再通入濃度約為滿量程40%的氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，讀取穩(wěn)定示值，停止通氣，讓儀器回到零點。再通入上述氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，同時啟動秒表，待示值升至上述穩(wěn)定值的90%時，停止計時，記錄秒表顯示的時間。按上述操作方法重復(fù)測量3次，3次測量結(jié)果的算數(shù)平均值為儀器的響應(yīng)時間”。

檢定規(guī)程中測量響應(yīng)時間時未考慮氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)到達(dá)待檢定儀器前所耗用時間的影響。有研究認(rèn)為測量響應(yīng)時間應(yīng)從待檢定儀器零點開始有變化后計時，不應(yīng)從通氣時計時[5]。因此，計量檢定實施中應(yīng)從按照檢定規(guī)程測量出響應(yīng)時間中扣減掉氣體流經(jīng)管路所耗用時間。儀器響應(yīng)時間計算公式如下：

式中：t為待檢儀器響應(yīng)時間報告值；ti為待檢儀器響應(yīng)時間測量值；t0為從啟動流量控制器到有氣體流至被檢儀器所耗用時間。

3 檢定要點總結(jié)

針對可燃?xì)怏w檢測報警器的檢定，本文明確了以下檢定要點：

1）做好檢定前準(zhǔn)備工作，使環(huán)境條件滿足待檢儀器可以正常工作的性能設(shè)計要求。

2）儀器通電開機(jī)后至少預(yù)熱30 min，并進(jìn)行零值調(diào)整，使其內(nèi)部達(dá)到熱平衡，減少儀器數(shù)值漂移，確保儀器具有正常計量性能。

3）控制氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)通入待檢儀器的時機(jī)，避免流量控制器及氣體管路中殘余氣體產(chǎn)生干擾。

4）控制通入的氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)流量穩(wěn)定、大小適宜，避免引起待檢儀器示值波動。

5）檢定時依照濃度由低到高的順序依次通入氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。

6）檢定結(jié)果的重復(fù)性評定應(yīng)由相同檢定人員在相同地點、相同條件、短時間內(nèi)完成。

7）響應(yīng)時間報告值應(yīng)去除氣體標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)流經(jīng)管路所耗用時間的影響。

實際工作中，應(yīng)依據(jù)上述檢定要點，嚴(yán)格對可燃?xì)怏w檢測報警器進(jìn)行檢定，以保證檢定結(jié)論的可靠性和準(zhǔn)確性，滿足工作現(xiàn)場的使用要求。