专利名称：一种SF₆气体泄漏监测报警仪校验装置及校验方法
技术领域：
本发明涉及一种报警仪校验装置及校验方法，具体是一种SF6气体泄漏监测报警 仪校验装置及方法。
背景技术：
SF6气体是目前电力系统普遍应用的绝缘介质，由于它的比重很大，容易沉积在空 气的底部，容易造成人员因缺氧而窒息；此外，SF6气体会进行分解物具有剧毒，一旦发生泄 漏极有可能造成恶性事故。电力部门为了避免因SF6气体及其分解物质对现场工作人员造 成生命威胁，这几年作为安全反事故措施，在GIS等室内工作场所强行要求安装SF6气体监 测报警仪，主要检测环境空气中SF6气体含量和氧气含量，当环境空气中SF6气体含量超标 (SF6气体浓度> IOOOppm)、缺氧(氧浓度<18%)时，监控报警仪能立即进行声光报警，以 提醒工作人员采取安全措施；同时，系统自动启动风机来降低环境空气中SF6气体含量，为 工作人员提供了一种人身健康的安全保护措施。根据《中华人民共和国计量法》第九条规定用于安全防护、环境监测方面的监测 仪器属于强制检定计量器具，必须实行强制检定，检定校验周期一般为1年。但是由于SF6 气体泄露报警仪的校验需要多种不同浓度的SF6和O2标准气体，携带多种浓度的标准气体 至现场极不方便，也不现实，这使得电力部门无法开展SF6气体泄露报警仪的现场校验，导 致了绝大部分SF6气体泄露报警仪在运行过程中经常发出误报警信号或者装置已失灵无法 正常运行报警，成为了变电站的一种摆设，没有能够真正起到对人身健康的保护作用，为企 业生产埋下了极大的安全隐患。因此研发出一种适合现场使用的SF6气体泄露报警仪校验装置，对电力部门来说
具有重要意义。

发明内容
本发明为解决电力系统GIS等室内工作场所SF6气体泄漏监测报警仪难以校验的 难题，提供一种SF6气体泄漏监测报警仪现场校验装置及校验方法。本发明解决上述技术问题的技术方案如下—种SF6气体泄漏监测报警仪校验装置，该装置包含有三个不同流量的电子质量 流量计(1、2和3)、六个电磁阀(10、11、12、13、14和15)、快速接头(20)、微型空气泵(30)、 压力控制器(31)、储气罐(32)、空气净化器(33)、校验腔(80)、控制单元(50)、人机界面 (51)、SF6标准气钢瓶(70)、减压阀(71)和两个转子流量计(60和61)组成所述高浓度 SF6标准气钢瓶(70)与减压阀(71)、减压阀(71)与快速接头(20)、快速接头(20)与电子 质量流量计(1)、电子质量流量计(1)与电磁阀(10)分别用不锈钢或聚四氟乙烯管道密封 串列连接组成气路1 ；所述电子质量流量计(2)与电磁阀(11)用不锈钢或聚四氟乙烯管道 密封串列连接组成气路2 ；所述微型空气泵(30)与储气罐(32)、储气罐(32)与空气净化 器(33)、空气净化器(33)与电磁阀(14)、与电磁阀(14)与电子质量流量计(3)、电子质量
4流量计(3)与电磁阀(12)分别用不锈钢或聚四氟乙烯管道密封串列连接组成气路3 ；所述 电磁阀(15)的两端分别与电子质量流量计(1)、电子质量流量计(2)的进气端用不锈钢或 聚四氟乙烯管道密封连接；所述电磁阀(13)的两端分别与电子质量流量计(2)和电子质量 流量计(3)的进气端用不锈钢或聚四氟乙烯三通密封连接；所述将电磁阀(10、11和12)的 出口用不锈钢或聚四氟乙烯四通密封连接，并用三通分别与转子流量计(60)和转子流量 计(61)进口端密封连接；所述转子流量计(61)出口与校验腔(80)进口(81)用软胶管密 封连接；所述人机界面(51)用电源线和信号线经过控制单元(50)分别与电子流量计(1、2 和3)、电磁阀(10、11、12、13、14和15)、压力控制器(31)和微型空气泵(30)连接，其中压 力控制器(31)的压力传感器通过螺纹密封嵌入到微型空气泵(30)出气端管道内。上述方法是SF6气体泄漏监测报警仪校验装置对SF6气体浓度传感器校验方法，该 方法的操作步骤如下1)打开高浓度SF6标准气体钢瓶(70)的阀门及快速接头(20)调节阀，通过减压 阀(71)调节到合适的SF6气体压力；2)在校验装置人机界面(51)输入高浓度SF6标准气体的浓度值、需要配制的SF6 气体浓度值以及输出流量值，按下启动键，微型空气泵(30)启动；3)控制单元(50)依据上述输入值计算确定SF6和空气各自需要的流量，以电子质 量流量计(1)作为SF6的流量通道，并根据空气流量大小自动选择合适的电子质量流量计 (2或3)作为空气流量通道，当空气流量小于或等于400ml/min时，开通电磁阀(10、11、13 和14)，关闭电磁阀(12和15)，当空气流量大于400ml/min时，开通电磁阀(10、12和14)， 关闭电磁阀(11、13和15)，并通过控制电子质量流量计(1)、电子质量流量计(2或3)的配 比输出需要浓度的SF6气体；4)将校验腔(80)倒扣在报警仪的SF6传感器上，使校验腔(80)与地板相对密封， 维持一定的时间，使校验腔(80)的SF6气体浓度稳定；5)在报警仪的显示屏上读取SF6浓度显示值，在校验装置的人机界面(51)上读取 输出的SF6浓度值，通过比较两者的差别，即可确定报警仪的SF6浓度检测误差。上述方法是SF6气体泄漏监测报警仪校验装置对氧气浓度传感器校验方法，该方 法的操作步骤如下1)打开高浓度SF6标准气体钢瓶(70)的阀门及快速接头(20)调节阀，通过减压 阀(71)调节到合适的SF6气体压力；2)在校验装置人机界面(51)输入空气中氧气含量值(一般默认为21%)、需要配 制的氧气浓度值以及输出流量值，按下启动键，空气泵启动；3)控制单元(50)依据上述输入值计算确定SF6和空气各自需要的流量，根据SF6 流量大小自动选择合适的以电子质量流量计(1或2)作为SF6的流量通道，电子质量流量计 (3)作为空气流量通道，当SF6的流量小于或等于20ml/min时，开通电磁阀(10、12和14)， 关闭电磁阀(11、13、15)，当空气流量大于201111/1^11时，开通电磁阀(11、12、14和15)，关闭 电磁阀(10、13)，并通过控制电子质量流量计(1或2)、电子质量流量计(3)的配比输出需 要浓度的氧气；4)将校验腔(80)倒扣在报警仪的SF6传感器上，使校验腔(80)与地板相对密封， 维持一定的时间，使校验腔(80)的氧气浓度稳定；
5)在报警仪的显示屏上读取氧气浓度显示值，在校验装置的人机界面(51)上读 取输出的氧气浓度值，比较两者的差别，即可确定报警仪的SF6浓度检测误差。本发明的益效是本发明解决了电力系统GIS等室内工作场所SF6气体泄漏监测 报警仪难以校验的难题，提供一种SF6气体泄漏监测报警仪现场校验装置及校验方法。只 需携带一瓶单一浓度的SF6S准气体，通过校验装置与空气自动混合，稀释为需要的各种浓 度SF6和O2气体，给现场校验SF6监测报警仪提供一种结构紧凑、携带方便的技术手段。


图1是本发明SF6气体泄漏监测报警仪校验装置结构示意图。图中，电子质量流量计1、2和3，电磁阀10、11、12、13、14和15，快速接头20，微型 空气泵30，压力控制器31，储气罐32，空气净化器33，控制单元50，人机界面51，SF6标准气 钢瓶70，减压阀71，转子流量计60和61，校验腔80。图2是本发明校验腔80示意图。图中，进气口 81，排气口 82。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。该装置的气体配制采用质量流量控制法，不同气体流过电子质量流量计1、2和3 的某一管段时所带走的热量不同从而得到不同的电信号，通过对这个电信号的处理，最后 得到各种气体的质量流量信号，质量流量的控制则是根据检测的质量流量信号经过与标准 信号比较后得到控制信号，该控制信号用来控制电子质量计的电磁阀开度，控制精度可以 达到在(满刻度)以内。如图1所示，该校验装置至少包括有如下部件1.电子质量流量计1、2和3 通过控制单元50控制，按需要为系统提供稳定SF6* 空气流量。2.控制单元50:通过与电子质量流量计1、2和3，电磁阀10、11、12、13、14和15， 压力控制器31，空气泵30的连接，检测、反馈、计算、控制、显示上述部件的各种技术参数。3.人机界面51与控制单元50连接，为人机交流提供参数录入、显示等功能。4.电磁阀10、11、12、13、14和15接收控制单元50指令控制各气路的开断时间；5.压力控制器31通过检测空气泵30出口的气体压力，控制空气泵的启动或停 止；6.空气泵30为系统提供压缩空气；7.储气罐32存储空气泵30压缩的空气，为系统提供稳定的空气压力；8.空气净化器33实现对空气的过滤，防止杂质进入电子质量流量计1和2。9.转子流量计60和61为SF6泄漏报警仪的检测器校验工作提供需要的混合标准 气体流量。10.快速接头20用于与外部标准气体的连接及开断控制；11.校验腔80为报警仪SF6传感器和氧气传感器的校验创造一个相对密封的空 间，并提供恒定浓度的标准气体；
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质量流量控制法以质量流量的形式对每一路原料气进行单独控制，而每一路气体 的质量流量根据配气比例计算而来。由于是单独的质量流量控制，因而压力及温度等环境 参数的变化不会对气体流量和配气比例产生影响，不会因压力控制精度影响气体流量的控 制。采用高精度的质量流量计，控制稀释气体及组分气体的流量。为了提高仪器的性能，保 证气体配制精度，该装置采用高精度电子质量流量计，其控制精度小于满量程。并选用 3个不同量程的电子质量流量计可自由组合使用(氮气标定量程分别为20、500、IOOOml/ min)，可保证最高配气精度的同时提高了配比范围。采用3个电子流量计形成3个气体通 路，可模拟现场实际情况，配出双组分的标准气体。在SF6标准气体稀释过程中，用纯净空气作为稀释气体，在装置内置微型空气泵 (30)可省去现场空气瓶的携带，并降低了工作成本，空气系统中连接有储气罐(32)和压力 控制器(31)，空气过滤器(33)，保证了空气压力的稳定和空气的净化。由于空气泵产生的 压力有一定的波动，因此在空气泵后放置储气罐并用压力传感器检测其内部压力，实时检 测气泵的运行状态，确保系统正常运行。在储气罐后端安装空气净化装置，防止对电子质 量流量计的污染影响，提高了流量控制精度。高浓度SF6标准气体采用氮气为底气，浓度在 5% -20%为宜，如果浓度太高，将要加大稀释比例，当稀释比例过大，将难于保证配气的精 度；如果浓度太低，稀释比例小，容易获得较高配气精度，但是要消耗太多的标准气体，增加 购买标准SF6气体的成本，同时也减少了定量标准气体的连续工作时间。在氧气浓度配制过程中，以空气为原料气，正常情况下空气中含有21%左右的氧 气，当大气压发生变化时，氧气浓度也会有所变化，其变化量可以通过测量大气压力查文献 资料获得。为了省却携带钢瓶的麻烦，稀释气采用SF6S准气体(氮气为底气)，因3&气 体泄漏监测报警仪的报警点为18%，因此氧气传感器的校验范围在15% -21%已经完全 满足报警仪的使用要求，所以采用SF6标准气体稀释气耗用量并不大。实施例1SF6浓度传感器1500 U 1/1监测点的校验[输出流量1000ml/min,浓度为1500U 1/1的SF6气体]1.打开浓度为10%的SF6标准气体钢瓶70的阀门及快速接头20调节阀，通过减 压阀71调节SF6气体压力为0. IMPa ；2.在校验装置人机界面51输入SF6标准气体的浓度值10%、需要配制的SF6气体 浓度值1500 W 1/1以及输出流量值lOOOml/min，按下启动键，微型空气泵30启动；3.控制单元50依据上述输入值计算出SF6和空气配气比例为1500 ul/ 1 IOOOOOu 1/1 [10% ]= 3 200，SF6 和空气各自需要的流量分别为 15ml/min、985ml/ min，并根据流量大小自动选择量程为20ml/min的电子质量流量计作为SF6通道，选择量程 为lOOOml/min的电子质量流量计3分别作为空气通道，发出控制信号打开电磁阀10、12和 14，关闭电磁阀11、13和15，并通过电子质量流量计1和3的信号检测反馈实时控制电子 质量流量计1和3的输出流量，经输出管道混合后输出流量lOOOml/min、浓度为1500 W 1/1 的SF6气体；4.将校验腔(80)倒扣在报警仪的SF6传感器上，使校验腔(80)与地板相对密封， 调节转子流量计61阀门控制校验腔80需要的流量，为了维持校验需要的流量，可以通过调 节转子流量计60阀门将多余的气体排入到大气中；
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5.维持一定的时间，使校验腔80的SF6气体浓度稳定，在报警仪的显示屏上读取 SF6浓度显示值，在校验装置的人机界面51上读取输出的SF6*度值，通过比较两者的差别， 即可确定报警仪的SF6浓度检测误差。实施例2氧气浓度传感器15%氧气浓度监测点的校验[输出流量1400ml/min，浓度为15%的氧气]1.打开浓度为10%的SF6标准气体钢瓶70的阀门及快速接头20调节阀，通过减 压阀71调节SF6气体压力为0. IMPa ；2.在校验装置人机界面51输入空气中氧气的浓度值21%、需要配制的氧气浓度 值15%以及输出流量值1400ml/min，按下启动键，空气泵30启动；3.控制单元50依据上述输入值计算出空气和SF6配气比例为15% 21% = 5 7，SFf^P空气各自需要的流量分别为400ml/min、1000ml/min，并根据SF6流量400ml/ min的大小自动选择量程为500ml/min的电子质量流量计2传输SF6,选择lOOOml/min的 电子质量流量计3传输空气，发出控制信号打开电磁阀11、12、14和15，关闭电磁阀10和 13，并通过电子质量流量计2和3的信号检测反馈实时控制电子质量流量计2和3的输出 流量，经输出管道混合后输出流量1400ml/min、浓度为15%的氧气；4.将校验腔(80)倒扣在报警仪的SF6传感器上，使校验腔(80)与地板相对密封， 调节转子流量计61阀门控制校验腔80需要的流量，为了维持校验需要的流量，可以通过调 节转子流量计60阀门将多余的气体排入到大气中；5.维持一定的时间，使校验腔80的氧气浓度稳定，在报警仪的显示屏上读取氧气 浓度显示值，在校验装置的人机界面51上读取输出的氧气浓度值，通过比较两者的差别， 即可确定报警仪的氧气浓度检测误差。
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权利要求
一种SF6气体泄漏监测报警仪校验装置，其特征在于，该装置包含有三个不同流量的电子质量流量计(1、2和3)、六个电磁阀(10、11、12、13、14和15)、快速接头(20)、微型空气泵(30)、压力控制器(31)、储气罐(32)、空气净化器(33)、校验腔(80)、控制单元(50)、人机界面(51)、SF6标准气钢瓶(70)、减压阀(71)和两个转子流量计(60和61)组成所述高浓度SF6标准气钢瓶(70)与减压阀(71)、减压阀(71)与快速接头(20)、快速接头(20)与电子质量流量计(1)、电子质量流量计(1)与电磁阀(10)分别用不锈钢或聚四氟乙烯管道密封串列连接组成气路1；所述电子质量流量计(2)与电磁阀(11)用不锈钢或聚四氟乙烯管道密封串列连接组成气路2；所述微型空气泵(30)与储气罐(32)、储气罐(32)与空气净化器(33)、空气净化器(33)与电磁阀(14)、与电磁阀(14)与电子质量流量计(3)、电子质量流量计(3)与电磁阀(12)分别用不锈钢或聚四氟乙烯管道密封串列连接组成气路3；所述电磁阀(15)的两端分别与电子质量流量计(1)、电子质量流量计(2)的进气端用不锈钢或聚四氟乙烯管道密封连接；所述电磁阀(13)的两端分别与电子质量流量计(2)和电子质量流量计(3)的进气端用不锈钢或聚四氟乙烯三通密封连接；所述将电磁阀(10、11和12)的出口用不锈钢或聚四氟乙烯四通密封连接，并用三通分别与转子流量计(60)和转子流量计(61)进口端密封连接；所述转子流量计(61)出口与校验腔(80)进口(81)用软胶管密封连接；所述人机界面(51)用电源线和信号线经过控制单元(50)分别与电子流量计(1、2和3)、电磁阀(10、11、12、13、14和15)、压力控制器(31)和微型空气泵(30)连接，其中压力控制器(31)的压力传感器通过螺纹密封嵌入到微型空气泵(30)出气端管道内。
2.权利要求1所述的SF6气体泄漏监测报警仪校验装置的校验方法，其特征在于，所述 方法是SF6气体泄漏监测报警仪校验装置对SF6气体浓度传感器校验方法，该方法的操作步 骤如下1)打开高浓度SF6标准气体钢瓶(70)的阀门及快速接头(20)调节阀，通过减压阀 (71)调节到合适的SF6气体压力；2)在校验装置人机界面(51)输入高浓度SF6标准气体的浓度值、需要配制的SF6气体 浓度值以及输出流量值，按下启动键，微型空气泵(30)启动；3)控制单元(50)依据上述输入值计算确定SFf^P空气各自需要的流量，以电子质量 流量计(1)作为SF6的流量通道，并根据空气流量大小自动选择合适的电子质量流量计(2 或3)作为空气流量通道，当空气流量小于或等于400ml/min时，开通电磁阀(10、11、13和 14)，关闭电磁阀(12和15)，当空气流量大于400ml/min时，开通电磁阀(10、12和14)，关 闭电磁阀(11、13和15)，并通过控制电子质量流量计(1)、电子质量流量计(2或3)的配比 输出需要浓度的SF6气体；4)将校验腔(80)倒扣在报警仪的SF6传感器上，使校验腔(80)与地板相对密封，维持 一定的时间，使校验腔(80)的SF6气体浓度稳定；5)在报警仪的显示屏上读取SF6浓度显示值，在校验装置的人机界面(51)上读取输出 的SF6浓度值，通过比较两者的差别，即可确定报警仪的SF6浓度检测误差。
3.权利要求1所述的SF6气体泄漏监测报警仪校验装置的校验方法，其特征在于，所述 方法是SF6气体泄漏监测报警仪校验装置对氧气浓度传感器校验方法，该方法的操作步骤 如下1)打开高浓度SF6标准气体钢瓶(70)的阀门及快速接头(20)调节阀，通过减压阀(71)调节到合适的SF6气体压力；2)在校验装置人机界面(51)输入空气中氧气含量值(一般默认为21%)、需要配制的氧气浓度值以及输出流量值，按下启动键，空气泵启动；3)控制单元(50)依据上述输入值计算确定SFf^P空气各自需要的流量，根据SF6流量 大小自动选择合适的以电子质量流量计(1或2)作为SF6的流量通道，电子质量流量计(3) 作为空气流量通道，当SF6的流量小于或等于20ml/min时，开通电磁阀(10、12和14)，关闭 电磁阀(11、13、15)，当空气流量大于201111/1^11时，开通电磁阀(11、12、14和15)，关闭电磁 阀(10、13)，并通过控制电子质量流量计(1或2)、电子质量流量计(3)的配比输出需要浓 度的氧气；4)将校验腔(80)倒扣在报警仪的SF6传感器上，使校验腔(80)与地板相对密封，维持 一定的时间，使校验腔(80)的氧气浓度稳定；5)在报警仪的显示屏上读取氧气浓度显示值，在校验装置的人机界面(51)上读取输 出的氧气浓度值，比较两者的差别，即可确定报警仪的SF6浓度检测误差。
全文摘要
本发明公开了一种SF6气体泄漏监测报警仪校验装置及方法，校验装置包含有精密电子质量流量计、电磁阀、空气泵、压力控制器、快速接头、转子流量计、控制单元、人机界面、流量控制阀及连接管道构成，通过电子质量流量计将高浓度SF6标准气体与空气混合，稀释为需要的各种浓度SF6标准气体和氧气，以达到校验SF6气体泄漏监测报警仪检测的准确性和重复性的需求。使用本发明的校验装置，可以避免携带大量的SF6标准气及稀释气钢瓶，具有简单、快速、准确以及自动化程度高的特点，为SF6气体泄漏监测报警仪现场校验工作提供极大的便利。
文档编号G01N33/00GK101943691SQ201010191929
公开日2011年1月12日 申请日期2010年5月18日 优先权日2010年4月14日
发明者余志祥, 喻敏, 孙立衡, 朱立平, 王琪, 谭学园, 赵玉萍, 陈立文, 黄云光 申请人:广西电网公司电力科学研究院