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氢冷机组漏氢检测技术研究报告

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–北京科东公司工程二部

摘要：收集发电厂目前所使用的漏氢检测技术并进行分析，对氢冷检测装置的典型厂家进行案例调查，结合发电厂对此类产品需求和产品功能特性进行分析。

关键词：漏氢检测漏氢监测仪氢冷机组

引言

氢气在空气中的爆炸极限浓度为4.0%－75.6%，且氢气在空气中的最小发火能量为0.019mJ，非常容易着火爆炸。而在火力发电厂中一些发电机因损耗产生的热量往往需要通过氢气来进行冷却。为此，如何进行实时的漏氢检测（或者当前空气中的氢气浓度检测）就成为这些发电厂十分关注的安全问题之一。

本报告收集并分析了当前发电厂可以采取哪些技术来对氢气浓度进行实时监测，对这些技术进行了分析。并对采用这些技术的典型厂家代表进行背景调查和案例调查，同时结合发电厂对这类产品的具体要求对其产品的功能和特性进行了分析。

漏氢检测在电厂中使用状况

目前我国大中型机组普遍使用水氢氢冷却方式，漏氢状况时有发生。有直接从外壳泄漏到大气的外漏，也有泄漏到密封油系统、冷却水系统、中性点联箱的内漏。大多数氢冷机组电厂配备两种漏氢检测装置：(1)手持式漏氢检测仪，又称移动式或便携式测氢仪；(2)漏氢在线监测仪。而后者，即在线监测仪从工作原理上又分为两种：(1)热导型；(2)传感器型。

热导型在线监测仪由一台安装在发电机附近的热导式氢气分析仪就地从不同测点依次抽取气样进行检测氢含量分析；传感器型使用钯栅氢敏传感器做探头，把发电机就地测点处的微量氢浓度的变化转变成电信号，由装置在集控室或就地的电子仪表进行长期在线监测。

关于这两种在线监测仪的使用状况，目前传感器型漏氢监测仪主要覆盖华北地区各电厂，热导型漏氢监测仪大多数随发电机供货，产品覆盖范围较大。

漏氢在线监测技术对比分析

热导型漏氢循环监测装置需要配备抽气泵、气体取样管路、时间继电器、电磁阀，以一定的时间间隔自动依次循环进行测量，具有测量范围宽(0～100%)的优点。但同时也存在对高、低端浓度(1%以下和95%以上)测量精度低、反应滞后(30min~2h)，油、水系统测点需加装干燥、过滤装置，抽气泵易损易泄漏，安装、维护成本高等缺点，用户已逐渐减少。

氢敏传感器型漏氢监测装置由采样头、主机和连接电缆三部分组成。采样头安装在气体采样处，主机安装在集控室或发电机附近，两者之间以电缆连接。该类装置可实现发电机漏氢的多通道在线监测，具有结构紧凑、安装和使用简便、工作稳定可靠、现场维护工作量小、灵敏度高、响应和恢复时间短等优点，是目前较为常见的漏氢监测方式。

采样和检测是漏氢监测装置工作过程的关键环节。根据采样原理的不同，市场上常见的传感器型漏氢监测装置主要有两大类：(1)透氢膜采样；(2)纳米管束采样。

透氢膜型漏氢监测装置的采样头气室中装有能将气体与油、水、灰尘进行分离的透氢膜片。使用透氢膜采样，现场的氢气所带的油气和水粘附在透氢膜上，易使其发生阻塞或老化穿孔，造成漏报、误报和传感器侵蚀，传感器整体寿命通常较短。

纳米管束型漏氢监测装置采样头中的纳米管束与透氢膜作用相同，但其油、水隔断能力相对较强（可达传统透氢膜的10倍以上），可以直接伸入带压的油、水中采集其中的氢气，不会出现漏油、漏水现象，也不存在内冷水箱满水位时浸泡采样头、损坏仪器和设备的问题。

根据传感器内氢敏元件的不同，目前国内常见的传感器型监测装置主要分两大类：(1)钯栅氢敏传感器型；(2)金属铂氢敏传感器型。

钯栅氢敏传感器由钯栅场效应晶体管(简称钯管)、稳定补偿部件、加热器、测温元件构成，属于半导体气敏元件的一种。其检测原理是利用钯管开启电压随氢气浓度变化的特性检测氢气浓度，具有对氢气选择性好、灵敏度高、功耗