发电机漏氢监测
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为避免钯管被水、油、灰尘等污染而性能变坏，需要在 取气通路中加装透氢保护膜，该膜会增加仪器的响应和 恢复时间。因此，透氢膜的性能决定了仪器对氢气变化 的反应速度。
现在采用的透氢膜既可以迅速透氢又可以阻挡水、灰尘 等污染物，同时又有一定机械强度和使用寿命。
加上透氢保护膜对氢气响应的延迟时间，仪器对氢气变 化的响应时间在一般为几分钟以内。
概述（续）
二十五项反措规定，氢冷发电机应当加装漏氢检测 装置。据了解目前我国各电厂氢冷发电机大多均配 备漏氢监测装置。
目前国内生产的该类装置从工作原理上分主要有两 种，一种是用钯栅氢敏传感器做探头，对发电机就 地测点处的微量氢浓度的变化进行长期在线监测； 另一种是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。
多项减少“慢漂”的设计和工艺措施： 传感器工作稳定性，仪器调零和定标周期半年以上，
既保证了仪器的指示精度，也减小了现场工作人员 的维护工作量。
2)．仪表刻度线性化，读数准确、方便
钯管特点是开启电压随氢气浓度呈负指数关系变化，在 低浓度氢气时（如0~0.5%）有较高的开启电压，反 之当氢气浓度较高时（如1.0%~2.0%）开启电压较 小并且随氢气浓度变化的梯度很小，因此造成对氢气响 应的严重非线性，如图实线所示。如果把氢气响应在仪 表上直读，1%以上的刻度将挤靠在一起，很难读出氢 气浓度数值和看出数值变化。为此，采用了特殊工艺结 构，使得低浓度氢气时的响应梯度减少一些，而较高浓 度氢气时的响应梯度提高一些，在一定程度上改善了钯 管氢敏响应的非线性程度，如图虚线所示。另一方面， 仪器中加入了线性校正电路（见流程图），进一步对氢 气浓度的非线性响应信号进行处理，使得最终在仪器上 显示的氢气浓度读数刻度完全是线性的，便于观察取数。
仪表部分由电源回路、恒流源、放大和线性校正电路、温控电 路、仪表指示以及报警单元等组成，安装在远离发电机的发电 厂中央控制室内的仪表柜上。仪表部分各组件除提供探头所需 的电能外，还有对传感器传回电信号进行放大处理、线性校正、 指示读数和自动分析报警等仪表作用。其中很重要的一点是可 以改善钯管对氢气电响应的非线性特性，使仪表读数维持线性。
探头的主要部件是钯栅场效应晶体管，简称钯管， 其作为氢敏元件具有对氢气选择性好、灵敏度高、 功耗低、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，适合在线探测微量 氢，并且是可置于易燃、易爆危险场合的本安型器 件，早已在国内外取得测量微量氢的广泛工业应用， 如监视变压器油中产生氢气的报警装置等等。
开启电压（V）
1.0
0.8Leabharlann Baidu
0.6
0.4
氢气浓度％
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0
钯栅场效应晶体管对氢气的反应曲线，实线为原始线，虚线为改良线
3)．仪器灵敏度高、响应和恢复时间短
钯栅氢敏管本身具有灵敏度高、响应时间和恢复时间短 的优点，对氢气的响应和恢复时间一般均在几十秒以内， 可以满足现场对于探测氢气浓度变化的时间需求。
4)．取气气室的设计问题
探头取气气室设计以实验为基础，针对封闭 母线和定子内冷水系统以及密封油系统等处 的不同情况，设计出相应合理的气室结构， 杜绝了因氢气积存引起的误报现象。
5)．仪器工作可靠、使用寿命长
提高HK-1型漏氢监测仪可靠性的措施： 半导体芯片内部的连接采用铂硅—钛—铂—金的四重结构， 这是目前半导体最完美的内部连接方式； 传感器金属栅采用多元材料，并改进栅区结构和表面处理 工艺，大大提高了钯膜的抗剥落强度； 钯管的输入端增加输入保护电路，提高了传感器的抗静电 感应的能力； 设置了合理的接地回路，可避免由地回路馈入干扰信号； 选用高输入阻抗的仪表放大器，使仪器抑制共模信号的能 力极强，大大提高了仪器的抗干扰能力，也减少了电缆长 度对仪器性能的影响； 通过了国家防爆电气产品检验中心的“本质安全型”鉴定。
漏氢监测仪工作流程图
工作流程图的说明
仪器被分为探头部分和仪表部分两个单元，中间由电缆连接。 探头部分由氢敏传感器和采样气室组成，安装在气体采样处。 传感器由气—电转换器、补偿器、加热器和测温器构成。气— 电转换器是钯栅场效应管，开启电压值随氢气浓度变化。补偿 器的作用是对钯管受到的非氢影响进行跟踪补偿，以减少读数 的缓慢漂移。加热器和测温器是为使气—电转换器在设定温度 下稳定工作，以消除外界温度变化对传感器的影响。
发电机漏氢监测技术介绍
华北电力科学研究院有限责任公司 白亚民
教授级高级工程师
一、 概述
发电机漏氢监测装置是保证氢冷发电机安全运行的 重要监测设备，监测的对象是定子绕组水内冷系统 及其封闭母线和密封油系统的密封性。其中水系统 的监测最重要，由于发电机氢压高于水压，当定子 内冷水系统有渗漏故障时，定子内冷水箱中应有氢 气逸出。内冷水中的氢气渗漏故障可能是由线棒绝 缘及铜线磨损引起的，也有可能是水接头密封失效、 焊缝开焊、绝缘引水管损伤等其它原因造成的，由 于各种渗漏故障都可能引发相间或对地短路事故， 因而一旦检测出内冷水系统漏氢量增大，就意味着 严重的事故前兆，所以发电机漏氢监测装置有早期 故障报警的重要作用。对该装置的基本要求是能够 长期稳定工作，对故障不误报、不漏报。
两种漏氢监测仪在我国都已有十几年以上的实际业 绩历史，产品覆盖范围较大。
二、HK-1型漏氢监测仪简介 1 测量原理和基本结构
该型漏氢监测仪由探头、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， 安装在气体采样处，二次仪表安装在电厂的集控室 或发电机附近，二者之间以电缆连接。
探头部分的气室采用非磁性金属材料制造，主要作用是采集氢 气和保护氢敏传感器正常工作。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。
2. HK-1型在线监测仪的性能特点
1)．仪表零位稳定，指示重复性好，定标周期长， 现场维护工作量小。
氢敏元件对氢气选择性好、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，适合在线探测微量氢。
现在采用的透氢膜既可以迅速透氢又可以阻挡水、灰尘 等污染物，同时又有一定机械强度和使用寿命。
加上透氢保护膜对氢气响应的延迟时间，仪器对氢气变 化的响应时间在一般为几分钟以内。
概述（续）
二十五项反措规定，氢冷发电机应当加装漏氢检测 装置。据了解目前我国各电厂氢冷发电机大多均配 备漏氢监测装置。
目前国内生产的该类装置从工作原理上分主要有两 种，一种是用钯栅氢敏传感器做探头，对发电机就 地测点处的微量氢浓度的变化进行长期在线监测； 另一种是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。
多项减少“慢漂”的设计和工艺措施： 传感器工作稳定性，仪器调零和定标周期半年以上，
既保证了仪器的指示精度，也减小了现场工作人员 的维护工作量。
2)．仪表刻度线性化，读数准确、方便
钯管特点是开启电压随氢气浓度呈负指数关系变化，在 低浓度氢气时（如0~0.5%）有较高的开启电压，反 之当氢气浓度较高时（如1.0%~2.0%）开启电压较 小并且随氢气浓度变化的梯度很小，因此造成对氢气响 应的严重非线性，如图实线所示。如果把氢气响应在仪 表上直读，1%以上的刻度将挤靠在一起，很难读出氢 气浓度数值和看出数值变化。为此，采用了特殊工艺结 构，使得低浓度氢气时的响应梯度减少一些，而较高浓 度氢气时的响应梯度提高一些，在一定程度上改善了钯 管氢敏响应的非线性程度，如图虚线所示。另一方面， 仪器中加入了线性校正电路（见流程图），进一步对氢 气浓度的非线性响应信号进行处理，使得最终在仪器上 显示的氢气浓度读数刻度完全是线性的，便于观察取数。
仪表部分由电源回路、恒流源、放大和线性校正电路、温控电 路、仪表指示以及报警单元等组成，安装在远离发电机的发电 厂中央控制室内的仪表柜上。仪表部分各组件除提供探头所需 的电能外，还有对传感器传回电信号进行放大处理、线性校正、 指示读数和自动分析报警等仪表作用。其中很重要的一点是可 以改善钯管对氢气电响应的非线性特性，使仪表读数维持线性。
探头的主要部件是钯栅场效应晶体管，简称钯管， 其作为氢敏元件具有对氢气选择性好、灵敏度高、 功耗低、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，适合在线探测微量 氢，并且是可置于易燃、易爆危险场合的本安型器 件，早已在国内外取得测量微量氢的广泛工业应用， 如监视变压器油中产生氢气的报警装置等等。
开启电压（V）
1.0
0.8Leabharlann Baidu
0.6
0.4
氢气浓度％
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0
钯栅场效应晶体管对氢气的反应曲线，实线为原始线，虚线为改良线
3)．仪器灵敏度高、响应和恢复时间短
钯栅氢敏管本身具有灵敏度高、响应时间和恢复时间短 的优点，对氢气的响应和恢复时间一般均在几十秒以内， 可以满足现场对于探测氢气浓度变化的时间需求。
4)．取气气室的设计问题
探头取气气室设计以实验为基础，针对封闭 母线和定子内冷水系统以及密封油系统等处 的不同情况，设计出相应合理的气室结构， 杜绝了因氢气积存引起的误报现象。
5)．仪器工作可靠、使用寿命长
提高HK-1型漏氢监测仪可靠性的措施： 半导体芯片内部的连接采用铂硅—钛—铂—金的四重结构， 这是目前半导体最完美的内部连接方式； 传感器金属栅采用多元材料，并改进栅区结构和表面处理 工艺，大大提高了钯膜的抗剥落强度； 钯管的输入端增加输入保护电路，提高了传感器的抗静电 感应的能力； 设置了合理的接地回路，可避免由地回路馈入干扰信号； 选用高输入阻抗的仪表放大器，使仪器抑制共模信号的能 力极强，大大提高了仪器的抗干扰能力，也减少了电缆长 度对仪器性能的影响； 通过了国家防爆电气产品检验中心的“本质安全型”鉴定。
漏氢监测仪工作流程图
工作流程图的说明
仪器被分为探头部分和仪表部分两个单元，中间由电缆连接。 探头部分由氢敏传感器和采样气室组成，安装在气体采样处。 传感器由气—电转换器、补偿器、加热器和测温器构成。气— 电转换器是钯栅场效应管，开启电压值随氢气浓度变化。补偿 器的作用是对钯管受到的非氢影响进行跟踪补偿，以减少读数 的缓慢漂移。加热器和测温器是为使气—电转换器在设定温度 下稳定工作，以消除外界温度变化对传感器的影响。
发电机漏氢监测技术介绍
华北电力科学研究院有限责任公司 白亚民
教授级高级工程师
一、 概述
发电机漏氢监测装置是保证氢冷发电机安全运行的 重要监测设备，监测的对象是定子绕组水内冷系统 及其封闭母线和密封油系统的密封性。其中水系统 的监测最重要，由于发电机氢压高于水压，当定子 内冷水系统有渗漏故障时，定子内冷水箱中应有氢 气逸出。内冷水中的氢气渗漏故障可能是由线棒绝 缘及铜线磨损引起的，也有可能是水接头密封失效、 焊缝开焊、绝缘引水管损伤等其它原因造成的，由 于各种渗漏故障都可能引发相间或对地短路事故， 因而一旦检测出内冷水系统漏氢量增大，就意味着 严重的事故前兆，所以发电机漏氢监测装置有早期 故障报警的重要作用。对该装置的基本要求是能够 长期稳定工作，对故障不误报、不漏报。
两种漏氢监测仪在我国都已有十几年以上的实际业 绩历史，产品覆盖范围较大。
二、HK-1型漏氢监测仪简介 1 测量原理和基本结构
该型漏氢监测仪由探头、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， 安装在气体采样处，二次仪表安装在电厂的集控室 或发电机附近，二者之间以电缆连接。
探头部分的气室采用非磁性金属材料制造，主要作用是采集氢 气和保护氢敏传感器正常工作。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。
2. HK-1型在线监测仪的性能特点
1)．仪表零位稳定，指示重复性好，定标周期长， 现场维护工作量小。
氢敏元件对氢气选择性好、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，适合在线探测微量氢。