测试数据通过选配的数据记录器存储在DP400Z中。各自由设置数据存储的时间间隔。可设置数据记录起始和终止时间。可通过USD接口或选配的以太网接口读出数据。
核心原理
氢气露点仪的测量技术需适应氢气特性(如易燃、高扩散性、低密度),常用方法包括:
电容式传感器
原理:利用高分子薄膜吸湿后介电常数变化的特性。氢气中的水分被薄膜吸附,改变电容值,通过校准电容变化与露点的关系得到测量结果。
特点:响应快(秒级)、稳定性高,适合工业在线监测。
氧化铝传感器
原理:氧化铝层吸附水分后,其阻抗值与氢气露点相关,通过测量阻抗变化推算露点。
特点:耐高温高压,但需定期校准,长期稳定性略逊于电容式。
激光光谱法(TDLAS)
原理:通过可调谐激光器发射特定波长光,检测氢气中水分子对光的吸收强度,直接计算水蒸气浓度及露点。
特点:非接触、高精度(±0.5°C)、抗干扰性强,适用于高纯氢环境。
应用场景
氢能源与燃料电池:监测氢气燃料的露点,防止水分导致燃料电池质子交换膜失效。
半导体制造:控制高纯氢气中的水分,避免芯片生产中的氧化缺陷。
化工生产:防止氢气中水分引发催化剂中毒(如合成氨、炼油工艺)。
电力行业:监测发电机冷却氢气湿度,避免绝缘材料受潮引发故障。
技术挑战与注意事项
氢气安全性——需选用防爆设计,避免氢气泄漏引发燃爆风险。
高纯度要求——半导体或燃料电池用氢需测量极低露点(如-80°C以下),对传感器灵敏度要求高。
干扰因素——氢气导热性强,可能影响冷镜法等传统技术的精度,需选择适配性强的传感器。
校准与维护——定期用标准湿度气体校准,避免传感器漂移;部分场景需预处理(如过滤颗粒物)。以下是使用氢气露点仪的核心注意事项,主要分为安全篇和测量精度篇。
一、安全篇:预防氢气泄漏与爆炸
这是所有注意事项中的重中之重。
1.防爆认证与防泄漏:
•防爆要求:确保所使用的露点仪(包括传感器和变送器)具有适用于氢气环境(IICT4组或更高)的防爆认证(如Exd,Exia等)。严禁在危险区域使用非防爆设备。
•密封性检查:在连接取样系统前,必须对所有管路、接头、阀门进行严格的泄漏检查。可以使用检漏液(肥皂水)或专用氢气检漏仪。确保整个气路密封。
2. 取样点与排气处理:
•取样点选择:应选择在通风良好的地方进行取样和操作。绝对禁止在密闭空间、地下室或通风不畅的场所排放氢气。
•安全排气:测量后的氢气尾气必须通过金属管道引至室外安全区域进行排放,或通入专门的火炬系统烧掉。直接排放在室内是极其危险的。
3. 消除静电与火源:
•操作人员应穿戴防静电工作服和手套。
•所有设备和取样管路必须进行良好的接地,以防止静电积聚。
•操作区域严禁明火、火花、吸烟或任何可能产生火源的行为。
4. 缓慢操作,控制压力:
•在打开取样阀门时,动作一定要缓慢,避免因节流膨胀效应或高速气流摩擦导致温度急剧升高(绝热压缩),这有可能成为点火源。
•确保系统压力在露点仪和取样管路的承压范围之内,避免超压损坏。
二、测量精度篇:确保数据准确可靠
氢气的特性和露点测量原理决定了以下操作关键点。
1. 取样系统(取样管)的选择与安装:
•材料:必须选用渗透性低、吸附性小的材料。推荐使用316L不锈钢、优质卡套接头(FerruleFittings)。禁止使用橡胶、塑料等易渗透或易吸附材料的软管。
•洁净度:管路和内壁必须高度洁净、干燥。使用前最好进行清洗、吹扫、钝化处理。任何油污、水分、颗粒物污染都会严重干扰测量结果。
•长度与口径:管路应尽可能短而直,口径不宜过细(通常推荐6mm或1/4英寸),以减少滞留时间和压力损失。
2.正确的吹扫与取样:
•充分吹扫:连接好系统后,必须用足量的样品气对整个取样回路(包括过滤器、管路、露点仪气室)进行长时间、大流量的吹扫。目的是将管路中的空气和残留杂质全置换掉。
•流量控制:吹扫和测量时,必须将气体流量稳定在露点仪制造商规定的范围内(通常是一个非常低的流速,如0.5-1.5SLPM)。流量过高会导致冷却效应(读数偏低),流量过低则响应迟缓。必须使用调节阀和流量计进行精确控制。
3. 系统压力控制:
•露点与压力:露点值(特别是霜点)与压力强相关。必须明确测量是在线压力下还是常压下进行。
•在线测量:如果是在过程压力下测量,需确保露点仪能承受该压力,并且读数就是该压力下的露点。
•降压测量:如果降压至常压测量,必须同时测量降压后的压力,然后通过计算公式换算回过程压力下的露点值。直接读取常压露点值是没有意义的。
4. 传感器的保护与维护:
•避免污染:必须在露点仪前端加装高精度过滤器(如1μm或0.1μm),以防止油污、颗粒物、盐分等污染传感器探头。一旦污染,读数会严重漂移且不准。
•避免冷凝:在接通样气前,确保传感器温度高于样气的露点温度。如果低温样气直接进入较高温度的传感器,可能发生冷凝,液态水会污染传感器,导致测量失效甚至损坏。
•定期校准:露点仪会随时间发生漂移,必须根据使用情况和厂家建议,定期使用标准露点发生器进行溯源和校准,以确保其长期准确性。
总结:简易操作流程checklist
1. 准备:检查设备防爆等级、接地,准备检漏工具。
2. 安装:使用不锈钢管路,连接处紧固并检漏。
3. 吹扫:缓慢打开取样阀,以大流量吹扫系统至少10-20分钟(视管路长度而定)。
4. 测量:将流量调节至仪器规定值,稳定一段时间后读取数据。
5. 结束:先关闭取样阀,然后处理好尾气。
6. 维护:定期更换过滤器,按计划进行校准。
遵循以上注意事项,不仅能保证人身和设备安全,还能获得准确可靠的氢气湿度测量数据,这对于燃料电池、半导体制造、航空航天和电力变压器等应用领域至关重要。