微型SF6痕量气体收集装置的开发

微型SF6痕量气体收集装置的开发

马留二

云南电网有限责任公司普洱供电局云南普洱665000

摘要：大气中的痕量气体参与到大气的化学循环之中，受到大气各种因素的共同作用对大气环境及其生态产生了严重的影响。而SF6气体经过电解后会产生部分有害的气体，现场校验SF6密度继电器时，会排放少量经过电解的SF6气体，既对环境造成污染，又对人体造成严重的伤害。为了避免这种情况的发生，开发设计了SF6密度继电器现场校验过程痕量气体回收装置。

关键词：微型SF6痕量气体；收集装置；开发设计

大气中含量极少的成分，大多是痕量气体，例如碳氢化合物、氮氧化合物、氯化物和硫化物等等。这些痕量气体参与到大气的化学循环之中，并在大气中存在为期几天甚至更长的滞留期。同时，这些痕量粒种受到大气各种物理、化学、生物、地球过程的作用并参与生物地球化学的循环，对全球大气环境及其生态产生了严重的影响，例如臭氧层破坏、光化学烟雾、温室效应、酸雨等等无不与痕量气体的存在有关。而在进行SF6气体密度继电器校验时会排出部分经过电解的SF6气体，经过电解的SF6气体含有HF、SO2、CO等剧毒痕量气体，会对现场检验人员及其他班组工作人员的身体健康造成影响。目前系统内外没有有效控制该危害的有效措施，采取的措施是站在上风口、戴防毒面具，但是由于风向不稳定，户外温度高加上工作时间长戴防毒面具容易缺氧导致头晕。另外，经过电解的SF6气体含有HF、SO2、CO等剧毒痕量气体直接排放到大气中，对环境造成污染，不利于环保。

1、设计方案

本设计的技术方案是：微型SF6痕量气体收集装置及其外壳，外壳内部的底面设置有气泵底座，气泵底座上固定安装气泵本体和用于驱动气泵本体启停的电机，气泵本体与气泵底座之间设置有减震垫；外壳内部的底面还设置有压力变送器固定座、储气罐支架；储气罐支架上安装有储气罐，外壳内部通过电池固定座固定安装可充电电池。

外壳的壳体面板设置有充电口、蜂鸣器、总电源开关、气泵启停开关、安装在排气口上的排气快速插头、安装在回收口上的回收快速插头、手动排气阀和透明玻璃面板；外壳内部对应所述透明玻璃面板的位置固定安装有显示屏，显示屏下方固定安装有电路板。还包含用于和SF6密度继电器的校验口连接的快速插头组件；其中快速插头组件包含用于和SF6密度继电器的校验口螺纹连接的螺纹管，螺纹管上设置有截止阀，螺纹管的远端设置快速插头；快速插头组件还包含软管，软管两端均设置用于和快速插头连接的快速插座；所述螺纹管的远端的快速插头、回收快速插头和排气快速插头的规格相同。

螺纹管远离快速插头的一端为用于和SF6密度继电器的校验口螺纹连接的M20×1.5mm内螺纹螺母；螺纹管的远端的快速插头、回收快速插头、排气快速插头和SF6密度继电器校验仪的校验口快速插头的规格相同。

手动排气阀包含用于截断储气罐与排气口之间的管路的常态位置，以及用于导通储气罐与排气口之间的管路的排气位置。壳体面板通过沉头螺钉与外壳连接；壳体面板为1.5mm钢板；壳体面板上对称设置两个把手；充电口为DC12V充电插座；压力变送器与蜂鸣器的报警电路电连接。

具体如图1所示。

本装置进行痕量气体回收的操作步骤如下：

第一步、关掉SF6密度继电器（SF6密度继电器、SF6密度表的描述，在本实用新型中均是指相同的产品）校验阀门，使表计与设备本体气路断开，与校验接头相连接。

第二步、回收装置气路截止阀关闭，通过接头连接校验口；

第三步、连接快速插头，一端接回收口，一端接校验口，打开截止阀；

第四步、打开电源总开关，按电机（气泵）启停按钮一下，开始抽气，到一定压力时蜂鸣器报警电机自动停止，或者再按一下电机停止。

第五步、抽气结束可以拔下回收口快速插头接到校验仪口进行校验；

第六步、重复上述步骤1、2、3、4、5进行操作，当储气罐压力达到0.6MPa时蜂鸣器报警提示排气，此时设备进入自保护状态（启停按钮失效、气泵不工作），需要拿到指定地方进行尾气处理，排气完成后，把旋钮放到正常位置。

2、设计主要解决的问题

本设计主要解决的问题是避免工作人员吸收经过电解的SF6气体含有HF、SO2、CO等剧毒痕量气体，保护工作人员的身体健康，体现以人为本的企业理念；避免经过电解的SF6气体含有HF、SO2、CO等剧毒痕量气体直接排放到大气中污染环境，体现企业的社会责任感。

3、设计的优点

微型SF6痕量气体收集装置外壳的内部底面设置有气泵底座，气泵底座上固定安装气泵本体和用于驱动气泵本体启停的电机，气泵本体与气泵底座之间设置有减震垫；气泵通过底座可靠固定后，为了减轻气泵工作中的震动带来的损坏，设置了减震垫，提升稳定性；另外，整个设备中主要部件均制作了可靠的支架和底座，提升稳定性；外壳内部通过电池固定座固定安装可充电电池；可充电电池使用后就无需外接电源，提升便携性。

体面板设置有充电口、蜂鸣器、总电源开关、气泵启停开关、安装在排气口上的排气快速插头、安装在回收口上的回收快速插头、手动排气阀和透明玻璃面板；外壳内部对应所述透明玻璃面板的位置固定安装有显示屏，显示屏下方固定安装有电路板；设置快速插头能够快速连接；蜂鸣器可以在设定压力时报警；透明玻璃面板对显示屏进行密封保护；压力变送器固定座上固定安装用于采集储气罐和回收口的气体压力的压力变送器；压力变送器采集双路气压，使得气压显示和控制可靠全面。

采用手动排气阀手动控制排气，因此非常可靠；还包含用于和SF6密度继电器的校验口连接的快速插头组件，快速插头组件使得本装置与SF6密度继电器的连接、本装置的回收口的接头连接更加的便捷可靠，通用性好。

1-显示屏，2-电路板，3-电池固定座，4-可充电电池，5-电机，6-外壳，7-气泵底座，8-减震垫，9-气泵本体，10-压力变送器固定座，11-地脚

图1微型SF6痕量气体收集装置框图

采用微型双活塞气泵，体积小、重量轻，可以回收气体压力达到0.6MPa以上。采用高容量充电锂离子电池，不需要外接电源。采用大容量尾气储气缸，满足现场使用要求。操作简单、方便可靠，回收和校验用同种接口形式，回收完毕即可直接校验。配有显示屏，可以显示残留尾气压力、储气缸压力及电池电量，对各项参数有更直观的了解。可以通过回收报警电机自停和排气报警提示增加自保护功能，不用担心设备使用过程中损坏，可以大胆放心的使用。

4、总结

本项目的设计和实施，能提高SF6气体密度继电器现场校验工作人员的安全防护，减少人员气体中毒事故的发生。预计每一个SF6气体密度继电器检验点能够收集温室气体（SF6）和有毒气体（经过电解的SF6气体含有HF、SO2、CO等剧毒痕量气体）约10g左右。以此计算，普洱电网每年约开展300只SF6密度继电器现场检验，总收集气体约3000g左右，大大减少了对人体的危害以及对环境的污染。且目前系统内外本专业没有有效控制该危害的有效措施，可以在普洱供电局内推广应用。

参考文献

[1]刘进,邹莹,司福祺,周海金,窦科,王煜,刘文清.基于差分吸收光谱技术的大气痕量气体二维观测方法[J].物理学报,2015,64(16):296-303.

[2]赵其昌,杨勇,李叶飞,董长哲.大气痕量气体遥感探测仪发展现状和趋势[J].中国光学,2013,6(02):156-162.

[3]郑洪全.基于光声光谱法的痕量气体浓度检测技术研究[D].哈尔滨理工大学,2017.

[4]崔铮.痕量气体浓度的快速监测技术研究[D].哈尔滨工业大学,2012.