鈀柵氫敏傳感器由鈀柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Pd-MOSFET，簡(jiǎn)稱(chēng)鈀管)、穩(wěn)定補(bǔ)償部件、加熱器、測(cè)溫元件構(gòu)成，屬于半導(dǎo)體氣敏元件的一種。其檢測(cè)原理是利用鈀管開(kāi)啟電壓隨氫氣濃度變化的特性檢測(cè)氫氣濃度，具有對(duì)氫氣選擇性好、靈敏度高、功耗低、響應(yīng)和恢復(fù)時(shí)間短、工作溫度低以及氣-電轉(zhuǎn)換過(guò)程中不消耗氫等優(yōu)點(diǎn)。但同時(shí)主要存在兩方面不足：(1)線性范圍窄，鈀管本身對(duì)氫氣的響應(yīng)是非線性的，濃度越高響應(yīng)越低，需要在儀器設(shè)計(jì)上采用線性化補(bǔ)償電路使讀數(shù)線性化；(2)穩(wěn)定性較差，輸出特性隨環(huán)境溫度、濕度等影響而漂移，需采取補(bǔ)償措施。鈀柵氫敏傳感器基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。

金屬鉑氫敏傳感器由鉑絲氣敏元件、放大電路、變送電路組成(如圖2所示)。其中的鉑絲氣敏元件屬于接觸燃燒式氣敏元件。其檢測(cè)原理是：氫氣與空氣中的氧在鉑絲表面發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生反應(yīng)熱(無(wú)焰接觸燃燒熱)，使得作為敏感材料的鉑絲溫度升高，電阻值相應(yīng)增大，進(jìn)而通過(guò)測(cè)定鉑絲的電阻變化值(?駐R)檢測(cè)氫氣濃度。此類(lèi)傳感器具有對(duì)氣體選擇性好、線性度好、受溫濕度影響小、響應(yīng)快、計(jì)量準(zhǔn)確、壽命較長(zhǎng)的特點(diǎn)。其不足之處是：只能測(cè)量有氧環(huán)境中的氫氣濃度[3]。

3 對(duì)比綜述

據(jù)了解，世界上只有原蘇聯(lián)和中國(guó)采用熱導(dǎo)型裝置監(jiān)測(cè)發(fā)電機(jī)內(nèi)部漏氫[4]。目前此類(lèi)裝置國(guó)內(nèi)廠家已基本停止生產(chǎn)。而在傳感器領(lǐng)域，納米管束采樣方式和金屬鉑氫敏元件具有較多優(yōu)勢(shì)，在國(guó)內(nèi)大中型氫冷汽輪發(fā)電機(jī)上的應(yīng)用日益廣泛。國(guó)內(nèi)某公司出品的LH1500型漏氫在線監(jiān)測(cè)裝置集上述優(yōu)點(diǎn)及通信技術(shù)于一體，適用于發(fā)電機(jī)氫、油、水系統(tǒng)中燃燒濃度下限(體積比：空氣中4%，氫氧混合氣中4.5%)以?xún)?nèi)氫氣濃度的檢測(cè)，成為項(xiàng)目的最終選定機(jī)型。

4 安裝與應(yīng)用

4.1裝置簡(jiǎn)介

LH1500漏氫在線監(jiān)測(cè)裝置主要由主機(jī)、電纜和采樣頭三部分構(gòu)成。裝置采用納米管束采樣頭，常規(guī)配制8點(diǎn)檢測(cè)，可擴(kuò)展至14點(diǎn)。裝置主機(jī)主要由單片機(jī)、存儲(chǔ)器、時(shí)鐘電路、顯示電路、鍵盤(pán)掃描電路、報(bào)警控制電路等部分組成。整套裝置的工作原理(具體如圖3所示)為：采樣頭將待測(cè)環(huán)境氫氣濃度信號(hào)轉(zhuǎn)化為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的4~20mA電流信號(hào)遠(yuǎn)傳到主機(jī)，經(jīng)主機(jī)中的A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)送給單片機(jī)；單片機(jī)將各路數(shù)據(jù)處理后顯示在彩色LCD屏上，并顯示量程、高低位報(bào)警值、日期等相關(guān)信息；同時(shí)單片機(jī)將處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為4~20mA電流信號(hào)輸出；另外單片機(jī)還可根據(jù)各點(diǎn)的氫氣濃度及其報(bào)警限值發(fā)出高低位報(bào)警信號(hào)；系統(tǒng)預(yù)留1個(gè)與機(jī)組DCS系統(tǒng)通信的RS-232/485串行口。

4.2 應(yīng)用情況

焦作電廠#3發(fā)電機(jī)于2010年1月檢修期間安裝了LH1500型漏氫在線監(jiān)測(cè)裝置(共設(shè)11個(gè)測(cè)點(diǎn)，安裝原理如圖4所示)，實(shí)現(xiàn)了發(fā)電機(jī)氫氣內(nèi)漏的多點(diǎn)集中實(shí)時(shí)監(jiān)控，使以往查處漏氫費(fèi)時(shí)費(fèi)力的情況得到明顯改觀，同時(shí)減少了漏氫造成的機(jī)組非計(jì)劃停運(yùn)次數(shù)，提高了機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性[5]。

5 經(jīng)驗(yàn)與建議

LH1500型漏氫在線監(jiān)測(cè)裝置在焦作電廠投運(yùn)以來(lái)，主要有以下經(jīng)驗(yàn)和建議可供借鑒參考。

5.1使用經(jīng)驗(yàn)

(1)裝置各采樣頭應(yīng)垂直安裝以便于取樣，提高響應(yīng)速度。

(2)安裝時(shí)應(yīng)先將變送器從取樣管道、閥門(mén)上拆解下來(lái)，待取樣管路焊好后再組裝變送器，以防焊接熱量影響變送器的準(zhǔn)確性。

(3)測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)漏氫后，應(yīng)及時(shí)消除漏氫或?qū)⒆兯推髋c氫氣隔離，否則可能縮短采樣頭壽命。

(4)部分大容量發(fā)電機(jī)內(nèi)冷水箱采用充氮微正壓運(yùn)行方式，其內(nèi)冷水箱內(nèi)往往存在氧氣不足、氫氣積累的問(wèn)題，進(jìn)而影響鉑電阻氫敏傳感器的準(zhǔn)確性。此類(lèi)機(jī)組內(nèi)冷水箱宜裝設(shè)帶有氧氣濃度自動(dòng)補(bǔ)償功能的專(zhuān)用傳感器。

5.2應(yīng)用建議