[发明专利]基于引射原理的大气中氢气浓度检测装置

说明书

技术领域

本发明属于氢能安全利用技术领域，本检测装置用于氢气、液氢系统附近大气环境中氢气浓度的安全监测，以确保系统运行环境安全。 

背景技术

近年来世界各国纷纷关注新能源的开发，其中氢能以其清洁、无污染、效率高等诸多优点而受到青睐。由于氢气在空气中点火能量低、爆炸范围宽，氢气泄漏到空气中具有较大的危险性，所以对可能发生氢气泄漏的部位进行氢浓度监测是判断系统故障的必要手段，因此研究安全、可靠和灵敏度高的氢浓度监测手段具有重要的意义。 

目前，在系统中运用比较成熟的氢浓度监测的氢传感器主要有电化学传感器、金属纳米线传感器和半导体氧化物传感器。然而这些传感器主要基于材料在氢气环境中发生电特性变化进行监测，在工作过程中可能放电产生火花，因而氢气在空气中积聚的情况下传感器本身就存在安全隐患。另外，由于这些传感器一般在较低浓度的氢气环境(体积百分比小于等于2％)中灵敏度比较高，较高的氢浓度容易使传感器中毒且不易再生。 

本发明考虑采用引射器进行取样并稀释空气中的氢气，然后送至传感器进行浓度监测，以提高监测过程的安全性和可靠性。 

发明内容

本发明为一套空气中氢浓度检测装置，包括它包括取样进气管、取样调节阀、取样流量计、载气进气管、减压阀、载气调节阀、载气流量计、引射器、氢浓度传感器、出气管等设备，如图所示。进气管分成两路，其中一路为被检测氢气/空气混合气的取样进气管，管路自需检测部位起设置，经取样调节阀、取样流量计后接入引射器工作腔。另一路为载气进气管，自氮气源起设置，依次连接减压阀、载气调节阀、载气流量计，之后连接引射器引射工质入口。引射器出口接入氢气传感器，之后接出口管路排至外部。 

检测装置在工作时，载气由引射器工质入口进入，在引射器工作腔内形成负压，从而在取样进气管两端形成压力差，使需检测气体进入取样管并形成流动进入引射器工作腔，载气和需检测气体混合稀释后经引射器出口进入氢浓度传感器。通过调节减压器出口的压力、载气调节阀、取样调节阀，可以改改变载气和需检测气体的流量与混合比。分别读取取样流量计、载气流量计及氢气传感器的示值，利用这三个数值进行计算即可得出所检测气体中氢气含量。 

采用本发明进行氢浓度检测有以下优点： 

1)采用取样进气管抽取需检测气体，所以氢气传感器无需安放于需检测现场，可以减少电缆在可能发生危险的区域铺设，提高系统安全性； 

2)出管道外，检测装置的所有部件可以安置在一个箱体内，对于多路检测，便于装置集中管理和维护； 

3)当系统环境大气中氢气浓度超过4％时，通过载气的稀释作用，达到氢气传感器的混合气体中氢气浓度和氧气浓度均已降低，可以确保传感器运行安全； 

4)对于浓度过高的氢气，采用这种装置进行检测，可提高氢传感器灵敏度并减少其恢复时间。 

附图说明

图为基于引射原理的大气中氢气浓度检测装置工艺流程图 

1.取样进气管、2.取样调节阀、3.取样流量计、4.载气进气管、5.减压阀、6.电载气调节阀、7.载气流量计、8.引射器、9.氢浓度传感器、10.出气管。 

具体实施方式

管路连接：根据现场情况确定检测装置取样进气管的安放位置，使引射器、氢气传感器、流量计、调节阀等处于安全区域，然后按照图中顺序铺设并连接管道，其中取样进气管由需要检测氢浓度的位置开始接至引射器工作腔。 

取样检测：工作时，调节减压阀出口压力，并调节载气调节阀与取样调节 阀，使取样流量计读数Q₁、与载气流量计读数Q₂满足以下关系： 

25＜Q₂/Q₁＜30 

读取氢浓度传感器读数C，空气中氢气实际浓度按照如下关系式计算： 

C^*＝C·Q₂/Q₁ 。