专利名称：Sf6气体中微水测量用湿度标定饱和盐溶液法及装置的制作方法
技术领域：
本发明属于电力系统设备检测/监测技术领域，具体涉及六氟化硫气体绝缘设备 的SF6气体中微水含量测量技术。
背景技术：
六氟化硫气体(SF6)已被广泛应用于电力系统GIS等电气设备，当SF6气体绝缘 设备中的气体含有水份并达到一定程度后，会引起严重的不良后果，检测及控制SF6气体 中的微水含量是确保设备安全运行的关键。目前检测SF6气体微水含量的方法已经很多， 这些方法几乎都需要用湿度传感器及感湿元件等来测量湿度，湿度检测中敏感元件及传感 器的感湿特征量必须经过定量标定才能表征湿度的确切数值。现有的湿敏元件湿度标定方 法干-湿球帕斯卡计法，影响该标定方法精度的因素很多，如水的纯度、棉纱的清洁度、温 度计的大小和准确度，以及空气的粘度、流通速度热导率等，测量条件要求苛刻，难以保证。 因此寻求一种利用本发明提出的饱和盐溶液法等原理进行湿敏元件标定的方法和装置是 本领域的研究目标。本发明提出的SF6气体中微水测量用湿度标定饱和盐溶液法，标定容 器密闭，盐溶液配制简单，标定范围为5% RH 98% RH，标定范围大，标定结果精确，且仪器 装置简单，费用低廉，便于标定。
发明内容
为克服现有技术中存在的问题，本发明提出了一种SF6气体中微水测量用湿度标 定饱和盐溶液法及装置。本发明具体采用以下技术方案一种SF6气体中微水测量用饱和盐溶液湿度标定装置，该装置包括一恒温浴槽、 一装有饱和盐溶液的容器、一气体循环风扇、一液体搅拌器、一支气体温度计、一支液体温 度计、湿敏元件、用于湿敏元件电容量测量的电容测量仪表，其特征在于所述装有饱和盐溶液的容器置于恒温浴槽中；所述气体循环风扇与所述液体搅拌器通过密封的容器口外接电源控制装置，所述 气体循环风扇与所述液体搅拌器的转速可控；气体循环风扇扇片端置于所述容器中的饱和盐溶液的上方空间，用于循环饱和盐 溶液上方空气，所述液体搅拌器的搅拌器端置于饱和盐溶液中，用于对溶液进行搅拌；所述气体温度计、液体温度计的温泡分别置于所述容器中的饱和盐溶液上方空间 和饱和盐溶液中，分别用于测量所述容器中气体和饱和盐溶液的温度；所述湿敏元件置于所述容器中的饱和盐溶液上方空间，由电缆穿过密封的容器口 连接所述湿敏元件与所述电容测量仪表，所述电容测量仪表测量湿敏元件的电容。本发明公开的湿度标定装置，所述装有饱和盐溶液的容器为一个或多个，当所述 容器为多个时，每个容器内放入同一种待标定的湿敏元件，以获得同一温度下的多个标准 湿度，缩短标定时间；每个容器内放入不同的待标定的湿敏元件，可以同时标定多个元件。
基于上述的湿度标定装置，本发明还公开了一种SF6气体中微水测量用湿度标定 饱和盐溶液法，其特征在于所述方法包括以下步骤(1)根据不同温度下不同饱和盐溶液的相对湿度值，选择所需要测试的相对湿度 值对应的盐，按所述方法在容器中配制好需要的饱和盐溶液；(2)根据上述方法连接好装置，把需要标定的湿敏元件放入容器中，并用电缆连接 电容测量仪表；(3)根据温度与饱和盐溶液相对湿度的对应关系，选择需要测试的相对湿度对应 的温度，根据上述湿度标定装置，用气体温度计和液体温度计分别测量气体和液体的温度， 在恒温浴槽、气体循环风扇和液体搅拌器的同时作用下，使气体温度和液体温度达到需要 的平衡温度，此时饱和盐溶液的平衡蒸气压即为需要测试的标准湿度，记录此时电容测量 仪表的电容值；(4)重复步骤(1)，(2)，(3)，连续测试湿敏元件的电容值，得到所需不同相对湿度 下的电容值；(5)绘制测得的电容值与相对湿度值的关系曲线，即得到待标定湿敏元件的湿度 测量特性。本发明公开的SF6气体中微水测量用湿度标定饱和盐溶液法及装置具有以下优占.
^ \\\ ·1)利用在封闭容器中饱和盐溶液的平衡蒸气压，作为工作标准湿度，给定温度的 高低由饱和盐溶液的种类和平衡温度作决定。选取不同的饱和盐溶液，并使其处于不同的 平衡温度下，即可获得各种温度下的一系列不同温度的恒湿空间。2)本发明的饱和盐溶液容易制备，制备方法简单，操作方便，且盐种类的选择方式
^^ ο3)本发明的方法和装置主要用于标定测量SF6气体中微水含量的感湿元件，对低 湿度的标定效果较好。4)可同时标定多个元件，且装置简单，成本低廉，操作方便，标定时间短。5)本发明的装置通过保温材料避免外界环境温度变化的影响，用水浴的方法使其 温度达到均勻，恒温浴槽结构简单且效果很好。6)本发明的装置中在饱和盐溶液上方空间装一个气泵强制循环饱和盐溶液上方 空气，并使用液体搅拌器对液体进行搅拌，气泵和液体搅拌器的转速可由电源控制装置进 行改变，这会加速平衡的建立，缩短达到平衡的时间，对连续测试是非常有利的，且系统可 抵抗温度变化的影响。7)通过对传感器的试验标定得出，本饱和盐溶液法是很好的感湿特征量定量标定 方法，可用于敏感元件及传感器的湿度标定，湿度标定范围大，效果好，能够准确标定元件 的感湿特征量，正确判断元件的性能是否稳定。
图1为本发明的饱和盐溶液标定装置结构示意图；图2为电容值与相对湿度变化曲线；图3为标定方法的步骤流程图。
图中标号1为湿敏元件，2为气体循环风扇，3为液体搅拌器，4为温泡，5为加热 循环装置，6为电容测量仪表，7为电源控制装置，8为水，9为控温箱，10为气体温度计，11 为液体温度计，12为进水口，13为出水口，14为恒温浴槽，15为电缆，16为盐溶液，17为固 体盐，18为装有饱和盐溶液的容器，19为塞子。
具体实施例方式下面结合说明书附图和相应表格对本发明的技术方案作进一步详细说明。饱和盐溶液法是根据拉乌尔定律。溶质的溶解降低了该温度下溶液的蒸气压，但 溶解盐达到饱和时，在给定温度下溶液的平衡蒸气压最小并保持恒定。因此，可以利用在封 闭容器中饱和盐溶液的平衡蒸气压，作为工作标准湿度。该温度的高低，则由饱和盐溶液的 种类和平衡温度作决定。选取不同的饱和盐溶液，并使其处于不同的平衡温度下，即可获得 各种温度下的一系列不同温度的恒湿空间。在温度O 50°C范围内，几种饱和盐溶液的平 衡湿度如表1所示。表1饱和盐溶液的相对湿度
权利要求
一种SF6气体中微水测量用饱和盐溶液湿度标定装置，该装置包括一恒温浴槽、装有饱和盐溶液的容器、一气体循环风扇、一液体搅拌器、一支气体温度计、一支液体温度计、湿敏元件、用于湿敏元件电容量测量的电容测量仪表，其特征在于所述装有饱和盐溶液的容器置于恒温浴槽中；气体循环风扇置于所述容器中的饱和盐溶液的上方空间，用于循环饱和盐溶液上方空气，液体搅拌器置于饱和盐溶液中，用于对溶液进行搅拌，所述气体循环风扇与所述液体搅拌器通过密封的容器口外接电源控制装置，所述气体循环风扇与所述液体搅拌器的转速可控；所述气体温度计的温泡置于所述容器中的饱和盐溶液上方空间，所述液体温度计的温泡置于所述容器中的饱和盐溶液中，分别用于测量所述容器中气体和饱和盐溶液的温度；所述湿敏元件置于所述容器中的饱和盐溶液上方空间，由电缆穿过密封的容器口连接所述湿敏元件与所述电容测量仪表，所述电容测量仪表测量湿敏元件的电容值。
2.根据权利要求1所述的湿度标定装置，其特征在于所述装有饱和盐溶液的容器为 一个或多个，当所述容器为多个时，每个容器内放入同一种待标定的湿敏元件，以获得同一 温度下的多个标准湿度，缩短标定时间。
3.根据权利要求1所述的湿度标定装置，其特征在于所述装有饱和盐溶液的容器为 一个或多个，当所述容器为多个时，每个容器内放入不同的待标定的湿敏元件，以便同时标 定多个元件。
4.根据权利要求1-3所述的湿度标定装置，其特征在于所述恒温浴槽包括控温箱、 水、进水口、出水口和加热循环装置，所述控温箱由保温材料制成，在控温箱中装入水，使用 水浴的方式保持控温箱内的温度均勻，所述控温箱分别设置一进水口和一出水口，通过水 管连接至加热循环装置。
5.根据权利要求4所述的湿度标定装置，其特征在于所述装有饱和盐溶液的容器所 用材料耐腐蚀、不吸湿且绝热，并且具有憎水性。
6.根据权利要求5所述的湿度标定装置，其特征在于所述装有饱和盐溶液的容器所 用材料为有机玻璃。
7.根据权利要求6所述的湿度标定装置，其特征在于所述装有饱和盐溶液的容器为 圆形。
8.根据权利要求1-3所述的湿度标定装置，其特征在于所述装有饱和盐溶液的容器 的容积，包括饱和盐溶液和溶液上方空间两部分，饱和盐溶液占整个容积的1/5，溶液上方 空间占整个容积的4/5。
9.根据权利要求8所述的湿度标定装置，其特征在于所述盐溶液中盐的选择依据不 同温度下饱和盐溶液的相对湿度值RH，选择同一温度下具有不同相对湿度范围的五种盐， 所述五种盐的相对湿度值RH构成5 % 98 %的湿度标定范围，且相邻两种盐的相对湿度值 RH的间距在20%，根据需要标定的湿度范围选择五种盐中的一种或几种。
10.根据权利要求9所述的湿度标定装置，其特征在于配制完的饱和盐溶液中固体颗 粒含量在20°C下约占液体高度的1/3至1/2。
11.一种基于权利要求1-9所述的湿度标定装置的SF6气体中微水测量用湿度标定饱 和盐溶液法，其特征在于所述方法包括以下步骤(1)根据不同温度下不同饱和盐溶液的相对湿度值，选择所需要测试的相对湿度值对 应的盐，根据权利要求6-7的要求在所述容器中配制好需要的饱和盐溶液；(2)将需要标定的湿敏元件放入容器中，并用电缆连接电容测量仪表；(3)根据温度与饱和盐溶液相对湿度的对应关系，选择需要测试的相对湿度对应的温 度，根据权利要求1或2所述的湿度标定装置，用气体温度计和液体温度计分别测量气体和 液体的温度，在恒温浴槽、气体循环风扇和液体搅拌器的同时作用下，使气体温度和液体温 度达到需要的平衡温度，此时饱和盐溶液的平衡蒸气压即为需要测试的标准湿度，记录此 时电容测量仪表的电容值；(4)重复步骤(1)，(2)，(3)，连续测试湿敏元件的电容值，得到所需不同相对湿度下的 电容值；(5)绘制测得的电容值与相对湿度值的关系曲线，即得到待标定湿敏元件的湿度测量 特性。
全文摘要
本发明公开了一种SF6气体中微水测量用湿敏元件湿度标定的饱和盐溶液法及装置。其方法是利用一定温度下封闭容器中饱和盐溶液的平衡蒸气压，作为工作标准湿度，测得不同标准湿度下湿敏元件的电容值，即可获得待标定湿敏元件的感湿特性，在此基础上设计了湿度标定饱和盐溶液法的装置，装置中的温控箱和恒温浴槽可避免外界环境温度变化的影响，使温度达到均匀，设置独立的气体和液体温度计、气体循环风扇和液体搅拌器，可加速平衡的建立。本发明的效果和益处是为SF6气体中微水测量用湿敏元件的湿度标定提供一种实用、有效的方法，此方法湿度标定范围大、效果好，能够准确标定元件的感湿特征量，正确判断元件的性能是否稳定，且装置简单、操作方便、成本低廉、标定时间短。
文档编号G01N27/22GK101936939SQ20101025148
公开日2011年1月5日 申请日期2010年8月12日 优先权日2010年8月12日
发明者司马文霞, 夏青, 李剑, 杜林 , 杨庆, 王有元, 袁涛, 陈伟根 申请人:重庆大学