鈀柵氫敏傳感器由鈀柵場效應晶體管(Pd-MOSFET，簡稱鈀管)、穩(wěn)定補償部件、加熱器、測溫元件構(gòu)成，屬于半導體氣敏元件的一種。其檢測原理是利用鈀管開啟電壓隨氫氣濃度變化的特性檢測氫氣濃度，具有對氫氣選擇性好、靈敏度高、功耗低、響應和恢復時間短、工作溫度低以及氣-電轉(zhuǎn)換過程中不消耗氫等優(yōu)點。但同時主要存在兩方面不足：(1)線性范圍窄，鈀管本身對氫氣的響應是非線性的，濃度越高響應越低，需要在儀器設(shè)計上采用線性化補償電路使讀數(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。其檢測原理是：氫氣與空氣中的氧在鉑絲表面發(fā)生氧化反應，產(chǎn)生反應熱(無焰接觸燃燒熱)，使得作為敏感材料的鉑絲溫度升高，電阻值相應增大，進而通過測定鉑絲的電阻變化值(?駐R)檢測氫氣濃度。此類傳感器具有對氣體選擇性好、線性度好、受溫濕度影響小、響應快、計量準確、壽命較長的特點。其不足之處是：只能測量有氧環(huán)境中的氫氣濃度[3]。

3 對比綜述

據(jù)了解，世界上只有原蘇聯(lián)和中國采用熱導型裝置監(jiān)測發(fā)電機內(nèi)部漏氫[4]。目前此類裝置國內(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，在國內(nèi)大中型氫冷汽輪發(fā)電機上的應用日益廣泛。國內(nèi)某公司出品的LH1500型漏氫在線監(jiān)測裝置集上述優(yōu)點及通信技術(shù)于一體，適用于發(fā)電機氫、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%)以內(nèi)氫氣濃度的檢測，成為項目的最終選定機型。

4 安裝與應用

4.1裝置簡介

LH1500漏氫在線監(jiān)測裝置主要由主機、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點檢測，可擴展至14點。裝置主機主要由單片機、存儲器、時鐘電路、顯示電路、鍵盤掃描電路、報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：采樣頭將待測環(huán)境氫氣濃度信號轉(zhuǎn)化為工業(yè)標準的4~20mA電流信號遠傳到主機，經(jīng)主機中的A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號送給單片機；單片機將各路數(shù)據(jù)處理后顯示在彩色LCD屏上，并顯示量程、高低位報警值、日期等相關(guān)信息；同時單片機將處理后的數(shù)據(jù)通過D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為4~20mA電流信號輸出；另外單片機還可根據(jù)各點的氫氣濃度及其報警限值發(fā)出高低位報警信號；系統(tǒng)預留1個與機組DCS系統(tǒng)通信的RS-232/485串行口。

4.2 應用情況

焦作電廠#3發(fā)電機于2010年1月檢修期間安裝了LH1500型漏氫在線監(jiān)測裝置(共設(shè)11個測點，安裝原理如圖4所示)，實現(xiàn)了發(fā)電機氫氣內(nèi)漏的多點集中實時監(jiān)控，使以往查處漏氫費時費力的情況得到明顯改觀，同時減少了漏氫造成的機組非計劃停運次數(shù)，提高了機組運行的經(jīng)濟性和安全性[5]。

5 經(jīng)驗與建議

LH1500型漏氫在線監(jiān)測裝置在焦作電廠投運以來，主要有以下經(jīng)驗和建議可供借鑒參考。

5.1使用經(jīng)驗

(1)裝置各采樣頭應垂直安裝以便于取樣，提高響應速度。

(2)安裝時應先將變送器從取樣管道、閥門上拆解下來，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確性。

(3)測點出現(xiàn)漏氫后，應及時消除漏氫或?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)電機內(nèi)冷水箱采用充氮微正壓運行方式，其內(nèi)冷水箱內(nèi)往往存在氧氣不足、氫氣積累的問題，進而影響鉑電阻氫敏傳感器的準確性。此類機組內(nèi)冷水箱宜裝設(shè)帶有氧氣濃度自動補償功能的專用傳感器。

5.2應用建議