河南平高電氣股份有限公司的研究人員張建飛、張衛星等，在2017年第9期《電氣技術(shù)》雜志上撰文指出，六氟化硫（SF6）氣體檢測儀器尾氣直接排放存在污染環(huán)境、影響人體健康等危害。

本文通過(guò)設計種SF6氣體檢測儀器尾氣回收裝置，在使用SF6氣體檢測儀器進(jìn)行檢測時(shí)，對檢測儀器所排出的尾氣進(jìn)行回收、儲存，減少了環(huán)境污染，同時(shí)避免了SF6氣體排放在實(shí)驗室等密閉空間有可能對人體產(chǎn)生的傷害。

六氟化硫（SF6）氣體無(wú)色、無(wú)味、無(wú)害，具有良的緣性能和滅弧性能，被廣泛應用于電氣設備中。但是，SF6氣體也是種溫室氣體，其地球溫度化系數GWP是CO2氣體的23900倍，自然壽命高達3200年以上，是《聯(lián)合國氣候變化框架公約》要求控制的非能源活動(dòng)溫室氣體[1-3]。因此， SF6氣體的回收處理工作十分重要。

目前，關(guān)于SF6氣體的回收處理技術(shù)比較成熟，但SF6氣體回收裝置大多是基于對電氣設備內SF6氣體回收處理而研制的，并不適用于SF6氣體檢測儀器尾氣的回收。

而SF6氣體檢測儀器尾氣由于單次量小的特點(diǎn)，易被忽視而被直接排放到大氣中[4]。但是檢測儀器的使用為頻繁，累計排放的尾氣數量大，直接排放大氣，污染不容忽視。

而且，在實(shí)驗室等密閉空間長(cháng)期使用SF6氣體檢測儀器時(shí)，如果氣體直接排放在室內，SF6氣體累積較多或者尾氣中包含分解產(chǎn)物等有害氣體時(shí)將直接影響人體健康[5-6]。

因此，研制SF6氣體檢測儀器尾氣回收裝置，回收SF6氣體檢測產(chǎn)生的尾氣，實(shí)現SF6氣體的零排放及循環(huán)使用，具有重要意義[7]。

1 尾氣回收裝置的研制

目前常見(jiàn)的SF6氣體檢測儀器般有水分儀、純度儀、分解產(chǎn)物測試儀、綜合測試儀等，尾氣回收裝置需要將這些檢測儀器的尾氣進(jìn)行回收，并且回收過(guò)程中不能影響檢測的結果。

而由于水分儀、純度儀、分解產(chǎn)物測試儀、綜合測試儀等檢測儀器的檢測結果受儀器測試腔體的壓力、流量影響較大，如果直接使用普通的SF6氣體回收裝置對尾氣進(jìn)行回收，會(huì )使儀器測試腔體的壓力、流量不穩定，進(jìn)而造成檢測結果數據不準確，偏差較大[8]。因此，尾氣回收裝置的設計關(guān)鍵就是要保證檢測儀器排氣口的壓力和流量，避免影響檢測儀器檢測結果的準確性。

1.1 設計要求

關(guān)于檢測儀器排氣口的壓力和流量要求，通過(guò)多家檢測儀器生產(chǎn)、計量單位的調研，大部分單位都沒(méi)有準確測量過(guò)壓力的影響，憑經(jīng)驗給出的要求比較寬泛，般要求在0.09MPa～0.11MPa（對壓力）。而關(guān)于流量，基本都有確切的要求，般要求在±10%。為得到準確的壓力要求，設計如下系統，通過(guò)試驗終確定。

如圖1所示正壓測試系統，借用SF6氣體回收裝置試驗設備，檢測氣通過(guò)檢測儀器流入1m3儲氣罐，儲氣罐初始壓力0.1MPa（對壓力）。當檢測儀器檢測數據正常時(shí)，由于儲氣罐容積大，此時(shí)觀(guān)察精密壓力表，儲氣罐壓力即檢測儀器排氣壓力基本無(wú)變化，可認為此時(shí)檢測儀器檢測結果為標準值。

起動(dòng)小排量壓縮機，不斷將空氣壓入儲氣罐，提高儲氣罐壓力，觀(guān)察檢測儀器檢測結果，直到檢測結果偏差值達到儀器所要求的上限。觀(guān)察精密壓力表讀數，即可得出排氣壓力要求的上限值。

圖1-正壓測試系統

同理，如圖2所示負壓測試系統，通過(guò)真空泵不斷降低儲氣罐壓力，直至得到排氣壓力要求的下限值。

圖2-負壓測試系統

分別對電解法水分儀、阻容法水分儀、熱導檢測法純度儀、電化學(xué)傳感器法分解產(chǎn)物測試儀進(jìn)行試驗，取低的上限值和高的下限值，得出檢測儀器排氣壓力的上限值為0.108MPa和下限值為0.091MPa。因此，尾氣回收裝置設計要求為：（1）保證裝置進(jìn)氣壓力控制在0.091MPa～0.108MPa；（2）保證裝置進(jìn)氣流量控制在檢測儀器進(jìn)氣流量的±10%。

1.2 工作流程

本文所設計的尾氣回收裝置主要由吸附裝置、緩沖容器、流量控制器、增壓裝置、儲存容器組成，工作流程如圖3所示。

SF6氣體檢測儀器所排放的尾氣進(jìn)入尾氣回收裝置后，先經(jīng)過(guò)吸附裝置對尾氣中所含的水分、顆粒物、SF6氣體分解產(chǎn)物等進(jìn)行吸附[9，10]，吸附后的氣體進(jìn)入緩沖容器，經(jīng)流量控制器控制氣體流速，增壓裝置加壓后儲存在儲存容器中[11]。儲存容器儲存量達到上限后，可轉移到鋼瓶中，通過(guò)SF6氣體凈化處理設備進(jìn)行凈化處理，去除各種雜質(zhì)后循環(huán)再利用。

圖3-尾氣回收裝置流程示意圖

1.3 結構原理

如圖4所示，本文所設計的尾氣回收裝置主要零部件包括進(jìn)氣接口1、電磁閥2、吸附裝置3、壓力傳感器4、緩沖容器5、電子流量控制器6、壓縮機7、電磁閥8、儲氣罐9、排氣接口10。

圖4-尾氣回收裝置結構原理簡(jiǎn)圖

裝置的電氣控制由PLC結合觸摸屏控制，通過(guò)壓力傳感器傳遞信號來(lái)控制壓縮機、電磁閥等零部件的開(kāi)斷，同時(shí)在觸摸屏上進(jìn)行電子流量控制器流量設定。

工作時(shí)，裝置進(jìn)氣接口1與檢測儀器排氣接口連接，并設定電子流量控制器6流量與檢測儀器進(jìn)氣流量致，起動(dòng)尾氣回收裝置。尾氣回收裝置的自動(dòng)控制狀態(tài)分三種情況：

（1）緩沖容器5中的壓力在0.095MPa～0.105MPa（對壓力）之間，控制系統控制壓縮機7起動(dòng)、電磁閥2、電磁閥8開(kāi)啟，開(kāi)始回收。由于電子流量控制器能夠通過(guò)自動(dòng)調節自身閥門(mén)開(kāi)啟幅度大小來(lái)保證流量與設定流量致，所以壓縮機的進(jìn)氣流量與檢測儀器的進(jìn)氣流量保持致，同時(shí)也保證了緩沖容器內的壓力即檢測儀器排氣壓力維持在初始值不變。

（2）緩沖容器5中的壓力低于0.095MPa（對壓力），控制系統將控制電磁閥2開(kāi)啟，氣體從檢測儀器排出后進(jìn)入緩沖容器5。當緩沖容器5中的壓力達到0.1MPa（對壓力），控制系統控制壓縮機7起動(dòng)、電磁閥8開(kāi)啟，開(kāi)始回收。此時(shí)，由電子流量控制器控制壓縮機的進(jìn)氣流量與檢測儀器的進(jìn)氣流量保持致，同時(shí)也保證了緩沖容器內的壓力即檢測儀器排氣壓力保持在0.1MPa不變。

（3）緩沖容器5中的壓力高于0.105MPa（對壓力）時(shí)，控制系統將控制壓縮機7起動(dòng)、電磁閥2、8開(kāi)啟，并調節電子流量控制器流量設定值高于檢測儀器進(jìn)氣流量，開(kāi)始回收。當緩沖容器5中的壓力達到0.1MPa（對壓力），控制系統調節電子流量控制器流量設定值復位，與檢測儀器進(jìn)氣流量保持致，繼續回收。此時(shí)，由電子流量控制器控制壓縮機的進(jìn)氣流量與檢測儀器的進(jìn)氣流量保持致，同時(shí)也保證了緩沖容器內的壓力即檢測儀器排氣壓力保持在0.1MPa不變。

考慮到壓力傳感器、檢測儀器、電子流量控制器等的誤差累積，將設定壓力定在0.095MPa～0.105MPa，較設計要求的0.091MPa～0.108MPa嚴格，更能保證檢測儀器測量結果的準確性。

通過(guò)以上3種狀態(tài)的控制，終達到檢測儀器的流量與進(jìn)入壓縮機的氣體流量致，并且檢測儀器排氣口壓力即緩沖容器5中的壓力，保持在0.095MPa-0.105MPa（對壓力）之間。這樣，就保證了檢測儀器排氣口壓力和同檢測儀器的流量與不使用尾氣回收裝置基本保持致，滿(mǎn)足了設計需求，達到了對檢測儀器的檢測結果準確性無(wú)影響的效果[12，13]。

2 試驗驗證

2.1 驗證方法

水分儀：使用標準濕度發(fā)生器生成不同濕度的氣體，對SF6水分儀在連接尾氣回收裝置的情況下進(jìn)行檢測，并記錄檢測結果，與未連接尾氣回收裝置的高精度水分儀（標準器）檢測結果進(jìn)行對比。

純度儀：在連接尾氣回收裝置的情況下對濃度不同的SF6標準氣體進(jìn)行檢測，并記錄檢測結果，與標準氣體對比。

分解產(chǎn)物測試儀：在連接尾氣回收裝置的情況下對不同含量的H2S、SO2、CO標準氣體進(jìn)行檢測，并記錄檢測結果，與標準氣體對比。

2.2 驗證結果

經(jīng)過(guò)比較發(fā)現，檢測結果偏差均在儀器誤差允許范圍內。試驗驗證結果見(jiàn)表1、表2、表3。通過(guò)對水分儀、純度儀和分解產(chǎn)物測試儀等不同檢測儀器進(jìn)行驗證，證明尾氣回收裝置能夠在不影響檢測儀器檢測結果的情況下，實(shí)現檢測儀器所排放尾氣的回收。

表1-電解法水分儀連接尾氣回收裝置試驗結果

表2-阻容法水分儀連接尾氣回收裝置試驗結果

表3-熱導檢測法純度儀連接尾氣回收裝置試驗結果

表4-電化學(xué)傳感器法分解產(chǎn)物測試儀連接尾氣回收裝置試驗結果

3 結論

通過(guò)緩沖容器、壓力傳感器和電子流量控制器組成的緩沖控制結構，實(shí)現了流量和壓力的控制，研制出檢測儀器尾氣回收裝置。該裝置的研制成功，實(shí)現了在不影響SF6氣體檢測儀器檢測結果的情況下，完成檢測儀器所排放尾氣的回收。

據不完全統計，目前我國每年通過(guò)檢測儀器直接排放的SF6試驗尾氣在5000kg以上[14]，如果通過(guò)尾氣回收裝置將所排放的尾氣進(jìn)行回收，相當于每年減排CO2氣體11.95萬(wàn)噸。因此，裝置的推廣應用，對減少溫室氣體的排放，保護環(huán)境具有重要意義。

裝置雖然研制成功，但在以下方面仍需改進(jìn)：是目前裝置已對電解法水分儀、阻容法水分儀、熱導檢測法純度儀、電化學(xué)傳感器法分解產(chǎn)物測試儀等進(jìn)行驗證，但對冷鏡原理的水分儀是否適用仍需進(jìn)步驗證；二是在保證回收功能穩定的情況下，對結構進(jìn)步化，提高裝置的便攜性。