燕山石化氢气新能源装置在线监测系统投入使用并通过验收

新近才被人类开发利用、有待于进一步研究发展的能量资源称为新能源，相对于常规能源而言，在不同的历史时期和科技水平情况下，新能源有不同的内容。当今社会，新能源通常指太阳能、风能、地热能、氢能等。

近期，燕山石化氢气新能源装置在线监测系统投用并通过北京市科委验收专家组的验收。该系统可实现对氢气中关键杂质硫的高精度分析(检测精度可达十亿分之一)，为行业内首次应用，标志着燕山石化在氢能产品质量监控方面处于领先水平。

如果环境温度较低，等离子体能够通过辐射和热传导等方式向壁面传递能量，因此，要在实验室内保持等离子体状态，发生器供给的能量必须大于等离子体损失的能量。不少人工产生等离子体的方法(如爆炸法、激波法等)产生的等离子体状态只能持续很短时间(10～10秒左右)，而有工业应用价值的等离子体状态则要维持较长时间(几分钟至几十小时)。能产生后一种等离子体的方法主要有：直流弧光放电法、交流工频放电法、高频感应放电法、低气压放电法(例如辉光放电法)和燃烧法。前四种放电都用电学手段获得，而燃烧则利用化学手段获得。

利用外加电场或高频感应电场使气体导电，称为气体放电。气体放电是产生等离子体的重要手段之一。被外加电场加速的部分电离气体中的电子与中性分子碰撞，把从电场得到的能量传给气体。电子与中性分子的弹性碰撞导致分子动能增加，表现为温度升高;而非弹性碰撞则导致激发(分子或原子中的电子由低能级跃迁到高能级)、离解(分子分解为原子)或电离(分子或原子的外层电子由束缚态变为自由电子)。高温气体通过传导、对流和辐射把能量传给周围环境。

在定常条件下，给定容积中的输入能量和损失能量相等。电子和重粒子(离子、分子和原子)间能量传递的速率与碰撞频率(单位时间内碰撞的次数)成正比。在稠密气体中，碰撞频繁，两类粒子的平均动能(即温度)很容易达到平衡，因此电子温度和气体温度大致相等,这是气压在一个大气压以上时的通常情况,一般称为热等离子体或平衡等离子体。在低气压条件下，碰撞很少，电子从电场得到的能量不容易传给重粒子，此时电子温度高于气体温度，通常称为冷等离子体或非平衡等离子体。两类等离子体各有特点和用途(见等离子体的工业应用)。气体放电分为直流放电和交流放电。

燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器。它是继水力发电、热能发电和原子能发电之后的第四种发电技术。由于燃料电池是通过电化学反应把燃料的化学能中的吉布斯自由能部分转换成电能，不受卡诺循环效应的限制，因此效率高; 另外，燃料电池用燃料和氧气作为原料，同时没有机械传动部件，故排放出的有害气体极少，使用寿命长。由此可见，从节约能源和保护生态环境的角度来看，燃料电池是最有发展前途的发电技术。

燃料电池主要由四部分组成,即阳极、阴极、电解质和外部电路。燃料气和氧化气分别由燃料电池的阳极和阴极通入。燃料气在阳极上放出电子,电子经外电路传导到阴极并与氧化气结合生成离子。离子在电场作用下,通过电解质迁移到阳极上,与燃料气反应,构成回路,产生电流。同时,由于本身的电化学反应以及电池的内阻,燃料电池还会产生一定的热量。

电池的阴、阳两极除传导电子外,也作为氧化还原反应的催化剂。当燃料为碳氢化合物时,阳极要求有更高的催化活性。阴、阳两极通常为多孔结构,以便于反应气体的通入和产物排出。电解质起传递离子和分离燃料气、氧化气的作用。为阻挡两种气体混合导致电池内短路,电解质通常为致密结构。

在线监测技术是在被测设备处于运行的条件下，对设备的状况进行连续或定时的监测，通常是自动进行的。检测人可以通过该设备同步监视被监设备。

在线监测这一设想由来已久，早在1951年，美国西屋公司的约翰逊针对运行中发电机因槽放电的加剧导致电机失效，提出并研制了运行条件下监测槽放电的装置，这可能是最 早提出的在线监测思想。限于当时技术条件，无法抑制来自线路的干扰，只能在离线条件下进行检测，但是在线监测的基本思想则沿用至今。

20世纪60年代，美国最先开发监测和诊断技术，成立了庞大的故障研究机构，每年召开1~2次学术交流会议，例如20世纪60年代初，美国即已使用可燃性气体总量(TCG)检测装置，来测定变压器储油柜油面上的自由气体，以判断变压器的绝缘状态。但在潜伏性故障阶段，分散气体大部分溶于油中，故这种装置对潜伏性的故障无能为力。针对这一局限性，日本等国研究使用气相色谱仪，在分析自由气体的同时，分析油中溶解的气体，这有利于发现早期故障。

20世纪70年代中期，能使油中气体分离的高分子塑料渗透膜的发明和应用，解决了在线连续监测问题。气相色谱分析技术日趋成熟，并为长期的实践证明是一种行之有效的检测和诊断技术，已广泛应用于各种充油电气设备的检测，其局限性是气体的生成有一个发展过程，故对突发性故障不灵敏，这就要借助于局部放电的监测。局部放电的在线检测难度较大，数十年来，它的发展一直受到限制，传感器技术、信号处理技术、电子和光电技术、计算机技术的发展，提高了局部放电在线监测的灵敏度和抗干扰水平。

新闻来源：中石化

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