[發明專利]一種檢測氣體分子組分變化的方法及裝置

在審

• 申請號: 201811514982.0
• 申請日: 2018-12-12
• 公開（公告）號: CN109444342A
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發明（設計）人: 鄧云坤;陳力;馬儀;王科;彭晶;趙虎;李興文;王達達;張少泉;陳曉云
• 申請（專利權）人: 云南電網有限責任公司電力科學研究院
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00
• 代理公司: 北京弘權知識產權代理事務所(普通合伙) 11363
• 代理人: 逯長明;許偉群

本申請公開了一種檢測氣體分子組分變化的方法及裝置，利用密度泛函理論計算反應物中各個氣體分子的各個化學鍵的鍵能；使鍵能最小的化學鍵斷裂，產生生成物；根據反應物和生成物，計算化學反應速率；根據化學反應速率建立動力學模型；根據動力學模型，計算熱解反應后氣體分子組分中各個粒子的濃度隨時間變化的情況。本申請的技術方案能夠測得生成物中各個組分的變化情況，當反應物為六氟化硫替代氣體進行反應時，能夠有效的測出生成產物的組分以及組分隨時間的變化情況，能夠滿足六氟化硫替代氣體的探索和評估需求。

技術領域

本申請涉及分析及測量控制技術領域，尤其涉及一種檢測氣體分子組分變化的方法及裝置。

背景技術

熱解反應是物質受熱發生分解的反應過程，許多無機物質和有機物質被加熱到一定程度時都會發生分解反應。氣體分子的熱解反應在工程中應用非常廣泛，熱解產物的準確確定具有重要的理論和工程價值。

一般說來，無機物的熱解反應比較簡單；有機物熱解時，由于會產生副反應，產物組成往往比較復雜。氣體絕緣或滅弧介質(如六氟化硫、空氣、二氧化碳等)廣泛應用于電力系統領域，電力設備中發生的局部過熱等故障可能引起氣體介質的熱解現象，可能導致介質的劣化或產生有毒物質，在六氟化硫替代氣體的探索方面也存在類似的問題。

目前研究氣體分子的熱解產物主要通過實驗檢測，該方法耗資較大，且效率較低，難以滿足潛在六氟化硫替代氣體的探索和評估需求。

發明內容

本申請提供了一種檢測氣體分子組分變化的方法及裝置，使得六氟化硫替代氣體進行熱解反應時能有效測得生成物組分隨時間變化的關系。

一方面，本申請提供了一種檢測氣體分子組分變化的方法，包括：

利用密度泛函理論計算反應物中各個氣體分子的各個化學鍵的鍵能，所述反應物為熱解反應前的氣體分子；

使鍵能最小的化學鍵斷裂，產生生成物，所述生成物為熱解反應后的氣體分子；

根據所述反應物和所述生成物，計算化學反應速率；

根據所述化學反應速率建立動力學模型；

根據所述動力學模型，計算熱解反應后氣體分子組分中各個粒子的濃度隨時間變化的情況。

結合第一方面，所述根據所述反應物和所述生成物，計算化學反應速率的步驟包括：

獲取反應物中各個氣體分子在反應過程中的過渡態；

運用內稟反應坐標理論驗證所述過渡態能否連接反應物和生成物；

若所述過渡態能連接反應物和生成物，則基于過渡態理論計算氣體分子進行熱解反應時的化學反應速率；

若所述過渡態不能連接反應物和生成物，則基于反應物和生成物計算氣體分子進行熱解反應時的化學反應速率。

結合第一方面，所述獲取反應物中各個氣體分子在反應過程中的過渡態的步驟包括：

對反應物中各個氣體分子的各個化學鍵的鍵能進行計算，選出鍵能小于預設鍵能值的化學鍵；

對鍵能小于預設鍵能值的所述化學鍵的鍵長進行勢能面掃描；

得到鍵能小于預設鍵能值的所述化學鍵對應的氣體分子的過渡態。

結合第一方面，所述根據反應物和生成物，計算化學反應速率之前，還包括：對反應物和生成物中的所有氣體分子進行頻率分析。

第二方面，本申請還提供了一種檢測氣體分子組分變化的裝置，包括：

第一計算單元，用于利用密度泛函理論計算反應物中各個氣體分子的各個化學鍵的鍵能，所述反應物為熱解反應前的氣體分子；