[發明專利]一種氫氣泄漏檢測報警及事件等級估計方法

有效

• 申請號: 202011366654.8
• 申請日: 2020-11-30
• 公開（公告）號: CN112489381B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 蘇韜;李星;楊思鋒;時云卿;李山峰;宋建軍;閻瑋;陳靜;耿亞璋;張雪濤
• 申請（專利權）人: 北京航天試驗技術研究所
• 主分類號: G08B21/16
• 分類號: G08B21/16;G08B21/18;G01N33/00
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 楊瀟

本發明涉及一種氫氣泄漏檢測報警及事件等級估計方法，屬于氣體濃度傳感檢測技術領域。步驟一、預先模擬現場發生泄漏事件，測試近端、遠端氫氣濃度檢測器獲取先驗數據；步驟二、通過泄漏事件測試得到數據，確定泄漏檢測報警閾值及事件等級估計閾值；步驟三、運行階段，近端、遠端檢測器連續輸出并檢測記錄，與此前確定的報警閾值和事件等級估計閾值進行條件判定后輸出最終結果。本發明相比傳統方式，具有響應迅速、檢測結果可靠、提供深度加工信息等特點，在應用中得到良好的效果。

技術領域

本發明涉及一種氫氣泄漏檢測報警及事件等級估計方法，屬于氣體濃度檢測控制技術領域。

背景技術

氫能源具有儲運便捷、來源多樣、潔凈環保等突出優點，許多國家把發展氫能作為重要的能源戰略。但氫氣易燃易爆、燃燒范圍寬、點火能量低、擴散系數大，在制備、儲存、運輸、加注和使用過程中具有潛在的泄漏和爆炸危險，因此，氫氣泄漏檢測報警裝置是氫能應用的重要保障，也是必備部件。

現有技術中，主要存在以下問題：首先是響應普遍遲緩，氫氣濃度檢測器多采用電化學、催化燃燒或半導體式，響應時間普遍高達30S甚至更長，且實際現場多安裝在氫氣容易積聚的頂部，當檢測器當地達到報警閾值時，可能已發生較為危險的泄漏事件；其二，現有檢測器的量程過低，多數在高氫氣濃度氣氛中還會造成性能劣化、壽命明顯縮短，甚至故障失效；同時，普遍缺乏在實際場景下進行允許泄漏量的實際測試，針對性地確定報警閾值和估計泄漏事件等級。而實踐中設置過低閾值，帶來誤報警和頻繁報警也是不可接受的，比如頻繁開啟自動應急處理措施，影響生產連續運行，付出很高的額外不必要代價。

在此，本發明提出一種氫氣泄漏檢測報警及事件等級估計方法，具有響應迅速、檢測結果可靠、信息提供深度全面等特點，在應用中得到良好的效果。

發明內容

本發明為解決上述技術問題，采用以下技術方案：

步驟一、預先模擬現場發生泄漏事件，測試氫氣濃度檢測器并獲取先驗數據，其中，在泄漏部位中心垂直上方距離D1、D2處分別設置近端、遠端氫氣濃度檢測器N、F，模擬泄漏源在固定時間T0內釋放氫氣，控制釋放量不超過允許安全泄漏量，連續記錄N、F輸出并持續檢測峰值VNmax、VFmax，累計平均值VNavg、VFavg，后者為相應峰值出現前T1時間窗口內的輸出平均值，為相等間隔連續采樣M次求和平均得到；

步驟二、根據泄漏事件測試得到數據，確定泄漏檢測報警閾值及事件等級估計閾值，其中，N、F泄漏報警閾值分別根據所有VNmax、VFmax中的最大者確定，事件等級估計閾值分別根據所有VNavg、VFavg中的最大者確定；

步驟三、實際運行階段，以步驟一所述方式記錄檢測N、F輸出，結合步驟二中確定的報警閾值和事件等級估計閾值，進行條件判定，輸出最終結果。

執行步驟一前，預先采用已知氫氣濃度的標準氣體對近端氫氣濃度檢測器N進行不少于10個點、遠端氫氣濃度檢測器F進行不少于5個點的靜態標定，檢測器輸出信號為換算后濃度。

氫氣濃度檢測器N、F響應時間(T90)均不大于1S，N量程上限為100％VOL，F量程上限不低于10％VOL。

步驟一的D1、D2滿足：1m≥D1≥200mm，2m≥D2≥400mm，D2≥2D1。

步驟一的時間T0、T1、M，滿足：10S≥T0≥0.5S，1S≥T1≥0.25S，M≥10。

步驟二的N、F泄漏檢測報警閾值確定方式為，N、F分別設置兩級報警閾值AN1、AN2和AF1、AF2且滿足AN1＝k1*VNmax，AN2＝k2*VNmax，AF1＝k1*VFmax，AF2＝k2*VFmax，其中k1＝0.1～0.4、k2＝0.4～0.8。