影响气相色谱分析数据准确性的因素探讨

摘要：气相色谱仪是一种检测变压器油中气体含量的仪器，油中气体含量在一定程度上能够反映充油电气设备的运行情况。针对气相色谱峰分离度差的问题，分析了影响气相色谱分析数据准确性的因素，并提出了消除气相色谱仪干扰因素影响的具体措施，为判断充油电气设备是否存在潜伏性故障提供了可靠依据。

关键词：色谱峰;特征气体;潜伏性故障

0 引言

目前湖南华电常德发电有限公司有2×660 MW国产超超临界机组，2台2 035 t/h超超临界直流变压炉，设计煤种为陕西烟煤，采用低低温省煤器和高频脉冲电源的双室五电场静电除尘器以及选择性催化还原法SCR脱硝工艺、石灰石-石膏湿法脱硫、湿式电除尘器相结合的超低排放技术，烟囱设计为单内筒钛钢防腐口。

1 研究背景

湖南华电常德发电有限公司运行部油化验室现有一台气相色谱仪（一针注样），该仪器用于检测充油电气设备绝缘油中溶解气体组分分析的特征气体（特征气体是指氢气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烯、乙烷、乙炔）。气相色谱仪气源为氮气、氢气和空气3种气体，其中氢气和空气由气体发生器供给，氮气由高压气瓶供给。受气源含有杂质以及气路系统漏气等因素影响，气体进入检测器时会产生与待测组分相似的成分，造成色谱流出曲线中出现怪峰等异常现象，如图1所示，为正确判断气体含量和充油电气设备是否存在潜伏性故障带来一定困难。为了使分离度R满足1.5≥R>1，我们分析了影响气相色谱数据准确性的干扰因素，并采取相应措施，以提高仪器的准确度，确保定性、定量分析的可靠性。

2 色谱分析数据干扰因素的主要来源

我们认为影响色谱仪分析数据准确性的因素有如下几点：2.1    空气

空气的主要来源有以下3种：（1）1 mL玻璃注射器在抽取一次样气时，不锈钢注射针头存有空气;（2）5 mL注射器在转移气体，用橡胶封帽封闭注射器时，封帽内存有空气;（3）气相色谱仪气路系统漏气，导致特征气体和载气损失。

2.2    气源

湖南华电常德发电有限公司气相色谱仪使用的气源有3种，氢气和空气由气体发生器供给，氮气由高压气瓶供给。虽然整体气体纯度很高，但气源中仍然有水分、油等杂质存在。

2.3    油

油的主要来源是使用1 mL玻璃注射器抽取样气时，由于5 mL注射器头部硅橡胶封帽有油，因此1 mL玻璃注射器在取样气时针头会沾上少量油。

2.4    雜质

杂质的主要来源是气相色谱仪注样孔的硅橡胶垫破碎，破碎的硅橡胶会被带入检测器中。

3 色谱分析数据干扰因素的影响

3.1    气体

样气中混有空气，会降低特征气体的浓度，造成测量值偏低。气相色谱仪气路系统漏气，特征气体试验数据重复性差，无法准确测定色谱峰峰高。

3.2    水分

水分经过热导检测器（热导检测器是利用不同组分气体具有不同的导热系数，吸收热量的不同而进行测定），由于导热系数不同，使得测量臂的电阻值也不同，造成误差。水蒸气还会导致固定相失效较快，使得固定相经常需要作活化处理。

3.3    油

油随样气进入氢火焰检测器时，在2 000 ℃高温下，油会分解，产生氢气、甲烷、乙炔等气体，导致部分特征气体测量结果偏高。

3.4    杂质

杂质被带入检测器，在2 000 ℃高温下的氢火焰检测器（氢火焰检测器是利用不同气体在火焰中离子化时产生的离子流的不同而进行测定），会产生与特征气体相似的氢气和烃类气体，使得部分特征气体测量结果偏高，增加了油中含气量的误差。

4 如何消除色谱分析数据干扰因素的影响

4.1    消除气体的影响

（1）1 mL玻璃注射器在抽取3～4次样气时，排空不锈钢注射针头内存有的空气;（2）5 mL注射器在转移气体时，使橡胶封帽沾少许油，可以排净封帽内的空气;（3）为防止气路系统漏气，定期检查气路系统漏气情况，如定期用肥皂水检查气路系统的密闭情况，及时处理漏气问题，提高色谱峰的重复性。

4.2    加装气体净化装置

在氢气、空气和氮气3路气路系统中各加装净化装置，每路气体均设置净化装置，净化装置由变色硅胶、活性炭、分子筛等部分组成，可以除去气源中的水分、油类等杂质。定期检查净化装置，及时进行更换处理。如检查到硅胶失效时，应将失效硅胶放在烘箱内，控制温度在105～110 ℃，恒温3～4 h，然后将干燥后的硅胶进行过筛处理，除去其中含有的杂质。

4.3    消除油的影响

1 mL玻璃注射器在抽取样气后，用吸油纸除去不锈钢针头上的油。

4.4    消除注样口的影响

每次注样时检查注样孔硅橡胶垫是否完整或出现松动迹象，如果发现硅橡胶垫不完整或有松动迹象，应立即更换新硅橡胶垫，防止变压器油、碎硅橡胶进入检测器，影响色谱峰出峰。2019年7月—9月，湖南华电常德发电有限公司完成以上技术改进后，色谱峰流出曲线如图2所示。

5 结语

本文针对气相色谱峰分离度差的问题，分析了影响气相色谱分析数据准确性的因素，采用加装净化装置等改进措施，基本去除了干扰因素的影响，从而保证了色谱分析数据的准确性，为判断充油电气设备是否存在潜伏性故障提供了可靠依据。

[参考文献]

[1] 绝缘油中溶解气体组分含量的气相色谱测定法：GB/T 17623—2017[S].

[2] 变压器油中溶解气体分析和判断导则：DL/T 722—2014[S].

[3] 中国质检出版社第二编辑室.电力用油、气标准汇编[M].2版.北京：中国标准出版社，2011.

[4] 山东电力集团公司.油务员[M].北京：中国电力出版社，2005.

[5] 汪红梅.电力用油（气）[M].北京：化学工业出版社，2009.

收稿日期：2020-05-08

作者简介：张志强（1974—），男，湖南常德人，工程师，从事电厂化学方面工作与研究。