徐双庆  荣欣  彭辉
武汉市环境监测中心站 武汉 430015

摘  要  标准气钢瓶减压阀在初次使用时，因减压阀内部的死体积及阀体自身对标气的吸附作用，造成校准时仪器响应时间过长。采用“洗阀”方法，较好地解决了这一问题。
关键词  减压阀  响应时间  洗阀
 
1  新系统安装初期仪器达不到规定的响应时间
    当前空气质量自动监测系统广泛使用萤光发光法S02监测仪、化学发光法N02监测仪，该种仪器量程在0—1000 PPb，测量精度1PPb。采用多元气体校准仪将钢瓶中的标气稀释至所需浓度(一般为400 PPb)对仪器进行校准，仪器响应时间应<6分钟。
    我站在安装初期调试DASIBI公司生产的环境监测1000系统时，使用氦普公司生产的标准气，通过多元气体校准仪对上述二种仪器进行标度校验，各测试7台仪器，共计14台，均发现仪器有“慢走”甚至不能走标的现象，且SO2监测仪比N02监测仪更为严重，响应时间可达十几~二十余分钟或更长。
    为查找原因，我站采用中国计量院生产S02标气，浓度53PPM，钢瓶配大连产的不锈钢减压阀，及北分氦普公司生产S02标气，浓度48PPM钢瓶配徐州产双级双稳铜减压阀，在编号987的S02监测仪上做仪器响应试验，配气的输出浓度均为500PPb配气设备使用多元气体校准仪。多元气体校准仪内采用0~10L和0-l00ml二只质量流量计，分别通过零气和标气混合后输出，其配气精度达1％以上。校准结果如图1、图2。
图1仪器出现“慢走”现象，图2仪器有明显“平台”发生，而将该仪器用渗透管方式
 
 
            图1氦普公司S02标气校准图(未洗阀)           图1中国计量院S02标气校准图(未洗阀)
 
    走标仪器响应迅速，响应时间仅为1分钟，因此仪器问题可以排除。问题出在标气校准系统上。
 
2  新减压阀中“死体积”和材质对标气的吸附作用
    针对使用标准气校准时仪器响应时间慢问题，经查找资料及试验，找到影响仪器响应时间的下列原因：
    1)目前空气质量自动监测站使用的国产减压阀并不是针对环境监测仪器校准而生产的专用阀，在材质、制作工艺上均与国外生产的专用阀存在差距，价格不足国外专用阀的十分之一。国外专用减压阀在材质上使用特种无吸附性不锈钢，垫片采用无吸附性聚四氟乙烯，加工工艺及组装均考虑了无吸附性。国产减压阀一般是针对工业生产中氧气瓶、氮气瓶、氨气瓶等工业应用而生产，在选材、加工、组装未考虑吸附性问题，甚至在个别减压阀中可倒出加工时留下的冷却液。因此国产新减压阀对标气或多或少有一定的吸附作用。在初次使用中，会造成输出的实际标气浓度低于给定浓度。
    2)标气瓶与减压阀、减压阀与多元气体校准器之间连接必须做检漏试验，以确定无压力泄漏。为保证自动站长期自动校准的要求，应选择价格较高的双级双稳减压阀。
    3)标气的输出一般为20—40ml，其输出气流直径仅为头发丝的三分之一左右，约为Φ。0．02mm，而减压阀内体积较大，当标气输出时，内空中的空气(这些空气也称“死体积”  )将逐步与标气混合，造成标气浓度低于实际标定值，当这些空气参与过程完成，标气才逐步达到标定值，仪器也就会出现慢走现象。如S02钢瓶气浓度值53PPM，配5升零空气，标气流量为38．2ml，配气输出浓度400PPb，此时如果阀体中的“死体积”参与，使S02标气浓度由53PPM降为52PPM，零空气，标气流量不变，则配气输出浓度为392PPb，浓度下降2％。
 
3  采用“洗阀”解决仪器响应时间过长问题
    针对减压阀吸附问题，提出解决方法：
    1）压阀要反复多次洗阀，一般在5~7次以上，使减压阀内部各处得到充分吸收，“死体积”得到逐步释放。 
 
    洗阀的方法是将减压阀低压关闭，钢瓶阀打开，使减压阀高压部分充满标气，此时关闭钢瓶阀，打开减压阀低压开关，使高压部分标气泄掉，再如此反复多次。
    2)可要求供货厂家对减压阀进行钝化处理。钝化处理是将新阀通高纯氮气吹扫48小时，再用标准气吹扫24小时，以使减压阀内部各处得到充分的清洁和吸附。
    3)不具备钝化处理条件，可将减压阀高低压气室均充满标气放置12小时以上再使用效果更好。
    4)在对仪器校准后，不改变各处连接，放置一段时间再校准时应进行二次校准，以第二次校准为仪器的响应时间。
    通过以上分析，注重检漏，洗阀及二次校准，重做14台仪器，响应时间均提高至3~4分钟，达到技术规范要求。
    仍以上述编号987的S02监测仪为例，通过洗阀的仪器响应曲线如图3、图4。
    从图3，图4中可以看出，由于克服了“死体积”对仪器的影响，从而大大缩短了仪器
的响应时间。
    为了进一步验证“死体积”对环境监测仪器的影响，我们又选择编号778的NOx仪器
做实验。使用氦普公司N0标气，浓度47PPM配气输出400PPB校准仪器后，不改变连接线，关闭标气瓶阀，放置14天后，再重新进行二次校准，见图5仪器响应曲线图。
 
  图5 N02仪器零标校准曲线
    从图5可见，由于标准气在阀及导线中存放时间过长，产生了分子交换和再吸附作用，第一次走标出现“慢爬”现象。回零后，第二次走标(放掉了残存的标气)响应时间非常迅速。可见，正是由于第一次的走标，消除了“死体积”的影响，才能在第二次走标中取得好效果。对仪器的性能应进行客观的评价，只有克服了所有外界问题，才能说明仪器是否满足技术规范。
 
 
 
                           参  考  文  献
编号1  作者  国家环境保护局书名环境监测技术规范第二册大气和废气部分1986年33