气体露点超标时先查什么：取样、管路与密封

一、超标之后先别动仪器：三步的顺序

气体露点测出来偏高，头一个反应往往是怀疑仪器。这个反应多半是反的。露点仪读到的是送到镜面上的那一团气，仪器之前的每一段，取样点、连接管、接头，都在替它决定这团气是什么样。GB/T 5832.2-2016《气体分析 微量水分的测定 第2部分：露点法》第 5.1 条把这一层写进了准备要求：确认样品气中无水溶性盐、灰尘、油污，不含有在水分冷凝前凝结的其他杂质，镜面干燥清洁，采样管阀清洁干燥，气路与采样系统密闭无泄漏。条文列的这几项里，只有「镜面干燥清洁」属于仪器本身，其余全在仪器之前。

三步的顺序按排除难度排。取样这一环改一个阀、换一段吹洗时长便见分晓。管路这一环换一根管便知道。密封这一环要分段憋压，稍慢一点。三步都不占设备停电时间，也不需要把仪器送检。反过来说，这三步没走完便把仪器送检，检回来的结论依然解释不了那一个偏高的读数。顺序先定下来，往下便是逐条过。

表1 三步排查的顺序与各自要排除的失效

二、取样点：根部阀与取样位置

GB/T 5832.2-2016 第 5.2.4 条给管道气体的取样点定了位置，应使用输送管道上的根部取样阀。第 5.2.3 条给压缩气体另定一种，应使用耐压针形阀。两条都是一句话，约束的却是同一件事，取样要取在主管上，不取在支管末端与仪表引管的死角里。

死角这一类点位的毛病在于它不流动。主管里的气在走，支管末端的气长时间不动，管壁吸住的水慢慢放出来，末端这一小团气的水汽分压比主管高出一截。取样阀装在死角上，读到的便是这一小团气的露点，不是设备里那一份气。现场能辨认的形态是引管细长、阀后还留着一段盲管、阀体本身带着一段伸进去的接管。位置错了，后面两步做得再细也对不上。

阀的类型也在这两条里。针形阀与根部阀的共同点是阀芯行程短、阀腔容积小，吹洗时残余气体少。球阀一类阀腔容积大，吹洗要换掉的体积随之增大，同样的吹洗时长换不干净。GB/T 5832.2-2016 没有把球阀单列，现场按第 5.2.5 条那条尽可能短的连接管的精神去处置，退到上一级根部阀取样。点位先认。

三、吹洗：把管路里的旧气换掉

第 5.2.6 条的要求是一句完整的话，用样品气充分吹洗采样系统与仪器的气路系统，直至取得代表性样品气。条文没有给分钟数，给的是取得代表性样品气这个终点。这个终点怎么判，是这一环的关键。

置换体积能算。取一段内径 3 毫米、长 2 米的采样管，内截面积约 7.07 平方毫米，容积约 14 毫升。按 20 升每小时的流量，合每分钟 0.33 升，把这段管里的气换一遍约需 2.5 秒，换十遍不到半分钟。这个算结果常被当成吹洗时间，于是出现吹洗三十秒便开始读数的做法。

算错的地方在于它只算了空间置换，没有算管壁。不锈钢与聚四氟乙烯的管壁都吸附水，吹洗开始后管壁与气流之间的水汽交换远慢于气体本身的置换。上一份气样偏湿，管壁吸住的水在吹洗过程中慢慢放出，读数便单向往下漂，漂不停说明还在放。上一份气样偏干，管壁反过来从气流里吸水，读数单向往上漂。两种情形都还没到终点。漂着便不记数。

四、吹洗够不够，看读数走平没有

判断终点靠的是读数形态，不是秒表。GB/T 5832.2-2016 第 5.3 条给的测定动作是，按仪器说明书调整流量，开启冷源调节降温速度，观测并记录出露瞬间的露点温度，停止冷却、待露消退后重复测定至少两次。第 6.1 条接着给了合格线，当两次重复测定结果的差小于 1 ℃ 时，取其算术平均值作为测定结果。

两条规定合起来是一条判据。两次重复测定的差小于 1 ℃，说明镜面与水蒸气分压之间的平衡在这段时间内稳定，也说明管路那一端不再往气流里放水或者吸水。差大于 1 ℃ 时不取平均，继续吹洗，再测。这一条把充分吹洗从一句定性要求变成了一个可判的数，连续两次读数差进 1 ℃。

反向用这条判据也成立。同一台设备两次测量的间隔里若换过管、动过接头，前一次记下的走平时间不能沿用，要重新吹洗重新判。现场把走平时间记进记录单，第二次测同一台设备时先比这个数，比凭感觉判快得多。走平时间本身没有统一值，它随管长、管材与上一份气样的湿度变，只有同一套装法测同一台设备，前后两次才谈得上比对。这一条不难守。

五、管路材质：该用哪几种管

第 5.2.2 条给采样管定了材质与规格，采样管采用金属或聚四氟乙烯管，内径不大于 3 毫米，水分露点低于负 70 ℃ 时推荐采用内抛光的不锈钢管。同一份标准第 4.2 条在仪器基本要求里补了气路这一端，气路无死体积、密封性好、化学惰性强，高精度露点仪的测定池及气路管线均应采用内抛光材料。

DL/T 506-2018《六氟化硫电气设备中绝缘气体湿度测量方法》第 5 章对 SF6 电气设备这一侧给了一张更具体的清单，宜用不锈钢管、铜管或聚四氟乙烯管，壁厚不小于 1 毫米，内径 2 至 4 毫米，不得使用橡皮管、聚氯乙烯管，接头不得采用铁材质，仪器排气口应接 5 米以上排气管。

两张清单摆在一起看，禁用的那几类管材有一个共同点。橡皮管与聚氯乙烯管的管壁对水汽是透的，管外空气里的水汽能穿过管壁往里渗，管内的水也能往外跑，渗进来的量随环境湿度变。用这类管测干气，读数一路往上走，走到某个位置停住，那个位置不是气体的露点，是管壁与环境湿度达成的平衡。铁质接头的问题在另一个方向，铁会锈，锈层疏松多孔，吸水量大，吹洗时放得慢。管材先换。

表2 管路材质与规格的条款要求

六、管径与壁厚：细、厚、内抛光

内径不大于 3 毫米这一条看着苛刻，理由在置换效率与吸附面积两头。管子细，单位长度的内表面积小，管壁能吸附水的位点少，吹洗要带走的水也少。同样流量下细管里的流速高，边界层薄，置换快。反过来看粗管，内表面积按半径的一次方增长，容积按半径的平方增长，粗管的容积与表面积之比更大，看似有利，实际是管壁总吸附量随表面积涨得比容积快，走平时间跟着变长。

壁厚不小于 1 毫米这一条管的是机械强度与渗透。薄壁金属管在接头处容易被压扁，压扁处形成节流，节流后压力下降，水汽分压跟着变，读到的便不是取样点那一处的露点。薄壁管在弯折处也容易出微裂纹，裂纹是慢漏的通道，往往要在密封那一环才被发现。壁厚这一项与材质是配套的，聚四氟乙烯管质地软，同样壁厚下更容易被压扁，接头处要用带衬套的压接方式。

内抛光这一档的要求出现在两个地方。第 5.2.2 条把它挂在水分露点低于负 70 ℃ 的场合，第 4.2 条把它挂在高精度露点仪的气路上。抛光面光滑，微观表面积小，吸附位点少，残留物也少。粗糙度降一档，吹洗到走平的时间能短一大截。往干端测的场合，这一项不是可选项。管壁越光越好。

七、管长与死体积：能短则短

第 5.2.5 条只有半句，应使用尽可能短的连接管将样品气直接引入露点仪。这一条与第 4.2 条气路无死体积是同一件事的两头，一头管长度，一头管接头与腔体。

死体积的形态有几种。接头内部的空腔、过滤器滤芯后面的空隙、阀门关闭时阀芯两侧的余隙、三通里没走气的那一路。这些地方的气不参与主气流，靠扩散慢慢与主气流交换，交换速率比主气流的置换慢几个量级。一段 3 米长、内径 3 毫米的管，容积约 21 毫升，在 20 升每小时流量下换一遍约 3.8 秒。接头与过滤器里的死体积谈不上长度，可它们靠扩散换气，时间尺度是分钟级。

处置办法是拆。取样阀到仪器入口这一段只留必要的部件，过滤器若非必需便不装，三通换成两通，接头用死体积小的卡套式。装完之后做一次吹洗走平计时，记下从开阀到两次读数差进 1 ℃ 用了多久。这个数第二次测同一台设备时可以直接拿来比对，装法变了数便变，一看便知。时间要记。

八、密封：漏进来的是湿空气

三步里这一环的后果更直观。GB/T 5832.2-2016 第 5.1 条在准备要求里写了一句气路与采样系统密闭无泄漏，没有给方法，因为漏气的位置随装置而变，条文只给目标。

漏气的方向要分清。取样系统与仪器气路在正压下工作时，气从里往外漏，漏的是样气，读数仍然反映进入仪器的那一团气，偏高偏低要看漏点之后有没有掺进别的东西。在常压或者靠仪器自带采样泵抽气的场合，气从外往里漏，漏进来的是环境空气，环境空气的露点通常比被测气体高出几十开尔文。后一类漏气的后果是单向的，读数偏高。

偏高多少可以估。环境空气在 25 ℃、相对湿度百分之六十的条件下，露点约正 17 ℃，对应的水汽体积比约一万九千微升每升。取一份露点负 40 ℃ 的干气，体积比约一百二十七微升每升，若气路漏入百分之零点五的环境空气，掺进去的水汽约九十五微升每升，读数被抬到接近负 30 ℃ 一档。百分之一的漏入量便足以让一台本来合格的设备判为超标。这一换算还要先定相态，负 40 ℃ 一档的冷凝物是霜，JJF 1012-2007 的 2.17 条与 2.18 条正是以冷凝物的相态区分露点与霜点，不以温度高低区分，查表时按相态走，过冷却水表与冰面表不可混用。量级记牢。

漏入量这条判据还可以反过来用。同一台设备在两次测量之间读数差出好几开尔文，若两次的气路装法相同、环境条件也相近，先怀疑的不是设备受潮，是接头被拆过之后没有拧紧。现场把每个接头的拆装记进记录单，读数对不上时先照单查接头，比重新吹洗一遍快。

干端这一侧还有一个量级要单独说。露点负 60 ℃ 一档对应的水汽体积比只有十几个微升每升，同样百分之一的漏入量带来的抬升比例与负 40 ℃ 那一档相同，可判据在这一档剩下的余量只有十几个微升每升，空间小得多。越往干端测，密封这一环越要走在前面。余量先算。

九、密封自检的三招

头一招，堵住入口看流量。仪器带流量计的场合，把采样管入口堵死，流量应降到零。流量降不到零，说明堵点之后到仪器之间还有漏气通道。这一招找的是仪器侧的漏点，也是三招里用时短的一招。

再一招，分段憋压。把气路按接头分成几段，每段单独加压后关阀看压力降，压力保持不住的那一段便是漏段。金属管与接头这一侧常用这一招，聚四氟乙烯管质地软，憋压值要压低，免得把管胀变形。分段的好处是定位到段，不是只报告一个「有漏」。

末一招，皂泡。接头与阀杆处涂皂液，看有没有泡。这一招朴素，也适合找那种只在操作时才出现的漏点，阀杆填料在阀芯转到某个位置时才有缝隙，静态憋压时反而看不出来。

三招之外还有一个位置常被漏掉，排气口。DL/T 506-2018 第 5 章要求仪器排气口接 5 米以上排气管，作用是把排出的样气引到远处，避免湿气在仪器附近积聚后被重新吸入，也避免空气沿排气口反扩散进测量室。往干端测时，反扩散这一侧的漏入量与内漏是同一量级的问题。这一侧常漏检。

表3 密封自检三招与各自找哪一类漏点

十、三步都干净，才轮到仪器

取样、管路、密封三步都排除之后，偏高的读数才可能真的来自仪器。这时要看的是三项。

头一项是检定状态。GB/T 5832.2-2016 第 4.2.9 条要求在用仪器应经计量检定合格并在检定有效期内。DL/T 506-2018 第 4.4 条对湿度计给了同样的要求，并加了一句有效期，应经计量检定或校准，校准证书有效期一年。超过有效期的数据不具备可比性，与上一次测量放在一起比没有意义。

第二项是镜面。JJG 499-2021《精密露点仪检定规程》第 5.2.1 条要求露点传感器测量室内应清洁，镜面无污染、无划痕。镜面脏污之后，冷凝不再发生在镜面本体上，而是发生在污染物层里，测到的温度不再是气样的露点。污染带来的偏差方向不定，取决于污染物本身的性质，这是它与漏气那种单向偏高不同的地方。

第三项是测温。GB/T 5832.2-2016 第 4.2.4 条要求温度测量元件所测温度应与镜面温度一致。测温元件与镜面之间存在热阻时，读数带一个固定的偏移，这个偏移不随气样变，用标准湿度源一校便能看出来。校出来的偏差按 JJG 499-2021 的示值误差表判，超差便修，不超差便记下修正值。仪器这一环查完，还偏高才是真的偏高。

十一、仪器也干净时，问题在设备本体

三步干净、仪器也干净，读数依然偏高，结论才落到被测对象上。设备本体含水的原因不外几条。

头一条是测早了。DL/T 506-2018 第 9 章写明湿度测试应在设备充气 48 小时后进行，出厂试验、检修后可 24 小时后进行。充气之后设备内部的水分迁移需要时间，固体材料表面吸着的水向气体空间释放，要几十小时才接近平衡。充气当天测到的偏高值，隔天再测往往自己降下来。

第二条是补气带入。补气用的新气有质量标准，钢瓶到设备这一段若用了未干燥的软管，或者瓶阀口在连接前敞着，水汽随补气进了气室。GB/T 8905-2012《六氟化硫电气设备中气体管理和检测导则》把新气、投运前、运行中三段的分析项目与质量指标分开列，补气记录在这一份导则里有对应的项目。补完气之后的测量要按第 9 章那条时间线重新排。

第三条是吸附剂失效。气室里的吸附剂容量有限，吸满之后不再吸水，设备内部的湿度便会随温度升高往上走。这一类情形的特征是读数随季节变，夏季偏高、冬季回落，与气室是否补气无关。吸附剂这一侧的判据落在设备制造方文件上，方法标准并不给容量值。

第四条是密封件本身。设备的密封件老化之后，外部水汽沿密封面往里渗，渗入量与内外湿度差成正比。这一类与前面三步里那一环的区别在于，气路查干净了，漏的是设备不是气路。判断办法是把取样点退到设备本体之外的上游，比对两处的读数。

第五条是检修之后干燥不彻底。气室打开检修之后，内壁与固体部件表面从环境里吸住的水，不会在抽真空的那段时间里全部脱出，抽真空的终点压力达到要求，不等于水分脱净。这一类情形的特征与测早了相近，隔几天再测读数往下降，降的幅度却更大，可能要几周才稳定。处置办法是把测量排在检修之后的时间线上，按第 9 章那条 24 小时的起点往后留余量，别把它当成终点。

十二、常见误用六条

其一，取样阀装在支管末端或者仪表引管的死角上。第 5.2.4 条要求用输送管道上的根部取样阀，取在死角上读到的不是设备里那一份气。

其二，吹洗按秒表计时，不看读数走平。第 5.2.6 条给的终点是取得代表性样品气，第 6.1 条给的判据是两次重复测定差小于 1 ℃。

其三，用橡皮管或者聚氯乙烯管做连接管。两类管材对水汽是透的，读数走到某个位置停住，那个位置由环境湿度定，不由气样定。

其四，只查正压侧外漏，不查常压侧内漏与排气口反扩散。常压测量时环境空气从外往里漏，后果是单向偏高。

其五，三步未走完便把仪器送检。检回来的结论只说明仪器本身如何，解释不了取样与管路带来的那一段偏差。

其六，把一次超标读数直接写进报告，未做重复测定比对。第 5.3 条要求重复测定至少两次，第 6.1 条要求两次差小于 1 ℃ 才取平均。一次读数构不成一个结果。

十三、装备落点：朝露放在三步里看

朝露是北京康高特（KGT）自研的冷镜式露点仪，采用四级帕尔帖冷泵对镜面控温，由光电检测系统捕捉镜面结露的热力学平衡状态，同步测出平衡时的镜面温度，产品页写明其技术指标符合 JJG 499-2021 的相关要求。放到三步排查里看，它在每一环都有可直接用的东西。

取样与吹洗这一环用得上的是平衡过程曲线与流量显示。测量参数包含露点温度、微升每升体积比浓度值、平衡过程曲线、气体流量、环境温度、环境湿度。曲线走平，说明镜面与水蒸气分压真的达到了平衡，也说明管路那一端不再放水。曲线还在单向漂，吹洗便没到终点。流量适配区间是 20 至 30 升每小时，流量偏小时气路里的死体积与管壁吸附占主导，平衡时间拉长，流量偏大时减压处的温降更明显。

管路这一环对应的是工作压力与样气要求。工作压力区间 10 毫巴至 10 巴，覆盖从常压到设备本体压力这一段。样气要求无油、无粉尘、无腐蚀性杂质，与第 5.1 条那句无水溶性盐、灰尘、油污是同一条线，含尘气样进到镜面先污染的是镜面，污染的后果与密封失效同样表现为读数偏高，但方向不定。

密封这一环靠的是读数形态与体积比直读。环境空气漏入的量级前面算过，百分之一的漏入量便能把负 40 ℃ 一档抬到接近负 30 ℃。朝露给出的体积比浓度值可以直接拿来与漏入估算对照，不必先查表换算，漏入前后各读一次，差值落在估算区间内，便是漏而不是湿。

参数与精度这一端按区间分两档，负 40 ℃ 至正 20 ℃ 区间不大于正负 0.2 ℃，负 65 ℃ 至负 40 ℃ 区间不大于正负 0.5 ℃，重现性不大于正负 0.1 ℃，条件为同一工况下连续测量 10 次。常规气体的测量范围写的是负 65 ℃ 至正 20 ℃，并注明是大气压环境下的值。仪器这一端的误差是零点几开尔文量级，密封失效带来的偏差是十开尔文量级，两相对照，先查哪一头不用再争。

表4 朝露在三步排查上的落点

结语：先查仪器之前那一段

露点超标之后先查什么，答案藏在测量链的位置上。取样点、连接管、接头这三段都在仪器之前，它们决定送到镜面上的是哪一份气，而仪器只能照实读这一份。三步的顺序按排除难度排，取样改一个阀便见分晓，管路换一根管便知道，密封分段憋压稍慢一点，三步走完才轮到仪器。环境空气漏入百分之一便能把负 40 ℃ 一档抬到接近负 30 ℃，这个量级比仪器本身的允许误差大两个数量级。先查仪器之前那一段，很多看起来像设备受潮的读数，其实只差一根管。

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