一种变压器油中甲醇取样检测装置

1.本发明属于电力设备自动监测技术领域。


背景技术：

2.供电系统大量的筹建，对于电源侧的发电能力的要求相继进一步提高，维修保养的手段正产生着转变，基本分为定期检修和状态检修。定期检修都是在无电压状态，无法获得有电压状态的状况反映，并且，变压器每次修理时，拆卸和装配都有一定的风险。而状态检修采取的就是通过制定维修周期计划，从而达到最大的效率和效果。因此，变压器的实时检测技术应运而生。油色谱在线监测技术是应用最广泛的一种技术，可以连续跟踪变压器的运行情况，实时在线显示其内部绝缘性能变化的重要技术手段。可以在不停电的状态下进行工作，大大的提升了工作效率。传统的离线油色谱分析方法,从油取样实验室分析,有很大的测量误差,错误会发生在调整和处理测量的过程中,它需要时间和高成本,并不适应当前供电系统在科学、技术和经济上的需求,且现有的在线监测方法无法实现对变压器任意位置油液进行采集。


技术实现要素：

3.本发明目的是为了解决现有在线油液监测方法存在误差大、监测位置固定，不能根据需要进行采集点改变的问题，提供了一种变压器油中甲醇取样检测装置。
4.本发明所述一种变压器油中甲醇取样检测装置，该装置包括取液单元和监测单元；
5.取液单元包括纵向驱动装置、取样管、轴向驱动块、横向导轨、纵向导轨、横向驱动装置、驱动控制器和子通信模块；
6.横向导轨和纵向导轨均固定在变压器上端口上，且所述横向导轨和纵向导轨相互垂直，轴向驱动块固定在横向导轨和纵向导轨交叉的点上，所述取样管穿过所述轴向驱动块，所述轴向驱动块用于驱动取样管沿轴向运动，纵向驱动装置和横向驱动装置分别用于驱动轴向驱动块在横向导轨上和纵向导轨上移动；
7.所述驱动控制器用于通过子通信模块接收油液采集位置命令，并根据油液采集位置命令分别向纵向驱动装置、横向驱动装置和/或轴向驱动块发送驱动控制命令；
8.监测单元包括气体顶空装置、毛细管色谱柱、fid检测器、主通信模块和数据处理器；
9.子通信模块与监测单元的主通信模块进行无线通信；
10.气体顶空装置的进气口与取样管的出液口联通，所述气体顶空装置用于通过蒸汽的方式将取样液体转化为气态样本；并将气态样输入至毛细管色谱柱，所述毛细管色谱柱在固定温度下对气态样本物质分离，所述分离后的样本物质附着在所述毛细管色谱柱内壁上的不同位置，采用fid检测器对毛细管色谱柱进行检测，获取气态样本内的所有物质的浓度信号，fid检测器将检测的气态样本内的所有物质的浓度信号发送至数据处理器，所述数
据处理器根据毛细管色谱柱所处的固定温度获取甲醇在毛细管色谱柱内附着的位置，提取甲醇的浓度信号。
11.进一步地，本发明中，还包括谱图显示器，所述谱图显示器用于对数据处理器提取的甲醇浓度信号按照强度伴随时间变化的谱图进行显示。
12.进一步地，本发明中，还包括信号放大器，所述信号放大器设置在fid检测器和数据处理器之间，用于将fid检测器检测的气态样本内所有物质的浓度信号进行放大后发送至数据处理器。
13.进一步地，本发明中，还包括控温系统和恒温调控箱，毛细管色谱柱放置在恒温调控箱，恒温调控箱用于为毛细管色谱柱提供固定温度环境，所述控温系统用于控制恒温调控箱内的温度，所述控温系统的温度控制信号输入端连接数据处理器的温度控制信号输出端。
14.进一步地，本发明中，固定温度为90-120度。
15.进一步地，本发明中，所述数据处理器提取甲醇的浓度信号的具体方法为：
16.根据固定温度下甲醇在毛细管色谱柱内的出峰时间为a，整个峰所占区间为b《t《c，利用积分方法对b《t《c时间内的甲醇峰强度进行积分，得到峰面积为k1，利用已知甲醇浓度c2的油液经气体顶空装置后再经数据处理器计算其峰面积为k2，利用已知甲醇浓度c2、峰面积k2和峰面积为k1，获取样本油液中的甲醇的浓度c1＝k1*(c2/k2)，其中，b＜a＜c，且a、b、c均为正数。
17.进一步地，本发明中，a＝2.19、b＝2、c＝2.5。
18.本发明中在变压器内部，油箱本体顶部，油箱盖体内侧设置横向导轨和纵向导轨，并利用横向、纵向、轴向三个驱动装置对取液管进行三个方向的驱动，实现可在线抽取油箱内任意位置的油液，同时油液抽取后进入空气顶空装置，将液态的样本转换为气态样本，将气态样本输入至毛细管色谱柱，毛细管色谱柱在对气态样本内所有物质进行分离，fid检测器检测出所有物质的图谱，数据处理器利用固定温度下甲醇在毛细管色谱柱内的位置及分离时间获取气体样本中的甲醇浓度信号，并利用气体样本中的甲醇浓度获取变压器邮箱内油液甲醇浓度，该种方法实现在线取样，精准定位取样位置，且能够快速准确的获取油箱内任意采样点的甲醇浓度，且无需人工操作，有效的提高取样的安全性。
附图说明
19.图1是本发明所述变压器油中甲醇取样检测装置的结构示意图；
20.图2是甲醇在毛细管色谱柱内离析时间谱图。
具体实施方式
21.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
22.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
23.具体实施方式一：下面结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述一种变压器油中甲醇取样检测装置，该装置包括取液单元和监测单元；
24.取液单元包括纵向驱动装置1、取样管2、轴向驱动块3、横向导轨4、纵向导轨5、横向驱动装置6、驱动控制器7和子通信模块8；
25.横向导轨4和纵向导轨5均固定在变压器上端口上，且所述横向导轨4和纵向导轨5相互垂直，轴向驱动块3固定在横向导轨4和纵向导轨5交叉的点上，所述取样管2穿过所述轴向驱动块3，所述轴向驱动块3用于驱动取样管2沿轴向运动，纵向驱动装置1和横向驱动装置6分别用于驱动轴向驱动块3在横向导轨4上和纵向导轨5上移动；
26.所述驱动控制器用于通过子通信模块接收油液采集位置命令，并根据油液采集位置命令分别向纵向驱动装置1、横向驱动装置6和/或轴向驱动块3发送驱动控制命令；
27.监测单元包括气体顶空装置9、毛细管色谱柱11、fid检测器12、主通信模块15和数据处理器16；
28.子通信模块8与监测单元的主通信模块15进行无线通信；
29.气体顶空装置9的进气口与取样管2的出液口联通，所述气体顶空装置9用于通过蒸汽的方式将取样液体转化为气态样本；并将气态样输入至毛细管色谱柱11，所述毛细管色谱柱11在固定温度下对气态样本物质分离，所述分离后的样本物质附着在所述毛细管色谱柱11内壁上的不同位置，采用fid检测器12对毛细管色谱柱11进行检测，获取气态样本内的所有物质的浓度信号，fid检测器12将检测的气态样本内的所有物质的浓度信号发送至数据处理器16，所述数据处理器16根据毛细管色谱柱11所处的固定温度获取甲醇在毛细管色谱柱11内附着的位置，提取甲醇的浓度信号。
30.本实施方式中，fid检测器的检测过程为当甲醇在毛细色谱柱分离以后，会进入到检测器，在火焰作用下会产生离子，在极化电压的作用下，喷嘴和电极之间的电流会增大，对这个电流信号进行检测和记录即可得到相应的谱图。
31.进一步地，本发明中，还包括谱图显示器14，所述谱图显示器14用于对数据处理器16提取的甲醇浓度信号按照强度伴随时间变化的谱图进行显示。
32.进一步地，本发明中，还包括信号放大器13，所述信号放大器13设置在fid检测器12和数据处理器16之间，用于将fid检测器12检测的气态样本内所有物质的浓度信号进行放大后发送至数据处理器16。
33.进一步地，本发明中，还包括控温系统17和恒温调控箱10，毛细管色谱柱11放置在恒温调控箱10，恒温调控箱10用于为毛细管色谱柱11提供固定温度环境，所述控温系统17用于控制恒温调控箱10内的温度，所述控温系统17的温度控制信号输入端连接数据处理器16的温度控制信号输出端。
34.进一步地，本发明中，固定温度为90-120度。
35.进一步地，本发明中，所述数据处理器16提取甲醇的浓度信号的具体方法为：
36.根据固定温度下甲醇在毛细管色谱柱11内的出峰时间为a,整个峰所占区间为b《t《c，利用积分方法对b《t《c时间内的甲醇峰强度进行积分，得到峰面积为k1，利用已知甲醇浓度c2的油液经气体顶空装置9后再经数据处理器16计算其峰面积为k2，利用已知甲醇浓度c2、峰面积k2和峰面积为k1，获取样本油液中的甲醇的浓度c1＝k1*(c2/k2)，其中，b＜a＜c，且a、b、c均为正数。
37.进一步地，本发明中，a＝2.19、b＝2、c＝2.5。
38.本发明为解决了传统油色谱取样点单一，没法抽取任意位置处油样，没法实现油中甲醇含量在线监测的问题。本发明ptfe取样管一端接固定导轨连接器，固定导轨连接器一端连接在横向、纵向及轴向驱动装置，另一端连接在气体顶空装置，气体顶空装置的另一端连接毛细管色谱柱，毛细管色谱柱另一端连接fid检测器，fid检测器另一端连接信号放大器，信号放大器通过数据处理与谱图显示装置连接，谱图显示装置的另一端连接通信模型，通信模块的另一端连接导轨驱动装置；所述毛细色谱柱和数据处理之间还通过控温系统实现反馈调节；所述数据处理内部甲醇出峰时间设定为a，经计算得甲醇浓度为c1。本发明具有可靠性高、测量精度高及全自动化的优点。
39.虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。