基于固相萃取联合甲醇气敏传感器的变压器油中甲醇检测装置的制作方法

本发明属于电力绝缘检测领域。

背景技术：

1、在输变电系统中，电力变压器作为关键设备，其安全性和可靠性至关重要。提升电力变压器的安全可靠性是电力工业的核心任务之一。油浸式变压器因其节能、低噪音、高可靠性和大容量等优点，目前在运行的变压器中占据主导地位。油浸式变压器的绝缘系统主要由绝缘油和绝缘纸构成。在变压器运行过程中，绝缘纸和绝缘油会因温度、氧气等因素逐渐老化。尽管定期大修可以更换绝缘油，但绝缘纸的更换却十分困难且成本高昂，因此绝缘纸往往无法更换，成为油纸绝缘系统的薄弱环节，进而影响变压器的使用寿命。

2、随着变压器运行时间的增加，绝缘纸的老化程度不断加剧，这直接影响到变压器的运行可靠性。因此，对变压器绝缘纸老化状态进行实时检测和评估显得尤为重要。这种检测评估能够帮助及时了解绝缘纸的老化情况，从而采取适当的维护措施，保障变压器的安全运行。

3、近年来研究发现，通过检测变压器油中甲醇的浓度可以有效的评估变压器绝缘老化状态。通过抽检油中甲醇浓度的方法具有方便可靠，变压器无需停电退出运行、无损测量等优点，逐渐成为研究的热点技术之一，并逐步应用于运行变压器的状态监测中。

4、目前的变压器油中甲醇检测技术主要是通过抽检变压器油中的甲醇的浓度来评估绝缘纸的运行状态。当前常用的检测方法如气相色谱法等，因检测仪器昂贵、对运行环境要求较高、设备体积较大等因素都仅能在实验室中使用，均不适用于变压器现场测量。故而选择便宜且便携式的气敏传感器对变压器油中甲醇进行检测。

5、但是，现有的甲醇气敏传感器由于气敏原理和技术等原因，其检出限较高，仅能对油中甲醇含量高于0.4ppm的油样进行测量，难以满足现场实际需求。此外，由于变压器油中含有三十多种老化产物，其中部分老化产物可能对甲醇气敏传感器产生干扰，使得其输出结果不准确。

技术实现思路

1、本发明是为了解决现有变压器油中甲醇检测存在检出限高、检测准确性差、抗干扰性能弱的问题，现提供一种基于固相萃取联合甲醇气敏传感器的变压器油中甲醇检测装置。

2、本发明所述基于固相萃取联合甲醇气敏传感器的变压器油中甲醇检测装置，包括萃取单元i、基于甲醇气敏传感器的检测单元和控制单元；

3、所述萃取单元i通过极性萃取填料对变压器油中的极性物质进行吸附萃取，对吸附萃取后的极性物质加热获取包含甲醇的混合气体，将所述包含甲醇的混合气体传输至基于甲醇气敏传感器的检测单元；

4、所述基于甲醇气敏传感器的检测单元用于对包含甲醇的混合气体中甲醇气体的浓度进行检测，并将检测的结果发送至控制单元；

5、所述控制单元用于控制萃取单元i对变压器油中的甲醇吸附的次数及对填料加热的时间及温度；同时对接收的检测结果进行显示。

6、进一步地，本发明中，萃取单元i包括：气泵i、加热带i、夸克阀i、固相萃取小柱i、循环泵i和集液杯i；固相萃取小柱i的底端口通过夸克阀i与集液杯i的上端口联通；

7、所述集液杯i的上端口设有密封塞，所述集液杯i的上端口还通过导气管与气泵i的进气口联通；

8、所述集液杯i的侧面还开有循环出液口，所述循环出液口通过导液管与循环泵i的进液口联通；

9、所述循环泵i的出液口与固相萃取小柱i的顶端口联通，用于抽出集液杯i内的气体，使得集液杯i内处于负压环境；

10、所述固相萃取小柱i的侧面还开有出气口，所述出气口通过导气管与基于甲醇气敏传感器的检测单元的进气口联通。

11、所述固相萃取小柱i内部可注入极性填料所述极性填料用于吸附固相萃取小柱i变压器油内的甲醇，所述固相萃取小柱i外围设有加热带i。

12、进一步地，本发明中，固相萃取小柱i的顶端口设有转接头。

13、进一步地，本发明中，还包括气阀i和气阀ii；所述气阀i设置在固相萃取小柱i顶端口，气阀ii设置在固相萃取小柱i出气口上。

14、进一步地，本发明中，基于甲醇气敏传感器的检测单元包括气泵ii和气敏传感器；

15、气泵ii用于将固相萃取小柱i内的气体抽出至气敏传感器内，气敏传感器用于对内部的甲醇气体浓度进行检测，所述气敏传感器还将检测结果传输至控制单元。

16、进一步地，本发明中，控制单元包括单片机控制器、显示屏和电源；

17、所述单片机控制器用于控制气泵i、夸克阀i、气阀i、气阀ii、气泵ii的开启或关闭，还用于控制气敏传感器的电源开关，控制加热带i加热时间及加热功率；

18、单片机控制器还用于接收气敏传感器的检测结果，并将接收的检测结果发送至显示屏；

19、所述显示屏用于对接收的甲醇浓度检测结果进行显示；

20、电源用于为气泵i、加热带i、循环泵i、单片机控制器、显示屏和气敏传感器供电。

21、进一步地，本发明中，萃取单元ii通过非极性萃取填料对变压器油中的非极性物质进行吸附萃取，将经过非极性萃取填料吸附萃取后的变压器油传输至萃取单元i。

22、进一步地，本发明中，萃取单元ii的结构与萃取单元i结构相同；所述萃取单元ii设置在萃取单元i的上方；

23、所述萃取单元ii的集液杯ii的底端通过导液管与萃取单元i的固相萃取小柱i的上端口连通，集液杯ii内经固相萃取小柱ii吸附萃取后的变压器油经导液管进入固相萃取小柱i；

24、萃取单元ii的固相萃取小柱ii内放置非极性萃取填料。

25、进一步地，本发明中，固相萃取小柱i与集液杯ii之间的导液管上设置有油阀。

26、进一步地，本发明中，萃取单元ii对填料加热时间为40min，温度为80℃，萃取速度为2ml/min。

27、本发明针对于变压器油中甲醇进行针对性的检测，由于变压器油中含有多种老化产物，并且产生的老化产物对传感器会产生干扰，故而使用固相萃取技术对变压器的老化产物进行过滤，从而达到的准确测量甲醇，评估老化状态的目的。

技术特征：

1.基于固相萃取联合甲醇气敏传感器的变压器油中甲醇检测装置，其特征在于，包括萃取单元i、基于甲醇气敏传感器的检测单元和控制单元(22)；

2.根据权利要求1所述的基于固相萃取联合甲醇气敏传感器的变压器油中甲醇检测装置，其特征在于，萃取单元i包括：气泵i(1)、加热带i(4)、夸克阀i(5)、固相萃取小柱i(7)、循环泵i(8)和集液杯i(9)；固相萃取小柱i(7)的底端口通过夸克阀i(5)与集液杯i(9)的上端口联通；

3.根据权利要求2所述的基于固相萃取联合甲醇气敏传感器的变压器油中甲醇检测装置，其特征在于，固相萃取小柱i(7)的顶端口设有转接头(6)。

4.根据权利要求1所述的基于固相萃取联合甲醇气敏传感器的变压器油中甲醇检测装置，其特征在于，还包括气阀i(2)和气阀ii(3)；所述气阀i(2)设置在固相萃取小柱i(7)顶端口，气阀ii(3)设置在固相萃取小柱i(7)出气口上。

5.根据权利要求1所述的基于固相萃取联合甲醇气敏传感器的变压器油中甲醇检测装置，其特征在于，基于甲醇气敏传感器的检测单元包括气泵ii(24)和气敏传感器(25)；

6.根据权利要求1所述的基于固相萃取联合甲醇气敏传感器的变压器油中甲醇检测装置，其特征在于，控制单元(22)包括单片机控制器、显示屏和电源；

7.根据权利要求1至6任一所述基于固相萃取联合甲醇气敏传感器的变压器油中甲醇检测装置，其特征在于，还包括萃取单元ii；

8.根据权利要求7所述的基于固相萃取联合甲醇气敏传感器的变压器油中甲醇检测装置，其特征在于，萃取单元ii的结构与萃取单元i结构相同；所述萃取单元ii设置在萃取单元i的上方；

9.根据权利要求7所述的基于固相萃取联合甲醇气敏传感器的变压器油中甲醇检测装置，其特征在于，固相萃取小柱i(7)与集液杯ii(14)之间的导液管上设置有油阀(15)。

10.根据权利要求7所述的基于固相萃取联合甲醇气敏传感器的变压器油中甲醇检测装置，其特征在于，萃取单元ii对填料加热时间为40min，温度为80℃，萃取速度为2ml/min。

技术总结
基于固相萃取联合甲醇气敏传感器的变压器油中甲醇检测装置，属于电力绝缘检测领域。解决了现有变压器油中甲醇检测存在检出限高、检测准确性差的问题，本发明的萃取单元I通过极性萃取填料对变压器油中的极性物质进行吸附萃取，对吸附萃取后的极性物质加热获取包含甲醇的混合气体，将所述包含甲醇的混合气体传输至基于甲醇气敏传感器的检测单元；所述基于甲醇气敏传感器的检测单元用于对包含甲醇的混合气体中甲醇气体的浓度进行检测，并将检测的结果发送至控制单元；所述控制单元用于控制萃取单元I对变压器油中的甲醇吸附的次数及对填料加热的时间及温度；同时对接收的检测结果进行显示。本发明适用于变压器油中甲醇检测。

技术研发人员：张亮,程嵩,卫兵,黄国凯,关艳玲,迟敬元,付丽君,王晗,张健,孙巍,张航,梁建权,孙海明,赵富超
受保护的技术使用者：国网黑龙江省电力有限公司电力科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/11/4