CN103149307B - 一种机械振荡法脱气进样装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机械振荡法脱气进样装置，其特征在于，包括：吹扫气路、注射器、对注射器中的绝缘油样品进行脱气处理的振荡机构、抽推气体组件、包括定量环和六通阀，串联于注射器与抽推气体组件之间的切换阀组件、与吹扫气路并行，且与切换阀组件串联的色谱分析连接气路、串联于注射器与切换阀组件之间的换向阀、第一电磁阀和第二电磁阀。本发明所提供的机械振荡法脱气进样装置，进行试验时，通过自动化操作取代了繁琐的人工操作，消除了人工参与试验过程带来的试验误差，从而，进一步确保了绝缘油溶解气体色谱分析结果的准确性。

Description

一种机械振荡法脱气进样装置

技术领域

本发明涉及绝缘油溶解气体分析技术领域，特别是涉及一种机械振荡法脱气进样装置。

背景技术

绝缘油中溶解气体色谱分析是判断充油电气设备内部是否存在潜伏性故障的非常有效的一种手段，此技术在国内外电力行业已经广泛应用。

目前，现有技术中，国内电力实验室使用绝缘油中溶解气体色谱分析的水平状态仍停留在脱气处理和色谱分析作为两个独立的流程来完成的阶段，脱气处理的常规方法是国标GB/T17623-1998《绝缘油中溶解气体组分含量的气相色谱测定法》中的机械振荡法。

上述机械振荡法，采用脱气振荡仪作为脱气设备，整个过程的关键步骤如下：首先，向油样中添加一定量载气作为平衡气体（一般为5mL）；然后，将油样放入脱气振荡仪内，通过机械振荡法进行恒温脱气；最后，抽取脱气气体，并测量所抽取的脱气气体体积（一般为1～5mL），之后定量1mL脱出气体进行分析。

整个过程包括了三次微量气体的手动转移，操作过程复杂且繁琐，同时对操作人员的熟练程度要求高，由于人工参与的操作过程存在较多引入误差的因素，因此色谱分析的准确性受到很大影响。

综上所述，如何将机械振荡法这一实验室的常规方法中各个阶段的操作步骤，实现全部自动化，从而取代繁琐的人工操作步骤，进一步消除人工参与试验过程带来的试验误差，以确保绝缘油溶解气体色谱分析结果的准确性，成为本领域技术人员目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种机械振荡法脱气进样装置，将机械振荡法这一实验室的常规方法中各个阶段的操作步骤，实现全部自动化，从而取代繁琐的人工操作步骤，进一步消除人工参与试验过程带来的试验误差，以确保绝缘油溶解气体色谱分析结果的准确性。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

一种机械振荡法脱气进样装置，包括：

用于提供载气且气体压力大于标准大气压的吹扫气路；

用于盛装绝缘油样品的注射器；

用于放置所述注射器，并且对所述注射器中的绝缘油样品进行脱气处理的振荡机构；

与所述吹扫气路相连，且用于添加载气和抽取脱气的抽推气体组件；

包括定量环和六通阀，且通过气管串联于所述注射器与所述抽推气体组件之间的切换阀组件；

与所述吹扫气路并行，连接外界气相色谱仪的载气气路，且与所述切换阀组件串联的色谱分析连接气路；

通过气管串联于所述注射器与所述切换阀组件之间用于选择性连通的换向阀；

设置于所述吹扫气路与所述抽推气体组件气路的连接点，与所述吹扫气路之间的第一电磁阀；

一端与外界相通，另一端设置于所述换向阀与所述切换阀组件之间的第二电磁阀。

优选的，上述机械振荡法脱气进样装置中，所述换向阀为多路换向阀，所述多路换向阀包括：

多个选择端口，不同的所述选择端口用于与多个不同的所述注射器相连；

一个公共端口，所述公共端口通过气管与所述切换阀组件相连，且所述公共端口根据需要选择性的连通所述选择端口中的任意一路端口。

优选的，上述机械振荡法脱气进样装置中，所述注射器的针嘴在针筒的侧边开口，方向与所述针筒垂直，通过连接组件连接于整体气路中。

优选的，上述机械振荡法脱气进样装置中，所述连接组件上设置有液位检测装置，用于检测所述针嘴中绝缘油的液面。

优选的，上述机械振荡法脱气进样装置中，所述振荡机构包括：

电机；

振盘，所述振盘上表面安装有用于放置所述注射器的U型卡槽；与所述电机相连，用于带动所述振盘实现往复振荡运动的传动部分。

优选的，上述机械振荡法脱气进样装置中，所述抽推气体组件包括：

丝杆步进电机；

储气室；

设置于所述储气室内部的活塞，所述活塞的活塞杆与所述丝杆步进电机相连。

相对上述背景技术，本发明所提供的机械振荡法脱气进样装置，进行试验时，通过第一电磁阀、第二电磁阀、换向阀和抽推气体组件的配合吹扫整个气路，并将吹扫气路中的载气，通过换向阀，添加到注射器中，完成载气添加步骤，然后，关闭换向阀，在恒温条件下，启动振荡机构完成脱气处理，之后，通过抽推气体组件与换向阀、第一电磁阀和第二电磁阀的配合抽取脱气气体，抽取完成后，抽推气体组件对脱气气体进行体积测量，定量环保存一定量的脱气气体作为样品气体，改变切换阀组件工作状态，将定量环与色谱分析连接气路串联，定量环内的样品气体通过色谱分析连接气路进入外界气相色谱仪进行分析，试验过程通过自动化操作取代了繁琐的人工操作，消除了人工参与试验过程带来的试验误差，从而，进一步确保了绝缘油溶解气体色谱分析结果的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的机械振荡法脱气进样装置气路系统结构原理示意图；

图2为本发明所提供的机械振荡法脱气进样装置中气路系统添加载气过程载气流向示意图；

图3为本发明所提供的机械振荡法脱气进样装置中气路系统抽取脱气时气体流向示意图；

图4为本发明所提供的机械振荡法脱气进样装置中振荡机构的结构原理示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种机械振荡法脱气进样装置，将机械振荡法这一实验室的常规方法中各个阶段的操作步骤，实现全部自动化，从而取代繁琐的人工操作步骤，进一步消除人工参与试验过程带来的试验误差，以确保绝缘油溶解气体色谱分析结果的准确性。

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做出创造性劳动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。

请结合图1、图2和图3，图1为本发明所提供的机械振荡法脱气进样装置气路系统结构原理示意图；图2为本发明所提供的机械振荡法脱气进样装置中气路系统添加载气过程载气流向示意图；图3为本发明所提供的机械振荡法脱气进样装置中气路系统抽取脱气时气体流向示意图。

本发明实施例所提供的机械振荡法脱气进样装置，包括：吹扫气路1、注射器2、振荡机构、抽推气体组件4、切换阀组件5、定量环51、六通阀52、色谱分析连接气路6、换向阀7、第一电磁阀8和第二电磁阀9。

其中吹扫气路1用于提供吹扫载气，且气压大于标准大气压；注射器2用于盛装绝缘油样品；振荡机构用于放置注射器2，并且用于对注射器中的绝缘油样品进行脱气处理；抽推气体组件4与吹扫气路相连，且用于添加载气和抽取脱气气体。

切换阀组件5包括定量环51和六通阀52，且通过气管串联于注射器2与抽推气体组件4之间；色谱分析连接气路6与外界气相色谱仪的载气气路连接，是与吹扫气路1并行的单独的一路纯净载气，且与切换阀组件5串联。

具体的，本发明实施例中，切换阀组件5中的定量环51和六通阀52相连，六通阀52串联于注射器2与抽推气体组件4之间，同时串联于色谱分析连接气路6，通过切换六通阀52可将定量环51串联于注射器2与抽推气体组件4之间或串联于色谱分析连接气路6中。

换向阀7通过气管串联于所述注射器2与所述切换阀组件5之间用于选择性连通；第一电磁阀8设置于所述吹扫气路1与所述抽推气体组件4气路的连接点，与所述吹扫气路1之间；第二电磁阀9的一端与外界相通，另一端设置于所述换向阀7与所述切换阀组件5之间。

试验前，打开第一电磁阀8和第二电磁阀9，使吹扫气路1中的载气进入到整个气路系统中，通过抽推气体组件4和换向阀7的配合将整个气路内部的残存气体吹走，保证整个气路管道的干净。

然后，进行样品的安装，具体的，注射器2为100mL专用注射器，用注射器取40mL绝缘油样品，将注射器安装于振荡机构上，注射器2与整个气路相连。

添加载气，具体的，请结合图2，图2中黑色箭头线路为载气流经路线，换向阀7切换至关闭状态，第一电磁阀8打开，抽推气体组件4抽取定量纯净的载气（一般为5mL），然后，第一电磁阀8关闭，第二电磁阀9打开，将抽推气体组件4内的载气高于正常大气压的部分排出（吹扫气路的压力大于正常的大气压），确保抽推气体组件4定量气体体积的准确性，第二电磁阀9关闭，换向阀7切换至与注射器2连通，抽推气体组件4将定量的纯净载气推入注射器2中。

脱气处理，具体的，换向阀7切换至关闭状态，振荡机构按照国标GB/T17623-1998《绝缘油中溶解气体组分含量的气相色谱测定法》中机械振荡法的要求对绝缘油样品进行恒温脱气处理。

抽取脱气气体和测量体积，具体的，请结合图3，图3中黑色箭头线路为抽取气体流经线路。脱气处理完成后，此时第一电磁阀8、第二电磁阀9关闭，抽推气体组件4内储气量为零，切换阀组件5切换工作状态，使定量环51串联于抽取气体组件4和换向阀7的气路之间，打开第二电磁阀9，将由定量环51带给气路系统的高于正常大气压的载气排出，关闭第二电磁阀9，换向阀7切换至与注射器2连通，抽推气体组件4抽取注射器2内的脱气气体，脱气气体通过管道和定量环51最后进入抽推气体组件4，抽取脱气气体完成后，通过抽推气体组件4算出脱气气体体积，定量环51保持有固定体积的脱气气体作为样品气体，打开第二电磁阀9，使定量环51内的样品气体压力与大气压平衡，确保定量环51内的样品气体体积的准确性。

进样、吹扫气路，具体的，脱气气体抽取完成以后，切换阀组件5切换至如图2所示的状态，使定量环51与色谱分析连接气路6串联，样品气体通过色谱分析连接气路6的载气带至外界气相色谱仪进行分析，同时第一电磁阀8、第二电磁阀9打开，配合抽推气体组件4以及其它阀件对整个气路系统的残余气体进行吹扫。

本发明实施例所提供的机械振荡法脱气进样装置，进行试验时，通过第一电磁阀8、第二电磁阀9、换向阀7和抽推气体组件4的配合吹扫整个气路，并将吹扫气路中的载气，通过换向阀7，添加到注射器2中，完成载气添加步骤，然后，关闭换向阀7，在恒温条件下，启动振荡机构完成脱气处理，之后，通过抽推气体组件4与换向阀7、第一电磁阀8和第二电磁阀9的配合抽取脱气气体，抽取完成后，抽推气体组件对脱气气体进行体积测量，定量环保存一定量的脱气气体作为样品气体，改变切换阀组件5工作状态，将定量环51与色谱分析连接气路6串联，载气将样品气体带至外界气相色谱仪进行分析，通过自动化操作取代了繁琐的人工操作步骤，消除了人工参与试验过程带来的试验误差，从而，进一步确保了绝缘油溶解气体色谱分析结果的准确性。

为了进一步优化技术方案，本发明一具体实施例中，机械振荡法脱气进样装置中的换向阀7为多路换向阀。

具体的，多路换向阀包括多个选择端口71和一个公共端口72。多个不同的选择端口71用于与多个不同的注射器2相连；公共端口72通过气管与切换阀组件5相连。

在试验过程中，多路换向阀可以关闭，或者根据需要与多个注射器2中的任意一个连通，本发明实施例所提供的机械振荡法脱气进样装置可以通过切换多路换向阀实现不同的注射器2与切换阀组件5相连，重复进行相应的试验步骤，可连续完成多个注射器2中绝缘油样品的色谱分析。

本发明一具体实施例中，机械振荡法脱气进样装置中，注射器2的针嘴在针筒的侧边开口，方向与针筒垂直，通过连接组件10连接于整体气路中，连接组件10上设置有液位检测装置11，用于检测针嘴中绝缘油的液面，液位检测装置11为由红外发光二极管和光敏三极管组成的对射组件。

本发明实施例所提供的机械振荡法脱气进样装置中，注射器2的针嘴竖直向上的方式与气管相连可以保证气体顺利的从注射器2中取出，液位检测装置11可以透过注射器2的针嘴检测到绝缘油的液面是否达到了指定位置，在进行抽取脱气气体的操作时，通过液位检测装置11的检测来判断注射器2内的气体是否抽取完成。

请结合图4，图4为本发明所提供的机械振荡法脱气进样装置中振荡机构的结构原理示意图。

本发明一具体实施例中，机械振荡法脱气进样装置中的振荡机构包括：电机31、振盘32、U型卡槽33和传动部分。

优选的，本发明实施例中，具体的，传动部分包括主动轮341、皮带342、从动轮343和连杆344。

U型卡槽33安装于振盘32上表面，用于放置注射器2，优选的，本发明实施例中，U型卡槽33上最多可以同时放置6个注射器2，传动部分34与电机31相连，其中，电机31与主动轮341相连，驱动主动轮341转动，从动轮343通过皮带342与主动轮341相连，连杆344一端与振盘32的底部铰接，另一端铰接于从动轮343的偏心位置，电机31启动后，通过传动部分带动振盘32实现往复振荡运动，进行脱气操作。

本发明实施例所提供的机械振荡法脱气进样装置，注射器2放置于振荡机构的U型卡槽33中，仅仅要求操作者将注射器2与整个气路相连接，后续的添加载气、振荡脱气、抽抽取脱气气体和测量体积、进样和吹扫气路等步骤全部实现自动化过程，降低了人为因素所造成的试验误差，提高了色谱分析的准确性。

为了进一步优化技术方案，本发明一具体实施例中，机械振荡法脱气进样装置中的抽推气体组件4包括：丝杆步进电机41、储气室42和活塞43。

储气室42内部为圆柱形腔体，活塞43设置于储气室42内部，活塞43的活塞杆与丝杆步进电机41相连。

丝杆步进电机41带动活塞43运动，通过管道和各个阀件，达到对注射器2进行抽取和推入气体的目的，储气室42内部为小直径圆柱形腔体，可以保证单位体积内活塞43的直线运动达到一定的距离，由储气室42的横截面积和活塞43运动的距离可计算出储气室42内气体的体积，配合丝杠步进电机41的细分控制，可以保证测量气体体积的稿分辨率，在进行抽取脱气操作时，通过丝杠步进电机41的运行步数计算出抽取脱气气体的体积。

以上对本发明所提供的一种机械振荡法脱气进样装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种机械振荡法脱气进样装置，其特征在于，包括：

用于提供载气且气体压力大于标准大气压的吹扫气路（1）；

用于盛装绝缘油样品的注射器（2）；

用于放置所述注射器（2），并且对所述注射器（2）中的绝缘油样品进行脱气处理的振荡机构；

与所述吹扫气路（1）相连，且用于添加载气和抽取脱气的抽推气体组件（4）；

包括定量环（51）和六通阀（52），且通过气管串联于所述注射器（2）与所述抽推气体组件（4）之间的切换阀组件（5）；

与所述吹扫气路（1）并行，连接外界气相色谱仪的载气气路，且与所述切换阀组件（5）串联的色谱分析连接气路（6）；

通过气管串联于所述注射器（2）与所述切换阀组件（5）之间用于选择性连通的换向阀（7）；

设置于所述吹扫气路（1）与所述抽推气体组件（4）气路的连接点，与所述吹扫气路（1）之间的第一电磁阀（8）；

一端与外界相通，另一端设置于所述换向阀（7）与所述切换阀组件（5）之间的第二电磁阀（9）。

2.根据权利要求1所述的机械振荡法脱气进样装置，其特征在于，所述换向阀（7）为多路换向阀，所述多路换向阀包括：

多个选择端口（71），不同的所述选择端口（71）用于与多个不同的所述注射器（2）相连；

一个公共端口（72），所述公共端口（72）通过气管与所述切换阀组件（5）相连，且所述公共端口（72）根据需要选择性的连通所述选择端口（71）中的任意一路端口。

3.根据权利要求1所述的机械振荡法脱气进样装置，其特征在于，所述注射器（2）的针嘴在针筒的侧边开口，方向与所述针筒垂直，通过连接组件（10）连接于整体气路中。

4.根据权利要求3所述的机械振荡法脱气进样装置，其特征在于，所述连接组件（10）上设置有液位检测装置（11），用于检测所述针嘴中绝缘油的液面。

5.根据权利要求1所述的机械振荡法脱气进样装置，其特征在于，所述振荡机构包括：

电机（31）；

振盘（32），所述振盘（32）上表面安装有用于放置所述注射器（2）的U型卡槽（33）；

与所述电机（31）相连，用于带动所述振盘（32）实现往复振荡运动的传动部分。

6.根据权利要求1所述的机械振荡法脱气进样装置，其特征在于，所述抽推气体组件（4）包括：

丝杆步进电机（41）；

储气室（42）；

设置于所述储气室（42）内部的活塞（43），所述活塞（43）的活塞杆与所述丝杆步进电机（41）相连。