CN107543793A - 一种变压器储油柜胶囊用破损检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变压器储油柜胶囊用破损检测装置，包括外壳、设在外壳内的光信号发生器、设在外壳内的光信号接收器、控制系统、光线强度检测模块和换位装置。控制系统包括第一电流采样模块、第二电流采样模块、对比模块和控制模块。第一电流采样模块和第二电流采样模块均与对比模块连接，对比模块与控制模块连接。光信号发生器和光信号接收器均与控制模块连接。光线强度检测模块包括滑板、硒光电池A、硒光电池B和齿条。本发明将检测光信号转变为测量电信号，通过对电流值的比对能够间接得到胶囊的破损情况，使用简单，检测迅速，能够大幅缩短胶囊的检测时间，提高工作效率。

Description

一种变压器储油柜胶囊用破损检测装置

技术领域

本发明涉及检测设备领域，具体涉及一种变压器储油柜胶囊用破损检测装置。

背景技术

油浸式电力变压器是工矿企业与民用建筑供配电系统中的重要设备之一，它将110kV或220kV网络电压降至用户使用的230/400V 母线电压。此类产品适用于交流50（60）Hz，三相最大额定容量2500kVA（单相最大额定容量833kVA），可在户内（外）使用，容量在315kVA 及以下时可安装在杆上，环境温度不高于40℃，不低于-25℃，最高日平均温度30℃，最高年平均温度20℃，相对湿度不超过90%（环境温度25℃），海拔高度不超过1000m。

油浸式电力变压器中设置有储油柜（主要起绝缘、散热作用），俗称油枕，为一圆筒行容器，横放于油箱上方，用管道与变压器的油箱连接。当变压器油热胀时，油由油箱流向储油柜；当变压器油冷缩时，油由储油柜流向油箱。储油柜分敞开式和密封式两大类，密封式又可分为橡胶囊或橡胶隔膜密封式和金属波纹密封式。

敞开式储油柜是由铁板卷制成的单一筒体，绝缘油通过结构简单的吸湿器与外界大气相通，由于吸湿器作用有限，运行时绝缘油易受潮和氧化，目前在重要的使用环境下已经被淘汰。

胶囊式储油柜是在敞开式储油柜的基础上，内部加装了用于隔离空气的夹布橡胶囊，与外壳体形成密封结构，橡胶囊通过伸缩实现对绝缘油的体积补偿，胶囊内腔通过呼吸器与大气相通。此种结构储油柜初步实现了绝缘油与空气的隔离，一定程度上减少了绝缘油的吸湿和氧化，缓解了油质裂化对设备的影响，但是在实际的使用过程中胶囊也存在不少的问题。

橡胶材料易老化，寿命短，需要定期更换，并且机械强度较低，在变压器安装、运行和检修过程中，胶囊会因其机械强度不够产生破裂而漏油，且破损后不易被发现。

胶囊破损后，会出现如下问题：

1.储油柜出现假油位，造成检修人员无法观测准确的油位。

2.胶囊破损后，变压器油与空气直接接触，造成变压器油的劣化速度加快。

3.如果呼吸器损坏或者呼吸器油封油位低，造成空气中的水分直接进入变压器储油柜中，引起变压器油的微水含量升高，造成变压器事故。

目前，针对与胶囊破损只能通过观察记录和人工观察得出结论，当通过人工或者分析记录数据发现时，已经滞后了相当长的时间，储油柜中的变压器油是否收到污染、水分含量是否上升、变压器整体运行情况是否良好等情况均无法做出准确的判断，给变压器的维护与维修带来巨大的困难。

发明内容

本发明旨在提供一种使用方便的一种变压器储油柜胶囊用破损检测装置。

本发明采用如下技术方案：

一种变压器储油柜胶囊用破损检测装置，包括外壳、设在外壳内的光信号发生器和设在外壳内的光信号接收器，其特征在于：所述外壳内设有控制系统、光线强度检测模块和换位装置；

所述控制系统包括第一电流采样模块、第二电流采样模块、对比模块和控制模块；所述第一电流采样模块和第二电流采样模块均与对比模块连接；所述对比模块与控制模块连接；

所述光信号发生器和光信号接收器均与控制模块连接；

所述光线强度检测模块包括滑板、固定在滑板上表面的硒光电池A、固定在滑板下表面的硒光电池B和固定在滑板一侧的齿条；

所述硒光电池A与第一电流采样模块连接；所述硒光电池B与第二电流采样模块连接；

所述外壳的内壁上对称设有轨道；所述滑板与轨道滑动连接；

所述换位装置包括套装在外壳上的转轴、固定在转轴一端上的齿轮和固定在转轴另一端的转轮；所述齿轮与齿条啮合；

所述壳体的顶部固定安装有第一发光二极管和第二发光二极管；所述第一发光二极管和第二发光二极管均与控制模块连接。

作为进一步的解决方案：所述滑板的前端安装有按压式蜂鸣器A。

作为进一步的解决方案：所述滑板的后端安装有按压式蜂鸣器B。

作为进一步的解决方案：还包括第一角度调整装置；所述第一角度调整装置包括固定在外壳内侧壁上的伺服电机A和与伺服电机输出轴连接的底座A。

作为进一步的解决方案：所述光信号发生器固定安装在底座A上。

作为进一步的解决方案：还包括第二角度调整装置；所述第二角度调整装置包括固定在外壳内侧壁上的伺服电机B和与伺服电机输出轴连接的底座B。

作为进一步的解决方案：所述光信号接收器固定安装在底座B上。

作为进一步的解决方案：所述外壳的外表面上设有序号键盘；所述序号键盘与控制模块连接。

作为进一步的解决方案：所述外壳上对称设有提手。

作为进一步的解决方案：所述外壳上设有与外壳螺纹连接的保护套。

本发明产生的积极效果如下：

本发明的保护套与外壳螺纹连接，在使用时取下保护套，外壳底部的孔露出，检测信号可从孔中到达胶囊底部进行检测。使用完成后将保护套再次装回外壳，此时保护套与外壳能够形成一个封闭的空间，将内部的光信号发生器、光信号接收器和控制系统与外部隔绝，起到防尘、防水和防碰撞的作用。

本发明使用方便。在使用时操作人员双手握住提手，放置到呼吸阀上，即可自动完成检查工作，能够极大的提高检测效率。

本发明带有自检功能，在正式检测之前会对内部原件进行检测，保证检测结果的准确性。正式测试之前，光信号发生器发出光，光照射到硒光电池A上，硒光电池A产生电流并被第一电流采样模块采集，第一电流采样模块将采集数据发送至对比模块，对比模块将实际电流值与预设电流值进行比对，二者相同或者实际电流值在误差允许的范围内则光信号发生器正常，实际电流值超出允许的误差范围则光信号发生器异常；光信号发生器发出的光在硒光电池A的表面发生镜面反射，反射后的光被光信号接收器接收到则光信号接收器正常，无法接收到信号则光信号接收器异常。光信号发生器正常第一发光二极管发绿光，光信号接收器正常第二发光二极管发绿光，检查人员通过观察可以方便的得知本发明是否能够正常工作，如果无法工作可以随即报修，不会对检查的结果造成影响。

本发明的检测速度快，检测效率高。本发明创新的采用光信号与电信号结合的方式来进行检测。光信号稳定，抗干扰性强、电信号易测量；采用将光信号转换为电信号的方式进行测量，可靠性更高。检测时，将胶囊上的呼吸阀打开，并将本发明插入呼吸阀，调整位置后即可进行检测，无需额外的操作动作，等待反馈结果即可得知油囊的破损情况。尤其是在进行区域内设备维护时，变压器数量众多，使用本发明能够迅速的完成维护，提高工作效率。

本发明设置有自动检测模式，可以根据胶囊的不同自动调整检测参数。针对于每一个区域，每一个胶囊的参数（直径、深度等）不同。将胶囊编号（比如1、2、3、4）并将检测参数输入到本发明中。在检测过程中，只需要将胶囊的编号通过序号键盘输入，控制模块即可调用相应的参数并控制伺服电机A和伺服电机B转动，将光信号发生器和光信号接收器转动到预设的角度，然后对胶囊进行检测。这样检修人员只需要输入胶囊编号，其余工作便可自动完成，检修效率和检修质量能够迅速提高。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的光线强度检测模块和换位装置的结构示意图；

图3为本发明的第一角度调整装置的结构示意图；

图4为本发明的第二角度调整装置的结构示意图；

图5为本发明的控制系统的结构示意图；

图6为本发明的检测原理示意图；

图7为本发明的序号键盘的外形示意图；

其中：1外壳、2光信号发生器、3光信号接收器、41第一电流采样模块、42第二电流采样模块、43对比模块、44控制模块、51滑板、52硒光电池A、53硒光电池B、54齿条、6轨道、71转轴、72齿轮、73转轮、8第一发光二极管、9第二发光二极管、10按压式蜂鸣器A、11按压式蜂鸣器B、121伺服电机A、122底座A、131伺服电机B、132底座B、14序号键盘、15提手、16保护套。

具体实施方式

下面结合图1-7来对本发明进行进一步说明。

本发明采用如下技术方案：

一种变压器储油柜胶囊用破损检测装置，包括外壳1、设在外壳1内的光信号发生器2和设在外壳1内的光信号接收器3，其特征在于：所述外壳1内设有控制系统、光线强度检测模块和换位装置；

所述控制系统包括第一电流采样模块41、第二电流采样模块42、对比模块43和控制模块44；所述第一电流采样模块41和第二电流采样模块42均与对比模块43连接；所述对比模块43与控制模块44连接；

所述光信号发生器2和光信号接收器3均与控制模块44连接；

所述光线强度检测模块包括滑板51、固定在滑板51上表面的硒光电池A52、固定在滑板51下表面的硒光电池B53和固定在滑板51一侧的齿条54；

所述硒光电池A52与第一电流采样模块41连接；所述硒光电池B53与第二电流采样模块42连接；

所述外壳1的内壁上对称设有轨道6；所述滑板61与轨道6滑动连接；

所述换位装置包括套装在外壳1上的转轴71、固定在转轴71一端上的齿轮72和固定在转轴71另一端的转轮73；所述齿轮72与齿条54啮合；

所述壳体1的顶部固定安装有第一发光二极管8和第二发光二极管9；所述第一发光二极管8和第二发光二极管9均与控制模块44连接。

作为进一步的解决方案：所述滑板61的前端安装有按压式蜂鸣器A10。

作为进一步的解决方案：所述滑板61的后端安装有按压式蜂鸣器B11。

作为进一步的解决方案：还包括第一角度调整装置；所述第一角度调整装置包括固定在外壳1内侧壁上的伺服电机A121和与伺服电机121输出轴连接的底座A122。

作为进一步的解决方案：所述光信号发生器2固定安装在底座A122上。

作为进一步的解决方案：还包括第二角度调整装置；所述第二角度调整装置包括固定在外壳1内侧壁上的伺服电机B131和与伺服电机131输出轴连接的底座B132。

作为进一步的解决方案：所述光信号接收器3固定安装在底座B132上。

作为进一步的解决方案：所述外壳1的外表面上设有序号键盘14；所述序号键盘14与控制模块44连接。

作为进一步的解决方案：所述外壳1上对称设有提手15。

作为进一步的解决方案：所述外壳1上设有与外壳1螺纹连接的保护套16。

在本发明投入使用之前，需要对检测区域内的胶囊进行编号，并且将编号张贴到方便观察的地方。然后对胶囊的检测参数进行测量，需测量的数据包括呼吸阀直径和呼吸阀座表面与胶囊底面之间的距离这两个参数。呼吸阀直径可以确定本发明能够插入到呼吸阀中或者是否需要携带变径；呼吸阀座表面与胶囊底面之间的距离为参数计算必须的数据。最后需要在胶囊底部的中心部分涂抹一层反射膜。

使用时，操作人员首先打开储油柜上的呼吸阀，取下外壳1保护套16，然后将本发明插入到呼吸阀中。

首先进入自检，该步骤的主要作用为检测各部件是否能够正常工作。用手转动转轮73，转轮73带动转轴71转动，转轴71带动齿轮72转动。齿轮72与固定在滑板51上的齿条54啮合，齿轮72转动，通过齿条54带动滑板51沿轨道6滑动，使滑板51移动到轨道6的中间部分。

控制模块44将指令发送到伺服电机A121，伺服电机A121转动，带动底座A122转动，底座A122转动在转动的同时带动固定在其上的光信号发生器2转动，使光信号发生器2回到自检位置，同样光信号接收器3回到自检位置。接着控制模块44将指令发送到光信号发生器2，光信号发生器2发出光，光照射到硒光电池A52上，硒光电池A52产生电流，该电流被第一电流采样模块41采集并将电流值发送到对比模块43，对比模块43将接收的电流值与预设电流值进行比对并将比对结果发送至控制模块44，对比结果显示正常，控制模块44控制第一发光二极管8显绿色；对比结果异常，控制模块44控制第一发光二极管8显红色。光在硒光电池A52的表面发生镜面反射，反射后的光改变传播路线并被光信号接收器3接收到，光信号接收器3接收到后将接收信号发送到控制模块44。控制模块44在接收到光信号接收器3发送的信号后控制第二发光二极管9显绿色。此时，自检程序完成。只有当第一发光二极管8和第二发光二极管9均显绿色时，说明本发明能够正常工作，操作人员可以根据第一发光二极管8和第二发光二极管9的显示情况进行判断。

在自检程序完成并检测结果为正常时，才进入到检测程序。检测人员将胶囊的编号通过序号键盘14输入，序号键盘14将数据发送给控制模块44。

控制模块44在读取对应参数后，将控制指令发送至伺服电机A121，伺服电机A121转动并带动底座A122转动，使光信号发生器2转动到检测位置；同时131伺服电机B转动并带动底座B132转动，使光信号接收器3转动到检测位置。

光信号发生器2发出光，光到达胶囊底部。胶囊底部涂有反射膜，光在到达反射膜后发生镜面反射。光信号接收器3检测到光后将检测信号发送给控制模块44，控制模块44控制第一发光二极管8显绿色。

此处应特别说明的是，胶囊底部的中间部分为水平面，在水平面的中心部分上涂抹反射膜。如果胶囊破损，位于胶囊外的变压器油会顺着破损处流到胶囊内部。胶囊除底部外其余部分为倾斜的面，变压器油会顺着倾斜的面流动到胶囊底部的中间部分。光在变压器油上会发生折射或者漫反射或者镜面反射中的一种或者几种。

第一发光二极管8显绿色，此时并无法说明胶囊未破损。因为如果反射膜上的变压器油膜厚度偏薄时，光极有可能发生折射现象或者漫反射现象。光信号接收器3虽然能接收到光，但是无法判断光的强度，即操作人员无法确认胶囊是否真的未破损。

此时需要进行二次确认检测。首先，检测人员转动转轮73，使滑板51沿着轨道6向靠近光信号接收器3的方向滑动。当滑板51接触外壳1的内壁时，按压式蜂鸣器A10受到滑板51与外壳1的挤压发出短暂不连续的“滴滴滴”声音，告知检测人员滑板51已经到达指定位置。如果操作人员将转轮73反向转动，滑板51会向着靠近光信号发生器2的方向运动，当滑板51与外壳1内壁接触时，按压式蜂鸣器B11受到滑板51与外壳1的挤压发出连续的“滴滴滴”声音，告知检测人员操作错误。

当滑板51到达指定位置后，光信号发生器2再次发出光信号，光信号在达到胶囊底部后改变传播路线，并照射到位于滑板51上的硒光电池B53，硒光电池B53产生电信号并且该电信号被第二电流采样模块42采集到，第二电流采样模块42将采集数据发送至对比模块。对比模块将光信号发生器2的电流强度数据与光信号接收器3的电流强度数据最比对并将比对结果发送到控制模块44。

比对结果相同（或在允许的误差范围之内）时，控制模块44控制第二发光二极管9发绿光，不同时，第二发光二极管9发红光。只有第一发光二极管8和第二发光二极管9同时发绿光时才能确定胶囊未破损。

然后取出本发明，将保护套16安装到外壳1上，前往下一个检测点，重复上述过程至检查完成。

其中对比模块43和控制模块44通过单片机（86C51）配套程序程序即可实现。光信号发生器可以采用基恩士的光电传感器或者上海斐波光电科技有限公司的自由空间激光器。光信号接收器可以使用光电二极管或者雪崩光电二极管。但上述原件并不仅限于给出的型号或者系列，也可以采用市场上其他厂家的功能相同的产品。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种变压器储油柜胶囊用破损检测装置，包括外壳（1）、设在外壳（1）内的光信号发生器（2）和设在外壳（1）内的光信号接收器（3），其特征在于：所述外壳（1）内设有控制系统、光线强度检测模块和换位装置；

所述控制系统包括第一电流采样模块（41）、第二电流采样模块（42）、对比模块（43）和控制模块（44）；所述第一电流采样模块（41）和第二电流采样模块（42）均与对比模块（43）连接；所述对比模块（43）与控制模块（44）连接；

所述光信号发生器（2）和光信号接收器（3）均与控制模块（44）连接；

所述光线强度检测模块包括滑板（51）、固定在滑板（51）上表面的硒光电池A（52）、固定在滑板（51）下表面的硒光电池B（53）和固定在滑板（51）一侧的齿条（54）；

所述硒光电池A（52）与第一电流采样模块（41）连接；所述硒光电池B（53）与第二电流采样模块（42）连接；

所述外壳（1）的内壁上对称设有轨道（6）；所述滑板（61）与轨道（6）滑动连接；

所述换位装置包括套装在外壳（1）上的转轴（71）、固定在转轴（71）一端上的齿轮（72）和固定在转轴（71）另一端的转轮（73）；所述齿轮（72）与齿条（54）啮合；

所述壳体（1）的顶部固定安装有第一发光二极管（8）和第二发光二极管（9）；所述第一发光二极管（8）和第二发光二极管（9）均与控制模块（44）连接。

2.根据权利要求1所述的一种变压器储油柜胶囊用破损检测装置，其特征在于：所述滑板（61）的前端安装有按压式蜂鸣器A（10）。

3.根据权利要求2所述的一种变压器储油柜胶囊用破损检测装置，其特征在于：所述滑板（61）的后端安装有按压式蜂鸣器B（11）。

4.根据权利要求1所述的一种变压器储油柜胶囊用破损检测装置，其特征在于：还包括第一角度调整装置；所述第一角度调整装置包括固定在外壳（1）内侧壁上的伺服电机A（121）和与伺服电机（121）输出轴连接的底座A（122）。

5.根据权利要求4所述的一种变压器储油柜胶囊用破损检测装置，其特征在于：所述光信号发生器（2）固定安装在底座A（122）上。

6.根据权利要求4所述的一种变压器储油柜胶囊用破损检测装置，其特征在于：还包括第二角度调整装置；所述第二角度调整装置包括固定在外壳（1）内侧壁上的伺服电机B（131）和与伺服电机（131）输出轴连接的底座B（132）。

7.根据权利要求6所述的一种变压器储油柜胶囊用破损检测装置，其特征在于：所述光信号接收器（3）固定安装在底座B（132）上。

8.根据权利要求4所述的一种变压器储油柜胶囊用破损检测装置，其特征在于：所述外壳（1）的外表面上设有序号键盘（14）；所述序号键盘（14）与控制模块（44）连接。

9.根据权利要求1所述的一种变压器储油柜胶囊用破损检测装置，其特征在于：所述外壳（1）上对称设有提手（15）。

10.根据权利要求1所述的一种变压器储油柜胶囊用破损检测装置，其特征在于：所述外壳（1）上设有与外壳（1）螺纹连接的保护套（16）。