CN107796900A - 一种油色谱试验自动进样装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种油色谱试验自动进样装置，注样气塞将气样室分隔为左右两个腔，高压助推气缸的进气口与气源连通，高压助推气缸的出气口连通气样室，气样室出气口经进样控制电磁阀、色谱仪进样口连接器与色谱仪相连通，在气样室与色谱仪相通的那一侧空腔设置有抽气口，所述的抽气口连通真空泵用于对气样室抽真空，所述的色谱仪进样口连接器为多通连接头，其上还设置有与气源相连的连接口，所述的注气口设置于与出气口相连的靠近出气口的气路连管上，在注气口上设置有密封胶圈。通过本装置的应用可以最大程度避免油色谱人工进样操作失误，有效降低油色谱试验的误差，提高油色谱试验准确性，避免发生误判断。
Description
技术领域
本发明涉及一种自动进样装置，特别是一种适用于电力绝缘油气相色谱试验的绝缘油色谱试验自动进样装置。
背景技术
近年来，通过油色谱试验判断充油电气设备内部故障性质，已经成为保证充油电气设备运行安全的重要手段。而在油色谱试验工作中，将从绝缘油中脱出的被测气样注入色谱仪的操作环节，直接关系到油色谱试验结果的准确性。
常规油色谱试验注入气样的操作方式是：试验人员将被测气样先抽入一支5mL的气样注射器内，然后用一支带注入针头的1mL玻璃注射器插入气样注射器内，抽取1mL被测气样。再将注射器针头快速插入色谱仪的进样口，依靠人工快速推动注射器芯子将被测气样注入仪器内进行检测。每次注入气样操作均要求注入的速度、气样体积必须保持一致，否则将会造成极大的检测偏差。
这种操作方式使油色谱试验的准确性完全凭借试验人员个人的感觉和反应速度，这对试验人员的身体协调性，操作稳定性、操作经验均提出了极高要求。试验人员在每次气样注入过程中都必须精神高度集中，如稍有疏忽，极易出现注射器针头被顶弯，芯子被色谱柱前压顶飞、注入速度不一致、气样意外流失等现象。由于人工进样操作失误率极高，严重影响油色谱试验准确性，极易造成对充油设备运行情况的误判断。
发明内容
本装置的研制目的在于改变当前气相色谱试验人工注入气样操作失误率极高的工作方式，而提供一种使用简单方便，可实现在各种油色谱仪上通用的自动进样注入操作装置。
一种油色谱试验自动进样装置，其结构要点在于：包括有高压助推气缸及气样室，气样室内设置有注样气塞，注样气塞将气样室分隔为左右两个腔，高压助推气缸的进气口与气源连通，高压助推气缸的出气口连通气样室，气样室出气口经进样控制电磁阀、色谱仪进样口连接器与色谱仪相连通，在气样室与色谱仪相通的那一侧空腔设置有抽气口，所述的抽气口连通真空泵用于对气样室抽真空，所述的色谱仪进样口连接器为多通连接头，其上还设置有与气源相连的连接口，所述的注气口或设置有气样室具有抽气口的那一侧空腔，或设置于与出气口相连的靠近出气口的气路连管上，在注气口上设置有密封胶圈。
本发明的油色谱试验自动进样装置，在使用时，旋出色谱仪进样口胶垫盖，用色谱仪进样口连接器将本装置安装在色谱仪进样口上，按常规机械振荡脱气法对被试油样进行脱气，将脱出的被测气样抽入一5mL玻璃气样注射器内。打开真空泵对气样室抽真空，抽真空后，将盛有气样的5mL气样注射器用一双头针向上插入装置气样室注气口，将气样注射器内的一定体积的被测气样快速注入气样室内。当被测气样注入气样室后，利用注入气压的推动作用,其将处于气样室靠近色谱仪侧的注样气塞向左快速推动至气样室靠近高压助推气缸的加压侧。当注样气塞到达加压侧后，开启高压助推气缸及进样控制电磁阀，高压助推气缸内部的高压载气被快速释放，在释放压力的推动下，气样室内的注样气塞被高压气流推动快速向气样室的出口运动，从而将其前端的被测气样快速地推入色谱仪进样口连接器内，再通过色谱仪进样口连接器的进气口通入工作载气，工作载气将气样气体送入色谱仪内进行分析，完成自动进样的操作过程。在使用时，通过控制活塞到达相同的位置，由于每一次触发信号位置都是固定的，实现保证每次注入色谱仪的被测气样体积能够保持一致。
在气样室与高压助推气缸相通的那一侧端上设置有用于感应注样气塞位置的感应触发控制器，高压助推气缸与气样室之间设置有加压控制阀电磁阀，加压控制阀电磁阀、进样控制电磁阀与感应触发控制器联动，感应触发器触发进样控制电磁阀及加压控制电磁阀进行进样动作。
当注样气塞到达加压侧后，其将触发感应触发器动作。感应触发器动作同时开启气样室后端的进样控制电磁阀动作。采用感应触发器及进样控制电磁阀，可精确保证每次注入色谱仪的被测气样体积能够保持一致。
在真空泵与与抽气口之间设置有抽真空控制电磁阀。
在高压助推气缸上设置有压力控制器。
压力控制器用于控制高压助推气缸内的气体压力，当高压助推气缸内载气压力释放并低于1.0Mpa时，加压控制电磁阀、进样控制电磁阀将自动复归，切断注样气路。
同时控制打开抽真空电磁阀并启动微型真空泵对气样室抽真空。
在高压助推气缸进气口设置有储气控制电磁阀。
所述的气源经气流稳压器再经储气控制电磁阀与高压助推气缸相连。
所述的气流稳压器用于将进样载气钢瓶减压阀输出的载气流稳压至2Mpa和稳流至100mL/min，以满足进样要求。
所述的气源为采用载气钢瓶。
所述的气样室为一段圆筒，圆筒一端为圆锥形，圆筒另一端面为平面，平面中心设置出气口，抽气口设置在气样室中部。
所述的高压助推气缸为容积数百倍于气样室的圆筒形不锈钢容器。
所述的注样气塞为圆柱体，圆柱体一端为圆锥形，另一端为带有小斜角的平面，圆柱体的圆锥端与气样室的圆锥端具有相同的锥度，注样气塞的圆锥端位于气样室的圆锥端。
所述的感应触发控制器为光电触发器，其由一微型红外光发射器和光敏接收器组成，其相对嵌在气样室圆锥形加压侧外壁上，主要用于触发自动进样信号。
当红外光未被阻隔时，装置不启动，当被测气样将注样气塞推到气样室圆锥形加压侧时，其红外光被完全阻隔而发出自动进样信号。
油色谱试验自动进样装置还包括控制电路，所述的控制电路由一个交直流电源转换器为PLC和单片机提供直流工作电源，利用工作电源开关QF1进行电源通断，真空泵电机通过控制开关KM与电路相连，利用单片机控制器的控制继电器输出端子，控制压力控制器及感应触发控制器，控制继电器输出端子还分别与储气控制电磁阀、加压控制电磁阀、进样控制电磁阀、真空泵、抽真空阀进行电气连接，实现装置逻辑控制。
所述的油色谱试验自动进样装置还包括有触摸控制屏及报警器，触摸控制屏及报警器与控制继电器输出端子相连。
综上所述，本发明相比现有技术有如下优点：
本发明的油色谱试验自动进样装置，可以实现将油色谱试验被测气样自动注入色谱仪的操作功能。通过本装置的应用可以最大程度避免油色谱人工进样操作失误，有效降低油色谱试验的误差，提高油色谱试验准确性，避免发生误判断。同时本装置还能规范油色谱试验的操作流程，降低油色谱试验的操作难度。本装置的注样气塞和光电触发控制设计，使其操作速度与人工进样基本保持一致，保证注入的被测气样体积也基本一致，减少进样造成的重现性偏差。并且本装置利用真空法有效解决了不同样品残留相互干扰、污染的问题。本装置安装使用方便，不改变原有的操作流程，不对油色谱仪进行任何破坏性改造，不改变油色谱仪使用性能，即可实现在各种油色谱仪上通用，十分适合在电力油色谱试验中使用。
附图说明
图1是油色谱试验自动进样操作装置工作流程示意图。
图2是气样室结构示意图。
图3是油色谱试验自动进样操作装置控制回路图。
图4是油色谱试验自动进样操作装置使用示意图。
标号说明 1进样载气钢瓶 101减压阀 2 工作载气钢瓶 3 气路连管 4气流稳压器 5 储气控制电磁阀 6 压力控制器 7高压助推气缸 8加压控制电磁阀 9光电触发控制器 901红外光发射器 902光敏接收器 10气样室 101注样气塞 11注气口12进样控制电磁阀 13色谱仪进样口连接器 14色谱仪 15抽真空电磁阀 16微型真空泵 17气样注射器 18装置控制器。
具体实施方式
下面结合实施例1对本发明进行更详细的描述。
实施例1
一种如图1、图2、图4所示的油色谱试验自动进样操作装置，包括进样载气钢瓶1、气路连管3、气流稳压器4、储气控制电磁阀5、压力控制器6、高压助推气缸7、 加压控制电磁阀8、光电触发控制器9、气样室10、注气口11、 进样控制电磁阀12、色谱仪进样口连接器13、抽真空电磁阀15、微型真空泵16 、装置控制器18。
一个专用于进样的载气钢瓶1通过减压阀101、气路连管3、气流稳压器4、储气控制电磁阀5与高压助推气缸7进气口连接，高压助推气缸7出气口经加压控制电磁阀8与气样室10连通，气样室10出气口经进样控制电磁阀12、色谱仪进样口连接器13接于色谱仪14进样口，一个微型真空泵16经抽真空电磁阀15与气样室10连接。
所述的气样室10为一直径8mm、长度50mm内壁光滑、水平装设的不锈钢圆筒，其可容纳的有效气样容积约为1mL。圆筒一侧为圆锥形，用气路连管3与加压控制电磁阀与高压助推气缸连通。另一侧则为一平面，平面中心有一出气口与进样控制电磁阀、色谱仪进样口连接器及色谱仪的进样口连接。一微型真空泵经抽真空电磁阀连接在气样室中部。在气样室靠平面一侧气路连管3上设有一带硅胶塞的注气口11，靠圆锥形一侧外壁上还装有一光电触发控制器9。在气样室内部有一注样气塞1001。
所述的注样气塞为一长约6mm、直径约为6.5mm的黑色空心塑钢圆柱体，放置在气样室内，可被气样及助推载气流推动而左右移动，其主要用于触发进样信号及将被测气样推入色谱仪进样气路内。圆柱体一端为圆锥形，另一端为带有小斜角的平面，其可在气样室内进行左右移动。进样时其被注入的被测气样推动向左平移到气样室圆锥形加压侧，当其到达该侧时因其将光电触发控制器光源阻断，触发装置控制器打开加压控制电磁阀和进样控制电磁阀。使得高压储气缸内的高压载气被瞬间释放，从气样室圆锥形加压侧喷出推动气流，使其快速向右推至气样室平面一侧。其在移动过程中将前方的被测气样快速推入色谱仪的进样器内，从而完成自动进样。随后因气样室被抽真空，其又会被下一个被测气样从气样室平面侧推至气样室圆锥形侧触发进样信号及进样。
所述的高压助推气缸为一容积为0.5L的圆筒形不锈钢容器，其一侧与储气控制电磁阀连接，一侧与加压控制电磁阀连接，其上装有压力控制器用于监控缸内载气压力变化。其主要用于储存进样用的高压载气，为注样气塞提供进样推力，以及对气样室进行气体冲洗。
所述的光电触发控制器9由一微型红外光发射器901和光敏接收器902组成，其相对嵌在气样室10圆锥形加压侧外壁上，主要用于触发自动进样信号。当红外光未被阻隔时，装置不启动，当被测气样将注样气塞推到气样室圆锥形加压侧时，其红外光被完全阻隔而发出自动进样信号。
所述的微型真空泵采用直流24V微型隔膜真空气泵，主要用于快速排出气样室内残余的气体，消除各个被测气样之间的相互污染及干扰。其抽气速率≥2.0L/min，极限真空度残压90kpa。
所述的气路采用直径3mm不锈钢气管进行各部分连接。
所述的电磁阀均为DC24V铜制微型常闭电磁阀，最大工作压力0.8Mpa，切换时间≤0.04s，公称通径为3mm,主要用于通断气路。
所述的气流稳压器为气相色谱仪专用的精密气体稳压器，其最大工作压力0.8Mpa，稳压范围0-0.8 Mpa（可调）。用于将进样载气钢瓶减压阀输出的载气流稳压至2Mpa和稳流至100mL/min，以满足进样要求。
所述的PLC可编程控制器采用AVR单片机ATMEGA64作为核心控制元件，其主要用于进行装置各个逻辑控制程序的实现，完成抽真空定时控制、电磁阀开启顺序控制、压力控制等。
所述的进样载气钢瓶和工作载气钢瓶均为高压氮气（氩气）瓶，气体纯度99.999%，内部充装气体压力15Mpa。
所述的报警器采用蜂鸣器，用于操作过程提示。
所述的触摸控制屏采用64K真彩触摸控制屏，用于显示操作信息和进行装置操作控制。
所述的色谱仪进样口连接器为一长约15mm的不锈钢圆柱体。圆柱体两端均为内螺纹，一端与进样控制电磁阀连接，一端与色谱仪进样口连接。在圆柱体中心处有一条通径为1.5mm的气道，气道进出口均有一个外径为3mm的圆锥形凸出面，用于与色谱仪进样口进行密封连接。
所述的装置各部分由气路连管3进行连接，其控制回路如图3所示。
一个220V/24V交直流电源转换器为PLC和单片机提供直流24V工作电源，其利用工作电源开关QF1进行电源通断。微型真空泵16电机通过控制开关KM与控制回路电连。利用AVR单片机ATMEGA64控制器上控制继电器输出端子，进行装置的储气压力控制和光电控制，控制继电器输出端子还分别与储气控制阀5、触摸控制屏、报警器、加压控制阀8、进样控制阀12、微型真空泵16控制、抽真空阀15进行电气连接，实现装置逻辑控制功能。
使用时，旋出色谱仪14进样口胶垫盖，用色谱仪进样口连接器13将本装置安装在色谱仪14进样口上。按常规机械振荡脱气法对被试油样进行脱气，将脱出的被测气样抽入一5mL玻璃气样注射器17内。开启进样载气钢瓶1阀门,通过减压阀101输出进样载气，输出的载气被气流稳压器4进一步稳压至2.0Mpa。 接通工作电源开关QF1将装置控制器18的PLC控制器启动，PLC进入“进样准备”状态，其将控制继电器1J接通，打开储气控制电磁阀5向高压助推气缸7内充入2.0Mpa高压载气。随后PLC接通控制继电器5J、6J,打开抽真空电磁阀15并启动微型真空泵16对气样室10抽真空5秒，时间到达后PLC断开控制继电器5J、6J，抽真空电磁阀15切断抽真空气路，微型真空泵16停机，由装置控制器18开启报警器提示可以进样。
将盛有气样的5mL气样注射器17用一双头针向上插入装置气样室10注气口11连接硅胶垫内，将气样注射器17内的一定体积的被测气样快速注入气样室10内。当被测气样注入气样室10后，利用注入气压的推动作用,其将处于气样室10平面侧的注样气塞1001向左快速推动至气样室10圆锥形的加压侧。当注样气塞1001到达加压侧后，其将光电触发控制器9的红外光发射器901射出的红外光信号阻断，使光敏接收器902失去红外光源，从而触发装置进样信号。此时装置控制器PLC接通控制继电器3J、4J，同时开启气样室10前端的进样控制电磁阀12和气样室10后部的加压控制电磁阀8。此时，高压助推气缸7内部的高压载气被快速释放，在释放压力的推动下，气样室10内的注样气塞1001被高压气流推动快速向右运动，从而将其前端的被测气样快速地推入色谱仪进样口连接器13内，再由工作载气钢瓶2输出的工作载气将其送入色谱仪14内进行分析，完成自动进样的操作过程。由于每一次触发信号位置都是固定的，从而保证每次注入色谱仪的被测气样体积能够保持一致。
当高压助推气缸7内载气压力释放并低于1.0Mpa时，压力控制器6启动，由PLC断开控制继电器3J、4J，将加压控制电磁阀8、进样控制电磁阀12自动复归，切断注样气路。PLC再次接通控制继电器5J、6J,打开抽真空电磁阀15并启动微型真空泵16对气样室10抽真空5秒，随后控制继电器1J接通，打开储气控制电磁阀5向高压助推气缸7内充入2.0Mpa高压载气，为下一次进样作准备。这样重复以上过程，就完成本装置自动注入气样、气样室清洗、进样准备的操作过程。
本实施例未述部分与现有技术相同。
Claims (10)
1.一种油色谱试验自动进样装置，其特征在于：包括有高压助推气缸及气样室，气样室内设置有注样气塞，注样气塞将气样室分隔为左右两个腔，高压助推气缸的进气口与气源连通，高压助推气缸的出气口连通气样室，气样室出气口经进样控制电磁阀、色谱仪进样口连接器与色谱仪相连通，在气样室与色谱仪相通的那一侧空腔设置有抽气口，所述的抽气口连通真空泵用于对气样室抽真空，所述的色谱仪进样口连接器为多通连接头，其上还设置有与气源相连的连接口，所述的注气口或设置有气样室具有抽气口的那一侧空腔，或设置于与出气口相连的靠近出气口的气路连管上，在注气口上设置有密封胶圈。
2.根据权利要求1所述的油色谱试验自动进样装置，其特征在于：在气样室与高压助推气缸相通的那一侧端上设置有用于感应注样气塞位置的感应触发控制器，高压助推气缸与气样室之间设置有加压控制阀电磁阀，加压控制阀电磁阀、进样控制电磁阀与感应触发控制器联动，感应触发器触发进样控制电磁阀及加压控制电磁阀进行进样动作。
3.根据权利要求1所述的油色谱试验自动进样装置，其特征在于：在真空泵与与抽气口之间设置有抽真空控制电磁阀。
4.根据权利要求1所述的油色谱试验自动进样装置，其特征在于：在高压助推气缸上设置有压力控制器。
5.根据权利要求1所述的油色谱试验自动进样装置，其特征在于：在高压助推气缸进气口设置有储气控制电磁阀。
6.根据权利要求1所述的油色谱试验自动进样装置，其特征在于：所述的气源经气流稳压器再经储气控制电磁阀与高压助推气缸相连。
7.根据权利要求1所述的油色谱试验自动进样装置，其特征在于：所述的气样室为一段圆筒，圆筒一端为圆锥形，圆筒另一端面为平面，平面中心设置出气口，抽气口设置在气样室中部。
8.根据权利要求1所述的油色谱试验自动进样装置，其特征在于：所述的注样气塞为圆柱体，圆柱体一端为圆锥形，另一端为带有小斜角的平面，圆柱体的圆锥端与气样室的圆锥端具有相同的锥度，注样气塞的圆锥端位于气样室的圆锥端。
9.据权利要求1所述的油色谱试验自动进样装置，其特征在于：所述的感应触发控制器为光电触发器，其由一微型红外光发射器和光敏接收器组成，其相对嵌在气样室圆锥形加压侧外壁上，主要用于触发自动进样信号。
10.据权利要求1所述的油色谱试验自动进样装置，其特征在于：所述的高压助推气缸为容积数百倍于气样室的圆筒形不锈钢容器。
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