CN108195974A - 变压器油样品中溶解气体分离自动脱气装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种变压器油样品中溶解气体分离自动脱气装置及方法，属于变压器油样品分析技术领域，包括恒温箱、密封容器、机械振荡脱气模块、自动计量及取气模块、三维机械手模块和控制模块。本发明变压器油样品中溶解气体分离自动脱气装置，利用三维机械手模块对密封容器抓取和放回所述密封容器，并排出所述密封容器内多余的油样品和抽取所述密封容器内的样品气体，与自动计量及取气模块配合，实现对密封容器内的油样品精确定量、补入预定体积的载气及抽取脱出的气体，利用机械振荡脱气模块实现对油样品的振荡脱气，从油样品定量计量、补气、恒温振荡脱气、脱出气体转移到气体定量计量，采用控制模块实现自动控制。

Description

变压器油样品中溶解气体分离自动脱气装置及方法

技术领域

本发明属于变压器油样品分析技术领域，更具体地说，是涉及一种变压器油样品中溶解气体分离自动脱气装置及利用该装置的自动脱气方法。

背景技术

使用气相色谱仪对变压器油中溶解气体组分含量分析是判断变压器(包括其它充油电气设备)内部可能存在局部放电或局部过热故障的有效方法之一。在诊断变压器内部故障的方法中，色谱分析法与其他电气试验相比更为实用，能更准确、灵敏的发现变压器早期运行故障，通过色谱仪能够精确分析出溶解到变压器油中的气体类别、含量等，以此判断变压器内部存在的故障、缺陷及损坏严重程度。绝缘油样品为液体，而气相色谱仪最终分析的绝缘油样品为气体，并不能直接对样品分析，需要通过特殊的装置将绝缘油样品中的溶解气体分离出来。

目前在绝缘油分析过程中对样品预处理，采用最广泛就是机械振荡法。机械振荡法包括，样品定量计量、充入洗脱气、恒温振荡脱气、气体定量计量、脱出气体转移、色谱仪进样等环节。以上环节均需要人工操作，尚未有相关自动处理装置，受操作人员的水平限制和实际工作条件的影响。在众多人工操作环节操作过程中容易引入人为误差，比如油样的定量偏差、气体体积的定量偏差，导致分析结果偏差较大、分析数据可信度低，不同实验室数据可比性差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种变压器油样品中溶解气体分离自动脱气装置，以解决现有技术中存在的分析结果偏差较大、分析数据可信度低的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种变压器油样品中溶解气体无损分离自动脱气装置，包括：

恒温箱，所述恒温箱内设有加热模块，用于提供恒定温度；

密封容器，包括筒体和与所述筒体滑动密封配合的活塞，所述活塞设有用于密封的橡胶圈，所述筒体一端设有用于密封的橡胶塞，用于盛载待分离的油样品；

机械振荡脱气模块，设置于所述恒温箱内，用于所述密封容器并对所述密封容器按照一定频率和振幅进行振荡，使绝缘油样品中的溶解气体达到气、液两相浓度动态平衡；

自动计量及取气模块，设置于所述恒温箱内且位于所述机械振荡脱气模块的一侧，用于计量所述密封容器内的绝缘油样品体积及脱出的气体体积，并推动所述密封容器的所述活塞，完成所述密封容器内油体积的调整或者推出所述密封容器内的样品气体；

三维机械手模块，设有排油机构和取补气针，设置于所述恒温箱之上，用于上下左右移动抓取和放回所述密封容器，并排出所述密封容器内多余的油样品和抽取所述密封容器内的样品气体；

控制模块，所述加热模块、所述机械振荡脱气模块和所述自动计量及取气模块均与所述控制模块相连。

进一步地，所述机械振荡脱气模块包括托盘架、振荡滑台、用于放置所述密封容器的振荡托盘、用于旋转所述振荡托盘的旋转步进电机和用于振荡所述振荡托盘的振荡步进电机，所述旋转步进电机安装于所述振荡滑台上并与所述振荡托盘相连，所述振荡步进电机与所述振荡滑台相连，所述振荡滑台支撑于所述托盘架上，所述托盘架与所述恒温箱的底板固定相连，所述振荡托盘上设有多个用于插入所述密封容器的孔位，所述托盘架上设有用于锁紧所述密封容器的锁定机构。

进一步地，所述振荡托盘包括两层装夹托盘体和设置于两层所述装夹托盘体之间且与两层所述装夹托盘体滑动相连的夹紧托盘体，所述夹紧托盘体与所述锁定机构相连，所述旋转步进电机与所述装夹托盘体相连，所述夹紧托盘体和两层所述装夹托盘体上设置的所述孔位一一对应，所述夹紧托盘体在所述锁定机构的作用下左右滑动，使所述夹紧托盘体上的孔位与所述装夹托盘体上的孔位错位而夹紧所述密封容器。

进一步地，所述锁定机构为电磁铁，所述夹紧托盘体为弹性橡胶件，两层所述装夹托盘体的两侧分别设有连接板，所述夹紧托盘体的一侧设有穿过相应一侧的所述连接板与所述电磁铁相连的电磁铁芯，所述夹紧托盘体的另一侧设有穿过相应一侧的所述连接板的导向轴，所述导向轴与相应一侧的所述连接板滑动配合。

进一步地，所述三维机械手模块包括设置于所述恒温箱之上的支架，所述支架上设有X向滑轨和与所述X向滑轨滑动配合的X向滑块，所述X向滑块上设有Y向滑轨和与所述Y向滑轨滑动配合的Y向滑块，所述Y向滑块上连接有第一Z向滑轨和第二Z向滑轨，所述第一Z向滑轨和所述第二Z向滑轨上分别设有上下移动的第一Z向滑块和第二Z向滑块，所述排油机构设置于所述第一Z向滑块上，所述取补气针设置于所述第二Z向滑块上，所述第一Z向滑块的下端设有用于抓取所述密封容器的机械手。

进一步地，所述第一Z向滑块上还设有与所述排油机构的排油针连通的排油管，所述排油针和所述排油管之间设有第一电磁阀。

进一步地，所述自动计量及取气模块包括设置于所述恒温密闭箱内侧壁的液位识别传感器和用于固定所述密封容器的固定架，用于推动所述密封容器的所述活塞的步进推杆机构设置于所述密封容器的下方。

进一步地，所述步进推针机构包括用于推动所述密封容器的所述活塞的推杆步进电机，所述推杆步进电机与所述控制模块相连。

进一步地，所述恒温密闭箱体的内侧壁设有温度搅拌风机，所述温度搅拌风机与所述控制模块相连。

本发明提供的变压器油样品中溶解气体分离自动脱气装置的有益效果在于：与现有需要人工操作的传统技术相比，本发明变压器油样品中溶解气体分离自动脱气装置，利用三维机械手模块对密封容器抓取和放回所述密封容器，并抽取所述密封容器内多余的油样品和抽取所述密封容器内的样品气体，与自动计量和取气模块配合，实现对密封容器内的油样品精确定量、补入载气及抽取脱出的气体，利用机械振荡脱气模块实现对油样品的振荡脱气，从油样品定量计量、补气、恒温振荡脱气、脱出气体转移到气体定量计量，采用控制模块实现自动控制。与色谱仪相连后可直接将脱出气体送入色谱仪进行分析，无需对色谱仪进行改进。

本发明适用于发电企业、供电企业及相关电力行业中的充油电气设备绝缘油组分含量检测前的预处理，即在气相色谱仪对绝缘油样品检测前，完成绝缘油样品中的溶解气体分离和自动进样两个过程，旨在提升现有的色谱分析预处理的技术手段、缩短色谱分析周期，提高工作效率，减少人工操作，实现绝缘油样品注油、脱气、进样及色谱分析等环节的自动化，提高变压器绝缘油分析数据的重现性，大幅度降低人为操作误差影响。

本发明的目的在于提供一种变压器油样品中溶解气体分离自动脱气方法，利用上述任一项所述的装置，包括：

通过调整密封容器的活塞的位置使得油样品体积达到预设值；

注入预设的载气体积到所述密封容器；

所述密封容器内的油样品在设定温度下按照一定频率和振幅进行机械振荡脱气，使油样品中的溶解气体达到气、液两相平衡分配；

计量经所述机械振荡脱气后的所述密封容器内的脱出气体，抽取预设体积的所述脱出气体至用于绝缘油组分分析的色谱仪。

与现有技术相比，本发明变压器油样品中溶解气体分离自动脱气方法，采用上述的脱气装置，实现样品定量计量、充入洗脱气、恒温振荡脱气、脱出气体转移、气体定量计量，并在脱气体积读取完成后，采用取补气针从取气口自动抽取载气冲洗取补气针，冲洗完成后，抽取预设的气体量移动到色谱仪的进样口完成自动进样，同时根据需求传输进样启动指令和脱气体积到色谱仪，色谱仪分析出油中溶解气体的组分含量。避免了人工操作环节可能出现的各种操作偏差，分析结果的重复性和数据可信度高，且无需对现有的色谱仪进行结构改造。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的变压器油样品中溶解气体分离自动脱气装置的结构示意图一；

图2为本发明实施例提供的变压器油样品中溶解气体分离自动脱气装置的结构示意图二；

图3为本发明实施例提供的变压器油样品中溶解气体分离自动脱气装置的结构示意图三；

图4为本发明实施例提供的变压器油样品中溶解气体分离自动脱气装置的结构示意图四；

图5为本发明实施例提供的变压器油样品中溶解气体分离自动脱气装置的结构示意图五；

图6为本发明实施例提供的变压器油样品中溶解气体分离自动脱气装置的结构示意图六；

图7为本发明实施例提供的变压器油样品中溶解气体分离自动脱气装置的机械振荡脱气模块的结构示意图一；

图8为本发明实施例提供的变压器油样品中溶解气体分离自动脱气装置的机械振荡脱气模块的结构示意图二；

图9为本发明实施例提供的变压器油样品中溶解气体分离自动脱气装置的机械振荡脱气模块的结构示意图三；

图10为本发明实施例提供的变压器油样品中溶解气体分离自动脱气装置的机械振荡脱气模块的结构示意图四。

其中，图中各附图标记：

1-恒温箱；2-密封容器；21-支撑圆台；3-机械振荡脱气模块；31-振荡托盘；311-装夹托盘体；312-夹紧托盘体；32-锁定机构；33-振荡步进电机；34-旋转步进电机；35-振荡滑台；36-托盘架；37-孔位；38-导向轴；4-自动计量及取气模块；5-三维机械手模块；51-Y向滑块；52-第二Z向滑轨；53-第一Z向滑轨；54-X向滑轨；55-取补气针；56-第一Z向滑块；57-第一电磁阀；58-排油针；59-机械手；60-第二电磁阀；7-固定架；8-液位识别传感器；9-加热模块；10-温度搅拌风机；11-上护盖。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请一并参阅图1至图6，现对本发明提供的变压器油样品中溶解气体分离自动脱气装置进行说明。所述变压器油样品中溶解气体分离自动脱气装置，包括恒温箱1，所述恒温箱1内设有加热模块9，用于提供恒定温度；

密封容器2，包括筒体和与所述筒体滑动密封配合的活塞，所述活塞设有用于密封的橡胶圈，所述筒体的一端设有用于密封的橡胶塞，用于盛载待分离的变压器绝缘油样品；

机械振荡脱气模块3，设置于所述恒温箱1内，用于放置所述密封容器2并对所述密封容器2按照一定频率和振幅进行振荡，使绝缘油样品中的溶解气体浓度达到气、液两相平衡；

自动计量及取气模块4，设置于所述恒温箱1内且位于所述机械振荡脱气模块3的一侧，用于计量所述密封容器2内的绝缘油样品体积及脱出的气体体积，并推动所述密封容器2的活塞，完成所述密封容器2内油体积的调整或者推出密封容器内的样品气体；

三维机械手模块5，设有排油机构和取补气针55，设置于所述恒温箱1之上，用于上下左右移动抓取和放回所述密封容器2，并排出所述密封容器2内多余的油样品和抽取所述密封容器2内的样品气体；

控制模块，所述加热模块9、所述机械振荡脱气模块3和所述自动计量及取气模块4均与所述控制模块相连。

本发明提供的变压器油样品中溶解气体分离自动脱气装置，与现有技术相比，利用三维机械手模块5对密封容器2抓取和放回所述密封容器2，并抽取所述密封容器2内多余的油样品和抽取所述密封容器2内的样品气体，与自动计量和取气模块配合，实现对密封容器2内的油样品精确定量、补入载气及抽取脱出的气体，利用机械振荡脱气模块3实现对油样品的振荡脱气，从油样品定量计量、补气、恒温振荡脱气、脱出气体转移到气体定量计量，采用控制模块实现自动控制。与色谱仪相连后可直接将脱出气体送入色谱仪进行分析，无需对色谱仪进行改进。

本发明的技术特点是将绝缘油样品预处理中的诸多环节实现机械自动化，将三维机械定位系统和传感器技术引用到本发明中应用。通过对绝缘油样品处理过程中各个环节进行精确的过程控制，提高绝缘油样品数据分析的重复性和准确性，提高工作效率，规避了人为因素对数据分析的影响。

该方法主要适用于发电企业、供电企业及相关电力行业中的充油电气设备绝缘油组分含量检测前的预处理。即在气相色谱仪对绝缘油样品检测前，完成绝缘油样品中的溶解气体分离和自动进样两个过程，提升了现有的色谱分析预处理的技术手段、缩短色谱分析周期，提高工作效率，减少人工操作，实现绝缘油样品注油、脱气、进样及色谱分析等环节的自动化，提高色谱仪的检测精度，大幅度降低人为操作误差影响。

其中，在恒温箱上设有上护盖，用于在三维机械手模块非操作期关闭恒温箱上留设的进出口，主要是在恒温振荡期间保证恒温箱内的温度恒定。

进一步说明的是，本实施例中，密封容器2为圆柱形，包括圆柱形的筒体和与所述筒体滑动密封配合的活塞，筒体的另一端设有橡胶塞，采用玻璃制成，筒体上设有容量刻度，其结构与注射器的结构相同，排油机构的排油针58和取补气针55与密封容器2的结构相同，也与注射器的结构相同，其与密封容器2区别的地方是在橡胶塞的部位设有针头，用于穿过橡胶塞插入密封容器2内抽取气体或液态，或注入气体或液体。

进一步地，请一并参阅图7至图10，作为本发明提供的变压器油样品中溶解气体分离自动脱气装置的一种具体实施方式，所述机械振荡脱气模块3包括托盘架36、振荡滑台35、用于放置所述密封容器2的振荡托盘31、用于旋转所述振荡托盘31的旋转步进电机34和用于振荡所述振荡托盘31的振荡步进电机33，所述旋转步进电机34安装于所述振荡滑台35上并与所述振荡托盘31相连，所述振荡步进电机33与所述振荡滑台35相连，所述振荡滑台35支撑于所述托盘架36上，所述托盘架36与所述恒温箱1的底板固定相连，所述振荡托盘31上设有多个用于插入所述密封容器2的孔位37，所述托盘架36上设有用于锁紧所述密封容器2的锁定机构32。

本发明提供的机械振荡模块参照GB/T 17623标准的相关要求进行设计，满足往复振荡频率275次/min±5次/min，振幅35mm±3mm，控温精度±0.3℃。机械振荡模块固定在一个具有自动开门装置的恒温箱1内，密封容器2为注射器，注射器头部高于尾部约5°，注射器出口在下部。在恒定温度环境下，机械振荡模块把放在密封容器2内已经自动注入载气的绝缘油样品，按照一定频率和振幅进行往复振荡，使绝缘油中溶解气体在气、液两相达到分配平衡。同时为了配合三维机械手模块5的动作，机械振荡模块可通过旋转步进电机34将注射器的放置方向调整到水平或竖直。

进一步地，请参阅图7至图10，作为本发明提供的变压器油样品中溶解气体分离自动脱气装置的一种具体实施方式，所述振荡托盘31包括两层装夹托盘体311和设置于两层所述装夹托盘体311之间且与两层所述装夹托盘体滑动相连的夹紧托盘体312，所述夹紧托盘体312与所述锁定机构32相连，所述旋转步进电机34与所述装夹托盘体311相连，所述夹紧托盘体312和两层所述装夹托盘体311上设置的所述孔位37一一对应，所述夹紧托盘体在所述锁定机构的作用下左右滑动，使所述夹紧托盘体上的孔位与所述装夹托盘体上的孔位错位而夹紧所述密封容器。本实施例通过上下孔位的错位，实现对密封容器的夹紧。

进一步地，参阅图7至图10，作为本发明提供的变压器油样品中溶解气体分离自动脱气装置的一种具体实施方式，所述锁定机构32为电磁铁，所述夹紧托盘体为弹性橡胶件，两层所述装夹托盘体的两侧分别设有连接板，所述夹紧托盘体的一侧设有穿过相应一侧的所述连接板与所述电磁铁相连的电磁铁芯，所述夹紧托盘体的另一侧设有穿过相应一侧的所述连接板的导向轴38，所述导向轴与相应一侧的所述连接板滑动配合。通过电磁铁控制夹紧托盘体作用滑动，使上下孔位错位，夹紧密封容器，同时，由于夹紧托盘体为弹性橡胶件，具有弹性，可进一步夹紧密封容器且不会对密封容器造成伤害。

进一步地，请参阅图1至图6，作为本发明提供的变压器油样品中溶解气体分离自动脱气装置的一种具体实施方式，所述三维机械手模块5包括设置于所述恒温箱1之上的支架，所述支架上设有X向滑轨54和与所述X向滑轨54滑动配合的X向滑块，所述X向滑块上设有Y向滑轨和与所述Y向滑轨滑动配合的Y向滑块51，所述Y向滑块51上连接有第一Z向滑轨53和第二Z向滑轨52，所述第一Z向滑轨53和所述第二Z向滑轨52上分别设有上下移动的第一Z向滑块56和第二Z向滑块，所述排油机构的排油针58设置于所述第一Z向滑块56上，所述取补气针55设置于所述第二Z向滑块上，所述第一Z向滑块56的下端设有用于抓取所述密封容器2的机械手59。其中，机械手59为三爪卡盘。

本实施例中，三维机械手模块5包括两个Z向滑块和一套精密注射器定量自动进样系统。主要用来完成注射器位置转移、洗脱载气补气，样品抽取进样等。通过三维机械手模块5的动作，将注射器也即密封容器2的位置从机械振荡托盘31转移到自动计量及取气模块4，再从自动计量及取气模块4转移到振动托盘，完成绝缘油样品定量和注射器脱出气体取样等工作。

其中，三维机械手模块5中，每一个方向的滑块均包括用于移动的步进电机和用于限位的位置传感器，通过位置传感器确定滑块的零点，滑块的移动依靠步进电机带动同步皮带从而带动滑块的移动，取补气针55和排油机构的排油针58均通过步进电机控制，各步进电机在图中有显示且为常规的手段即可实现，这里不再一一标号说明。

三维机械手模块5包括X轴、Y轴和Z轴三维方向，可以在三维空间内按照设定的位置自动寻址。按照预定的程序，完成从取气口抽气载气自动冲洗针管，完成样品针管内自动补气。完成样品抽取进样等操作。

其中，所述排油针58安装的所述第一Z向滑块56为排废油机械臂，可以通过第一Z向滑块56的移动插入所述密封容器的橡胶塞进行废油排出。在废油排出管路中增加由第一电磁阀57控制的载气吹扫，有效防止了绝缘油样品的交叉污染问题。

进一步地，请参阅图1至图6，作为本发明提供的变压器油样品中溶解气体分离自动脱气装置的一种具体实施方式，所述第一Z向滑块56上还设有与所述排油针58连通的排油管，所述排油针58和所述排油管之间设有第一电磁阀57。

进一步地，参阅图3至图6，作为本发明提供的变压器油样品中溶解气体分离自动脱气装置的一种具体实施方式，所述自动计量及取气模块4包括设置于所述恒温密闭箱内侧壁的液位识别传感器8和用于固定所述密封容器2的固定架7，用于推动所述密封容器2的活塞的步进推杆机构设置于所述密封容器2的下方。液位传感器是基于图像识别的激光位移传感器，通过对液面或活塞位置到注射器顶端的距离的测量来判断针管内的液体或气体体积。

本发明中自动计量及取气模块4主要利用激光位移传感器对绝缘油样品体积识别和脱出气体后的气体体积识别系统。激光位移传感器采用三角测量后投影转换方式，形成图像轮廓，通过对特定标识图像轮廓尺寸的识别，自动计算出试油体积和脱气体积。在自动计量及取气模块4底部安装一个步进推针机构，用于推动注射器的针芯，完成试油体积的调整或者推出注射器内的样品气体等。

进一步地，请参阅图3至图6，作为本发明提供的变压器油样品中溶解气体分离自动脱气装置的一种具体实施方式，所述步进推杆机构包括用于推动所述密封容器的所述活塞的推杆步进电机，所述推杆步进电机与所述控制模块相连。

进一步地，所述恒温密闭箱体的内侧壁设有温度搅拌风机10，所述温度搅拌风机10与所述控制模块相连。

请参阅图3至图6，本发明的目的在于提供一种变压器油样品中溶解气体分离自动脱气方法，利用上述任一项所述的装置，包括：

通过调整密封容器的活塞的位置使得油样品体积达到预设值；

注入预设的载气体积到所述密封容器2；

所述密封容器2内的油样品按照一定频率和振幅进行机械振荡脱气，使油样品中的溶解气体达到气、液两相平衡分配；

计量经所述机械振荡脱气后的所述密封容器2内的脱出气体，抽取预设体积的所述脱出气体至用于绝缘油组分分析的色谱仪。

本发明提供的自动脱气方法的一个具体实施例如下：

一、设备开机、稳定。

采用统一定制的100mL密封玻璃注射器装绝缘油样品，为统一起见，盛装油样品的密封玻璃注射器称为密封容器2，将绝缘油样品放入机械振荡托盘31中，要求装入密封容器2的样品体积大于等于设定值40mL，并保证密封容器2内部无外部引入气泡。样品托盘一次可以放入最多15个样品。其中也可以采用60mL密封玻璃注射器作为密封容器2。

二、自动调整试油体积

设备安装设定程序启动后，首先三维机械手按顺序抓取密封容器2到自动计量及取气模块4中，通过液位传感器测量得到试油体积，调整试油体积。如果试油体积大于设定值，则启动试油体积调整程序，排油管从上部插入密封容器2，密封容器2下部利用直线步进电机缓慢推动活塞调节试油体积到设定值，这样多余的废油通过排油管排入废油桶。

排油操作流程：首先通过X轴和Y轴的定位移动到所要操作的密封容器2上方，通过步进电机带动第一Z向滑块56的移动控制排油针58插入密封容器2上部的橡胶塞。打开第一电磁阀57，底部推杆步进电机推动活塞缓慢移动把多余的油排出，在排油的过程中通过激光位移传感器的实时扫描，控制推杆步进电机的行程。从而准确的调整密封容器内的试油体积到设定值，比如调整为40mL。

三、自动补气

试油体积调整到设定值后，推针步进电机复位，密封容器2的推杆处于自由移动状态，利用第二Z向滑块上的1mL取样注射器(也即取补气针55)从取气口抽取预设的载气体积到密封容器。如设定5mL抽取5次。补气完毕的密封容器由三维机械手转移回原来机械振荡托盘31的位置。如有多个样品，逐次完成以上工作。

四、机械振荡脱气

全部密封容器2试油体积调整和补气完成并移回到机械振荡托盘31后，关闭震荡箱体上盖。启动机械振荡程序，机械振荡托盘31上的电磁锁定机构32各个密封容器2。密封容器2的角度由竖直转动85度，到水平状态。启动温度控制程序，当恒温箱1内的温度到达设定值后，开始进行水平往复振荡，控制振荡幅度35mm，频率275次/min。振荡20分钟，静止10分钟。静止时间到后，密封容器2转回至竖直状态，电磁锁定机构32松开，并进入下一个流程。振荡托盘31有竖直和水平两个状态，振荡步进电机33用于控制托盘往复振荡和振荡托盘31回归原位。

五、脱气体积计量和自动进样

机械振荡完成的密封容器2，再次由机械手抓取到自动计量及取气模块4。通过激光位移传感器识别并读取脱气后的气体体积，脱气体积读取完成后，取补气针55从取气口自动抽取载气冲洗取补气针1～2次，冲洗完成后，取补气针55移动到密封容器2上方，并插入密封容器2，启动推杆步进电机使得活塞杆移动设定距离，使得密封容器内保持正压。推针步进电机带动1mL精密注射器针芯(也即取补气针55)移动往上移动设定的距离，抽取1mL气体，第二Z向滑块上移，并通过三维机械手模块5左右移动定位到到色谱仪的进样口上方，第二Z向滑块往下移动。移动到色谱仪的进样口完成自动进样，同时根据需求传输进样启动指令和脱气体积到色谱仪，色谱仪分析出油中溶解气体的组分含量。

如此重复，直到设定的样品全部完成。

其中，步进推杆机构包括激光位移传感器和直线推杆步进电机两个关键部件。激光位移传感器通过扫描密封容器的活塞杆的成像位置，计算出活塞杆的顶部到橡胶塞的距离，根据筒体的截面积计算出试油的体积。

脱气体积的识别：根据激光位移传感器扫描活塞顶部到针筒的距离，根据筒体的截面积计算出筒体内部气体和液体的体积和，然后减去液体的体积得出气体的体积。

推杆步进直线电机：根据需要推动活塞移动一定的行程，配合完成排油或排气操作。

本发明的特点：

绝缘油样品预处理的全部过程控制实现机械程序自动化，规避了人工干预。程序自动处理过程包括：样品定量计量、充入洗脱气、恒温振荡脱气、脱出气体转移、气体定量计量、色谱仪进样等六个环节。

其做样分析结果的重复性和数据可信度，远高于人工操作。避免了人工操作环节可能出现的各种操作偏差。

自动脱气装置可以和常见的气相色谱仪连接，无需对现有的色谱仪进行结构改造。

震荡脱气过程完全符合现有的国家标准中对振幅及频率和温度等要求。与传统手工分析方法的分析结果具有可比性。

高精度的激光位移传感器实现油样和气体体积的快速精确计量。

三维机械手模块设计为X、Y、Z三轴机械臂实现密封容器及针管的转移、样品补气、自动取样移动到色谱仪完成进样等操作。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.变压器油样品中溶解气体分离自动脱气装置，其特征在于，包括：

恒温箱，所述恒温箱内设有加热模块，用于提供恒定的温度；

密封容器，包括筒体和与所述筒体滑动密封配合的活塞，所述活塞设有用于密封的橡胶圈，所述筒体的一端设有用于密封的橡胶塞，用于盛载待分离的油样品；

机械振荡脱气模块，设置于所述恒温箱内，用于放置所述密封容器并对所述密封容器按照一定频率和振幅进行振荡，使绝缘油样品中的溶解气体达到气、液两相浓度动态平衡；

自动计量及取气模块，设置于所述恒温箱内且位于所述机械振荡脱气模块的一侧，用于计量所述密封容器内的绝缘油样品体积及脱出的气体体积，并推动所述密封容器的所述活塞，完成所述密封容器内油体积的调整或者推出所述密封容器内的样品气体；

三维机械手模块，设有排油机构和取补气针，设置于所述恒温箱之上，用于上下左右移动抓取和放回所述密封容器，并排出所述密封容器内多余的油样品和抽取所述密封容器内的样品气体

控制模块，所述加热模块、所述机械振荡脱气模块和所述自动计量及取气模块均与所述控制模块相连。

2.如权利要求1所述的变压器油样品中溶解气体分离自动脱气装置，其特征在于，所述机械振荡脱气模块包括托盘架、振荡滑台、用于放置所述密封容器的振荡托盘、用于旋转所述振荡托盘的旋转步进电机和用于振荡所述振荡托盘的振荡步进电机，所述旋转步进电机安装于所述振荡滑台上并与所述振荡托盘相连，所述振荡步进电机与所述振荡滑台相连，所述振荡滑台支撑于所述托盘架上，所述托盘架与所述恒温箱的底板固定相连，所述振荡托盘上设有多个用于插入所述密封容器的孔位，所述托盘架上设有用于锁紧所述密封容器的锁定机构。

3.如权利要求2所述的变压器油样品中溶解气体分离自动脱气装置，其特征在于，所述振荡托盘包括两层装夹托盘体和设置于两层所述装夹托盘体之间且与两层所述装夹托盘体滑动相连的夹紧托盘体，所述夹紧托盘体与所述锁定机构相连，所述旋转步进电机与所述装夹托盘体相连，所述夹紧托盘体和两层所述装夹托盘体上设置的所述孔位一一对应，所述夹紧托盘体在所述锁定机构的作用下左右滑动，使所述夹紧托盘体上的孔位与所述装夹托盘体上的孔位错位而夹紧所述密封容器。

4.如权利要求3所述的变压器油样品中溶解气体分离自动脱气装置，其特征在于，所述锁定机构为电磁铁，所述夹紧托盘体为弹性橡胶件，两层所述装夹托盘体的两侧分别设有连接板，所述夹紧托盘体的一侧设有穿过相应一侧的所述连接板与所述电磁铁相连的电磁铁芯，所述夹紧托盘体的另一侧设有穿过相应一侧的所述连接板的导向轴，所述导向轴与相应一侧的所述连接板滑动配合。

5.如权利要求2所述的变压器油样品中溶解气体分离自动脱气装置，其特征在于，所述三维机械手模块包括设置于所述恒温箱之上的支架，所述支架上设有X向滑轨和与所述X向滑轨滑动配合的X向滑块，所述X向滑块上设有Y向滑轨和与所述Y向滑轨滑动配合的Y向滑块，所述Y向滑块上连接有第一Z向滑轨和第二Z向滑轨，所述第一Z向滑轨和所述第二Z向滑轨上分别设有上下移动的第一Z向滑块和第二Z向滑块，所述排油机构设置于所述第一Z向滑块上，所述取补气针设置于所述第二Z向滑块上，所述第一Z向滑块的下端设有用于抓取所述密封容器的机械手。

6.如权利要求1所述的变压器油样品中溶解气体分离自动脱气装置，其特征在于，所述第一Z向滑块上还设有与所述排油机构的排油针连通的排油管，所述排油针和所述排油管之间设有第一电磁阀。

7.如权利要求1所述的变压器油样品中溶解气体分离自动脱气装置，其特征在于，所述自动计量及取气模块包括设置于所述恒温密闭箱内侧壁的液位识别传感器和用于固定所述密封容器的固定架，用于推动所述密封容器的活塞的步进推杆机构设置于所述密封容器的下方。

8.如权利要求1所述的变压器油样品中溶解气体分离自动脱气装置，其特征在于，所述步进推杆机构包括用于推动所述密封容器的所述活塞的推杆步进电机，所述推杆步进电机与所述控制模块相连。

9.如权利要求1所述的变压器油样品中溶解气体分离自动脱气装置，其特征在于，所述恒温密闭箱体的内侧壁设有温度搅拌风机，所述温度搅拌风机与所述控制模块相连。

10.变压器油样品中溶解气体分离自动脱气方法，其特征在于，利用如权利要求1-9任一项所述的装置，包括：

通过调整密封容器的活塞的位置使得油样品体积达到预设值；

注入预设的载气体积到所述密封容器；

所述密封容器内的油样品按照一定频率和振幅进行机械振荡脱气，使油样品中的溶解气体达到气、液两相平衡分配；

计量经所述机械振荡脱气后的所述密封容器内的脱出气体，抽取预设体积的所述脱出气体至用于绝缘油组分分析的色谱仪。