CN108387289A - 一种安装在注放油管上的压敏式变压器油位计 - Google Patents

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张鑫
满玉岩
马昊
刘力卿
冯军基
魏菊芳
王恩
文清丰
王伟
王楠
姚创
段明辉
朱旭亮
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State Grid Tianjin Electric Power Co Ltd
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State Grid Tianjin Electric Power Co Ltd
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/14Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measurement of pressure

Abstract

本发明涉及一种安装在注放油管上的压敏式变压器油位计,其主要技术特点是:包括油位计本体、蝶阀、油位计表盘、压力传感器及油位计测量电路,所述油位计本体通过蝶阀垂直安装在注放油管下端,所述油位计表盘安装在油位计本体外侧,所述压力传感器安装在油位计本体内并位于蝶阀外侧,所述油位计测量电路安装在油位计本体内并通过电源及信号电缆与外部设备相连接。本发明设计合理,其通过压力传感器测取变压器油的压力并将其转换为油位计至油面的高度,同时通过变压器实时运行温度进行高度修正,从而实现对变压器胶囊式或隔膜式储油柜油位的准确测量及实时监测功能,起到远程监视油位的作用,具有测量准确、可靠性能高且便于读取等特点。

Description

一种安装在注放油管上的压敏式变压器油位计
技术领域
[0001] 本发明属于变压器技术领域,尤其是一种安装在注放油管上的压敏式变压器油位 计。
背景技术
[0002] 目前在运的大型电力变压器主要是油浸式变压器,变压器油在变压器运行中起到 绝缘和冷却的作用。若变压器油位过高,有可能在高温或重负载时导致油箱内压力过大,造 成溢油或压力释放阀动作;若变压器油位过低,有可能使高压部分失去油的保护而裸露,造 成击穿或放电;同时,油位还可以反映油箱密封情况,便于及时发现渗油或漏油。因此,及时 准确监测油位对变压器安全运行十分重要。
[0003] 变压器油位计是指示储油柜中油面高度的装置。目前,变压器油位计主要有浮子 指针式和油管式两种,一般装设于储油柜侧壁,均为机械指示表计,其存在以下缺点:(1)无 法远程监视油位,只能通过运维人员到变压器所在位置就地读取油位计获取油位信息;(2) 故障率高,经常因为油管式油位计胶囊破损、浮子指针式油位计浮球卡涩等原因导致出现 “假油位”;⑶难以读数,由于油位计装设位置高、表盘小,运维人员站在变压器下方会由于 观察视角太小无法读数,站在远处观察又因为距离太远而难以看清,同时随着运行时间的 增加,表盘内经常出现进水、油污等情况,进一步影响读数。
[0004] 申请人以“油位计”为关键词检索,检索到专利文献“一种变压器储油柜的油位计 结构”(专利公开号:CN106092267A),该专利介绍了一种由连杆、浮球和胶囊构成的新型油 位计结构,原理简单、可靠性高,但是仍为机械式油位计,无法实现远程油位监控;其他检索 结果同样未见可以实现远程监测功能的油位计。以“油位计+压力”为关键词检索,检索到专 利文献“用于测量变压器储油柜油位的巡检仪”(CN107367313A),该专利提出了一种通过压 力检测油位的装置,但是并非用于变压器的油位计,而是一种巡检仪。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种测量准确、可靠性高、读取测量 数据方便且能够实现油位远程读取功能的安装在注放油管上的压敏式变压器油位计。
[0006] 本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的:
[0007] 一种安装在注放油管上的压敏式变压器油位计,包括油位计本体、蝶阀、油位计表 盘、压力传感器及油位计测量电路,所述油位计本体通过蝶阀垂直安装在注放油管下端,所 述油位计表盘安装在油位计本体外侧,所述压力传感器安装在油位计本体内并位于蝶阀外 侧,所述油位计测量电路安装在油位计本体内并通过电源及信号电缆与外部设备相连接。
[0008] 所述油位计测量电路包括温度计算模块、油位计算模块、油位显示与传送模块,所 述油位计算模块与温度计算模块、压力传感器及油位显示与传送模块相连接,所述压力传 感器、温度计算模块、油位计算模块、油位显示与传送模块通过电源及信号电缆与外部电源 相连接,所述温度计算模块通过电源及信号电缆采集温度计信号,所述油位计算模块通过 电源及信号电缆与校准信号相连接,所述油位显示与传送模块通过电源及信号电缆与油位 计表盘相连接用于油位显示。
[0009] 所述油位显示与传送模块还通过通过电源及信号电缆与变压器监控后台系统相 连接进行远程监测。
[0010] 所述电源及信号电缆包括绝缘铜导线和通信电缆,所述绝缘铜导线用于连接外部 电源,所述通信电缆用于连接温度计算模块、油位计算模块、油位显示与传送模块。
[0011] 所述压力传感器由压电陶瓷片构成。
[0012]本发明的优点和效果:
[0013] 1、本发明安装在变压器注放油管下端,通过压力传感器测取变压器油的压力并将 其转换为油位计至油面的高度,同时通过变压器实时运行温度进行高度修正,从而实现对 变压器胶囊式或隔膜式储油柜油位的准确测量及实时监测功能,起到远程监视油位的作 用,其测量准确且精度高。
[0014] 2、本发明采用静态器件且无转动的机械部件,替代了油位计胶囊或浮球等机械转 动部件,降低了装置故障率,提高了可靠性能。
[0015] 3、本发明将油位计表盘装设于注放油管下端,极大提高了运维人员就地读取油位 示数的便利性,同时液位还可通过变压器监控后台进行液位显示,实现了油位远程读取功 能。
附图说明
[0016] 图1是本发明的结构示意图;
[0017] 图2是本发明的测量电路方框图;
[0018] 图3为本发明的应用安装示意图;
[0019]图中,卜注放油管;2-蝶阀;3-压力传感器;4-油位计表盘;5-油位计本体;6-电源 及信号电缆;7-注放油阀;A1-储油柜;A2-注放油管;A3-油位计;A4-注放油阀;A5-呼吸器; A6-本体油箱。
具体实施方式
[0020] 以下结合附图对本发明实施例做进一步详述:
[0021] —种安装在注放油管上的压敏式变压器油位计,如图1所示,包括油位计本体5、蝶 阀2、油位计表盘4、压力传感器3及油位计测量电路,所述油位计本体通过蝶阀垂直安装在 注放油管1下端,在注放油管底部安装有注放油阀7;所述油位计表盘安装在油位计本体的 外侧用于本地显示油位,所述压力传感器安装在油位计本体内并位于蝶阀外侧,该压力传 感器由压电陶瓷片构成(也可以采用其他原理的传感器),当蝶阀打开时,该压力传感器不 仅可以将油压转换为电信号,而且起到隔绝变压器油的作用,使油位计本体构成一不含油 的腔体,所述油位计测量电路安装在油位计本体内的腔体内并通过电源及信号电缆6与外 部设备相连接。
[0022]如图2所示,所述油位计测量电路包括温度计算模块、油位计算模块、油位显示与 传送模块,所述油位计算模块与温度计算模块、压力传感器及油位显示与传送模块相连接, 该测量电路包括如下五个接口 :各温度计信号接口、电源接口、校准信号接口、本地油位信 号接口、后台系统油位信号接口,测量电路的上述接口使用电源及信号电缆与外部设备相 连接,其中,温度计算模块通过接口1 (各温度计信号接口)各温度计信号接口采集各个温度 计信号,外部电源通过接口 2 (电源接口)与压力传感器、温度计算模块、油位计算模块、油位 显示与传送模块相连接为上述模块供电;油位计算模块通过接口 3 (校准信号接口)与校准 信号相连接,油位显示与传送模块通过接口 4 (本地油位信号接口)与本地油位计表盘相连 接用于油位显示,油位显示与传送模块通过接口5 (后台系统油位信号接口)与变压器监控 后台系统相连接进行显示。上述接口中,电源接口采用绝缘铜导线连接,其余信号接口采用 通信电缆连接并采用RS485全双工通讯协议传输。
[0023]本发明的安装应用如图3所示,储油柜A1与本体油箱A6相连通并且储油柜位于本 体油箱的上端,在储油柜的上端设有呼吸器A5,在储油柜侧端底部设有注放油管A2,在注放 油管底部设有注放油阀A4,本发明的油位计A3垂直安装在注放油管下端。本发明可以根据 实际运维需要设置最高最低油位(如图中Hrnin和Hmax处),通过变压器监控后台系统设置油 位上下限的报警,因此,其测量的范围广泛。
[0024] 本发明的油位测量原理如下:
[0025]如图3所示,注放油管与变压器本体油箱及储油柜组成一个连通器,因此压力传感 器测得的压力即为上部油压,压强可以表示为:
[0026] P=pgh
[0027] 其中P为压力传感器处的压强,P为变压器油的密度,g为重力加速度,h为油位高 度。
[0028]可见压强主要与密度和油位高度有关,变压器油的密度与温度密切相关。以我国 油浸式变压器常用的克拉玛依25#油为例
[0029] p=P2〇+y (t-20)
[0030] y =-0.000648 (g/cm3)/°C
[0031] p2〇 = 0.895g/cm3
[0032] 其中t为变压器油的综合温度。经测算自冷、风冷、强油循环、强油导向等不同冷却 方式的变压器,t与变压器油面温度计示数Uu和绕组温度计示数twin之间的关系可以近似 拟合为:
[0033] t = 0.78t〇ii+0.22twin-l 3.7 °C
[0034] 若变压器有多个部位的油面温度计,t。^应采用多个温度计示数的平均值。
[0035]油面和绕组等各个温度计信号可以从测温装置直接传至油位计,也可以通过监控 后台进行数据交互,可将图2中的接口 1和接口 5可以合并。
[0036]需要强调的是,本发明所述的实施例是说明性的,而不是限定性的,因此本发明并 不限于具体实施方式中所述的实施例,凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出 的其他实施方式,同样属于本发明保护的范围。

Claims (5)

1. 一种安装在注放油管上的压敏式变压器油位计,其特征在于:包括油位计本体、蝶 阀、油位计表盘、压力传感器及油位计测量电路,所述油位计本体通过蝶阀垂直安装在注放 油管下端,所述油位计表盘安装在油位计本体外侧,所述压力传感器安装在油位计本体内 并位于蝶阀外侧,所述油位计测量电路安装在油位计本体内并通过电源及信号电缆与外部 设备相连接。
2. 根据权利要求1所述的一种安装在注放油管上的压敏式变压器油位计,其特征在于: 所述油位计测量电路包括温度计算模块、油位计算模块、油位显示与传送模块,所述油位计 算模块与温度计算模块、压力传感器及油位显示与传送模块相连接,所述压力传感器、温度 计算模块、油位计算模块、油位显示与传送模块通过电源及信号电缆与外部电源相连接,所 述温度计算模块通过电源及信号电缆采集温度计信号,所述油位计算模块通过电源及信号 电缆与校准信号相连接,所述油位显示与传送模块通过电源及信号电缆与油位计表盘相连 接用于油位显示。
3. 根据权利要求2所述的一种安装在注放油管上的压敏式变压器油位计,其特征在于: 所述油位显示与传送模块还通过通过电源及信号电缆与变压器监控后台系统相连接进行 远程监测。
4. 根据权利要求1至3任一项所述的一种安装在注放油管上的压敏式变压器油位计,其 特征在于:所述电源及信号电缆包括绝缘铜导线和通信电缆,所述绝缘铜导线用于连接外 部电源,所述通信电缆用于连接温度计算模块、油位计算模块、油位显示与传送模块。
5. 根据权利要求1至3任一项所述的一种安装在注放油管上的压敏式变压器油位计,其 特征在于:所述压力传感器由压电陶瓷片构成。
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