CN108732104B - 一种光声光谱仪在线检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种光声光谱在线检测系统，包括：GIS设备，用于产生SF6分解产物气体；第一电磁阀，用于控制SF6分解产物气体的流通速度；减压控制组件用于对所述SF6分解产物气体进行调压；共振光声光谱仪，用于检测SF6分解产物气体中H2S气体的含量；非共振光声光谱仪，用于检测SF6分解产物气体中CO、CF4和SO2的含量；泄压储气组件，用于维持共振光声光谱仪、非共振光声光谱仪内的气压保持设定气压，并将SF6分解产物气体通过所述第一电磁阀输送至GIS设备。本发明利用共振光声光谱仪检测SF6分解产物气体中H2S气体的含量，利用非共振光声光谱仪检测SF6分解产物气体中CO、CF4和SO2三种气体的含量，将H2S气体的检测灵敏度提高到了1ppm，满足SF6气体分解产物在线监测的需求。
Description
技术领域
本发明涉及检测技术领域，特别是涉及一种光声光谱仪在线检测装置。
背景技术
光声光谱仪按照工作原理分为共振光声光谱仪和非共振光声光谱仪两种。非共振光声光谱仪的优点是可以使用宽波段光源，通过不同的滤光片实现对多种气体的检测，但其检测灵敏度相对共振光声光谱仪要低一到两个两级。共振光声光谱仪的优点是检测灵敏度高，但其光源为窄带光源通常使用红外激光器，每种检测气体需要一个相应波长的红外激光器。使用共振光声光谱来同时检测多种气体，需配备和检测气体种类数量一致的红外激光器，且在检测中要进行切换，结构复杂，成本极高，且切换后的激光光路自动校准目前难以做到，故共振光声光谱仪通常只能检测一种气体。
虽然英国kelman公司的Transfix变压器在线监测系统采用非共振光声光谱技术针对变压器油中溶解气体的在线检测，但该非共振光声光谱仪对部分气体的检测灵敏度无法满足GIS故障监测的需要，无法对GIS设备中的SF6分解产物气体进行在线的高精度检测。另外，SF6分解产物气体是温室气体，如果将采样后的SF6分解产物气体排放到空气中会对环境造成影响，同时降低设备中气室压力，造成设备损坏。基于上述问题，如何克服上述问题成为本领域亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种光声光谱在线检测系统，以实现同时对GIS设备中SF6分解产物气体进行在线的高精度检测。
为实现上述目的，本发明提供一种光声光谱在线检测系统，所述光声光谱在线检测系统包括：
GIS设备，用于产生SF6分解产物气体；所述SF6分解产物气体包括H2S、CO、CF4和SO2；
第一电磁阀，与所述GIS设备连通，用于控制SF6分解产物气体的流通速度；
减压控制组件，与所述第一电磁阀连通，用于对所述SF6分解产物气体进行调压，获得设定气压的SF6分解产物气体；
共振光声光谱仪，与所述减压控制组件连通，用于检测SF6分解产物气体中H2S气体的含量；
非共振光声光谱仪，与所述共振光声光谱仪连通，用于检测SF6分解产物气体中CO、CF4和SO2三种气体的含量；
泄压储气组件，分别与所述非振光声光谱仪、第一电磁阀连通，用于维持所述共振光声光谱仪、所述非共振光声光谱仪内的气压保持设定气压，并将SF6分解产物气体通过所述第一电磁阀输送至所述GIS设备。
可选的，所述减压控制组件包括：
减压阀，与所述第一电磁阀相连，用于对所述SF6分解产物气体进行调压，获得设定气压的SF6分解产物气体；
第二电磁阀，与所述减压阀相连，用于控制SF6分解产物气体的流通速度。
可选的，所述减压控制组件还包括：
第一压力计，设置在所述减压阀和第二电磁阀之间管路上，用于检测管路内的压力，获得第一压力；
流量计，设置在所述第二电磁阀和共振光声光谱仪之间管路上，用于检测管路内的流量。
可选的，所述减压控制组件还包括：
第二压力计，设置在所述第二电磁阀和共振光声光谱仪之间管路上，用于检测管路内的压力，获得第二压力。
可选的，所述泄压储气组件包括：
第三电磁阀，与所述非共振光声光谱仪连通，用于控制SF6分解产物气体的流通速度；
缓冲罐，用于存放SF6分解产物气体；
第四电磁阀，与所述缓冲罐相连，用于控制SF6分解产物气体流入所述缓冲罐或从所述缓冲罐内流出的速度；
第五电磁阀，分别与所述第一电磁阀、所述第三电磁阀、所述第四电磁阀相连，用于控制SF6分解产物气体流入GIS设备的速度；
电机和气缸，所述电机通过所述气缸分别与所述第三电磁阀、所述第四电磁阀、所述第五电磁阀连通，电机通过所述气缸维持所述泄压储气组件内的气压保持设定气压。
可选的，所述泄压储气组件还包括：
第三压力计，设置在所述第五电磁阀和所述第四电磁阀之间管路上，用于检测管路内的压力，获得第三压力。
可选的，所述泄压储气组件包括：
行程开关，设置在所述气缸内，与所述电机相连，用于控制电机开启和关闭。
可选的，所述GIS设备内的压力为0.4MPa。
可选的，所述设定气压为0.1Mpa。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明将共振光声光谱仪和非共振光声光谱仪集成在同一系统中，利用共振光声光谱仪检测SF6分解产物气体中H2S气体的含量，利用非共振光声光谱仪检测SF6分解产物气体中CO、CF4和SO2三种气体的含量，将H2S气体的检测灵敏度提高到了1ppm，满足了SF6气体分解产物在线监测的需求。
本发明提出了一套闭环在线取样及压力调整系统结构，系统能从高压的GIS设备气室中进行连续采样，并对采样的气体压力进行调整和稳定，保证了共振光声光谱仪和非共振光声光谱仪维持在设定压力，同时在检测完成后能将检测过的气体回充到GIS设备中，实现了气体的闭环在线取样，避免了污染环境。
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为本发明实施例光声光谱在线检测系统结构图；
其中，1、GIS设备，2、第一电磁阀，3、减压阀，4、第一压力计，5、第二电磁阀，6、第二压力计，7、流量计，8、共振光声光谱仪，9、非共振光声光谱仪，10、缓冲罐，11、第三电磁阀，12、第四电磁阀，13、气缸，14、电机，15、第三压力计，16、第五电磁阀。
具体实施方式
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。
本发明的目的是提供一种光声光谱在线检测系统，以实现同时对GIS设备中SF6分解产物气体进行在线的高精度检测。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例光声光谱在线检测系统结构图；如图1所示，本发明提供一种光声光谱在线检测系统，所述光声光谱在线检测系统包括：
GIS设备1，用于产生SF6分解产物气体；所述SF6分解产物气体包括H2S、CO、CF4和SO2；
第一电磁阀2，与所述GIS设备1连通，用于控制SF6分解产物气体的流通速度；
减压控制组件，与所述第一电磁阀2连通，用于对所述SF6分解产物气体进行调压，获得设定气压的SF6分解产物气体；
共振光声光谱仪8，与所述减压控制组件连通，用于检测SF6分解产物气体中H2S气体的含量；
非共振光声光谱仪9，与所述共振光声光谱仪8连通，用于检测SF6分解产物气体中CO、CF4和SO2三种气体的含量；
泄压储气组件，分别与所述非振光声光谱仪、第一电磁阀2连通，用于维持所述共振光声光谱仪8、所述非共振光声光谱仪9内的气压保持设定气压，并将SF6分解产物气体通过所述第一电磁阀2输送至所述GIS设备1。
本发明所述减压控制组件包括：
减压阀3，与所述第一电磁阀2相连，用于对所述SF6分解产物气体进行调压，获得设定气压的SF6分解产物气体；
第二电磁阀5，与所述减压阀3相连，用于控制SF6分解产物气体的流通速度。
本发明所述减压控制组件还包括：
第一压力计4，设置在所述减压阀3和第二电磁阀5之间管路上，用于检测管路内的压力，获得第一压力；
流量计7，设置在所述第二电磁阀5和共振光声光谱仪8之间管路上，用于检测管路内的流量。
本发明所述减压控制组件还包括：
第二压力计6，设置在所述第二电磁阀5和共振光声光谱仪8之间管路上，用于检测管路内的压力，获得第二压力。
本发明所述泄压储气组件包括：
第三电磁阀11，与所述非共振光声光谱仪9连通，用于控制SF6分解产物气体的流通速度；
缓冲罐10，用于存放SF6分解产物气体；
第四电磁阀12，与所述缓冲罐10相连，用于控制SF6分解产物气体流入所述缓冲罐10或从所述缓冲罐10内流出的速度；
第五电磁阀16，分别与所述第一电磁阀2、所述第三电磁阀11、所述第四电磁阀12相连，用于控制SF6分解产物气体流入GIS设备1的速度；
电机14和气缸13，所述电机14通过所述气缸13分别与所述第三电磁阀11、所述第四电磁阀12、所述第五电磁阀16连通，电机14通过所述气缸13维持所述泄压储气组件内的气压保持设定气压。
本发明所述泄压储气组件还包括：
第三压力计15，设置在所述第五电磁阀16和所述第四电磁阀12之间管路上，用于检测管路内的压力，获得第三压力。
本发明所述泄压储气组件包括：
行程开关，与所述电机14相连，用于控制电机14开启和关闭。
本发明所述GIS设备1内的压力为0.4MPa。
本发明所述设定气压为0.1Mpa
本发明所述共振光声光谱仪8为音叉式共振光声光谱仪8。
本发明所述泄压储气组件包括：
控制器，分别与所述第一压力计4、所述第二压力计6、所述第三压力计15和所述电机14相连，用于根据检测的第一压力、第二压力和第三压力控制电机14运转速度，进而调节气缸13运动的速度。
控制器，分别与第一电磁阀2、第二电磁阀5、第三电磁阀11、第四电磁阀12、第五电磁阀16相连，用于控制各电磁阀。
为了保证样品气具有足够的代表性，降低气路及气缸13死体积的影响及对采样气体压力进行调整的需要，在取样前需对气路进行泄压。泄压过程是关闭第一电磁阀2、第二电磁阀5、第三电磁阀11、第五电磁阀16、减压阀3，打开电第四电磁阀12，气缸13活塞向外运动使缓冲罐10内的压力下降，当活塞移动到最外端走完行程后，关闭第四电磁阀12，打开第一电磁阀2、第五电磁阀16，电机14推动气缸13活塞向里移动，将气缸13内的气体压到GIS气室内，这一过程叫做泄压。通过泄压，将管路及缓冲罐10内的压力降到0.1MPa左右后，再次打开第四电磁阀12，把气缸13内死体气体泄到缓冲罐10内，关闭第四电磁阀12，此时泄压储气组件、非共振光声光谱仪9内的光声池内以及共振光声光谱仪8的光声池内的压力维持在0.1MPa，取样泄压过程完成。
取样过程是通过打开减压阀3、第一电磁阀2、第二电磁阀5、第三电磁阀11，然后电机14带动气缸13活塞向外运动，从而使GIS设备1气室内的气体依次通过减压阀3、第一压力计4、第二电磁阀5、第二压力计6、流量传感器进入共振光声光谱仪8和非共振光声光谱仪9的光声池内，此时处在取样状态，当活塞触碰行程开关时，则关闭电机14、减压阀3、第二电磁阀5和第三电磁阀11，取样完成。取样过程中第一压力计4、第二压力计6、第三压力计15分别实时检测各管路内的压力，获得第一压力、第二压力和第三压力，所述控制器根据第一压力、第二压力和第三压力控制电机14运转速度，进而调节气缸13运动的速度，使共振光声光谱仪8和非共振光声光谱仪9的光声池内始终保持0.1MPa。
气体回充工作流程：
控制打开电机14，电机14推动活塞向里运动，打开第一电磁阀2和第五电磁阀16，气缸13内的气体只能通过第五电磁阀16和第一电磁阀2回充到GIS设备1气室中，系统处在气体回冲状态，当活塞触碰行程开关时，关闭电机14，SF6分解产物气体回充完成。
本发明将共振光声光谱仪8和非共振光声光谱仪9集成在同一系统中，利用共振光声光谱仪8检测SF6分解产物气体中H2S气体的含量，利用非共振光声光谱仪9检测SF6分解产物气体中CO、CF4和SO2三种气体的含量，将H2S气体的检测灵敏度提高到了1ppm，满足了SF6气体分解产物在线监测的需求。
本发明研发了一套闭环在线取样及压力调整系统结构，系统能从高压的GIS设备1气室中进行连续采样，并对采样的气体压力进行调整和稳定，保证了共振光声光谱仪8和非共振光声光谱仪9维持在设定压力，同时在检测完成后能将检测过的气体回充到GIS设备1中，实现了气体的闭环在线取样，避免了污染环境。
本发明通过设置第一压力计4、第二压力计6以及第三压力计15检测管路内的压力，获得第一压力、第二压力和第三压力，进而控制器根据第一压力、第二压力和第三压力进行调节气缸13运动的速度，进而提高控制精度。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
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；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (5)
1.一种光声光谱在线检测系统，其特征在于，所述光声光谱在线检测系统包括：
GIS设备，用于产生SF6分解产物气体；所述SF6分解产物气体包括H2S、CO、CF4和SO2；
第一电磁阀，与所述GIS设备连通，用于控制SF6分解产物气体的流通速度；
减压控制组件，与所述第一电磁阀连通，用于对所述SF6分解产物气体进行调压，获得设定气压的SF6分解产物气体；
共振光声光谱仪，与所述减压控制组件连通，用于检测SF6分解产物气体中H2S气体的含量；
非共振光声光谱仪，与所述共振光声光谱仪连通，用于检测SF6分解产物气体中CO、CF4和SO2三种气体的含量；
泄压储气组件，分别与所述非共振光声光谱仪、第一电磁阀连通，用于维持所述共振光声光谱仪、所述非共振光声光谱仪内的气压保持设定气压，并将SF6分解产物气体通过所述第一电磁阀输送至所述GIS设备；
所述泄压储气组件包括：
第三电磁阀，与所述非共振光声光谱仪连通，用于控制SF6分解产物气体的流通速度；
缓冲罐，用于存放SF6分解产物气体；
第四电磁阀，与所述缓冲罐相连，用于控制SF6分解产物气体流入所述缓冲罐或从所述缓冲罐内流出的速度；
第五电磁阀，分别与所述第一电磁阀、所述第三电磁阀、所述第四电磁阀相连，用于控制SF6分解产物气体流入GIS设备的速度；
电机和气缸，所述电机通过所述气缸分别与所述第三电磁阀、所述第四电磁阀、所述第五电磁阀连通，电机通过所述气缸维持所述泄压储气组件内的气压保持设定气压；
第三压力计，设置在所述第五电磁阀和所述第四电磁阀之间管路上，用于检测管路内的压力，获得第三压力；
行程开关，设置在所述气缸内，与所述电机相连，用于控制电机开启和关闭。
2.根据权利要求1所述的光声光谱在线检测系统，其特征在于，所述减压控制组件包括：
减压阀，与所述第一电磁阀相连，用于对所述SF6分解产物气体进行调压，获得设定气压的SF6分解产物气体；
第二电磁阀，与所述减压阀相连，用于控制SF6分解产物气体的流通速度。
3.根据权利要求2所述的光声光谱在线检测系统，其特征在于，所述减压控制组件还包括：
第一压力计，设置在所述减压阀和第二电磁阀之间管路上，用于检测管路内的压力，获得第一压力；
流量计，设置在所述第二电磁阀和共振光声光谱仪之间管路上，用于检测管路内的流量。
4.根据权利要求3所述的光声光谱在线检测系统，其特征在于，所述减压控制组件还包括：
第二压力计，设置在所述第二电磁阀和共振光声光谱仪之间管路上，用于检测管路内的压力，获得第二压力。
5.根据权利要求1所述的光声光谱在线检测系统，其特征在于，所述GIS设备内的压力为0.4MPa。
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