CN109813828A - 气体热稳定检测系统、方法和装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种气体热稳定检测系统、方法和装置。所述系统包括：气体循环加热装置和气相色谱质谱检测设备；气体循环加热装置包括气源输入口、气体输出口和加热模块，气源输入口用于连接气源，气体输出口连接气相色谱质谱检测设备，气源中的待检测气体从气源输入口输入气体循环加热装置，加热模块对待检测气体进行加热，并且通过气体输出口将气体循环加热装置中的气体输出至气相色谱质谱检测设备中进行检测。本发明可以模拟电气设备环境，对新型绝缘气体进行热稳定性测试。

Description

气体热稳定检测系统、方法和装置

技术领域

本申请涉及电气开关领域，特别是涉及一种气体热稳定测量方法、装置、计算机设备和存储介质。

背景技术

在电气开关技术领域，常用的绝缘气体是SF6，SF6的GWP值高，可能造成显著的温室效应。随着全球气候变暖，人们对于环境的重视程度越来越高，正在寻求新型绝缘气体，以改善其对温室效应的影响。目前，绝缘气体C5F10O等已表现出优越的绝缘性能，并且其低毒/无毒性以及较低的GWP值，已引起电气绝缘领域企业及学者的高度关注，具有潜在替代SF6的应用前景。

然而，此类新型绝缘气体在充入电气设备中后，不可避免的会经历电气设备局部过热过程，而这些局部过热点/面可能会造成绝缘气体的化学反应，产生一些有害的气体/液体产物，对电气设备的安全运行造成潜在的威胁。为此，需要对新型绝缘气体的热稳定性能进行测试。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够解决新型绝缘气体热稳定性测试问题的气体热稳定检测系统、方法和装置。

一种气体热稳定检测系统，所述系统包括：

气体循环加热装置和气相色谱质谱检测设备；

所述气体循环加热装置包括气源输入口、气体输出口和加热模块；

所述气源输入口用于连接气源；所述气体输出口连接所述气相色谱质谱检测设备；

气源中的待检测气体从所述气源输入口输入所述气体循环加热装置，所述加热模块对所述待检测气体进行加热，并且通过所述气体输出口将所述气体循环加热装置中的气体输出至所述气相色谱质谱检测设备中进行检测。

在其中一个实施例中，所述气体循环加热装置包括：气体泵；所述气体泵用于控制所述气体循环加热装置中气体的流速。

在其中一个实施例中，还包括：真空泵；所述气体循环加热装置包括：气压控制口；所述气压控制口与所述真空泵连接；所述真空泵用于控制所述气体循环加热装置中的气压。

在其中一个实施例中，所述气体输出口上设置了第一阀门；所述气体循环加热装置中设置了第二阀门；所述第一阀门开启时，所述第二阀门关闭；所述第二阀门开启时，所述第一阀门关闭。

在其中一个实施例中，所述第一阀门和所述第二阀门均为电磁阀；通过时间继电器对所述电磁阀进行所述开启和所述关闭的控制。

在其中一个实施例中，所述加热装置包括：气密腔体和加热单元；所述加热单元设置与所述气密腔体内；所述气密腔体包括：第一输入口和第二输入口；气源中的待检测气体从所述气源输入口输入后，从所述第一输入口/第二输入口输入所述气密腔体内，所述加热单元对所述气密腔体内的气体进行加热，并从所述第二输入口/第一输出口输出。

在其中一个实施例中，所述加热单元连接温控装置；通过温控装置设置气体热稳定检测系统的加热温度。

一种气体热稳定检测方法，所述方法包括：

向气体热稳定检测系统中输入预设气压强度的待检测气体；

根据预先设置的检测温度，设置所述气体热稳定检测系统的加热温度；

当所述待检测气体的温度达到所述加热温度时，将所述待检测气体输入所述气体热稳定检测系统中的气相色谱质谱检测设备；

获取所述气相色谱质谱检测设备对所述待检测气体的检测数据，根据所述检测数据确定所述待检测气体的热稳定性。

在其中一个实施例中，还包括：检测所述气体热稳定检测系统中空气量是否小于预设值；若否，控制开启所述气体热稳定检测系统中的真空泵，将气体热稳定检测系统中的气压抽至预设气压强度。

一种气体热稳定检测装置，包括：

气体输入模块，用于向气体热稳定检测系统中输入预设气压强度的待检测气体；

温度设置模块，用于根据预先设置的检测温度，设置所述气体热稳定检测系统的加热温度；

温度检测模块，用于当所述待检测气体的温度达到所述加热温度时，将所述待检测气体输入所述气体热稳定检测系统中的气相色谱质谱检测设备；

检测模块，用于获取所述气相色谱质谱检测设备对所述待检测气体的检测数据，根据所述检测数据确定所述待检测气体的热稳定性。

上述气体热稳定检测系统、方法和装置，通过设置气体循环加热装置，待检测气体在气体循环加热装置中进行加热以及气体循环，另外设置气相色谱质谱检测设备，用于检测加热后的待检测气体，从而通过气相色谱质谱检测设备检测待检测气体的热稳定性，在具体实现上，气体循环加热装置包括气源输入口和气体输出口，气源输入口用于连接气源，气体输出口连接气相色谱质谱检测设备，因此，在进行气体热稳定测试时，从气源输入口输入一定量的待检测气体，待检测气体在气体循环加热装置中进行循环加热，然后通过气体输出口输出至气相色谱质谱检测设备中进行检测。本发明实施例，既模拟了电气设备的真实工作条件，也可以实现对气体热稳定的准确检测，从而确保气体充入电气设备中是具有同样的热稳定性。

附图说明

图1为一个实施例中气体热稳定检测系统的结构示意图；

图2为一个实施例中气体循环加热装置的结构示意图；

图3为另一个实施例中气体循环加热装置的结构示意图；

图4为又一个实施例中气体循环加热装置的结构示意图；

图5为一个具体实施例中气体循环加热装置的结构示意图；

图6为一个实施例中气体热稳定检测方法的流程示意图；

图7为一个实施例中气体热稳定检测装置的结构框图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在一个实施例中，如图1所示，提供了一种气体热稳定检测系统，所述系统主要包括：气体循环加热装置100和气相色谱质谱检测设备200，气体循环加热装置100包括气源输入口110、气体输出口120和加热模块130；气源输入口110用于连接气源；所述气体输出口120连接气相色谱质谱检测设备200；气源中的待检测气体从气源输入口110输入气体循环加热装置110，加热模块130对待检测气体进行加热，并且通过气体输出口120将气体循环加热装置130中的气体输出至气相色谱质谱检测设备200中进行检测。

上述气体热稳定检测系统，通过设置气体循环加热装置，待检测气体在气体循环加热装置中进行加热以及气体循环，另外设置气相色谱质谱检测设备，用于检测加热后的待检测气体，从而通过气相色谱质谱检测设备检测待检测气体的热稳定性，在具体实现上，气体循环加热装置包括气源输入口和气体输出口，气源输入口用于连接气源，气体输出口连接气相色谱质谱检测设备，因此，在进行气体热稳定测试时，从气源输入口输入一定量的待检测气体，待检测气体在气体循环加热装置中进行循环加热，然后通过气体输出口输出至气相色谱质谱检测设备中进行检测。本发明实施例，既模拟了电气设备的真实工作条件，也可以实现对气体热稳定的准确检测，从而确保气体充入电气设备中是具有同样的热稳定性。

在一实施例中，气体循环加热装置100由环形管道构成，待检测气体在管道中循环流动，并通过加热装置130加热至预设的温度，从而便于气相色谱质谱检测设备200进行检测。

具体的，管道可以选择φ3-φ6mm气路管，气路管可以是金属管或者塑料管。

在又一实施例中，如图2所示，气体循环加热装置100的环形管道中引出气源输入口110，气源输入口110的开启和关闭由阀门310控制，气体循环加热装置100的环形管道还引出气体输出口120，气体输出口120的开启和关闭由第一阀门320控制。通过阀门310可以控制待检测气体输入的量，通过第一阀门320可以控制待检测气体输出检测的时机，检测的时机指的是待检测气体在气体循环加热装置100中加热的程度或者是气体的加热时间。

在一实施例中，气体循环加热装置100中还设置了气体泵140，气体泵140用于控制气体循环加热装置100中气体的流速。在进行气体热稳定性检测时，可以通过设置气体泵140的转速，从而控制气体的流速，例如，设置气体循环加热装置100中气体的流速为1000mL/min。

另外，在又一实施例中，当阀门310开启时，向气体循环加热装置100中充入待检测气体，然后关闭阀门310，设置气体的流速为1000mL/min，循环时间为5min，从而可以保证气体循环加热装置100中的气体得到充分的加热，此时开启第一阀门320，气体泵140持续工作，促进气体循环加热装置100中的气体从气体输出口120输出。

在一实施例中，如图3所示，气体热稳定检测系统还包括真空泵400，气体循环加热装置100还包括气压控制口150，气压控制口150与真空泵400连接，真空泵400用于控制气体循环加热装置100中的气压。

在另一实施例中，在检测气体热稳定性之前，首先利用真空泵400将气体循环加热装置100抽至真空状态，从而开启阀门310，此时，通过气压计，通过测量气体循环加热装置100中的压强，获取充入气体循环加热装置100中待检测气体的量，例如，开启阀门310一段时间后，关闭阀门310，检测到气体循环加热装置100中的气压为0.1MPa，从而根据气体循环加热装置100中的容量，可以计算得到充入的待检测气体的量。因此，真空泵400还可以将气体循环加热装置100抽至真空状态。

在又一实施例中，通过阀门330控制气压控制口150的开启和关闭，在真空泵400工作时，阀门330开启，从而使真空泵400和气体循环加热装置100连通。

在一实施例中，若气体循环加热装置100中存在杂质，也会导致检测结果不准确。如图4所示，气体循环加热装置100中还包括回收口160，回收口160连接气相色谱质谱检测设备200的气体出口，气体出口即检测过的尾气出口。在进行一次气体检测时，若待检测气体为有毒气体或者分解之后存在有毒气体，则可以通过开启真空泵400，将气体循环加热装置100和气相色谱质谱检测设备200的气体抽空，以待下次使用。

另外，在气体输出口120和回收口160之间，还设置有第二阀门340，具体的，第一阀门320和第二阀门340的逻辑如下：第一阀门320开启时，第二阀门340关闭；第二阀门340开启时，第一阀门320关闭。

具体的，第一阀门320和第二阀门340可以是电磁阀，由时间继电器对电磁阀的开启和关闭进行控制，具体的，例如，设置气体循环加热装置100的加热时间为5min，那么设置第二阀门340的关闭时间为5min之后，而第一阀门320的开启时间是5min之后。

在一实施例中，图5为加热装置的结构示意图，加热装置包括气密腔体131和加热单元132，加热单元132设置在气密腔体131内，气密腔体131包括第一输入口和第二输入口，第一输入口和第二输入口分别分布在气密腔体131的两端。当第一输入口为气体输入端时，第二输入口为气体输出端；当第二输入口为气体输入端时，第一输入口为气体输出端。通过气密腔体131可以实现对气体循环加热装置100进行扩容，从而可以输入更多的待检测气体，从而保证检测的准确性。

在另一实施例中，加热单元131连接温控装置，通过温控装置设置气体热稳定检测系统的加热温度。

具体的，温控装置为可以设置温度，例如：当设置加热温度为500℃，采用PID控制的方式，保持将气体热稳定检测系统的加热温度维持在500℃，以确保维持500℃充分检测待检测气体在500℃时的热稳定性。

在又一实施例中，气压计设置在气密腔体131，由于气体循环加热装置100的容量主要集中在气密腔体131，因此在气密腔体131上设置气压计，可以较为准确的检测气体循环加热装置100的气压。

在一具体实施例中，待检测气体为全氟异丁腈(C4F7N)，气压计选择为常规气压计(0-1MPa)，气相色谱质谱检测设备200采用气相色谱质谱联用仪，气相色谱质谱联用仪的进样方式为自动六通气体进样阀进样，或者气体顶空进样装置，也可以采用分流/不分流进样口，气相色谱质谱联用仪200还配置有质谱检测器，真空泵400采用常规真空泵，真空泵400还配置有尾气吸收装置，尾气吸收装置为装填有吸附剂的气体吸收管。

在一个实施例中，如图6所示，提供了一种气体热稳定检测方法，可以运用在上述气体热稳定检测系统中，在气体热稳定检测系统中执行该方法时，主要包括以下步骤：

步骤602，向气体热稳定检测系统中输入预设气压强度的待检测气体。

气体热稳定检测系统包括气体循环加热装置和气相色谱质谱检测设备，向气体热稳定检测系统输入预设气压强度的待检测气体，即向气体循环加热装置中输入待检测气体。预设气压强度可以通过压强计算公式，计算得到输入待检测气体的量。

步骤604，根据预先设置的检测温度，设置气体热稳定检测系统的加热温度。

检测温度可以根据本次检测需求进行设置，即可以设置点检测温度，也可以设置阶梯检测温度，通过检测温度，可以对应设置气体热稳定检测系统的加热温度。

气体循环加热装置还包括加热装置，通过加热装置，使气体热稳定检测系统的温度达到加热温度。

步骤606，当待检测气体的温度达到加热温度时，将待检测气体输入气体热稳定检测系统中的气相色谱质谱检测设备。

气相色谱质谱检测设备可以检测气体中的成分，通过将加热后的待检测气体输入气相色谱质谱检测设备可以检测加热后待检测气体的成分。

步骤608，获取气相色谱质谱检测设备对待检测气体的检测数据，根据检测数据确定待检测气体的热稳定性。

检测数据即待检测气体的成分，若成分中包含其他气体，则说明待检测气体发生了分解。

在一实施例中，还包括：检测气体热稳定检测系统中空气量是否小于预设值；若否，控制开启气体热稳定检测系统中的真空泵，将气体热稳定检测系统中的气压抽至预设气压强度。本实施例，用于确保在进行检测前，气体热稳定检测系统为真空状态，从而确保检测的准确性。

在一具体实施例中，待检测气体为全氟异丁腈(C4F7N)，气压计选择为常规气压计(0-1MPa)，气相色谱质谱检测设备采用气相色谱质谱联用仪，气相色谱质谱联用仪的进样方式为自动六通气体进样阀进样，或者气体顶空进样装置，也可以采用分流/不分流进样口，气相色谱质谱联用仪还配置有质谱检测器，真空泵采用常规真空泵，真空泵还配置有尾气吸收装置，尾气吸收装置为装填有吸附剂的气体吸收管，温控装置采用温控仪，在执行气体热稳定检测方法时，具体包括如下步骤：

(1)，组装气体热稳定检测系统，打开气源输入口并充入0.65MPa气体检测其气密性。待系统气密性良好，开动真空泵，开启气压控制口，将系统气压抽到1kPa左右。

(2)，关闭气压控制口，开启气源输入口充入全氟异丁腈至0.1MPa，然后关闭气源输入口，并开动气体泵，设定其流速为2000mL/min，循环5min，然后再次开动真空泵，开启气压控制口，将系统气压抽至1kPa左右。

(3)，检测气体循环加热装置中空气含量是否低于10ppm，若否，则跳转至(1)，若是，则跳转至(4)。

(4)，开启气源输入口充入全氟异丁腈至0.1Mpa，设定温控仪温度为800℃。

(5)，开启气体泵，由时间继电器第二阀门开启，第一阀门关闭，使系统内气体处于循环状态。

(6)，每隔5min，由时间继电器控制开启第一阀门，并关闭第二阀门，使循环气体流经气相色谱质谱的气动六通进样阀2min，并进行取样分析，完成后由时间继电器控制关闭第一阀门，并开启第二阀门，使系统重新处理循环状态。

(7)，测试完毕后，使用真空泵将系统内气体排出到尾气吸收装置。

本实施例中，所提供的测试环境真实模拟了电气设备的环境，从而在保证测试的有效性，另外，为了防止全氟异丁腈分解产生有毒气体，整个测试系统处于密闭环境，并且还提供尾气处理装置，从而保证了测试的安全性以对环境的友好性。

在一实施例中，如图7所示，提供一种气体热稳定检测装置，包括：气体输入模块702、温度设置模块704、温度检测模块706以及检测模块708。

气体输入模块702，用于向气体热稳定检测系统中输入预设气压强度的待检测气体；

温度设置模块704，用于根据预先设置的检测温度，设置所述气体热稳定检测系统的加热温度；

温度检测模块706，用于当所述待检测气体的温度达到所述加热温度时，将所述待检测气体输入所述气体热稳定检测系统中的气相色谱质谱检测设备；

检测模块708，用于获取所述气相色谱质谱检测设备对所述待检测气体的检测数据，根据所述检测数据确定所述待检测气体的热稳定性。

在其中一个实施例中，还包括预处理模块，用于检测所述气体热稳定检测系统中空气量是否小于预设值；若否，控制开启所述气体热稳定检测系统中的真空泵，将气体热稳定检测系统中的气压抽至预设气压强度。

关于气体热稳定检测装置的具体限定可以参见上文中对于气体热稳定检测方法的限定，在此不再赘述。上述气体热稳定检测装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种气体热稳定检测系统，所述系统包括：

气体循环加热装置和气相色谱质谱检测设备；

所述气体循环加热装置包括气源输入口、气体输出口和加热模块；

所述气源输入口用于连接气源；所述气体输出口连接所述气相色谱质谱检测设备；

气源中的待检测气体从所述气源输入口输入所述气体循环加热装置，所述加热模块对所述待检测气体进行加热，并且通过所述气体输出口将所述气体循环加热装置中的气体输出至所述气相色谱质谱检测设备中进行检测。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述气体循环加热装置包括：气体泵；

所述气体泵用于控制所述气体循环加热装置中气体的流速。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：真空泵；

所述气体循环加热装置包括：气压控制口；

所述气压控制口与所述真空泵连接；

所述真空泵用于控制所述气体循环加热装置中的气压。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，

所述气体输出口上设置了第一阀门；

所述气体循环加热装置中设置了第二阀门；

所述第一阀门开启时，所述第二阀门关闭；所述第二阀门开启时，所述第一阀门关闭。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，

所述第一阀门和所述第二阀门均为电磁阀；

通过时间继电器对所述电磁阀进行所述开启和所述关闭的控制。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述加热装置包括：气密腔体和加热单元；

所述加热单元设置与所述气密腔体内；

所述气密腔体包括：第一输入口和第二输入口；

气源中的待检测气体从所述气源输入口输入后，从所述第一输入口/第二输入口输入所述气密腔体内，所述加热单元对所述气密腔体内的气体进行加热，并从所述第二输入口/第一输出口输出。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述加热单元连接温控装置；

通过温控装置设置气体热稳定检测系统的加热温度。

8.一种气体热稳定检测方法，其特征在于，包括：

向气体热稳定检测系统中输入预设气压强度的待检测气体；

根据预先设置的检测温度，设置所述气体热稳定检测系统的加热温度；

当所述待检测气体的温度达到所述加热温度时，将所述待检测气体输入所述气体热稳定检测系统中的气相色谱质谱检测设备；

获取所述气相色谱质谱检测设备对所述待检测气体的检测数据，根据所述检测数据确定所述待检测气体的热稳定性。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在向气体热稳定检测系统中输入预设气压强度的待检测气体之前，还包括：

检测所述气体热稳定检测系统中空气量是否小于预设值；

若否，控制开启所述气体热稳定检测系统中的真空泵，将气体热稳定检测系统中的气压抽至预设气压强度。

10.一种气体热稳定检测装置，其特征在于，包括：

气体输入模块，用于向气体热稳定检测系统中输入预设气压强度的待检测气体；

温度设置模块，用于根据预先设置的检测温度，设置所述气体热稳定检测系统的加热温度；

温度检测模块，用于当所述待检测气体的温度达到所述加热温度时，将所述待检测气体输入所述气体热稳定检测系统中的气相色谱质谱检测设备；

检测模块，用于获取所述气相色谱质谱检测设备对所述待检测气体的检测数据，根据所述检测数据确定所述待检测气体的热稳定性。