CN111579499A - 一种用于变压器油中溶解气体分离和检测的膜组件 - Google Patents
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Abstract
一种用于变压器油中溶解气体分离和检测的膜组件，包括：空芯光纤、油气分离膜和密封筒，密封筒设置有敞口，油气分离膜与密封筒敞口端密封连接，密封筒与油气分离膜构成的内部空间为内腔，空芯光纤伸入内腔，空芯光纤伸入内腔的部分的侧面设置多个空气孔，空芯光纤伸出内腔的部分与外部检测光路连接。本申请涉及油中溶解气体检测技术领域，有利于实现气体分离与气体检测的连续化运行，设计合理，简单高效，不影响电器设备的正常运行，真正实现变压器设备的在线精确监测。
Description
技术领域
本申请涉及油中溶解气体检测技术领域，尤其涉及一种用于变压器油中溶解气体分离和检测的膜组件。
背景技术
电气设备的安全可靠运行是避免电力系统重大事故的第一道防线，油纸绝缘设备是电力系统的重要组成部分，准确诊断油浸式电气设备的早期故障，及时掌握其油纸绝缘老化状态，做到防患于未然，是保证电网安全生产和实现设备高效检修的关键。
当油浸式电气设备发生故障或老化时，绝缘油和绝缘纸会发生分解产生各种反映故障性质和绝缘性能的物质，并溶解于油中，如故障气体H2、CH4、C2H2、C2H4、C2H6、CO和CO2等。故障气体的检测是变压器安全运行和正常维护的主要手段，传统的检测方法是先采用离线方法通过脱气装置将油中的溶解气体分离出来，再对混合气体检测两个关键步骤。这种方法需要先对溶解气体取样，再上样至专业检测仪器上进行检测，无法实现实时在线监测，且存在现场取样困难、检测周期长，操作复杂、影响电气设备正常工作等缺陷。
另一方面，油气分离主要采用振动脱气法、真空脱气法和膜脱气法等，气体检测往往采用气相色谱法、光谱法以及最近取得长足进步的光纤检测法等。
目前，尚不存在将油气分离与气体检测有效结合的装置，无法对油中溶解气体进行连续而高效的分离和检测。
发明内容
本申请提供了一种用于变压器油中溶解气体分离和检测的膜组件，以实现油中溶解气体分离与检测的连续化运行
本申请采用的技术方案如下：一种用于变压器油中溶解气体分离和检测的膜组件，包括：空芯光纤、油气分离膜和密封筒，所述密封筒设置有敞口，所述油气分离膜与所述密封筒敞口端密封连接，所述油气分离膜与所述密封筒构成的内部空间为内腔，所述空芯光纤伸入所述内腔，所述空芯光纤伸入所述内腔的部分的侧面设置多个空气孔，所述空芯光纤伸出所述内腔的部分与外部检测光路连接。
进一步的，所述密封筒为筒状结构且上下两底面均设置敞口，其上、下敞口处均设置所述油气分离膜，所述空芯光纤从所述油气分离膜的一面伸入所述内腔。
进一步的，所述密封筒为筒状结构且上下两底面均设置敞口，其上敞口处设置所述油气分离膜，其下敞口处设置密封片，所述空芯光纤从所述油气分离膜的一面插入所述内腔。
进一步的，所述密封筒为圆筒状管，内径为130μm-210μm，长度为50cm-100cm。所述密封片为圆片状，其直径为与密封筒内径相同。所述密封筒和所述密封片起到阻隔油与气的作用。
所述空芯光纤内径为20μm-50μm，外径为120μm-200μm，空芯光纤伸入密封筒的部分的侧面间隔0.5cm-1cm设置直径为10μm-20μm的空气孔，进入所述内腔的气体通过所述空气孔进入所述空芯光纤中等待下一步的检测。
进一步的，所述油气分离膜为高分子油气分离膜或陶瓷膜，均具有选择透过性，可直接将溶解于油中的气体分离出来。
所述空芯光纤包括反谐振光纤或带隙光纤。
所述密封筒、密封片的材料为橡胶、塑料或玻璃。
采用本申请的技术方案的有益效果如下：
一种用于变压器油中溶解气体分离和检测的膜组件，该装置浸泡在变压器油中，基于油气分离膜的选择透过性实现油气分离，分离后的气体从空芯光纤侧面设置的纳米级孔洞直接进入光纤空芯区域，再利用传统的光纤增强光谱技术对气体进行检测，该装置将油气分离膜与空芯光纤一体化结合，实现了气体分离与气体检测的连续化运行，设计合理、简单高效，不影响电气设备的正常工作，能够实现对变压器油中溶解气体的在线监测，为变压器在线监测、故障检测的实时性和高效性奠定了基础。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，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，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一种用于变压器油中溶解气体分离和检测的膜组件的正视剖面图；
图2为一种用于变压器油中溶解气体分离和检测的膜组件的另一种实施方式；
图3为一种用于变压器油中溶解气体分离和检测的膜组件的另一种实施方式；
图4为一种用于变压器油中溶解气体分离和检测的膜组件的另一种实施方式；
图示说明：其中1-空芯光纤，2-油气分离膜，3-密封筒，4-内腔，5-密封片。
具体实施方式
下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的系统和方法的示例。
具体实施例一：参见图1一种用于变压器油中溶解气体分离和检测的膜组件，包括：空芯光纤1、油气分离膜2和密封筒3，密封筒3设置一个敞口，油气分离膜2与密封筒3敞口密封连接，密封筒3与油气分离膜2构成的内部空间为内腔4。
密封筒3为圆筒状，内径为210μm，长度为100cm。密封筒3起到阻隔油和支撑膜的作用。
油气分离膜的外径为210μm，油气分离膜2的通孔直径与空芯光纤1外径相同，油中的溶解气体通过油气分离膜2的选择透过性进入内腔4。
空芯光纤1穿过油气分离膜2的通孔进入内腔4，空芯光纤1内径为50μm，外径为200μm，空芯光纤1伸入内腔4的部分的侧面间隔1cm设置直径为20μm的空气孔，使进入内腔4的气体通过空气孔进入空芯光纤1中。空芯光纤1伸出内腔4的部分与外部检测光路连接以实现对空芯光纤1内的气体的检测。
油气分离膜2为高分子油气分离膜或陶瓷膜。
空芯光纤1包括反谐振光纤或带隙光纤。
密封筒3的材料为橡胶、塑料或玻璃。
具体实施例二：参见图2一种用于变压器油中溶解气体分离和检测的膜组件的另一种实施方式，包括：空芯光纤1、油气分离膜2和密封筒3，密封筒3设置一敞口，油气分离膜2与密封筒3敞口密封连接，密封筒3与油气分离膜2构成的内部空间为内腔4。
密封筒3为圆筒状，内径为190μm，长度为85cm。密封筒3起到阻隔油和支撑膜的作用。油气分离膜2的外径为190μm。
空芯光纤1穿过密封筒3的通孔伸进内腔4，该通孔直径与空芯光纤1外径相同，油中的溶解气体通过油气分离膜2的选择透过性进入内腔4。
空芯光纤1内径为40μm，外径为180μm，空芯光纤1伸入密封筒3的部分的侧面间隔0.8cm设置直径为17μm的空气孔，使进入内腔4的气体通过空气孔进入空芯光纤1中。空芯光纤1伸出内腔4的部分与外部检测光路连接以实现对空芯光纤1内的气体的检测。
油气分离膜2为高分子油气分离膜或陶瓷膜。
空芯光纤1包括反谐振光纤或带隙光纤。
密封筒3的材料为橡胶或塑料或玻璃。
具体实施例三：参见图3一种用于变压器油中溶解气体分离和检测的膜组件的另一种实施方式，包括：空芯光纤1、油气分离膜2和密封筒3，密封筒3为圆筒状结构且上、下底面处均设置敞口，上、下敞口处均密封连接油气分离膜2，密封筒3与密封筒3上下敞口处的油气分离膜2构成的内部空间为内腔4。
密封筒3内径为160μm，长度为70cm，起到阻隔油和支撑膜的作用。
空芯光纤1穿过油气分离膜2的通孔伸进内腔4，该通孔直径与空芯光纤1外径相同，油气分离膜2的外径为160μm，油中的溶解气体通过油气分离膜2的选择透过性进入内腔4。
空芯光纤1内径为30μm，外径为150μm，空芯光纤1伸入密封筒3的部分的侧面间隔0.6cm设置直径为13μm的空气孔，使进入内腔4的气体通过空气孔进入空芯光纤1中。空芯光纤1伸出内腔4的部分与外部检测光路连接以实现对空芯光纤1内的气体的检测。
油气分离膜2为高分子油气分离膜或陶瓷膜。
空芯光纤1包括反谐振光纤或带隙光纤。
密封筒3的材料为橡胶或塑料或玻璃。
该实施例中密封筒3上下两敞口处均为油气分离膜2，可增加分离油中溶解气体的效率，缩短气体分离的时间。
具体实施例四：参见图4一种用于变压器油中溶解气体分离和检测的膜组件的另一种实施方式，包括：空芯光纤1、油气分离膜2、密封筒3和密封片5，密封筒3为圆筒状结构且上、下底面处均设置敞口，密封筒3下敞口处密封连接油气分离膜2，密封筒3上敞口处密封连接密封片5，密封筒3与油气分离膜2及密封片5构成的内部空间为内腔4。
密封筒3内径为130μm，长度为50cm。密封筒3和密封片5起到阻隔油和支撑膜的作用。
空芯光纤1穿过密封筒3上敞口处设置的密封片5的通孔伸进内腔4，密封片5的外径为130μm，其通孔的直径与空芯光纤1外径相同，密封筒3下敞口处的油气分离膜2直径为130μm，油中的气体从油气分离膜2的进入内腔4。
空芯光纤1内径为20μm，外径为120μm，空芯光纤1伸入内腔4的部分的侧面间隔0.5cm设置直径为10μm的空气孔，进入内腔的气体通过空气孔进入空芯光纤1中。空芯光纤1伸出内腔4的部分与外部检测光路连接以实现对空芯光纤1内的气体的检测。
油气分离膜2为高分子油气分离膜或陶瓷膜。
空芯光纤1包括反谐振光纤或带隙光纤。
密封筒3、密封片5的材料为橡胶、塑料或玻璃。
将实施例中任一种用于变压器油中溶解气体分离和检测的膜组件浸于变压器油中，利用油气分离膜的选择透过性直接从油中将气体分离出来收集进内腔，内腔中的气体从空芯光纤侧面设置的纳米级孔洞直接进入光纤空芯内，空芯光纤伸出内腔的部分与外部检测光路连接，利用光纤增强光谱技术对光路中的气体进行检测，根据气体成分及气体浓度进行变压器故障推测。
本申请一种用于变压器油中溶解气体分离和检测的膜组件，并非必须用于变压器油溶解气体分离和检测，也可以用于其他需要进行气体分离与检测的液体里。
为了描述方便，本申请将实施例中的装置均垂直放置，在实际使用中需要将本申请装置水平浸入变压器油中。
本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。
Claims (9)
1.一种用于变压器油中溶解气体分离和检测的膜组件，其特征在于，包括：空芯光纤(1)、油气分离膜(2)和密封筒(3)，所述密封筒(3)设置有敞口，所述油气分离膜(2)与所述密封筒(3)敞口端密封连接，所述密封筒(3)与所述油气分离膜(2)构成的内部空间为内腔(4)，所述空芯光纤(1)伸入所述内腔(4)，所述空芯光纤(1)伸入所述内腔(4)的部分的侧面设置多个空气孔，所述空芯光纤(1)伸出所述内腔(4)部分与外部检测光路连接。
2.根据权利要求1所述的的一种用于变压器油中溶解气体分离和检测的膜组件，其特征在于，所述密封筒(3)为圆筒状结构且上、下底面处均设置敞口，其上、下敞口处均设置所述油气分离膜(2)，所述空芯光纤(1)从所述油气分离膜(2)的一面伸入所述内腔(4)。
3.根据权利要求1所述的一种用于变压器油中溶解气体分离和检测的膜组件，其特征在于，所述密封筒(3)为圆筒状结构且上、下底面处均设置敞口，其上敞口处设置所述油气分离膜(2)，其下敞口处设置密封片(5)，所述空芯光纤(1)从所述油气分离膜(2)的一面插入所述内腔(4)。
4.根据权利要求1所述的一种用于变压器油中溶解气体分离和检测的膜组件，其特征在于，所述密封筒(3)内径为130μm-210μm，长度为50cm-100cm。
5.根据权利要求1-3任一项所述的一种用于变压器油中溶解气体分离和检测的膜组件，其特征在于，所述空芯光纤(1)内径为20μm-50μm，外径为120μm-200μm，所述空芯光纤(1)伸入所述内腔(4)的部分的侧面间隔0.5cm-1cm设置多个直径为10μm-20μm的空气孔。
6.根据权利要求1-3任一项所述的一种用于变压器油中溶解气体分离和检测的膜组件，其特征在于，所述油气分离膜(2)为高分子油气分离膜或陶瓷膜。
7.根据权利要求1-3任一项所述的一种用于变压器油中溶解气体分离和检测的膜组件，其特征在于，所述空芯光纤(1)包括反谐振光纤或带隙光纤。
8.根据权利要求1-3任一项所述的一种用于变压器油中溶解气体分离和检测的膜组件，其特征在于，所述密封筒(3)的材料为橡胶、塑料或玻璃。
9.根据权利要求3任一项所述的一种用于变压器油中溶解气体分离和检测的膜组件，其特征在于，所述密封片(5)的材料为橡胶、塑料或玻璃。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200825 |