CN112268975A - 一种拓展绝缘油气相色谱仪多通道自动进样的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种拓展绝缘油气相色谱仪多通道自动进样的装置及方法，涉及变压器油溶解气体检测技术领域，所述装置包括油样定量器、隔膜泵球、进样阀、脱气室、废油罐、色谱仪六通阀、载气入口和进样口，所述方法包括自动取油样过程、自动脱气过程、自动进样过程和重复脱气进样过程。本发明提出的方法，可在传统气相色谱仪基础上，实现多通道进样真空快速脱气进样，完全克服了重复性查、误差大、耗时长、效率低等一些列问题，可将传统气相色谱仪提升为全自动检测仪器。

Description

一种拓展绝缘油气相色谱仪多通道自动进样的装置及方法

技术领域

本发明涉及变压器油溶解气体检测技术领域，具体涉及一种拓展绝缘油气相色谱仪多通道自动进样的装置及方法。

背景技术

变压器油中溶解气体检测作为绝缘油质分析最主要的项目，它与设备故障分析密切相关，是设备故障分析最可靠的手段之一。由油中溶解气体含量检测已发展出三比值法、特征值法等一系列的充油设备故障诊断方法。油中溶解气体含量检测已成为每一台充油设备周期性必检项目，检测工作量极大。

目前，变压器油中溶解气体检测主要通过气相色谱仪进行分析。市场各类变压器油检测用气相色谱仪主要为单通道，溶解气体检测主要参考GB/T17623执行，该方法推荐使用震荡脱气法脱出油中溶解气体，震荡脱气法工作流程如下：

注射器人工定容—加载平衡气—震荡仪升温—震荡仪脱气—人工转移脱出的气体—转移气体至进样针—色谱进样。

上述过程中的确定注射器油量、加载平衡气、脱出气体转移以及人工进样环节均由人工操作完成，人工操作完成具有以下不足：

(1)人工操作工作量巨大；

(2)人工操作容易带来很大误差，同时使用各类注射器引入误差，重复性较差；

(3)震荡脱气处理单个油样所需时间接近1个小时，耗时较长。

(4)在实验室人员较少，缺乏经验的条件下，如何解决现有人工操作震荡脱气方法中的不足，提高工作效率，减少人员工作量，并提高测试重复性，减少误差，是急需解决的一个问题。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明提供一种拓展绝缘油气相色谱仪多通道自动进样的装置及方法可在传统气相色谱仪基础上，实现多通道进样真空快速脱气进样，克服了重复性查、误差大、耗时长、效率低等一些列问题

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种绝缘油色谱分析全自动进样装置，包括油样定量器、隔膜泵球、进样阀、脱气室、废油罐、色谱仪六通阀、载气入口和进样口，所述废油罐通过带有抽真空装置阀的管道连接有抽真空装置，所述废油罐还设有带有排油口阀的排油口，所述废油罐通过带有第一开关阀的管道与所述脱气室连接，所述载气入口通过带有第二开关阀、稳压阀和第一压力计的管道与所述脱气室连接，所述载气入口通过带有第二压力计和进气阀的管道与所述脱气室连接，所述载气入口通过带有进气三通阀的管道连接至所述油样定量器的隔膜上部空间，所述进气三通阀还与所述废油罐连接，所述进样口连接至所述油样定量器的隔膜下部空间，所述油样定量器的隔膜下部空间还通过带有进油阀的管道与所述脱气室连接，所述脱气室上设有搅拌机构和加热机构；所述载气入口通过带有第一三通阀的管道与所述废油罐连接，所述第一三通阀还与所述隔膜泵球的隔膜下部空间连接，所述隔膜泵球的隔膜上部空间通过带有第三开关阀和防油瓶的管道与所述脱气室连接且所述隔膜泵球的隔膜上部空间通过带有第四开关阀的管道与所述色谱仪六通阀连接。

如上所述的绝缘油色谱分析全自动进样装置，进一步地，所述载气入口设有三通稳压阀。

如上所述的绝缘油色谱分析全自动进样装置，进一步地，所述第一三通阀还与所述隔膜泵球的隔膜下部空间连接还设有气压平衡阀。

如上所述的绝缘油色谱分析全自动进样装置，进一步地，上述电磁阀通过定时设置或PLC 定时切换的方式实现自动切换。

如上所述的绝缘油色谱分析全自动进样装置，进一步地，所述抽真空装置为活塞气缸。

一种拓展绝缘油气相色谱仪多通道自动进样的方法，其用于上述的绝缘油色谱分析全自动进样装置，所述方法包括自动取油样过程、自动脱气过程、自动进样过程和重复脱气进样过程，其中，

所述自动取油样过程包括：打开第一开关阀和抽真空装置阀，通过抽真空装置将脱气室内抽真空，然后关闭第一开关阀和抽真空装置阀；然后打开抽真空装置阀、进气阀、进气三通阀以及其中任意一个进样阀，通过抽真空装置将油样定量器上部抽真空，使油样定量器中的隔膜向上运动，通过油样定量器中的隔膜的运动将进样口中的油样抽取倒油样定量器中，然后关闭上述所有阀门；打开进油阀、进气三通阀以及三通稳压阀，通过向油样定量器的隔膜上部空间冲入载气，使油样定量器中的隔膜向下运动，从而将油样定量器中抽取的油样注入脱气室中，然后关闭上述所有阀门；

所述自动脱气过程包括：脱气室上的搅拌机构和加热机构工作，油样在恒温、真空与搅拌作用下析出气体；

所述自动进样过程包括：打开第一三通阀、第三开关阀和抽真空装置阀，使隔膜泵球的隔膜下部空间连通废油罐，通过抽真空装置对隔膜泵球的下部空间进行抽真空，隔膜泵球的隔膜向下运动，通过隔膜的运动将脱气室中脱出的气体抽取到隔膜泵球的隔膜上部空间，然后关闭第一三通阀、第三开关阀和抽真空装置阀；接着打开第四开关阀、第一三通阀和三通稳压阀，通过向隔膜泵球的隔膜下部空间注入载气，使隔膜泵球的隔膜向上运动，从而将隔膜泵球的隔膜上部空间的气体注入色谱仪六通阀中；

所述重复脱气进样过程包括：打开三通稳压阀和进气三通阀，使载气入口连通废油罐，同时打开第一开关阀，通过载气入口将一定量的载气注入脱气室中，然后关闭上述所有阀门，再次进行脱气，脱气后重复所述自动进样过程，重复脱气进样完成后，装置自动发信号给色谱仪六通阀，使气体定量管与载气连通，脱出的气体自动被载气带入色谱仪中进行分析。

如上所述的多通道自动进样的方法，进一步地，在所述重复脱气进样过程之后，还包括油样排出过程包括，

所述油样排出过程包括：打开第二开关阀和三通稳压阀，使载气通过第二开关阀进入脱气室，使脱气室的气压升高，然后关闭上述阀门，打开第一开关阀，脱气室中的油样在高压的作用下流入废油罐中，然后关闭第一开关阀，打开进气阀、排油口和三通稳压阀，通过载气注入废油罐中，将废油罐中的油液通过排油口排出。

本发明与现有技术相比，其有益效果在于：现有的变压器油气相色谱仪检测油中溶解气体需要独立震荡脱气、人工转移平衡气体及进样，操作繁琐，重复性较差、误差大，耗时异常。而本发明提出的方法，可在传统气相色谱仪基础上，实现多通道进样真空快速脱气进样，完全克服了重复性查、误差大、耗时长、效率低等一些列问题。可将传统气相色谱仪提升为全自动检测仪器。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图进行简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为本发明实施例的绝缘油色谱分析全自动进样装置的结构示意图。

图中所示：1、油样定量器；2、隔膜泵球；3、进样阀；4、脱气室；5、废油罐；6、色谱仪六通阀；7、抽真空装置阀；8、排油口阀；9、三通稳压阀；10、进气阀；11、进气三通阀；12、进油阀；13、第一开关阀；14、第二开关阀；15、第一三通阀；16、气压平衡阀；17、防油瓶；18、第三开关阀；19、第四开关阀；20、活塞气缸。

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、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

实施例：

需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参见图1，图1为本发明实施例的绝缘油色谱分析全自动进样装置的结构示意图，一种绝缘油色谱分析全自动进样装置，包括油样定量器1、隔膜泵球2、进样阀3、脱气室4、废油罐5、色谱仪六通阀6、载气入口和进样口，所述废油罐5通过带有抽真空装置阀7的管道连接有抽真空装置，所述废油罐5还设有带有排油口阀8的排油口，所述废油罐5通过带有第一开关阀13的管道与所述脱气室4连接，所述载气入口通过带有第二开关阀14、稳压阀和第一压力计的管道与所述脱气室4连接，所述载气入口通过带有第二压力计和进气阀10的管道与所述脱气室4连接，所述载气入口通过带有进气三通阀11的管道连接至所述油样定量器1的隔膜上部空间，所述进气三通阀11还与所述废油罐5连接，所述进样口连接至所述油样定量器1的隔膜下部空间，所述油样定量器1的隔膜下部空间还通过带有进油阀12的管道与所述脱气室4连接，所述脱气室4上设有搅拌机构和加热机构；所述载气入口通过带有第一三通阀15的管道与所述废油罐5连接，所述第一三通阀15还与所述隔膜泵球2的隔膜下部空间连接，所述隔膜泵球2的隔膜上部空间通过带有第三开关阀18和防油瓶17的管道与所述脱气室4连接且所述隔膜泵球2的隔膜上部空间通过带有第四开关阀19的管道与所述色谱仪六通阀6连接。

作为一种可选的实施方式，在某些实施例中，所述载气入口设有三通稳压阀9。作为一种可选的实施方式，在某些实施例中，所述第一三通阀15还与所述隔膜泵球2的隔膜下部空间连接还设有气压平衡阀16。作为一种可选的实施方式，在某些实施例中，上述电磁阀通过定时设置或PLC定时切换的方式实现自动切换。

具体地，本装置主要包括油样定量器1、脱气室4、废油罐5、隔膜泵球2、防油瓶17以及多个开关阀，本装置中的开关阀均为电磁阀，从而便于通过控制系统控制阀体的开关。油样定量器1和隔膜泵球2均为球状，且球状中间设有弹性隔膜。废油罐为储存废油的罐体，废油罐底部连通排油口。防油瓶17用于去除气体中的油气，防油瓶上端连通进气管和出气管，进气管连通至防油瓶17的底部，出气管连通至防油瓶的顶部，气体进入防油瓶17底部后，油气存留在防油瓶17中，气体通过出气管排出。图中设有多个压力表，用于检测各管路中的压力值。

具体地，本发明中的抽真空装置为活塞气缸20，活塞气缸20通过真空泵阀7与废油罐5连通，活塞气缸20与真空泵阀7之间装有向活塞气缸20一侧开启的进气单向阀，活塞气缸20上还装有向外侧开启的出气单向阀，通过气缸带动活塞气缸20往复运动可以实现抽真空操作，活塞气缸20内的体积大于脱气室体积的5倍。

根据附图1所示，该装置的工作流程如下：

步骤1：自动取油样

在取油样之前，先对脱气室进行脱气，脱气操作如下：打开第一开关阀13和抽真空装置阀7，通过抽真空装置将脱气室内抽真空，然后关闭第一开关阀13和抽真空装置阀7。

然后打开抽真空装置阀7、进气阀10、进气三通阀11以及其中任意一个进样阀3，通过抽真空装置将油样定量器上部抽真空，使油样定量器中的隔膜向上运动，通过隔膜的运动将进样口中的油样抽取倒油样定量器1中，然后关闭上述所有阀门，打开进油阀12、进气三通阀11以及三通稳压阀9，通过向油样定量器1上部冲入载气，使油样定量器1中的隔膜向下运动，从而将油样定量器1中抽取的油样注入脱气室4中，然后关闭上述所有阀门。

步骤2：自动脱气

脱气室4上设有搅拌装置和加热装置。搅拌装置为电机带动的磁力搅拌子，油样在恒温、真空与搅拌作用下析出气体。

步骤3：自动进样

打开第一三通阀15、第三开关阀18和抽真空装置阀7，使隔膜泵球2下部连通废油罐5，通过抽真空装置对隔膜泵球2下部进行抽真空，隔膜泵球2的隔膜向下运动，通过隔膜的运动将脱气室4中脱出的气体抽取到隔膜泵球2的上部，然后关闭第一三通阀15、第三开关阀 18和抽真空装置阀7。

打开第四开关阀19、第一三通阀15和三通稳压阀9，通过向隔膜泵球2下部注入载气，使隔膜泵球2的隔膜向上运动，从而将隔膜泵球2上部中的气体注入色谱仪六通阀6中。

步骤4：重复脱气进样

打开三通稳压阀9和进气三通阀11，使载气入口连通废油罐5，同时打开第一开关阀13，通过载气入口将一定量的载气注入脱气室中，然后关闭上述所有阀门，再次进行脱气，脱气后重复步骤3。

重复步骤4多次，完成重复脱气和进样。

自动进样脱气完成后，装置自动发信号给电子六通阀，使气体定量管与载气连通，脱出的气体自动被载气带入色谱仪中进行分析，从而实现了油样从脱气到进样的全自动操作。

上述操作完成后，由于色谱仪六通阀6中的压力大于大气压，会影响检测结果的精确度，此时打开气压平衡阀16和第四开关阀19，使隔膜泵球2下方的气压与大气压相同，从而使隔膜泵球2上方的气压与大气压相同，进而使色谱仪六通阀6内部为常压。

步骤5：油样排出

脱气进样完成后，打开第二开关阀14和三通稳压阀9，使载气通过第二开关阀14进入脱气室，使脱气室4的气压升高，然后关闭上述阀门，打开第一开关阀13，脱气室4中的油样在高压的作用下流入废油罐5中，然后关闭第一开关阀13。

打开进气阀10、排油口8和三通稳压阀9，通过载气注入废油罐5中，将废油罐5中的油液通过排油口8排出。

现有的变压器油气相色谱仪检测油中溶解气体需要独立震荡脱气、人工转移平衡气体及进样，操作繁琐，重复性较差、误差大，耗时异常。而本发明提出的方法，可在传统气相色谱仪基础上，实现多通道进样真空快速脱气进样，完全克服了重复性查、误差大、耗时长、效率低等一些列问题。可将传统气相色谱仪提升为全自动检测仪器。

本发明通过将前期脱出的气体，利用电磁六通阀定量，接入传统气相色谱仪的进样口，通过电磁阀的通断，实现了气体的自动进样，将传统气相色谱仪升级改造为自动进样方式。

本发明通过定时设置或PLC定时切换电磁阀们的方式，实现了多通道油样的自动切换，每次测试可同时接入多个油样进行测试，无需人工操作，极大提高了测试效率。

对比于传统震荡脱气法，本发明通过全真空反复脱气方式，脱气效率可达95％以上，单次脱气时间小于10min，有效缩短了油样脱气时间。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种绝缘油色谱分析全自动进样装置，包括油样定量器、隔膜泵球、进样阀、脱气室、废油罐、色谱仪六通阀、载气入口和进样口，其特征在于，所述废油罐通过带有抽真空装置阀的管道连接有抽真空装置，所述废油罐还设有带有排油口阀的排油口，所述废油罐通过带有第一开关阀的管道与所述脱气室连接，所述载气入口通过带有第二开关阀、稳压阀和第一压力计的管道与所述脱气室连接，所述载气入口通过带有第二压力计和进气阀的管道与所述脱气室连接，所述载气入口通过带有进气三通阀的管道连接至所述油样定量器的隔膜上部空间，所述进气三通阀还与所述废油罐连接，所述进样口连接至所述油样定量器的隔膜下部空间，所述油样定量器的隔膜下部空间还通过带有进油阀的管道与所述脱气室连接，所述脱气室上设有搅拌机构和加热机构；所述载气入口通过带有第一三通阀的管道与所述废油罐连接，所述第一三通阀还与所述隔膜泵球的隔膜下部空间连接，所述隔膜泵球的隔膜上部空间通过带有第三开关阀和防油瓶的管道与所述脱气室连接且所述隔膜泵球的隔膜上部空间通过带有第四开关阀的管道与所述色谱仪六通阀连接。

2.根据权利要求1所述的绝缘油色谱分析全自动进样装置，其特征在于，所述载气入口设有三通稳压阀。

3.根据权利要求1所述的绝缘油色谱分析全自动进样装置，其特征在于，所述第一三通阀还与所述隔膜泵球的隔膜下部空间连接还设有气压平衡阀。

4.根据权利要求1所述的绝缘油色谱分析全自动进样装置，其特征在于，上述电磁阀通过定时设置或PLC定时切换的方式实现自动切换。

5.根据权利要求1所述的绝缘油色谱分析全自动进样装置，其特征在于，所述抽真空装置为活塞气缸。

6.一种拓展绝缘油气相色谱仪多通道自动进样的方法，其用于权利要求2所述的绝缘油色谱分析全自动进样装置，其特征在于，所述方法包括自动取油样过程、自动脱气过程、自动进样过程和重复脱气进样过程，其中，

所述自动取油样过程包括：打开第一开关阀和抽真空装置阀，通过抽真空装置将脱气室内抽真空，然后关闭第一开关阀和抽真空装置阀；然后打开抽真空装置阀、进气阀、进气三通阀以及其中任意一个进样阀，通过抽真空装置将油样定量器上部抽真空，使油样定量器中的隔膜向上运动，通过油样定量器中的隔膜的运动将进样口中的油样抽取倒油样定量器中，然后关闭上述所有阀门；打开进油阀、进气三通阀以及三通稳压阀，通过向油样定量器的隔膜上部空间冲入载气，使油样定量器中的隔膜向下运动，从而将油样定量器中抽取的油样注入脱气室中，然后关闭上述所有阀门；

所述自动脱气过程包括：脱气室上的搅拌机构和加热机构工作，油样在恒温、真空与搅拌作用下析出气体；

所述自动进样过程包括：打开第一三通阀、第三开关阀和抽真空装置阀，使隔膜泵球的隔膜下部空间连通废油罐，通过抽真空装置对隔膜泵球的下部空间进行抽真空，隔膜泵球的隔膜向下运动，通过隔膜的运动将脱气室中脱出的气体抽取到隔膜泵球的隔膜上部空间，然后关闭第一三通阀、第三开关阀和抽真空装置阀；接着打开第四开关阀、第一三通阀和三通稳压阀，通过向隔膜泵球的隔膜下部空间注入载气，使隔膜泵球的隔膜向上运动，从而将隔膜泵球的隔膜上部空间的气体注入色谱仪六通阀中；

所述重复脱气进样过程包括：打开三通稳压阀和进气三通阀，使载气入口连通废油罐，同时打开第一开关阀，通过载气入口将一定量的载气注入脱气室中，然后关闭上述所有阀门，再次进行脱气，脱气后重复所述自动进样过程，重复脱气进样完成后，装置自动发信号给色谱仪六通阀，使气体定量管与载气连通，脱出的气体自动被载气带入色谱仪中进行分析。

7.根据权利要求6所述的多通道自动进样的方法，其特征在于，在所述重复脱气进样过程之后，还包括油样排出过程包括，

所述油样排出过程包括：打开第二开关阀和三通稳压阀，使载气通过第二开关阀进入脱气室，使脱气室的气压升高，然后关闭上述阀门，打开第一开关阀，脱气室中的油样在高压的作用下流入废油罐中，然后关闭第一开关阀，打开进气阀、排油口和三通稳压阀，通过载气注入废油罐中，将废油罐中的油液通过排油口排出。

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