CN113009066A - 瓦斯集气盒中气体可燃性在线监测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种瓦斯集气盒中气体可燃性在线监测装置及方法，监测装置包括：检测气室、膨胀器、催化燃烧传感器、储油盒及检测单元；所述检测气室和膨胀器连通形成密闭空间，所述检测气室上设置有游离气体进气阀、空气进气阀和排气阀；所述游离气体进气阀通过导气管与集气盒上的集气盒出气阀连接，集气盒上连接有瓦斯继电器连通导管；所述集气盒通过排油阀与储油盒连通；所述催化燃烧传感器伸入检测气室内部以获取检测气室内的可燃气体浓度数据，并通过线缆将可燃气体浓度数据传输至检测单元。本发明避免了现场人工检测方式效率低、检测耗时长，检测过程存在人为误差和消防隐患以及人身安全隐患等缺陷。
Description
技术领域
本发明属于变压器瓦斯游离气体检测领域，特别涉及一种瓦斯集气盒中气体可燃性在线监测装置及方法。
背景技术
变压器是电力系统中最重要的设备之一，其是否能正常工作，关系到整个电网的运行情况。当变压器设备内部发生热故障、放电性故障或油、纸的老化时，会使变压器油(碳氢化合物)裂解为氢气(H2)和烃类(CH4、C2H6、C2H4、C2H2)；会使绝缘纸中的纤维素(C6H10O5)n裂解为一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2)。此外，变压器在安装或检修后，可能残留有部分空气存在于变压器器身内部。
瓦斯继电器是变压器设备上一种重要的保护装置，在正常状态下，瓦斯继电器内部会充满绝缘油。当变压器内部发生故障或存在发热缺陷时，会导致气体聚集在瓦斯继电器中，触发相应的接点动作，发出轻瓦斯告警信号。
集气盒是瓦斯继电器的重要附属配件，用于运行中的瓦斯继电器取气使用，一般安装于变压器中下部，通过软铜管与瓦斯继电器连接，平时集气盒中充满变压器油，在瓦斯继电器报警后，打开集气盒排油塞，排出集气盒中的油，瓦斯继电器内的游离气体在变压器油压的作用下，沿着软铜管进入集气盒，当集气盒中气体体积不再增加时，说明瓦斯继电器气体全部进入集气盒，关闭排油塞。随后打开集气盒的排气塞，抽取游离气体，可以在变压器不停电情况下进行取气。
目前轻瓦斯告警后，采用人工取气方式在集气盒上进行排油取气的工作，并点火确认该气体是否可燃，来判断该气体是变压器内残留的空气还是内部故障产生的可燃气体。该方法效率低，不能在轻瓦斯告警后第一时间进行气体成分的检测；人工点火并无专用装置或操作规程，存在人为误差和消防隐患；此外，轻瓦斯告警也预示着变压器内部可能已经出现故障，现场人工取气也存在人身安全隐患。
综上，亟需一种在线监测装置来对变压器集气盒中轻瓦斯气体可燃性进行检测。
发明内容
为了解决上述现有技术中不能在轻瓦斯告警后第一时间进行气体成分检测的问题，本发明提供一种瓦斯集气盒中气体可燃性在线监测装置及方法。本发明的在线监测方法，提高变压保护效率、保护水平，降低人身伤害概率。
为实现上述目的，本发明采用以下技术手段：
一种瓦斯集气盒中气体可燃性在线监测装置，包括：检测气室、膨胀器、催化燃烧传感器、储油盒及检测单元；
所述检测气室和膨胀器连通形成密闭空间，所述检测气室上设置有游离气体进气阀、空气进气阀和排气阀；
所述游离气体进气阀通过导气管与集气盒上的集气盒出气阀连接，集气盒上连接有瓦斯继电器连通导管；所述集气盒通过排油阀与储油盒连通；
所述催化燃烧传感器伸入检测气室内部以获取检测气室内的可燃气体浓度数据，并通过线缆将可燃气体浓度数据传输至检测单元。
作为本发明的进一步改进，所述膨胀器与检测气室为一体式结构，膨胀器通过最大膨胀体积限制注入的气体体积；
所述膨胀器最大膨胀体积Vp与瓦斯继电器轻瓦斯报警气体体积Vw应满足：Vp≤Vw。
作为本发明的进一步改进，所述空气进气阀通过管道与空气泵连接；
所述游离气体进气阀、空气进气阀和排气阀均采用常闭电磁阀。
作为本发明的进一步改进，所述储油盒体积Vc与瓦斯继电器轻瓦斯报警气体体积Vw应满足：Vc≤Vw。
作为本发明的进一步改进，所述检测单元为报警及显示单元；所述报警及显示单元对检测气室内是否存在可燃气体进行报警，并显示可燃气体含量。
作为本发明的进一步改进，所述检测气室的内部容积所含空气能满足催化燃烧传感器检测所需最小氧气含量；
所述检测气室内空气体积Vk取决于可燃气体检测所需最小氧气含量Vx，应满足：Vo*Vk＞Vx(Vk+Vp)；其中，Vo为空气中氧气含量。
采用所述的测装置的检测方法，包括以下步骤：
在瓦斯继电器轻瓦斯报警后，打开集气盒的排油阀，在变压器内部油压的作用下，将瓦斯继电器里的气体注入集气盒，将集气盒中的油排至储油盒，注入完毕后关闭排油阀；
打开检测气室的游离气体进气阀，将瓦斯继电器里的气体注入所述检测气室；
游离气体与检测气室内的空气充分混合，且通过膨胀器调节检测气室内部压力；
启动催化燃烧传感器检测检测气室内气体的可燃性，并可燃气体浓度数据传输至检测单元。
作为本发明的进一步改进，还包括：
检测完毕后，打开空气进气阀和排气阀，通入空气对检测气室进行冲刷，冲洗残余气体；膨胀器在自应力作用下收缩至初始状态。
作为本发明的进一步改进，所述的催化燃烧传感器在未注入游离气体前不工作；检测单元可对检测气室内是否存在可燃气体进行报警，并显示可燃气体含量。
作为本发明的进一步改进，所述空气进气阀通过管道与空气泵连接；在检测结束后启动，空气泵对检测气室进行自动冲刷。
与现有技术相比，本发明具有以下有点：
本发明的检测装置通过检测气室与膨胀器连通形成了一个密闭的游离气体检测空间，集气盒连接有储油盒，在变压器内部油压的作用下，将瓦斯继电器里的气体注入集气盒，将集气盒中的油排至储油盒。再通过将游离气体通入该检测空间模拟游离气体的燃烧环境，并通过催化燃烧传感器测试气体进行可燃性检测并获取可燃气体含量。进行实时在线的可燃性检测。本发明的装置可以在轻瓦斯告警后第一时间进行气体成分检测，检测效率提高，且有效避免了为人检测的误差，提高人身安全。
本发明在线监测方法，在瓦斯继电器轻瓦斯报警后，将瓦斯继电器里的气体注入集气盒，将集气盒中的油排至储油盒。报警信号触发将瓦斯继电器中游离气体经导气管传输至检测检测气室，所述游离气体与定量空气混合，催化燃烧传感器对混合后的气体进行可燃性检测，并将检测结果及可燃气体含量发送到后台显示。本发明避免了现场人工检测方式效率低、检测耗时长，检测过程存在人为误差和消防隐患以及人身安全隐患等缺陷。
综上所述，本发明实施例旨在针对现有的在瓦斯继电器轻瓦斯告警后，现场人工检测方式效率低、检测耗时长，检测过程存在人为误差和消防隐患，现场人工取气存在人身安全隐患等缺陷。提出一种瓦斯继电器气体可燃性在线监测方法，提高变压保护效率、保护水平，降低人身伤害概率。
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，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍；显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，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是本发明实施例一种用于变压器瓦斯继电器中气体可燃性在线监测装置的结构示意图；
在图1中，1、检测气室；2、膨胀器；3、催化燃烧传感器；4、游离气体进气阀；5、导气管；6、空气进气阀；7、空气泵；8、排气阀；9、报警及显示器；10、集气盒；11、瓦斯继电器连通导管；12、集气盒出气阀；13、排油阀；14、储油盒。
图2是本发明实施例一种变压器集气盒中气体可燃性在线监测方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术效果及技术方案更加清楚，下面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，所描述的实施例是本发明一部分实施例。基于本发明公开的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它实施例，都应属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明实施例的一种瓦斯集气盒中气体可燃性在线监测装置，包括检测气室1；膨胀器2；催化燃烧传感器3；游离气体进气阀4；导气管5；空气进气阀6；空气泵7；排气阀8；报警及显示器9；集气盒10；瓦斯继电器连通导管11；集气盒出气阀12；集气盒10；储油盒14。
具体的，检测气室1和膨胀器2连通形成密闭空间，游离气体进气阀4、空气进气阀6均设置在检测气室1侧壁上，空气进气阀6通过管道与空气泵7连接；排气阀8设置在检测气室1底部；催化燃烧传感器3设置在检测气室1侧壁上，用于采集数据并传输至报警及含量显示器9。
游离气体进气阀4通过导气管与集气盒10上的集气盒出气阀12连接，集气盒10上连接有瓦斯继电器连通导管11。集气盒10上还具有排油阀13，排油阀13通过油管与储油盒14连接。
所述检测气室1通过导气管5与集气盒10相连，通过所安装的膨胀器2调节内部容积，检测气室1安装有催化燃烧传感器3，内部容积应满足所含空气能满足催化可燃传感器检测所需最小氧气含量。
所述膨胀器2最大膨胀体积小于瓦斯继电器轻瓦斯报警气体体积，在未注入游离气体前处于非膨胀状态。催化燃烧传感器3安装于检测气室1，在未注入游离气体前不工作。
报警及显示器9可对检测气室1内是否存在可燃气体进行报警，并显示可燃气体含量。
空气泵7通过导管连接于检测气室1上的空气进气阀6，在检测结束后启动，自动用空气对检测气室1进行冲刷。
所述储油盒14通过导管连接于集气盒10，内部装有液位传感器，控制进入储油盒14体积小于等于轻瓦斯报警气体体积。
其原理为：
在瓦斯继电器轻瓦斯报警后，打开集气盒10的排油阀，通过变压器内部油压将瓦斯继电器中游离气体经瓦斯继电器连通导管11传输至集气盒10。
关闭集气盒10排油阀，打开集气盒10与检测气室1之间的连通阀，在变压器内部油压的作用下将游离气体传输至检测气室1。
在检测气室1中，所述游离气体与定量空气混合，混合后的气体氧气含量满足催化燃烧检测方法所需含量。
催化燃烧传感器3对混合后的气体进行可燃性检测，并将检测结果及可燃气体含量发送到后台显示。
检测气室1为一种密封气室，内部充有一定量的空气，气室安装有气体膨胀器2，当所述游离气体注入检测气室1后，膨胀器2膨胀，并通过最大膨胀体积限制注入的气体体积。
检测结束后，用气泵冲刷检测气室1，将残留气体冲洗干净，压缩膨胀器2，使检测气室1内部保留定量空气待下次检测。
如图2所示为本发明实施例一种集气盒中气体可燃性在线监测方法的流程图，其步骤包括：
步骤1：瓦斯继电器轻瓦斯报警后，打开集气盒10排油阀，在变压器内部油压的作用下，将瓦斯继电器里的气体注入集气盒10，将集气盒10中的油排至储油盒14，注入完毕后关闭排油阀13。
步骤2：打开检测气室1的游离气体进气阀4，在变压器内部油压的作用下，将瓦斯继电器里的气体注入所述检测气室1，注入完毕后关闭气阀。
步骤:3：在检测气室1中，游离气体和检测气室1内空气充分混合，且通过膨胀器2调节检测气室1压力。
步骤4：启动催化燃烧传感器3检测气室1内气体可燃性，并将可燃气体含量转化为电信号传输至显示屏9。
步骤5：检测完毕后，打开空气进气阀6、排气阀8，启动空气泵7对检测气室1进行冲刷，冲洗残余气体。膨胀器2在自应力作用下收缩至初始状态。
本发明实施例中，储油盒14体积Vc，取决于瓦斯继电器轻瓦斯报警气体体积Vw。应满足Vc≤Vw，Vw数值由瓦斯继电器生产厂家提供。
膨胀器2最大膨胀体积Vp，取决于检测所需最小气体体积，同时该体积也小于瓦斯继电器报警体积Vw。
本发明实施例中，检测气室1内空气体积Vk，取决于可燃气体检测所需最小氧气含量。空气中氧气含量为21％，保证催化燃烧最少的氧气含量8％。应满足21％Vk＞8％(Vk+Vp)，即为Vk＞Vp/1.625。
本发明实施例中，采用目前较为成熟的催化燃烧型传感器可燃气体含量，催化燃烧型传感器利用铂丝加热后的电阻变化来检测可燃气体浓度，检测过程需要氧气参与。
本发明实施例中，集气盒10排油阀、集气盒出气阀12、游离气体进气阀4、空气进气阀6、排气阀8，均使用常闭电磁阀。
催化燃烧传感器3能检测所述游离气体是否可燃，并将可燃气体含量传输至后台。
本发明实施例中，监测系统在瓦斯继电器未报警前，处于伺服状态，当轻瓦斯报警后，触发启动。检测结束后，自动冲刷检测气室1，复位膨胀器2，待下一次检测。
综上所述，本发明实施例旨在针对现有的在瓦斯继电器轻瓦斯告警后，现场人工检测方式效率低、检测耗时长，检测过程存在人为误差和消防隐患，现场人工取气存在人身安全隐患等缺陷。提出一种瓦斯继电器气体可燃性在线监测方法，提高变压保护效率、保护水平，降低人身伤害概率。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (10)
1.一种瓦斯集气盒中气体可燃性在线监测装置，其特征在于，包括：检测气室(1)、膨胀器(2)、催化燃烧传感器(3)、储油盒(14)及检测单元；
所述检测气室(1)和膨胀器(2)连通形成密闭空间，所述检测气室(1)上设置有游离气体进气阀(4)、空气进气阀(6)和排气阀(8)；
所述游离气体进气阀(4)通过导气管(5)与集气盒(10)上的集气盒出气阀(12)连接，集气盒(10)上连接有瓦斯继电器连通导管(11)；所述集气盒(10)通过排油阀(13)与储油盒(14)连通；
所述催化燃烧传感器(3)伸入检测气室(1)内部以获取检测气室(1)内的可燃气体浓度数据，并通过线缆将可燃气体浓度数据传输至检测单元。
2.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述膨胀器(2)与检测气室(1)为一体式结构，膨胀器(2)通过最大膨胀体积限制注入的气体体积；
所述膨胀器(2)最大膨胀体积Vp与瓦斯继电器轻瓦斯报警气体体积Vw应满足：Vp≤Vw。
3.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述空气进气阀(6)通过管道与空气泵(7)连接；
所述游离气体进气阀(4)、空气进气阀(6)和排气阀(8)均采用常闭电磁阀。
4.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述储油盒(14)体积Vc与瓦斯继电器轻瓦斯报警气体体积Vw应满足：Vc≤Vw。
5.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述检测单元为报警及显示单元(9)；所述报警及显示单元(9)对检测气室(1)内是否存在可燃气体进行报警，并显示可燃气体含量。
6.根据权利要求1所述的监测装置，其特征在于，所述检测气室(1)的内部容积所含空气能满足催化燃烧传感器检测所需最小氧气含量；
所述检测气室(1)内空气体积Vk取决于可燃气体检测所需最小氧气含量Vx，应满足：Vo*Vk＞Vx(Vk+Vp)；其中，Vo为空气中氧气含量。
7.采用权利要求1至6任一项所述的测装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
在瓦斯继电器轻瓦斯报警后，打开集气盒(10)的排油阀(13)，在变压器内部油压的作用下，将瓦斯继电器里的气体注入集气盒(10)，将集气盒(10)中的油排至储油盒(14)，注入完毕后关闭排油阀(13)；
打开检测气室(1)的游离气体进气阀(4)，将瓦斯继电器里的气体注入所述检测气室(1)；
游离气体与检测气室(1)内的空气充分混合，且通过膨胀器(2)调节检测气室(1)内部压力；
启动催化燃烧传感器(3)检测检测气室(1)内气体的可燃性，并可燃气体浓度数据传输至检测单元。
8.根据权利要求7所述的检测方法，其特征在于，还包括：
检测完毕后，打开空气进气阀(6)和排气阀(8)，通入空气对检测气室(1)进行冲刷，冲洗残余气体；膨胀器(2)在自应力作用下收缩至初始状态。
9.根据权利要求7所述的检测方法，其特征在于，
所述的催化燃烧传感器(3)在未注入游离气体前不工作；检测单元可对检测气室(1)内是否存在可燃气体进行报警，并显示可燃气体含量。
10.根据权利要求7所述的检测方法，其特征在于，所述空气进气阀(6)通过管道与空气泵(7)连接；在检测结束后启动，空气泵(7)对检测气室(1)进行自动冲刷。
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