CN114166886A - 六氟化硫气体纯度检测的无热堆积的全均匀恒温控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及恒温控制系统技术领域，具体为一种六氟化硫气体纯度检测的无热堆积的全均匀恒温控制系统，包括全均匀恒温控制系统，所述全均匀恒温控制系统包括SF6气体检测气室、热导传感器、装置外壳、加热控制单元、均匀恒温控制单元、保温控制单元和保温绝热层。本发明解决了热导传感器在低温情况下检测仪的检测速度慢、检测数值不稳定、检测精度低的问题，本发明均匀恒温控制系统克服了热导传感器在低温环境下产生的AD数值波动、漂移以及检测时间长的影响，缩短了在低温情况下电力设备GIS中的SF6气体纯度检测的作业时间，提高了检测人员的工作效率，保证了检测作业结果的正确有效性，为国家电网电力设备的维护提供了保障。
Description
技术领域
本发明涉及恒温控制系统技术领域，具体为六氟化硫气体纯度检测的无热堆积的全均匀恒温控制系统。
背景技术
对于热导传感器在气体检测应用中，依然存在检测精度差，温度漂移大、灵敏度低主要缺陷，且传感器温度随被测气体浓度的变化而变化的特性是影响气体检测性能的根本原因，极大限制了热导传感器的应用，在不改变检测方法的前提下是无法消除的。为克服此缺陷，加入特殊恒温功能检测方式是一个有效的解决办法，即采用一种在气体检测过程中保持传感器温度不变的检测方法。该方法不仅能克服传统检测方法中存在的热导传感器本身的固有缺陷，且极大的提高了热导传感器的性能。
中国专利200920217885.5提供一种用于热导式气体检测的恒温绝热系统，该发明通过分别对放置热导传感器的导气腔室和输送待测气体的导气管进行加热控温，使热导传感器的周围温度与导气管中待测气体温度均略高于环境温度并保持恒定，在检测过程中，克服了环境温度变化引起的测量温度漂移，提高了热导式气体检测的精度和灵敏度；
论文《基于TCS208F的氢气体积分数检测仪的设计》发表在《传感器与微系统》2011年第30卷第2期，文章中关于检测室恒温电路设计内容为：检测室温度的控制主要通过改变缠绕在外部热阻丝的加热功率来实现，采用的方法是通过PWM输出来实现这一功能。当检测温度小于设定温度时，增大PWM的占空比，加热丝中的电流增大，产生的热量增大，使检测室的温度升高。当检测室温度大于设定温度时，再减小PWM的占空比，使得检测室的温度下降。当两者温度相等时，维持动态的平衡；
热导传感器应用中最佳理想温度为60度，而通用的加热技术在将恒温系统达加热到温度设定的要求并通过控温技术达到温度稳定的要求需要30分钟左右，上述文献中并未提出对加热技术所产生的热导传感器及检测气室高于60度的温度如何快速降至60度的解决方法，以及未提出如何长期保持热导传感器及检测气室的温度恒定并且波动频率最小的解决方法；
目前国网电力设备GIS中SF6绝缘气体的纯度检测在设备现场检测时所使用的仪器设备多采用热导纯度检测法，根据现场检测操作要求，在连接GIS设备的气源进行SF6气体纯度检测的时间不超过5分钟，上述文献中并未提出如何将恒温系统快速加热至60度的解决方法；
热导传感器在实际应用于GIS绝缘气体纯度检测时受当时环境因素影响较大，在冬天因低温导致热导传感器检测精度低、零位漂移现象严重，给国网电力运维部门判断GIS绝缘气体的纯度值是否合格带来困扰，实际应用中如何使加热控制单元快速达到热导传感器在检测SF6气体的纯度时所需要的最佳检测温度并提高检测精度，以及如何使均匀恒温控制单元快速解决加热时所产生的检测气室内部温度高于外部温度的热量堆积以此减少检测气室的温度平衡时间，如何使保温控制单元降低检测气室的温度波动频率，提高热导传感器的检测数值稳定性，上述应用要求成为解决纯度环境温度影响的研究方向。
因此亟需一种新型的六氟化硫气体纯度检测的无热堆积的全均匀恒温控制系统解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种六氟化硫气体纯度检测的无热堆积的全均匀恒温控制系统，以解决上述背景技术中提出的现有热导传感器的恒温控制技术中加热速度慢的问题，为了解决恒温控制技术中因检测气室内部温度高于外部温度的热量堆积而平衡时间慢问题，以及为了解决恒温控制技术中检测气室的温度波动频率高而频繁启动加热机制的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：六氟化硫气体纯度检测的无热堆积的全均匀恒温控制系统，包括全均匀恒温控制系统，所述全均匀恒温控制系统包括SF6气体检测气室、热导传感器、装置外壳、加热控制单元、均匀恒温控制单元、保温控制单元和保温绝热层。
本发明通过加热控制单元将SF6气体检测气室、热导传感器快速加热到设定的恒温控制温度点，通过均匀恒温控制单元快速平衡检测气室及热导传感器的内部和外部的温度，通过保温控制单元降低温度波动的频率从而降低了启动加热的频率，解决了现有恒温控制系统技术中温度频繁波动变化导致热导传感器的检测数值的AD值上下波动的问题，加快了测试速度，稳定了检测数值，提高了检测精度。
进一步的，所述加热控制单元包括检测气室，且检测气室的两侧皆安装有陶瓷加热片，所述检测气室的一侧开设有安装槽，且安装槽的内部安装有第一温度传感器，所述检测气室的另一侧设置有热导传感器，通过所述第一温度传感器对检测气室进行实时的温度监测。
进一步的，所述均匀恒温控制单元包括微型风扇，且微型风扇位于所述检测气室的两侧，以通过所述微型风扇推动密闭空间内的密闭空气顺时针流动，以快速降低加热时检测气室产生的热堆积，达到温度均匀恒温而利于SF6气体的纯度检测。
本发明通过加热控制单元中设置的陶瓷加热片对检测气室及热导传感器加热，以快速达到热导传感器检测时所需要的最佳理想温度60度，节约了仪器在现场低温环境下的检测准备时间，同时均匀恒温控制系统内的密闭空气在进行顺时针流动的情况下可以快速的平衡加热时所产生的检测气室的内部温度高于外部温度的热量堆积，以降低检测气室整体的温度平衡时间，使得热导传感器的检测数值的AD数值波动频率低且更平稳。
进一步的，所述保温控制单元包括加热丝，且加热丝规则而均匀的缠绕于支架外侧，所述加热控制单元和均匀恒温控制单元皆位于所述支架内部，所述加热丝的外侧包裹有反射薄膜，且反射薄膜对加热丝进行全密封包围，所述热导传感器的顶部设置有第二温度传感器，以控制加热丝的通电开关，达到保温控制单元所设置的度控温要求，通过保温控制单元的保温作用，使得热导传感器的检测数值保持稳定。
进一步的，所述保温绝热层包括聚氨脂泡沫，且聚氨脂泡沫填充于所述反射薄膜和装置外壳之间，所述加热控制单元、均匀恒温控制单元、保温控制单元皆位于装置外壳的内部，即在保温控制单元外围与装置外壳之间形成一圈保温层，以阻断保温控制单元向外传热的途径，使得保温控制单元内的温度更加稳定，降低了加热保温的频率。
进一步的，所述检测气室的两侧皆安装有连接接头，且连接接头的外侧皆连接有导气管，所述导气管的另一端皆贯穿于反射薄膜、聚氨脂泡沫和装置外壳的外侧与SF6气源相连接，同时两端的导气管再穿过反射薄膜、保温绝热层和装置外壳，以实现外部SF6气源通过导气管将SF6气体导入检测气室进行纯度的检测。
进一步的，所述陶瓷加热片通过导热硅脂导热并固定在检测气室的两侧。
进一步的，所述微型风扇的风向各自对准检测气室的两端，两组所述微型风扇位置分别置于检测气室中轴线的两边，所述微型风扇通电时使均匀恒温控制单元内的密闭空气可以顺时针流动。
进一步的，所述反射薄膜的反射面向内，即反射薄膜包围的内部没有聚氨脂泡沫，所述聚氨脂泡沫仅仅填充在反射薄膜与装置外壳的内壁之间。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明通过加热单元、均匀恒温控制单元、保温控制单元的多重配合作用，解决了热导传感器在低温情况下检测仪的检测速度慢、检测数值不稳定、检测精度低的问题，本发明均匀恒温控制系统克服了热导传感器在低温环境下产生的AD数值波动、漂移以及检测时间长的影响，缩短了在低温情况下电力设备GIS中的SF6气体纯度检测的作业时间，提高了检测人员的工作效率，保证了检测作业结果的正确有效性，为国家电网电力设备的维护提供了保障。
2、本发明加热控制单元通过陶瓷加热片对检测气室的两侧进行直接接触加热，使检测气室和热传感器快速加热至60度，通过检测气室内部设置的温度传感器对检测气室进行实时的温度监测，当达到60时停止加热，实现快速加热后可达到最适合进行SF6气体纯度检测的温度条件。
3、本发明均匀恒温控制单元通过检测气室的前后两端的微型风扇对检测气室进行平衡散热，通过风扇的位置设置使均匀恒温控制单元内的密闭空气可以顺时针流动，顺时针流动的密闭空气可以快速的降低检测气室内部的局部高温，使检测气室内部的温度快速的与检测气室外部的温度达到平衡，以此削除陶瓷加热片对检测气室加热时所产生的内部热量堆积，使得热导传感器的AD数值的波动幅度及频率更小更稳定。
4、本发明保温控制单元通过均匀的缠绕在加热控制单元和均匀恒温控制单元外围支架上的加热丝所产生的热量进行全系统装置的保温，并通过加热丝外围的反射薄膜降低加热丝的热量损失，再通过设置在热导传感器上面的温度传感器对保温环境进行实时检测，以控制加热丝的通电开关，从而达到保温控制单元所设置的60度控温要求，通过保温控制单元的保温作用使得热导传感器的检测数值保持稳定。
5、本发明保温绝热层由保温绝热填充材料填充在反射薄膜与系统装置外壳之间，保温绝热填充材料采用聚氨脂泡沫填料，在保温控制单元外围与装置外壳之间形成一圈保温层，以阻断保温控制单元向外传热的途径，使得保温控制单元内的温度更加稳定，降低了加热保温的频率，也降低了热导传感器检测数值波动的频率。
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，下面将对实施例或现有技术描述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为本发明的仰视剖面结构示意图；
图2为本发明的左视剖面结构示意图；
图3为本发明的左视内部结构示意图；
图4为本发明的加热控制单元正视剖面结构示意图；
图5为本发明的加热控制单元左视剖面结构示意图；
图6为本发明的加热控制单元俯视结构示意图；
图7为本发明的均匀控温单元俯视结构示意图；
图8为本发明的保温控制单元俯视内部结构示意图；
图9为本发明的保温控制单元侧视内部结构示意图；
图10为本发明的系统结构组成示意图。
图中：1、检测气室；2、陶瓷加热片；3、第一温度传感器；4、焊接基板；5、密封圈；6、固定螺栓；7、热导传感器；8、第二温度传感器；9、微型风扇；10、支架；11、加热丝；12、反射薄膜；13、聚氨脂泡沫；14、装置外壳；15、导气管；16、连接接头。
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。
请参阅图1-10，本发明提供的一种实施例：六氟化硫气体纯度检测的无热堆积的全均匀恒温控制系统包括加热控制单元、均匀恒温控制单元和保温控制单元以及保温绝热层与装置外壳14。
加热控制单元由检测气室1陶瓷加热片2和热导传感器7组成，热导传感器7焊接在焊接基板4上，通过密封圈5与检测气室1进行密封，由固定螺栓6对焊接基板4进行固定，两片陶瓷加热片2固定在检测气室1两边然后通电加热，第一温度传感器3对检测气室1进行实时的温度监测，当达到温度60度时可经过导气管15通入SF6气体进行SF6气体纯度检测，导气管15通过连接接头16与检测气室1密封连接。
均匀恒温控制单元由加热控制单元和微型风扇9和保温控制单元的内部密封空间组成，微型风扇9固定在检测气室1的前后两端，微型风扇9通电后，推动密闭空间内的密闭空气顺时针流动，以快速降低加热时检测气室1产生的热堆积，达到温度均匀恒温而利于SF6气体的纯度检测。
保温控制单元由通电加热的加热丝11规则而均匀的缠绕在加热控制单元和均匀恒温控制单元外围的支架10上，将两单元均匀包围，并通过加热丝11外围的反射薄膜12全密闭包围，通过第二温度传感器8对热导传感器7进行实时的温度检测，以控制加热丝11的通电开关，达到保温控制单元的控温要求，通过保温控制单元的保温作用，使得热导传感器7的检测数值保持稳定准确。
保温绝热层由聚氨脂泡沫13填充在反射薄膜12与装置外壳14之间的均匀空间里，形成一圈保温层，以阻断保温控制单元向外传热的途径，使系统温度均匀恒温。
导气管15穿过反射薄膜12聚氨脂泡沫13和装置外壳14，以实现外接气源将SF6气体导入检测气室1进行SF6气体纯度的检测。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (9)
1.六氟化硫气体纯度检测的无热堆积的全均匀恒温控制系统，其特征在于，包括：全均匀恒温控制系统，所述全均匀恒温控制系统包括SF6气体检测气室(1)、热导传感器(7)、装置外壳(14)、加热控制单元、均匀恒温控制单元、保温控制单元和保温绝热层。
2.根据权利要求1所述的六氟化硫气体纯度检测的无热堆积的全均匀恒温控制系统，其特征在于：所述加热控制单元包括检测气室(1)，且检测气室(1)的两侧皆安装有陶瓷加热片(2)，所述检测气室(1)的一侧开设有安装槽，且安装槽的内部安装有第一温度传感器(3)，所述检测气室(1)的另一侧设置有热导传感器(7)，通过所述第一温度传感器(3)对检测气室(1)进行实时的温度监测。
3.根据权利要求1所述的六氟化硫气体纯度检测的无热堆积的全均匀恒温控制系统，其特征在于：所述均匀恒温控制单元包括微型风扇(9)，且微型风扇(9)位于所述检测气室(1)的两侧，以通过所述微型风扇(9)推动密闭空间内的密闭空气顺时针流动，以快速降低加热时检测气室(1)产生的热堆积，达到温度均匀恒温而利于SF6气体的纯度检测。
4.根据权利要求1所述的六氟化硫气体纯度检测的无热堆积的全均匀恒温控制系统，其特征在于：所述保温控制单元包括加热丝(11)，且加热丝(11)规则而均匀的缠绕于支架(10)外侧，所述加热控制单元和均匀恒温控制单元皆位于所述支架(10)内部，所述加热丝(11)的外侧包裹有反射薄膜(12)，且反射薄膜(12)对加热丝(11)进行全密封包围，所述热导传感器(7)的顶部设置有第二温度传感器(8)。
5.根据权利要求4所述的六氟化硫气体纯度检测的无热堆积的全均匀恒温控制系统，其特征在于：所述保温绝热层包括聚氨脂泡沫(13)，且聚氨脂泡沫(13)填充于所述反射薄膜(12)和装置外壳(14)之间，所述加热控制单元、均匀恒温控制单元、保温控制单元皆位于装置外壳(14)的内部。
6.根据权利要求1所述的六氟化硫气体纯度检测的无热堆积的全均匀恒温控制系统，其特征在于：所述检测气室(1)的两侧皆安装有连接接头(16)，且连接接头(16)的外侧皆连接有导气管(15)，所述导气管(15)的另一端皆贯穿于反射薄膜(12)、聚氨脂泡沫(13)和装置外壳(14)的外侧与SF6气源相连接。
7.根据权利要求2所述的六氟化硫气体纯度检测的无热堆积的全均匀恒温控制系统，其特征在于：所述陶瓷加热片(2)通过导热硅脂导热并固定在检测气室(1)的两侧。
8.根据权利要求3所述的六氟化硫气体纯度检测的无热堆积的全均匀恒温控制系统，其特征在于：所述微型风扇(9)的风向各自对准检测气室(1)的两端，两组所述微型风扇(9)位置分别置于检测气室(1)中轴线的两边，所述微型风扇(9)通电时使均匀恒温控制单元内的密闭空气可以顺时针流动。
9.根据权利要求4或5所述的六氟化硫气体纯度检测的无热堆积的全均匀恒温控制系统，其特征在于：所述反射薄膜(12)的反射面向内，即反射薄膜(12)包围的内部没有聚氨脂泡沫(13)，所述聚氨脂泡沫(13)仅仅填充在反射薄膜(12)与装置外壳(14)的内壁之间。
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