CN114255634A - 取气装置、取气方法及教学装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种取气装置、取气方法及教学装置。该取气装置包括采样针、分流阀、进气管及废弃罐；进气管的一端用于连接集气盒的取气口，另一端连接于分流阀的进气阀口；采样针连接于分流阀的第一出气阀口；废弃罐连接于分流阀的第二出气阀口；第一出气阀口与进气阀口导通时，进气管内的废气能够经第一出气阀口排入废弃罐中；第二出气阀口与进气阀口导通时，采样针能够集气。本申请中通过第二出气阀口与进气阀口导通，使得进气管内的废气经第二出气阀口排入废弃罐中，从而使得进气管内气体完全是集气盒中流出的待测气体，并通过第一出气阀口与进气阀口导通，使得采样针能够采集从进气管内流出的待测气体，提高了气体检测结果的准确性。

Description

取气装置、取气方法及教学装置

技术领域

本发明涉及继电器保护技术领域，特别是涉及取气装置、取气方法及教学装置。

背景技术

运行中变压器内部可能有局部过热和局部放电两种形式的故障，一旦发生故障，故障点周围的绝缘油因发热而产生气体，气体会沿着管道运动，最终汇聚在瓦斯集气盒顶部，其中气体分析的结果能作为主变压器故障性质及严重程度判断的重要依据。目前的取气操作都是从集气盒上取气，而集气盒一般设置于高空，气体检测结果可能不准确。

发明内容

基于此，有必要针对气体检测结果可能不准确的技术问题，提供一种取气装置、取气方法及教学装置。

一种取气装置，包括采样针、分流阀、进气管及废弃罐；所述进气管的一端用于连接集气盒的取气口，另一端连接于所述分流阀的进气阀口；所述采样针连接于所述分流阀的第一出气阀口；所述废弃罐连接于所述分流阀的第二出气阀口；

所述第二出气阀口与所述进气阀口导通时，所述进气管内的废气能够经所述第二出气阀口排入所述废弃罐中；所述第一出气阀口与所述进气阀口导通时，所述采样针能够集气。

在其中一个实施例中，所述取气装置包括驱动模块，所述驱动模块包括驱动件和丝杆组件；所述驱动件通过所述丝杆组件与所述采样针的活塞杆传动连接。

在其中一个实施例中，所述取气装置包括光电开关，所述活塞杆移动至预设位置时，光电开关被触发，所述驱动件停止转动。

在其中一个实施例中，所述取气装置包括控制器和流量计，所述控制器电性连接于所述流量计，所述流量计设于所述采样针与所述第一出气阀口连接的管路上；

当所述流量计检测到气体流量达到预设值时，所述控制器关闭所述第一出气阀口。

在其中一个实施例中，所述取气装置包括单向逆止阀，所述单向逆止阀设于所述采样针与所述第一出气阀口连接的管路上。

本发明还提供一种取气方法，能够解决上述至少一个技术问题。

一种取气方法，基于上述的取气装置，包括如下步骤：

S10将集气盒上的取气阀口打开，使得气体流入进气管内；

S20将第二出气阀口与进气阀口导通，使得进气管内的废气经第二出气阀口排入废弃罐中；

S30达到预设时间后，关闭第二出气阀口；

S40将第一出气阀口与进气阀口导通，采样针进行采样。

在其中一个实施例中，S40之后，还包括：

S50打开驱动件，使驱动件通过丝杆组件带动采样针的活塞杆移动；

S60当活塞杆移动至预设位置时，使驱动件停止运动；

S70将第一出气阀口关闭。

本发明还提供一种教学装置，能够解决上述至少一个技术问题。

一种教学装置，用于模拟油浸式变压器，包括上述的取气装置，还包括继电器、集气盒、呼吸器、油枕及油箱；

所述进气管连接于所述集气盒，所述油箱、所述继电器、所述油枕及所述呼吸器依次通过管路连接，所述集气盒通过所述管路与所述继电器连接。

在其中一个实施例中，所述油箱的一端设有注气管。

在其中一个实施例中，所述教学装置还包括泵体，所述泵体的两端通过所述管路分别连接于所述油箱和油枕。

有益效果：

本发明一实施例提高的一种取气装置，包括采样针、分流阀、进气管及废弃罐；进气管的一端用于连接集气盒的取气口，另一端连接于分流阀的进气阀口；采样针连接于分流阀的第一出气阀口；废弃罐连接于分流阀的第二出气阀口；第一出气阀口与进气阀口导通时，进气管内的废气能够经第一出气阀口排入废弃罐中；第二出气阀口与进气阀口导通时，采样针能够集气。本申请中通过第二出气阀口与进气阀口导通，使得进气管内的废气经第二出气阀口排入废弃罐中，从而使得进气管内气体完全是集气盒中流出的待测气体，并通过第一出气阀口与进气阀口导通，使得采样针能够采集从进气管内流出的待测气体，提高了气体检测结果的准确性。

本发明还提供一种取气方法，基于上述的取气装置，包括如下步骤：

S10将集气盒上的取气阀口打开，使得气体流入进气管内；

S20将第二出气阀口与进气阀口导通，使得进气管内的废气经第二出气阀口排入废弃罐中；

S30达到预设时间后，关闭第二出气阀口；

S40将第一出气阀口与进气阀口导通，采样针进行采样。该方法能够解决上述至少一个技术问题。

本发明还提供一种教学装置，用于模拟油浸式变压器，包括上述的取气装置，还包括继电器、集气盒、呼吸器、油枕及油箱；进气管连接于集气盒，油箱、继电器、油枕及呼吸器依次通过管路连接，集气盒通过管路与继电器连接。该教学装置，能够解决上述至少一个技术问题。

附图说明

图1为本发明提供的取气装置的内部示意图；

图2为本发明提供的取气装置的外部示意图；

图3为本发明提供的取气装置的主视图；

图4为本发明提供的取气方法的流程图；

图5为本发明提供的取气方法的布置示意图；

图6为本发明提供的教学装置的示意图。

附图标号：100-取气装置；110-采样针；111-气筒；112-活塞杆；113-限位套；120-丝杆组件；121-驱动件；123-限位架；124-滑块；125-光电开关；126-触片；127-定位夹；130-分流阀；131-进气阀口；132-第一出气阀口；133-第二出气阀口；140-进气管道；141-进气口；142-主阀口；150-逆止阀；160-废气罐；170-流量计；180-控制器；200-集气盒；210-取气阀口；300-继电器；400-呼吸器；500-油枕；600-油箱；610-泵体；620-注气管。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

参阅图1和图2，图1为本发明提供的取气装置的内部示意图；图2为本发明提供的取气装置的外部示意图。本发明一实施例提供了的取气装置，包括采样针110、分流阀130、进气管及废气罐160；进气管的一端用于连接集气盒200的取气口，另一端连接于分流阀130的进气阀口131；采样针110连接于分流阀130的第一出气阀口132；废气罐160连接于分流阀130的第二出气阀口133；第一出气阀口132与进气阀口131导通时，进气管内的废气能够经第一出气阀口132排入废气罐160中；第二出气阀口133与进气阀口131导通时，采样针110能够集气。

本申请的取气装置应用于对变压器中的集气盒200进行取气，其中，集气盒200与继电器300的气嘴连接，当打开气嘴，继电器300内的气体会从气嘴处流动至集气盒200中。在油浸式变压器中，变压器内部发生故障时，因局部过热会使得变压器油分解产生气体，当该气体积累一定程度，会随着管路进入继电器300中，从而使得继电器300接点动作，接通指定的控制回路，并及时发出信号告警或启动保护元件自动切除变压器。然而，在投运初期，当继电器300动作频繁，无法判断是变压器本身存在故障，还是变压器中进入空气导致的，因此需要采集变压器内的气体，对其成分进行分析，以判断继电器300动作原因，从而及时采取相应措施予以消除，避免故障扩大，保证变压器安全运行。

具体地，本申请中通过第二出气阀口133与进气阀口131导通，使得进气管内的废气经第二出气阀口133排入废气罐160中，从而使得进气管内气体完全是集气盒200中流出的待测气体，并通过第一出气阀口132与进气阀口131导通，使得采样针110能够采集从进气管内流出的待测气体，提高了气体检测结果的准确性。优选地，分流阀130为三通阀。

进一步地，进气管为软管，且较长，进气管的一端连接于位于高空中的集气盒200，然后进气管的另一端从高空延伸至地面，连接于进气阀口131，从而避免工人多次攀爬，提高了安全性。需要说明的是，集气盒200的一端具有取气阀口210，当取气阀口210导通时，集气盒200内的气体流动至进气管中。

更进一步地，取气装置还包括进气管道140，进气管道140的一端连接于进气管的另一端，进气管道140的另一端连接于进气阀口131，从而便于进气管的安装。其中，进气管道140连接于进气管的一端具有进气口141，进气管道140上设有主阀口142，从而可以通过控制主阀口142的关闭和开启，直接在地面进行气体采集的开始与暂停，从而避免高空作业。

参阅图1和图3，图3为本发明提供的取气装置的主视图。在其中一个实施例中，取气装置包括驱动模块，驱动模块包括驱动件121和丝杆组件120；驱动件121通过丝杆组件120与采样针110的活塞杆112传动连接。

具体地，当取气阀口210和主阀口142均打开时，气体流动至进气阀口131处，当第一出气阀口132开启时，采样针110则与进气阀口131导通，从而能够吸取气体。此时打开驱动件121，通过丝杆传动，带动采样针110的活塞杆112沿远离采样针110的气筒111方向移动，从而将待测气体吸入气筒111中，快速完成取气操作，进而提高安全性。其中驱动件121为电机。

进一步地，丝杆组件120包括驱动杆、限位架123及滑块124，驱动杆连接于驱动件121的动力输出端，滑块124螺纹连接于驱动杆，且滑块124滑动连接于限位架123，采样针110的活塞杆112连接于滑块124。驱动件121驱动驱动杆转动，由于滑块124滑动连接于限位架123，则滑块124不与驱动杆同步转动，通过螺纹传动，滑块124带动活塞杆112沿驱动杆的轴向方向移动，从而使得活塞杆112抽吸待测气体。

更进一步地，驱动模块还包括定位夹127，定位夹127的一端连接于滑块124，气筒111能够伸入定位夹127的另一端，使得活塞杆112的端头抵接于定位夹127上，则定位夹127能够带动活塞杆112沿远离气筒111的方向移动，实现采样针110的吸气功能。

在其他实施例中，驱动模块可以为气缸或者直线电机，其只要能够实现活塞杆112的移动即可。

参阅图1和图3，在其中一个实施例中，取气装置包括光电开关125，活塞杆112移动至预设位置时，光电开关125被触发，驱动件121停止转动。

具体地，预设位置为气筒111内待测气体的体积达到所需采集气体量时活塞杆112的当前位置。其中，滑块124上设有触片126，当活塞杆112移动至预设位置时，触片126触发光电开关125，则驱动件121停止转动，使得活塞杆112停止移动。

参阅图3和图5，图5为本发明提供的取气方法的布置示意图。在其中一个实施例中，取气装置包括控制器180和流量计170，控制器180电性连接于流量计170，流量计170设于采样针110与第一出气阀口132连接的管路上；当流量计170检测到气体流量达到预设值时，控制器180关闭第一出气阀口132。

具体地，当流量计170检测到从第一出气阀口132流入采样针110待测气体的含量为所需采集量时，采样完成，则将信息传递至控制器180，则控制器180控制第一出气阀口132关闭，从而使得其他无法从进气管道140流动至采样针110处，同时控制主阀口142、驱动件121关闭，此次采样结束。

进一步地，当需要再次采样时，控制器180能够控制主阀口142、第一出气阀口132及第二出气阀口133的开启，以及驱动件121的启动和关闭，从而实现取气装置的自动取气，提高采样效率。

参阅图1和图3，在其中一个实施例中，取气装置包括逆止阀150，逆止阀150设于采样针110与第一出气阀口132连接的管路上。

具体地，逆止阀150用于防止采样针110与第一出气阀口132连接的管路中的待测气体反向流动，从而有效防止因变压器内部负压而出现的外部空气进入到集气盒200，防止内部污染气样和变压器内部负压取气存在的风险。

参阅图1和图3，在其中一个实施例中，取气装置包括限位套113，限位套113的一端连接于分流阀130靠近第一出气阀口132的一侧，且限位套113与采样针110的气筒111适配。当需要采样时，采样针110插入限位套113中，且采样针110的针嘴插入与第一出气阀口132连接的管路接口中，通过限位套113，使得采样针110能够被限位于第一出气阀口132的一端，从而使得采样针110的针嘴与管路接口稳定连接。需要说明的是，当驱动件121带动活塞杆112运动时，气筒111不发生移动，且当采集气体结束后，拔下采样针110即可。

参阅图1、图2、图3和图4，图4为本发明提供的取气方法的流程图。本发明一实施例提供了的取气方法，基于上述的取气装置，包括如下步骤：

S10将集气盒200上的取气阀口210打开，使得气体流入进气管内。

具体地，将取气阀口210打开后，再打开主阀口142，使得气体能够沿进气管流动至分流阀130的一端。

S20将第二出气阀口133与进气阀口131导通，使得进气管内的废气经第二出气阀口133排入废气罐160中。

具体地，将第二出气阀口133打开，使得进气管内的待测气体能够从第二出气阀口133流动至废气罐160中。

S30达到预设时间后，关闭第一出气阀口132。

具体地，预设时间是指将进气管内的废气完全放出的时间，其中预设时间可以通过前期检测获得，此处不再详细赘述。当进气管内的废气完全排出至废气罐160后，进气管内充满待测气体，此时关闭第一出气阀口132，从而能够提高待测气体检测结果的准确性。

S40将第一出气阀口132与进气阀口131导通，采样针110进行采样。

具体地，将第一出气阀口132打开，使得进气管内的待测气体能够通过第二出气阀口133与采样针110导通，从而便于采样针110进行采样。

本方法中通过进气管将高空中集气盒200内的气体导入进气管中，从而避免多次攀爬，再通过第二出气阀口133与进气阀口131导通，使得进气管内的废气经第二出气阀口133排入废气罐160中，从而使得进气管内气体完全是集气盒200中流出的待测气体，并通过第一出气阀口132与进气阀口131导通，使得采样针110能够采集从进气管内流出的待测气体，提高了气体检测结果的准确性。

参阅图3和图4，在其中一个实施例中，S40之后，还包括：

S50打开驱动件121，使驱动件121通过丝杆组件120带动采样针110的活塞杆112移动。

具体地，本申请通过驱动件121带动活塞杆112移动，从而提高了采样针110采样的效率。

S60当活塞杆112移动至预设位置时，使驱动件121停止运动。

具体地，预设位置为气筒111内待测气体的体积达到所需采集量时活塞杆112当前位置。当采样针110的活塞运动到预设位置时，气筒111内已收集到所需体积的待测气体，则此次采样结束。其中，通过设置光电开关125，当活塞杆112移动至预设位置，光电开关125被触发，则驱动件121停止转动。

S70将第一出气阀口132关闭。

具体地，当流量计170检测到从第一出气阀口132流入采样针110待测气体的含量为所需采集量时，采样完成，则将信息传递至控制器180，则控制器180控制第一出气阀口132关闭，从而使得其他无法从进气管道140流动至采样针110处，同时控制主阀口142、驱动件121关闭，此次采样结束。

另外，当需要再次采样时，控制器180能够控制主阀口142、第一出气阀口132及第二出气阀口133的开启，以及驱动件121的启动和关闭，从而实现取气装置100的自动取气，提高采样效率。

参阅图1、图2、图5和图6，图6为本发明提供的教学装置的示意图。本发明一实施例提供了的教学装置，用于模拟油浸式变压器，包括上述的取气装置100，还包括继电器300、集气盒200、呼吸器400、油枕500及油箱600；进气管连接于集气盒200，油箱600、继电器300、油枕500及呼吸器400依次通过管路连接，集气盒200通过管路与继电器300连接。

具体地，目前，对于瓦斯继电器300的高空取气操作具有一定的局限性及危险性，则对于变压器本体异常现象的教学通常采用软件模拟教学和观看事故纪录片的方式，这种方式不能使学员直观、立体地了解变压器本体异常现象，导致学员的学习效率较低。本申请中通过油箱600模拟变压器主体，通过取气装置100连接于集气盒200的进气阀口131，从而实现对油箱600内待测气体的快速采集，全自动模式实现油模拟及取气模拟，使得学员能够更加直观、立体地了解变压器本体异常现象，从而获得较高的学习效率。

进一步地，油箱600设置于底部，继电器300位于油箱600的上方，由于气体在绝缘油中比重较轻，则油箱600内的气体顺着管路向上汇聚于继电器300处，然后将继电器300处的气嘴打开，使得气体汇聚于集气盒200中。其中，教学装置中的管路均为透明的，从而直观显示整个取气过程的运动状态，使得学员对整个取气过程有更直观的了解，加深印象，提高培训效果。

参阅图6，在其中一个实施例中，油箱600的一端设有注气管620。

具体地，油箱600内产生的气体是有限的，通过注气管620向油箱600注入各种故障和非故障气体，从而你能够模拟发生瓦斯继电器300动作的各种气体特征，从而较小培训与实际操作之间的区别，提高培训效果。

还是参阅图6，在其中一个实施例中，教学装置还包括泵体610，泵体610的两端通过管路分别连接于油箱600和油枕500。

具体地，通过设计泵体610，从而为变压器油和气体提供动力，使得变压器油和气体能够通过管路形成封闭回路，并进行循环，从而模拟继电器300动作时，继电器300油和气体的流动状态。

本发明提供的用于模拟油浸式变压器的教学装置中，继电器300位于连通油箱600和油枕500的管路上，油箱600与油枕500之间设置泵体610，油枕500与呼吸器400连通，而且，该教学装置还包括与继电器300管路连接的注气管620，因此，可以用油箱600来模拟变压器本体，并通过注气管620注入气体来模拟轻瓦斯动作，通过泵体610控制油液流动速度来模拟重瓦斯动作。由于使用该教学装置模拟油浸式变压器时，能够观察到瓦斯继电器300、呼吸器400等实物的工作过程，所以学员能够更加直观、立体地了解变压器本体异常现象，从而获得较高的学习效率。

以上所述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发明的几种实施方式，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，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种取气装置，其特征在于，包括采样针、分流阀、进气管及废弃罐；所述进气管的一端用于连接集气盒的取气口，另一端连接于所述分流阀的进气阀口；所述采样针连接于所述分流阀的第一出气阀口；所述废弃罐连接于所述分流阀的第二出气阀口；

所述第二出气阀口与所述进气阀口导通时，所述进气管内的废气能够经所述第二出气阀口排入所述废弃罐中；所述第一出气阀口与所述进气阀口导通时，所述采样针能够集气。

2.根据权利要求1所述的取气装置，其特征在于，所述取气装置包括驱动模块，所述驱动模块包括驱动件和丝杆组件；所述驱动件通过所述丝杆组件与所述采样针的活塞杆传动连接。

3.根据权利要求2所述的取气装置，其特征在于，所述取气装置包括光电开关，所述活塞杆移动至预设位置时，光电开关被触发，所述驱动件停止转动。

4.根据权利要求1所述的取气装置，其特征在于，所述取气装置包括控制器和流量计，所述控制器电性连接于所述流量计，所述流量计设于所述采样针与所述第一出气阀口连接的管路上；

当所述流量计检测到气体流量达到预设值时，所述控制器关闭所述第一出气阀口。

5.根据权利要求1所述的取气装置，其特征在于，所述取气装置包括单向逆止阀，所述单向逆止阀设于所述采样针与所述第一出气阀口连接的管路上。

6.一种取气方法，其特征在于，基于权利要求1-5任一项所述的取气装置，包括如下步骤：

S10将集气盒上的取气阀口打开，使得气体流入进气管内；

S20将第二出气阀口与进气阀口导通，使得进气管内的废气经第二出气阀口排入废弃罐中；

S30达到预设时间后，关闭第二出气阀口；

S40将第一出气阀口与进气阀口导通，采样针进行采样。

7.根据权利要求6所述的取气方法，其特征在于，S40之后，还包括：

S50打开驱动件，使驱动件通过丝杆组件带动采样针的活塞杆移动；

S60当活塞杆移动至预设位置时，使驱动件停止运动；

S70将第一出气阀口关闭。

8.一种教学装置，用于模拟油浸式变压器，其特征在于，包括权利要求1-5任一项所述的取气装置，还包括继电器、集气盒、呼吸器、油枕及油箱；

所述进气管连接于所述集气盒，所述油箱、所述继电器、所述油枕及所述呼吸器依次通过管路连接，所述集气盒通过所述管路与所述继电器连接。

9.根据权利要求8所述的教学装置，其特征在于，所述油箱的一端设有注气管。

10.根据权利要求8所述的教学装置，其特征在于，所述教学装置还包括泵体，所述泵体的两端通过所述管路分别连接于所述油箱和油枕。

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