CN114609267A - 一种有效减小环境误差的油中溶解气体分析装置及方法 - Google Patents

一种有效减小环境误差的油中溶解气体分析装置及方法 Download PDF

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杜子韦华
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Abstract

本发明公开了一种有效减小环境误差的油中溶解气体分析装置及方法，油中溶解气体分析装置包括传感器模块、数字信号转换模块、接口转换模块、色谱分析主机及气相色谱分析模块；传感器模块中包括若干个并联设置的压力传感器和温度传感器；数字信号转换模块与传感器模块相连，用于将传感器模块的输出信号转换为对应的数字信号；接口转换模块一端数字信号转换模块相连，另一端与色谱分析主机相连；气相色谱分析模块与色谱分析主机相连，用于检测油中溶解气体，并将检测到的溶解气体数据发送至色谱分析主机。本发明可自动获取试验时环境压力及温度、自动校正，方便易操作，通过USB口直接连接的模块化设计，可在多台色谱分析装置上重复利用，实用、性价比高。

Description

一种有效减小环境误差的油中溶解气体分析装置及方法
技术领域
本发明属于高电压技术领域，具体涉及一种有效减少环境误差的油中溶解气体分析装置及方法，更具体地涉及一种通过校正压力温度有效减少环境误差的油中溶解气体分析装置及方法。
背景技术
油中溶解气体分析是非停电状态下评估变压器、高抗等电网充油设备“健康”与否最关键的手段。油中溶解气体分析基于气相色谱方法检测油中溶解的氢气、甲烷、乙烷、乙炔、乙烯、一氧化碳、二氧化碳等特征气体。气体检测含量直接受环境压力、温度的影响，通常实验室分析时，需要先获取环境压力和温度，再对检测含量进行校正，一是不够方便，二是试验人员经常忘记校正从而影响试验的准确性。提出一种有效减少环境误差的油中溶解气体分析装置及方法，对提高油中溶解气体分析的准确性至关重要。
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种有效减小环境误差的油中溶解气体分析装置及方法，能够自动获取试验时的环境压力和温度，自动校正，有效减少油中溶解气体分析的误差，提高准确性。
为了实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
第一方面，本发明提供了一种有效减小环境误差的油中溶解气体分析装置，包括传感器模块、数字信号转换模块、接口转换模块、色谱分析主机及气相色谱分析模块；
所述传感器模块中包括若干个并联设置的压力传感器和温度传感器；
所述数字信号转换模块与所述传感器模块相连，用于将传感器模块的输出信号转换为对应的数字信号；
所述接口转换模块一端所述数字信号转换模块相连，另一端与所述色谱分析主机相连；
所述气相色谱分析模块与所述色谱分析主机相连，用于检测油中溶解气体，并将检测到的溶解气体数据发送至色谱分析主机。
可选地，所述数字信号转换模块中设有若干个数字信号转换器，各数字信号转换器分别与对应的压力传感器或温度传感器相连，将压力传感器或温度传感器输出的电流信号转换为数字信号。
可选地，所述压力传感器或温度传感器输出的电流信号为4～20mA通用传感器信号。
可选地，所述数字信号转换模块的输出接口为RS232或RS485接口；所述接口转换模块的一端接口为RS232或RS485接口，另一端接口为USB接口，用于将数字信号转换模块的RS232或RS485接口转换为USB接口。
可选地，所述数字信号转换模块的输出接口为RS485接口；所述接口转换模块的一端接口为RS485接口，另一端接口为RS232接口，用于将数字信号转换模块的RS485接口转换为RS232接口。
可选地，所述气相色谱分析模块检测出的溶解气体数据包括氢气、甲烷、乙烯、乙烷、乙炔、一氧化碳和二氧化碳气体数据。
第二方面，本发明提供了一种有效减小环境误差的油中溶解气体分析方法，包括：
利用传感器模块的压力传感器和温度传感器采集环境温度和压力；
利用数字信号转换模块将传感器模块的输出信号转换为对应的数字信号；
利用接口转换模块将数字信号转换模块输出的数字信号传输至色谱分析主机；
将待测油样或油中分离出来的气体样品进样至色谱分析模块，利用色谱分析模块完成检测，并将气体检测结果发送至色谱分析主机；
利用色谱分析主机对读取到的环境温度和压力进行校正，并结合气体检测结果，自动计算得到油中溶解气体的含量值。
可选地，所述数字信号转换模块中设有若干个数字信号转换器，各数字信号转换器分别与对应的压力传感器或温度传感器相连，将压力传感器或温度传感器输出的电流信号转换为数字信号。
可选地，所述数字信号转换模块的输出接口为RS232或RS485接口；所述接口转换模块的一端接口为RS232或RS485接口，另一端接口为USB接口，用于将数字信号转换模块的RS232或RS485接口转换为USB接口。
可选地，所述数字信号转换模块的输出接口为RS485接口；所述接口转换模块的一端接口为RS485接口，另一端接口为RS232接口，用于将数字信号转换模块的RS485接口转换为RS232接口。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
(1)本发明可自动获取试验时环境压力及温度、自动校正，方便易操作，通过USB口直接连接的模块化设计，可在多台色谱分析装置上重复利用，实用、性价比高。
(2)本发明实现了油中溶解气体分析时环境压力、温度的自动校正，可有效减少环境误差，提高油中溶解气体分析的准确性。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：
图1为本发明一种实施例的有效减少环境误差的油中溶解气体分析装置的结构示意图；
其中：1-传感器模块，2-数字信号转换模块，3-接口转换模块，4-色谱分析主机，5-气相色谱分析模块。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围。
在本发明专利的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“水平”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专利和简化描述，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专利的限制。
在本发明专利的描述中，需要说明的是，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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
现有油中溶解气体分析装置没有配置环境压力及温度测量模块，技术人员需先通过其他途径获取试验时的压力、温度，再对检测结果进行校正，而且非常容易忘记校正压力、温度，而由于检测的是气体的含量，温度、压力对试验结果有着直接的影响。本发明提出的一种有效减少环境误差的油中溶解气体分析装置及方法，可自动获取环境压力、温度，自动进行校正，且可与任意色谱分析主机(如电脑)的USB接口或RS232接口直接连接，方便实用。
实施例1
本发明实施例中提供了一种有效减小环境误差的油中溶解气体分析装置，包括传感器模块1、数字信号转换模块2、接口转换模块3、色谱分析主机4及气相色谱分析模块5；
所述传感器模块1中包括若干个并联设置的压力传感器和温度传感器，所述压力传感器和温度传感器的具体数量可以根据实际需求进行合理设置，本发明实施例中不做过多的限制，只要能够采集到满足实际需求的温度和压力数据即可；
所述数字信号转换模块2与所述传感器模块1相连，用于将传感器模块1的输出信号(模拟信号)转换为对应的数字信号；
所述接口转换模块3一端所述数字信号转换模块2相连，另一端与所述色谱分析主机4相连；
所述气相色谱分析模块5与所述色谱分析主机4相连，用于检测油中溶解气体，并将检测到的溶解气体数据发送至色谱分析主机4。
可见，本发明实施例中的油中溶解气体分析装置的工作过程具体为：所述传感器模块1的压力传感器和温度传感器采集环境温度和压力；所述数字信号转换模块2将传感器模块1的输出信号转换为对应的数字信号；所述接口转换模块3将数字信号转换模块2输出的数字信号传输至色谱分析主机4；将待测油样或油中分离出来的气体样品进样至色谱分析模块，利用色谱分析模块完成检测，并将气体检测结果发送至色谱分析主机4；所述色谱分析主机4对读取到的环境温度和压力进行校正，并结合气体检测结果，自动计算得到油中溶解气体的含量值，即自动代入环境温度、压力对计算公式进行修正，计算出油中溶解气体含量，该计算过程可以采用现有技术来实现。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述数字信号转换模块2中设有若干个数字信号转换器，具体地，信号转换器的数量与传感器模块1中传感器的数量相同；各数字信号转换器分别与对应的压力传感器或温度传感器相连，将压力传感器或温度传感器输出的电流信号转换为数字信号。本发明实施例中，所述压力传感器或温度传感器输出的电流信号为4～20mA通用传感器信号。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述数字信号转换模块2的输出接口为RS232或RS485接口；所述接口转换模块3的一端接口为RS232或RS485接口，另一端接口为USB接口，用于将数字信号转换模块2的RS232或RS485接口转换为USB接口。在本发明实施例的另一种具体实施方式中，所述数字信号转换模块2的输出接口为RS485接口；所述接口转换模块3的一端接口为RS485接口，另一端接口为RS232接口，用于将数字信号转换模块2的RS485接口转换为RS232接口。基于前述设计，能够实现更方便地与任意色谱分析主机4(如电脑)的USB接口或RS232接口直接连接，大大提高了本发明实施例中分析装置的适用范围。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述气相色谱分析模块5检测出的溶解气体数据包括氢气、甲烷、乙烯、乙烷、乙炔、一氧化碳和二氧化碳气体数据。
综上所述，本发明实施例中的有效减少环境误差的油中溶解气体分析装置的工作步骤为：
(1)分析准备：打开色谱分析模块5、辅助设备及色谱分析主机4；
(2)传感器连接：将传感器模块11连接数字信号转换模块22及接口转换模块33，插入到色谱分析主机44的USB接口或RS232接口上；
(3)油样检测：将待测油样或油中分离出来的气体样品进样至色谱分析装置5，色谱分析装置5完成检测；
(4)结果计算：电脑主机4的色谱分析工作站自动读取环境温度、压力，在计算公式中将温度、压力校正到20℃、101.3kPa(或其他规定状态)，自动计算得到油中溶解气体的含量值。
实施例2
本发明提供了一种有效减小环境误差的油中溶解气体分析方法，包括：
利用传感器模块1的压力传感器和温度传感器采集环境温度和压力；
利用数字信号转换模块2将传感器模块1的输出信号转换为对应的数字信号；
利用接口转换模块3将数字信号转换模块2输出的数字信号传输至色谱分析主机4；
将待测油样或油中分离出来的气体样品进样至色谱分析模块，利用色谱分析模块完成检测，并将气体检测结果发送至色谱分析主机4；
利用色谱分析主机4对读取到的环境温度和压力进行校正(如20℃、101.3kPa，或其他规定状态)，并结合气体检测结果，自动计算得到油中溶解气体的含量值，即自动代入环境温度、压力对计算公式进行修正，计算出油中溶解气体含量。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述数字信号转换模块2中设有若干个数字信号转换器，具体地，信号转换器的数量与传感器模块1中传感器的数量相同；各数字信号转换器分别与对应的压力传感器或温度传感器相连，将压力传感器或温度传感器输出的电流信号转换为数字信号。本发明实施例中，所述压力传感器或温度传感器输出的电流信号为4～20mA通用传感器信号。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述数字信号转换模块2的输出接口为RS232或RS485接口；所述接口转换模块3的一端接口为RS232或RS485接口，另一端接口为USB接口，用于将数字信号转换模块2的RS232或RS485接口转换为USB接口。在本发明实施例的另一种具体实施方式中，所述数字信号转换模块2的输出接口为RS485接口；所述接口转换模块3的一端接口为RS485接口，另一端接口为RS232接口，用于将数字信号转换模块2的RS485接口转换为RS232接口。基于前述设计，能够实现更方便地与任意色谱分析主机4(如电脑)的USB接口或RS232接口直接连接，大大提高了本发明实施例中分析装置的适用范围。
在本发明实施例的一种具体实施方式中，所述气相色谱分析模块5检测出的溶解气体数据包括氢气、甲烷、乙烯、乙烷、乙炔、一氧化碳和二氧化碳气体数据。
本发明实施例中的方法可以基于实施例1中的有效减小环境误差的油中溶解气体分析装置来实现。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种有效减小环境误差的油中溶解气体分析装置，其特征在于，包括传感器模块、数字信号转换模块、接口转换模块、色谱分析主机及气相色谱分析模块；
所述传感器模块中包括若干个并联设置的压力传感器和温度传感器；
所述数字信号转换模块与所述传感器模块相连，用于将传感器模块的输出信号转换为对应的数字信号；
所述接口转换模块一端所述数字信号转换模块相连，另一端与所述色谱分析主机相连；所述气相色谱分析模块与所述色谱分析主机相连，用于检测油中溶解气体，并将检测到的溶解气体数据发送至色谱分析主机。
2.根据权利要求1所述的一种有效减小环境误差的油中溶解气体分析装置，其特征在于：所述数字信号转换模块中设有若干个数字信号转换器，各数字信号转换器分别与对应的压力传感器或温度传感器相连，将压力传感器或温度传感器输出的电流信号转换为数字信号。
3.根据权利要求2所述的一种有效减小环境误差的油中溶解气体分析装置，其特征在于：所述压力传感器或温度传感器输出的电流信号为4～20mA通用传感器信号。
4.根据权利要求1所述的一种有效减小环境误差的油中溶解气体分析装置，其特征在于：所述数字信号转换模块的输出接口为RS232或RS485接口；所述接口转换模块的一端接口为RS232或RS485接口，另一端接口为USB接口，用于将数字信号转换模块的RS232或RS485接口转换为USB接口。
5.根据权利要求1所述的一种有效减小环境误差的油中溶解气体分析装置，其特征在于：所述数字信号转换模块的输出接口为RS485接口；所述接口转换模块的一端接口为RS485接口，另一端接口为RS232接口，用于将数字信号转换模块的RS485接口转换为RS232接口。
6.根据权利要求1所述的一种有效减小环境误差的油中溶解气体分析装置，其特征在于：所述气相色谱分析模块检测出的溶解气体数据包括氢气、甲烷、乙烯、乙烷、乙炔、一氧化碳和二氧化碳气体数据。
7.一种有效减小环境误差的油中溶解气体分析方法，其特征在于，包括：
利用传感器模块的压力传感器和温度传感器采集环境温度和压力；
利用数字信号转换模块将传感器模块的输出信号转换为对应的数字信号；
利用接口转换模块将数字信号转换模块输出的数字信号传输至色谱分析主机；
将待测油样或油中分离出来的气体样品进样至色谱分析模块，利用色谱分析模块完成检测，并将气体检测结果发送至色谱分析主机；
利用色谱分析主机对读取到的环境温度和压力进行校正，并结合气体检测结果，自动计算得到油中溶解气体的含量值。
8.根据权利要求7所述的一种有效减小环境误差的油中溶解气体分析方法，其特征在于，所述数字信号转换模块中设有若干个数字信号转换器，各数字信号转换器分别与对应的压力传感器或温度传感器相连，将压力传感器或温度传感器输出的电流信号转换为数字信号。
9.根据权利要求7所述的一种有效减小环境误差的油中溶解气体分析方法，其特征在于，所述数字信号转换模块的输出接口为RS232或RS485接口；所述接口转换模块的一端接口为RS232或RS485接口，另一端接口为USB接口，用于将数字信号转换模块的RS232或RS485接口转换为USB接口。
10.根据权利要求7所述的一种有效减小环境误差的油中溶解气体分析方法，其特征在于，所述数字信号转换模块的输出接口为RS485接口；所述接口转换模块的一端接口为RS485接口，另一端接口为RS232接口，用于将数字信号转换模块的RS485接口转换为RS232接口。
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