CN115201388A - 变压器油内甲醇的智能取样分析系统及其取样分析方法 - Google Patents

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CN115201388A CN202210915255.5A CN202210915255A CN115201388A CN 115201388 A CN115201388 A CN 115201388A CN 202210915255 A CN202210915255 A CN 202210915255A CN 115201388 A CN115201388 A CN 115201388A
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黄国凯
陈庆国
孙巍
池明赫
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Abstract

变压器油内甲醇的智能取样分析系统及其取样分析方法，属于电力设备自动监测技术领域，本发明为解决现有结合顶空原理检测甲醇含量的技术存在油色谱或气相色谱所需的顶空设备成本高、检测流程复杂、精度不高的问题。它包括取样模块、温控模块、甲醇检测模块和检测结果显示模块，将高硼硅储液瓶放置在储液瓶支架上，将变压器油样和搅拌子放置在高硼硅储液瓶中，打开电磁搅拌器，带动搅拌子转动，同时打开加热装置，使变压器油样在高硼硅储液瓶中完成油气分离，将高硼硅储液瓶中的气体注至恒温箱或冷凝管中进行降温，采用甲醇传感器对甲醇浓度进行检测，进而获得变压器油中甲醇浓度。本发明对变压器油中的甲醇含量进行在线监测。

Description

变压器油内甲醇的智能取样分析系统及其取样分析方法
技术领域
本发明涉及变压器油内甲醇的智能取样分析系统及其取样分析方法，属于电力设备自动监测技术领域。
背景技术
随着电网规模的逐渐扩大，电力网络结构日趋复杂，交直流电网相互交织在一起，特高压电网横跨多个地区，庞大的主网架以及保证持续、安全用电对电力系统的安全可靠运行提出了更高的要求。电力变压器是电力系统中参与电能电压转换至关重要的一环，电力变压器是否能够安全、稳定地运行直接影响着整个电力系统是否能正常供电。变压器一旦因故障而停运，轻则造成所带负荷损失，重则造成局部电网解环，随之产生严重的经济损失和负面的社会影响。而绝缘性能的好坏是决定电力变压器能否平稳、可靠运行的重要因素。
变压器的绝缘性能主要取决于绝缘材料是否老化，变压器的绝缘材料由油和纤维素纸组成。在服役期间，绝缘系统经历的是一个缓慢而稳定的衰变过程。老化的变压器绝缘纸不像油那样，需要时可以更换或回收，在没有彻底修复变压器绕组的情况下，不能更换新的绝缘纸。因此，如何在不更换绝缘纸的情况下评估变压器油纸绝缘体系的老化情况是当前需要解决的问题。
绝缘纸内部含有大量纤维素，而纤维素由分子链组成，分子链在经过老化之后，易发生断裂，从而形成老化副产物。而对于绝缘纸，其老化表征特性为聚合度，当老化时间增加，DP值也随之增加而降低，当降低至200时，则视为到达老化终点。老化副产物可以通过一定的函数表达式反映出老化的情况，如CO2、CO、2-FAL等。经过大量实验分析后发现，甲醇是一种新兴的老化表征物，甲醇可以在低温条件下由所有类型的纤维素纸生成，并且其生成和纤维素的1,4-β-糖苷键断裂之间也存在着直接的联系。有实验数据显示，生成的甲醇浓度与绝缘纸DP值呈现线性关系。故而，检测出变压器中甲醇含量成为了判断变压器绝缘性能的新方向。
在对变压器油中的甲醇含量进行在线检测时，可以结合顶空原理。但是现有结合顶空原理检测甲醇含量的技术存在如下问题：传统油色谱或气相色谱所需的中顶空设备成本过高，且顶空设备由于通常与气相色谱仪联用，二者作为一个系统无法分离。
发明内容
本发明目的是为了解决现有结合顶空原理检测甲醇含量的技术存在油色谱或气相色谱所需的顶空设备成本高、检测流程复杂、精度不高的问题，提供了变压器油内甲醇的智能取样分析系统及其取样分析方法。
本发明所述的变压器油内甲醇的智能取样分析系统，它包括取样模块、温控模块、甲醇检测模块和检测结果显示模块；
所述取样模块包括管状陶瓷绝缘片、储液瓶支架、搅拌子和电磁搅拌器；
所述温控模块包括加热装置、温度检测装置、第二单片机和第一显示器；
储液瓶支架包括设置在上部分的储液箱和设置在下部分的支腿，储液箱的中间开有通槽，通槽内安装有管状陶瓷绝缘片，高硼硅储液瓶放置在管状陶瓷绝缘片内，储液箱的一侧连接有加热装置，储液箱上同时连接有温度检测装置，温度检测装置的温度检测信号输出端连接第二单片机的温度检测信号输入端，第二单片机的温度显示信号输出端连接第一显示器的温度显示信号输入端；搅拌子放置在高硼硅储液瓶内，电磁搅拌器设置在储液箱下部，并位于支腿中间，且电磁搅拌器与搅拌子正对；
所述甲醇检测模块包括恒温箱、甲醇传感器和传感器导杆；所述恒温箱包括抽气阀、第一气阀、第二气阀和气压表；
所述检测结果显示模块包括第一单片机和第二显示器；
高硼硅储液瓶的出气口连接至恒温箱的进气口，恒温箱的出气口处设置有传感器导杆，传感器导杆上安装有甲醇传感器，恒温箱的进气口处设置有第一气阀，恒温箱的出气口处设置有第二气阀，恒温箱的上部设置有抽气阀和气压表，甲醇传感器的检测结果输出端连接第一单片机的检测结果输入端，第一单片机的检测结果显示输出端连接第二显示器的检测结果显示输入端。
优选的，所述甲醇检测模块还包括抽气泵，高硼硅储液瓶的出气口通过抽气泵连接至恒温箱的进气口，高硼硅储液瓶的出气口与抽气泵之间通过橡胶管进行连接，抽气泵与恒温箱的进气口之间通过橡胶管进行连接。
优选的，所述高硼硅储液瓶采用双孔储液瓶，高硼硅储液瓶的进气口通过抽气泵连接至氦气罐，高硼硅储液瓶的进气口与抽气泵之间通过橡胶管进行连接，抽气泵与氦气罐之间通过橡胶管进行连接。
本发明所述的变压器油内甲醇的智能取样分析系统，它包括取样模块、温控模块、甲醇检测模块和检测结果显示模块；
所述取样模块包括管状陶瓷绝缘片、储液瓶支架、搅拌子和电磁搅拌器；
所述温控模块包括加热装置、温度检测装置、第二单片机和第一显示器；
储液瓶支架包括设置在上部分的储液箱和设置在下部分的支腿，储液箱的中间开有通槽，通槽内安装有管状陶瓷绝缘片，高硼硅储液瓶放置在管状陶瓷绝缘片内，储液箱的一侧连接有加热装置，储液箱上同时连接有温度检测装置，温度检测装置的温度检测信号输出端连接第二单片机的温度检测信号输入端，第二单片机的温度显示信号输出端连接第一显示器的温度显示信号输入端；搅拌子放置在高硼硅储液瓶内，电磁搅拌器设置在储液箱下部，并位于支腿中间，且电磁搅拌器与搅拌子正对；
所述甲醇检测模块包括甲醇传感器、两个抽气泵、冷凝管和冷却水槽；
所述检测结果显示模块包括第一单片机和第二显示器；
高硼硅储液瓶的进气口通过抽气泵连接至氦气罐的出气口，高硼硅储液瓶的出气口连接至冷凝管的进气口，冷凝管的出气口上安装有另一个抽气泵，冷凝管的出气口和另一个抽气泵之间安装有甲醇传感器，冷凝管置于冷却水槽内，甲醇传感器的检测结果输出端连接第一单片机的检测结果输入端，第一单片机的检测结果显示输出端连接第二显示器的检测结果显示输入端。
本发明所述的变压器油内甲醇的智能取样分析方法，该取样分析方法的具体方法包括：
S1、将高硼硅储液瓶放置在储液瓶支架上，将变压器油样和搅拌子放置在高硼硅储液瓶中；
S2、打开电磁搅拌器，带动搅拌子转动，同时打开加热装置，当第一显示器示数为100℃、且保持1h后，变压器油样在高硼硅储液瓶中完成油气分离，关闭电磁搅拌器和加热装置；
S3、打开抽气阀，关闭第一气阀和第二气阀，当气压表示数为0.5个标准大气压时，关闭抽气阀；
S4、打开第一气阀，使高硼硅储液瓶中的气体注至恒温箱中，持续30s；
S5、关闭第一气阀，静置10min；
S6、打开第二气阀，将甲醇传感器通过传感器导杆推入恒温箱内，甲醇传感器输出电压信号；
S7、第一单片机根据甲醇传感器输出的电压信号获得变压器油中甲醇浓度，并将变压器油中甲醇浓度结果输送至第二显示器进行显示。
优选的，S4所述使高硼硅储液瓶中的气体注至恒温箱中的具体方法包括：打开抽气泵，将高硼硅储液瓶中的气体抽至恒温箱中。
优选的，S4所述使高硼硅储液瓶中的气体注至恒温箱中的具体方法包括：打开第一气阀，打开抽气泵，打开氦气罐，并将氦气罐的出气速度调至1L/min，使氦气罐内的氦气吹扫高硼硅储液瓶中的气体，将高硼硅储液瓶中的气体吹扫至恒温箱中。
优选的，所述第一单片机根据甲醇传感器输出的电压信号获得变压器油中甲醇浓度的具体方法包括：
S7-1、根据甲醇传感器输出的电压信号获得甲醇气体浓度c0：
c0＝ax，a表示电压和浓度的换算系数，x表示甲醇传感器输出的电压信号值，单位为V；
其中，甲醇气体浓度c0数量级为ppm；
S7-2、根据甲醇气体浓度c0获得变压器油中甲醇浓度c11：
Figure BDA0003775418250000041
其中：V表示恒温箱的体积，单位为ml，V1表示放置入高硼硅储液瓶中的变压器油样的体积，单位为ml，变压器油中甲醇浓度c11数量级为ppm。
本发明所述的变压器油内甲醇的智能取样分析方法，该取样分析方法的具体方法包括：
S1、将高硼硅储液瓶放置在储液瓶支架上，将变压器油样和搅拌子放置在高硼硅储液瓶中；
S2、打开电磁搅拌器，带动搅拌子转动，同时打开加热装置，当第一显示器示数为100℃、且保持1h时，变压器油样在高硼硅储液瓶中完成油气分离，关闭电磁搅拌器和加热装置；
S3、打开连接氦气罐的抽气泵，将氦气罐内的氦气吹扫至高硼硅储液瓶中，打开连接冷凝管的抽气泵，且使两个抽气泵的气流速相同，将高硼硅储液瓶中的气体抽至冷凝管中进行降温；
S4、采用甲醇传感器对冷凝管中的气体进行检测，输出电压信号；
S5、第一单片机根据甲醇传感器输出的电压信号获得变压器油中甲醇浓度，并将变压器油中甲醇浓度结果输送至第二显示器进行显示。
优选的，所述第一单片机根据甲醇传感器输出的电压信号获得变压器油中甲醇浓度的具体方法包括：
S5-1、配置甲醇溶液作为标准溶液，将标准溶液置入高硼硅储液瓶中，重复执行S1～S4；
S5-2、根据甲醇传感器输出的电压信号获得甲醇气体浓度c0：
c0＝ax，a表示电压和浓度的换算系数，x表示甲醇传感器输出的电压信号值，单位为V；
其中，甲醇气体浓度c0数量级为ppm；
S5-3、根据甲醇气体浓度c0获得甲醇浓度点值c1：
Figure BDA0003775418250000051
其中：V表示恒温箱的体积，单位为ml，V1表示放置入高硼硅储液瓶中的溶液的体积，单位为ml，甲醇浓度点值c1数量级为ppm；
S5-4、第一单片机每间隔0.5s获取一次甲醇浓度点值，1min内获取120个甲醇浓度点值；以时间t为横坐标、甲醇浓度点值为纵坐标建立平面直角坐标系，将120个甲醇浓度点值在平面直角坐标系中进行描点；
S5-5、依据近似定积分原理，获得每个点的矩形面积为：ci*0.5，ci表示第i个点的甲醇浓度点值；
S5-6、将变压器油中甲醇浓度点值的所有点矩形面积进行加和计算，获得变压器油中甲醇浓度点值矩形面积和cy；
将标准溶液中甲醇浓度点值的所有点矩形面积进行加和计算，获得标准溶液中甲醇浓度点值矩形面积和cb；
S5-7、将变压器油中甲醇浓度矩形面积和cy与标准溶液的矩形面积和cb作比值运算，获取比例系数
Figure BDA0003775418250000052
S5-8、将标准溶液的甲醇浓度与比例系数k作乘法运算，获得变压器油中甲醇浓度。
本发明的优点：本发明提出的变压器油内甲醇的智能取样分析系统及其取样分析方法，采用取样模块先进行取样，再利用顶空原理将取样后的气体输送至甲醇检测模块进行检测，油气分离与气体检测可以联用，也可以分开进行，灵活度好。
取样模块利用高温将变压器油中的甲醇分离出来，变为气体，甲醇检测模块通过甲醇气体传感器进行检测，并通过液晶显示屏显示出来，实现了实时监测的功能。
附图说明
图1是本发明所述取样模块和温控模块的结构示意图；
图2是本发明实施例1中甲醇检测模块和检测结果显示模块的结构示意图；
图3是本发明实施例2中甲醇检测模块和检测结果显示模块的结构示意图；
图4是本发明实施例3中甲醇检测模块和检测结果显示模块的结构示意图。
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作出创造性劳动的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。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
实施例1：
下面结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述一种变压器油内甲醇的智能取样分析系统，它包括取样模块、温控模块、甲醇检测模块和检测结果显示模块；
所述取样模块包括管状陶瓷绝缘片3、储液瓶支架4、搅拌子5和电磁搅拌器6；
所述温控模块包括加热装置1、温度检测装置2、第二单片机12和第一显示器13；
储液瓶支架4包括设置在上部分的储液箱和设置在下部分的支腿，储液箱的中间开有通槽，通槽内安装有管状陶瓷绝缘片3，高硼硅储液瓶7放置在管状陶瓷绝缘片3内，储液箱的一侧连接有加热装置1，储液箱上同时连接有温度检测装置2，温度检测装置2的温度检测信号输出端连接第二单片机12的温度检测信号输入端，第二单片机12的温度显示信号输出端连接第一显示器13的温度显示信号输入端；搅拌子5放置在高硼硅储液瓶7内，电磁搅拌器6设置在储液箱下部，并位于支腿中间，且电磁搅拌器6与搅拌子5正对；
所述甲醇检测模块包括恒温箱8、甲醇传感器9和传感器导杆20；所述恒温箱8包括抽气阀8-1、第一气阀8-2、第二气阀8-3和气压表8-4；
所述检测结果显示模块包括第一单片机11和第二显示器14；
高硼硅储液瓶7的出气口连接至恒温箱8的进气口，恒温箱8的出气口处设置有传感器导杆20，传感器导杆20上安装有甲醇传感器9，恒温箱8的进气口处设置有第一气阀8-2，恒温箱8的出气口处设置有第二气阀8-3，恒温箱8的上部设置有抽气阀8-1和气压表8-4，甲醇传感器9的检测结果输出端连接第一单片机11的检测结果输入端，第一单片机11的检测结果显示输出端连接第二显示器14的检测结果显示输入端。
进一步的，所述甲醇检测模块还包括抽气泵16，高硼硅储液瓶7的出气口通过抽气泵16连接至恒温箱8的进气口，高硼硅储液瓶7的出气口与抽气泵16之间通过橡胶管17进行连接，抽气泵16与恒温箱8的进气口之间通过橡胶管17进行连接。
更进一步的，甲醇传感器9的检测结果通过杜邦线10输出至第一单片机11。
实施例2：
下面结合图1和图3说明本实施方式，本实施方式所述另一种变压器油内甲醇的智能取样分析系统，它包括取样模块、温控模块、甲醇检测模块和检测结果显示模块；
所述取样模块包括管状陶瓷绝缘片3、储液瓶支架4、搅拌子5和电磁搅拌器6；
所述温控模块包括加热装置1、温度检测装置2、第二单片机12和第一显示器13；
储液瓶支架4包括设置在上部分的储液箱和设置在下部分的支腿，储液箱的中间开有通槽，通槽内安装有管状陶瓷绝缘片3，高硼硅储液瓶7放置在管状陶瓷绝缘片3内，储液箱的一侧连接有加热装置1，储液箱上同时连接有温度检测装置2，温度检测装置2的温度检测信号输出端连接第二单片机12的温度检测信号输入端，第二单片机12的温度显示信号输出端连接第一显示器13的温度显示信号输入端；搅拌子5放置在高硼硅储液瓶7内，电磁搅拌器6设置在储液箱下部，并位于支腿中间，且电磁搅拌器6与搅拌子5正对；
所述甲醇检测模块包括恒温箱8、甲醇传感器9和传感器导杆20；所述恒温箱8包括抽气阀8-1、第一气阀8-2、第二气阀8-3和气压表8-4；
所述检测结果显示模块包括第一单片机11和第二显示器14；
高硼硅储液瓶7的出气口连接至恒温箱8的进气口，恒温箱8的出气口处设置有传感器导杆20，传感器导杆20上安装有甲醇传感器9，恒温箱8的进气口处设置有第一气阀8-2，恒温箱8的出气口处设置有第二气阀8-3，恒温箱8的上部设置有抽气阀8-1和气压表8-4，甲醇传感器9的检测结果输出端连接第一单片机11的检测结果输入端，第一单片机11的检测结果显示输出端连接第二显示器14的检测结果显示输入端。
进一步的，所述高硼硅储液瓶7采用双孔储液瓶，高硼硅储液瓶7的进气口通过抽气泵16连接至氦气罐19，高硼硅储液瓶7的进气口与抽气泵16之间通过橡胶管17进行连接，抽气泵16与氦气罐19之间通过橡胶管17进行连接。
实施例3：
下面结合图1和图4说明本实施方式，本实施方式所述另一种变压器油内甲醇的智能取样分析系统，它包括取样模块、温控模块、甲醇检测模块和检测结果显示模块；
所述取样模块包括管状陶瓷绝缘片3、储液瓶支架4、搅拌子5和电磁搅拌器6；
所述温控模块包括加热装置1、温度检测装置2、第二单片机12和第一显示器13；
储液瓶支架4包括设置在上部分的储液箱和设置在下部分的支腿，储液箱的中间开有通槽，通槽内安装有管状陶瓷绝缘片3，高硼硅储液瓶7放置在管状陶瓷绝缘片3内，储液箱的一侧连接有加热装置1，储液箱上同时连接有温度检测装置2，温度检测装置2的温度检测信号输出端连接第二单片机12的温度检测信号输入端，第二单片机12的温度显示信号输出端连接第一显示器13的温度显示信号输入端；搅拌子5放置在高硼硅储液瓶7内，电磁搅拌器6设置在储液箱下部，并位于支腿中间，且电磁搅拌器6与搅拌子5正对；
所述甲醇检测模块包括甲醇传感器9、两个抽气泵16、冷凝管15和冷却水槽18；
所述检测结果显示模块包括第一单片机11和第二显示器14；
高硼硅储液瓶7的进气口通过抽气泵16连接至氦气罐19的出气口，高硼硅储液瓶7的出气口连接至冷凝管15的进气口，冷凝管15的出气口上安装有另一个抽气泵16，冷凝管15的出气口和另一个抽气泵16之间安装有甲醇传感器9，冷凝管15置于冷却水槽18内，甲醇传感器9的检测结果输出端连接第一单片机11的检测结果输入端，第一单片机11的检测结果显示输出端连接第二显示器14的检测结果显示输入端。
实施例4：
下面结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述一种变压器油内甲醇的智能取样分析方法，该取样分析方法的具体方法包括：
S1、将高硼硅储液瓶7放置在储液瓶支架4上，将变压器油样和搅拌子5放置在高硼硅储液瓶7中；
S2、打开电磁搅拌器6，带动搅拌子5转动，同时打开加热装置1，当第一显示器13示数为100℃、且保持1h后，变压器油样在高硼硅储液瓶7中完成油气分离，关闭电磁搅拌器6和加热装置1；
S3、打开抽气阀8-1，关闭第一气阀8-2和第二气阀8-3，当气压表8-4示数为0.5个标准大气压时，关闭抽气阀8-1；
S4、打开第一气阀8-2，使高硼硅储液瓶7中的气体注至恒温箱8中，持续30s；
S5、关闭第一气阀8-2，静置10min；
S6、打开第二气阀8-3，将甲醇传感器9通过传感器导杆20推入恒温箱8内，甲醇传感器9输出电压信号；
S7、第一单片机11根据甲醇传感器9输出的电压信号获得变压器油中甲醇浓度，并将变压器油中甲醇浓度结果输送至第二显示器14进行显示。
本实施方式中，当第一显示器13示数为100℃、且保持1h时，高硼硅储液瓶7内油气分离完全。
本实施方式中，S5所述关闭第一气阀8-2后静置10min的目的是：一方面使高硼硅储液瓶7内的气体与橡胶管17内的残余气体进行混合，另一方面使恒温箱8内气体的温度降至甲醇传感器9的工作温度上限(50℃)以下，可采用测温设备检测恒温箱8温度是否达标。
进一步的，S4所述使高硼硅储液瓶7中的气体注至恒温箱8中的具体方法包括：打开抽气泵16，将高硼硅储液瓶7中的气体抽至恒温箱8中。
更进一步的，所述第一单片机11根据甲醇传感器9输出的电压信号获得变压器油中甲醇浓度的具体方法包括：
S7-1、根据甲醇传感器9输出的电压信号获得甲醇气体浓度c0：
c0＝ax，a表示电压和浓度的换算系数，x表示甲醇传感器9输出的电压信号值，单位为V；
其中，甲醇气体浓度c0数量级为ppm；
S7-2、根据甲醇气体浓度c0获得变压器油中甲醇浓度c11：
Figure BDA0003775418250000091
其中：V表示恒温箱8的体积，单位为ml，V1表示放置入高硼硅储液瓶7中的变压器油样的体积，单位为ml，变压器油中甲醇浓度c11数量级为ppm。
实施例5：
下面结合图1和图3说明本实施方式，本实施方式所述另一种变压器油内甲醇的智能取样分析方法，该取样分析方法的具体方法包括：
S1、将高硼硅储液瓶7放置在储液瓶支架4上，将变压器油样和搅拌子5放置在高硼硅储液瓶7中；
S2、打开电磁搅拌器6，带动搅拌子5转动，同时打开加热装置1，当第一显示器13示数为100℃、且保持1h后，变压器油样在高硼硅储液瓶7中完成油气分离，关闭电磁搅拌器6和加热装置1；
S3、打开抽气阀8-1，关闭第一气阀8-2和第二气阀8-3，当气压表8-4示数为0.5个标准大气压时，关闭抽气阀8-1；
S4、打开第一气阀8-2，使高硼硅储液瓶7中的气体注至恒温箱8中，持续30s；
S5、关闭第一气阀8-2，静置10min；
S6、打开第二气阀8-3，将甲醇传感器9通过传感器导杆20推入恒温箱8内，甲醇传感器9输出电压信号；
S7、第一单片机11根据甲醇传感器9输出的电压信号获得变压器油中甲醇浓度，并将变压器油中甲醇浓度结果输送至第二显示器14进行显示。
本实施方式中，S5所述关闭第一气阀8-2后静置10min的目的是：一方面使高硼硅储液瓶7内的气体与橡胶管17内的残余气体进行混合，另一方面使恒温箱8内气体的温度降至甲醇传感器9的工作温度上限(50℃)以下，可采用测温设备检测恒温箱8温度是否达标。
进一步的，S4所述使高硼硅储液瓶7中的气体注至恒温箱8中的具体方法包括：打开第一气阀8-2，打开抽气泵16，打开氦气罐19，并将氦气罐19的出气速度调至1L/min，使氦气罐19内的氦气吹扫高硼硅储液瓶7中的气体，将高硼硅储液瓶7中的气体吹扫至恒温箱8中。
更进一步的，所述第一单片机11根据甲醇传感器9输出的电压信号获得变压器油中甲醇浓度的具体方法包括：
S7-1、根据甲醇传感器9输出的电压信号获得甲醇气体浓度c0：
c0＝ax，a表示电压和浓度的换算系数，x表示甲醇传感器9输出的电压信号值，单位为V；
其中，甲醇气体浓度c0数量级为ppm；
S7-2、根据甲醇气体浓度c0获得变压器油中甲醇浓度c11：
Figure BDA0003775418250000101
其中：V表示恒温箱8的体积，单位为ml，V1表示放置入高硼硅储液瓶7中的变压器油样的体积，单位为ml，变压器油中甲醇浓度c11数量级为ppm。
实施例6：
下面结合图1和图4说明本实施方式，本实施方式所述另一种变压器油内甲醇的智能取样分析方法，该取样分析方法的具体方法包括：
该取样分析方法的具体方法包括：
S1、将高硼硅储液瓶7放置在储液瓶支架4上，将变压器油样和搅拌子5放置在高硼硅储液瓶7中；
S2、打开电磁搅拌器6，带动搅拌子5转动，同时打开加热装置1，当第一显示器13示数为100℃、且保持1h时，变压器油样在高硼硅储液瓶7中完成油气分离，关闭电磁搅拌器6和加热装置1；
S3、打开连接氦气罐19的抽气泵16，将氦气罐19内的氦气吹扫至高硼硅储液瓶7中，打开连接冷凝管15的抽气泵16，且使两个抽气泵16的气流速相同，将高硼硅储液瓶7中的气体抽至冷凝管15中进行降温；
S4、采用甲醇传感器9对冷凝管15中的气体进行检测，输出电压信号；
S5、第一单片机11根据甲醇传感器9输出的电压信号获得变压器油中甲醇浓度，并将变压器油中甲醇浓度结果输送至第二显示器14进行显示。
进一步的，所述第一单片机11根据甲醇传感器9输出的电压信号获得变压器油中甲醇浓度的具体方法包括：
S5-1、配置甲醇溶液作为标准溶液，将标准溶液置入高硼硅储液瓶7中，重复执行S1～S4；
S5-2、根据甲醇传感器9输出的电压信号获得甲醇气体浓度c0：
c0＝ax，a表示电压和浓度的换算系数，x表示甲醇传感器9输出的电压信号值，单位为V；
其中，甲醇气体浓度c0数量级为ppm；
S5-3、根据甲醇气体浓度c0获得甲醇浓度点值c1：
Figure BDA0003775418250000111
其中：V表示恒温箱8的体积，单位为ml，V1表示放置入高硼硅储液瓶7中的溶液的体积，单位为ml，甲醇浓度点值c1数量级为ppm；
S5-4、第一单片机11每间隔0.5s获取一次甲醇浓度点值，1min内获取120个甲醇浓度点值；以时间t为横坐标、甲醇浓度点值为纵坐标建立平面直角坐标系，将120个甲醇浓度点值在平面直角坐标系中进行描点；
S5-5、依据近似定积分原理，获得每个点的矩形面积为：ci*0.5，ci表示第i个点的甲醇浓度点值；
S5-6、将变压器油中甲醇浓度点值的所有点矩形面积进行加和计算，获得变压器油中甲醇浓度点值矩形面积和cy；
将标准溶液中甲醇浓度点值的所有点矩形面积进行加和计算，获得标准溶液中甲醇浓度点值矩形面积和cb；
S5-7、将变压器油中甲醇浓度矩形面积和cy与标准溶液的矩形面积和cb作比值运算，获取比例系数
Figure BDA0003775418250000121
S5-8、将标准溶液的甲醇浓度与比例系数k作乘法运算，获得变压器油中甲醇浓度。
更进一步的，甲醇传感器9的检测结果通过杜邦线10输出至第一单片机11。
本发明中，所述甲醇传感器采用电化学式传感器，传感原理为电化学，通过阳极与阴极分别发生氧化还原反应。由于氧化还原反应本质上是电子的转移，电子转移形成电流，通过电流电压转化，得到一个可以实时反应甲醇浓度的电压值。所述甲醇传感器所用型号为SGA-700D-CH40-C，采用+5V电源供电，输出为0～5V或者为TTL方波，分辨率为0.01ppm，量程为0～10ppm，精确度≤±3％。甲醇传感器9检测出甲醇浓度为ppm，无单位。
本发明中，高硼硅储液瓶7采用规格100mL，其中注入油样为80mL，根据计算100mL空白油样，质量为86.5g，等比计算得80mL油样为69.2g。
本发明中，取样模块采用储液瓶支架4架设高硼硅储液瓶7，设置在高硼硅储液瓶7底部的电磁搅拌器6带动搅拌子5在高硼硅储液瓶7内旋转，使高硼硅储液瓶7中的液体均匀分布。
本发明中，加热装置1采用电加热的方式对金属的储液瓶支架进行升温，并在管状陶瓷绝缘片内添加一层绝缘且导热的物质，防止电加热的磁场影响搅拌子5旋转，故而采用抽气泵16，既可以导热，又可以起到绝缘的作用。
本发明中，温控模块用于对放置高硼硅储液瓶7的储液瓶支架4进行加热和实时温度检测及显示，使高硼硅储液瓶7处于高温恒温的环境中。
本发明中，抽气泵16流速为1.1L/min。
本发明中，所述第一显示器13和第二显示器14均采用LCD1602实现，用于实时显示储液箱内环境的温度。
本发明中，所述恒温箱8所采用的材料具备以下特点：易于观察内部情况、耐高温(实验温度120℃)、耐低气压(实验环境气压约为50.66kPa)。可选用特质石英玻璃制成玻璃容器。所述恒温箱8总体积为1L，即为1dm3，为边长为1dm的正方体容器。
本发明中，第二单片机12根据温度检测装置2的检测结果控制加热装置的开/关。第一单片机11控制抽气阀8-1、第一气阀8-2和第二气阀8-3的开/关。
虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中所述的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他所述实施例中。

Claims (10)

1.变压器油内甲醇的智能取样分析系统，其特征在于，它包括取样模块、温控模块、甲醇检测模块和检测结果显示模块；
所述取样模块包括管状陶瓷绝缘片(3)、储液瓶支架(4)、搅拌子(5)和电磁搅拌器(6)；
所述温控模块包括加热装置(1)、温度检测装置(2)、第二单片机(12)和第一显示器(13)；
储液瓶支架(4)包括设置在上部分的储液箱和设置在下部分的支腿，储液箱的中间开有通槽，通槽内安装有管状陶瓷绝缘片(3)，高硼硅储液瓶(7)放置在管状陶瓷绝缘片(3)内，储液箱的一侧连接有加热装置(1)，储液箱上同时连接有温度检测装置(2)，温度检测装置(2)的温度检测信号输出端连接第二单片机(12)的温度检测信号输入端，第二单片机(12)的温度显示信号输出端连接第一显示器(13)的温度显示信号输入端；搅拌子(5)放置在高硼硅储液瓶(7)内，电磁搅拌器(6)设置在储液箱下部，并位于支腿中间，且电磁搅拌器(6)与搅拌子(5)正对；
所述甲醇检测模块包括恒温箱(8)、甲醇传感器(9)和传感器导杆(20)；所述恒温箱(8)包括抽气阀(8-1)、第一气阀(8-2)、第二气阀(8-3)和气压表(8-4)；
所述检测结果显示模块包括第一单片机(11)和第二显示器(14)；
高硼硅储液瓶(7)的出气口连接至恒温箱(8)的进气口，恒温箱(8)的出气口处设置有传感器导杆(20)，传感器导杆(20)上安装有甲醇传感器(9)，恒温箱(8)的进气口处设置有第一气阀(8-2)，恒温箱(8)的出气口处设置有第二气阀(8-3)，恒温箱(8)的上部设置有抽气阀(8-1)和气压表(8-4)，甲醇传感器(9)的检测结果输出端连接第一单片机(11)的检测结果输入端，第一单片机(11)的检测结果显示输出端连接第二显示器(14)的检测结果显示输入端。
2.根据权利要求1所述的变压器油内甲醇的智能取样分析系统，其特征在于，所述甲醇检测模块还包括抽气泵(16)，高硼硅储液瓶(7)的出气口通过抽气泵(16)连接至恒温箱(8)的进气口，高硼硅储液瓶(7)的出气口与抽气泵(16)之间通过橡胶管(17)进行连接，抽气泵(16)与恒温箱(8)的进气口之间通过橡胶管(17)进行连接。
3.根据权利要求1所述的变压器油内甲醇的智能取样分析系统，其特征在于，所述高硼硅储液瓶(7)采用双孔储液瓶，高硼硅储液瓶(7)的进气口通过抽气泵(16)连接至氦气罐(19)，高硼硅储液瓶(7)的进气口与抽气泵(16)之间通过橡胶管(17)进行连接，抽气泵(16)与氦气罐(19)之间通过橡胶管(17)进行连接。
4.变压器油内甲醇的智能取样分析系统，其特征在于，它包括取样模块、温控模块、甲醇检测模块和检测结果显示模块；
所述取样模块包括管状陶瓷绝缘片(3)、储液瓶支架(4)、搅拌子(5)和电磁搅拌器(6)；
所述温控模块包括加热装置(1)、温度检测装置(2)、第二单片机(12)和第一显示器(13)；
储液瓶支架(4)包括设置在上部分的储液箱和设置在下部分的支腿，储液箱的中间开有通槽，通槽内安装有管状陶瓷绝缘片(3)，高硼硅储液瓶(7)放置在管状陶瓷绝缘片(3)内，储液箱的一侧连接有加热装置(1)，储液箱上同时连接有温度检测装置(2)，温度检测装置(2)的温度检测信号输出端连接第二单片机(12)的温度检测信号输入端，第二单片机(12)的温度显示信号输出端连接第一显示器(13)的温度显示信号输入端；搅拌子(5)放置在高硼硅储液瓶(7)内，电磁搅拌器(6)设置在储液箱下部，并位于支腿中间，且电磁搅拌器(6)与搅拌子(5)正对；
所述甲醇检测模块包括甲醇传感器(9)、两个抽气泵(16)、冷凝管(15)和冷却水槽(18)；
所述检测结果显示模块包括第一单片机(11)和第二显示器(14)；
高硼硅储液瓶(7)的进气口通过抽气泵(16)连接至氦气罐(19)的出气口，高硼硅储液瓶(7)的出气口连接至冷凝管(15)的进气口，冷凝管(15)的出气口上安装有另一个抽气泵(16)，冷凝管(15)的出气口和另一个抽气泵(16)之间安装有甲醇传感器(9)，冷凝管(15)置于冷却水槽(18)内，甲醇传感器(9)的检测结果输出端连接第一单片机(11)的检测结果输入端，第一单片机(11)的检测结果显示输出端连接第二显示器(14)的检测结果显示输入端。
5.变压器油内甲醇的智能取样分析方法，该取样分析方法基于权利要求2或3所述的取样分析系统实现，其特征在于，该取样分析方法的具体方法包括：
S1、将高硼硅储液瓶(7)放置在储液瓶支架(4)上，将变压器油样和搅拌子(5)放置在高硼硅储液瓶(7)中；
S2、打开电磁搅拌器(6)，带动搅拌子(5)转动，同时打开加热装置(1)，当第一显示器(13)示数为100℃、且保持1h后，变压器油样在高硼硅储液瓶(7)中完成油气分离，关闭电磁搅拌器(6)和加热装置(1)；
S3、打开抽气阀(8-1)，关闭第一气阀(8-2)和第二气阀(8-3)，当气压表(8-4)示数为0.5个标准大气压时，关闭抽气阀(8-1)；
S4、打开第一气阀(8-2)，使高硼硅储液瓶(7)中的气体注至恒温箱(8)中，持续30s；
S5、关闭第一气阀(8-2)，静置10min；
S6、打开第二气阀(8-3)，将甲醇传感器(9)通过传感器导杆(20)推入恒温箱(8)内，甲醇传感器(9)输出电压信号；
S7、第一单片机(11)根据甲醇传感器(9)输出的电压信号获得变压器油中甲醇浓度，并将变压器油中甲醇浓度结果输送至第二显示器(14)进行显示。
6.根据权利要求5所述的变压器油内甲醇的智能取样分析方法，其特征在于，S4所述使高硼硅储液瓶(7)中的气体注至恒温箱(8)中的具体方法包括：打开抽气泵(16)，将高硼硅储液瓶(7)中的气体抽至恒温箱(8)中。
7.根据权利要求5所述的变压器油内甲醇的智能取样分析方法，其特征在于，S4所述使高硼硅储液瓶(7)中的气体注至恒温箱(8)中的具体方法包括：打开第一气阀(8-2)，打开抽气泵(16)，打开氦气罐(19)，并将氦气罐(19)的出气速度调至1L/min，使氦气罐(19)内的氦气吹扫高硼硅储液瓶(7)中的气体，将高硼硅储液瓶(7)中的气体吹扫至恒温箱(8)中。
8.根据权利要求6或7所述的变压器油内甲醇的智能取样分析方法，其特征在于，所述第一单片机(11)根据甲醇传感器(9)输出的电压信号获得变压器油中甲醇浓度的具体方法包括：
S7-1、根据甲醇传感器(9)输出的电压信号获得甲醇气体浓度c0：
c0＝ax，a表示电压和浓度的换算系数，x表示甲醇传感器(9)输出的电压信号值，单位为V；
其中，甲醇气体浓度c0数量级为ppm；
S7-2、根据甲醇气体浓度c0获得变压器油中甲醇浓度c11：
Figure FDA0003775418240000031
其中：V表示恒温箱(8)的体积，单位为ml，V1表示放置入高硼硅储液瓶(7)中的变压器油样的体积，单位为ml，变压器油中甲醇浓度c11数量级为ppm。
9.变压器油内甲醇的智能取样分析方法，该取样分析方法基于权利要求4所述的取样分析系统实现，其特征在于，该取样分析方法的具体方法包括：
S1、将高硼硅储液瓶(7)放置在储液瓶支架(4)上，将变压器油样和搅拌子(5)放置在高硼硅储液瓶(7)中；
S2、打开电磁搅拌器(6)，带动搅拌子(5)转动，同时打开加热装置(1)，当第一显示器(13)示数为100℃、且保持1h时，变压器油样在高硼硅储液瓶(7)中完成油气分离，关闭电磁搅拌器(6)和加热装置(1)；
S3、打开连接氦气罐(19)的抽气泵(16)，将氦气罐(19)内的氦气吹扫至高硼硅储液瓶(7)中，打开连接冷凝管(15)的抽气泵(16)，且使两个抽气泵(16)的气流速相同，将高硼硅储液瓶(7)中的气体抽至冷凝管(15)中进行降温；
S4、采用甲醇传感器(9)对冷凝管(15)中的气体进行检测，输出电压信号；
S5、第一单片机(11)根据甲醇传感器(9)输出的电压信号获得变压器油中甲醇浓度，并将变压器油中甲醇浓度结果输送至第二显示器(14)进行显示。
10.根据权利要求9所述的变压器油内甲醇的智能取样分析方法，其特征在于，所述第一单片机(11)根据甲醇传感器(9)输出的电压信号获得变压器油中甲醇浓度的具体方法包括：
S5-1、配置甲醇溶液作为标准溶液，将标准溶液置入高硼硅储液瓶(7)中，重复执行S1～S4；
S5-2、根据甲醇传感器(9)输出的电压信号获得甲醇气体浓度c0：
c0＝ax，a表示电压和浓度的换算系数，x表示甲醇传感器(9)输出的电压信号值，单位为V；
其中，甲醇气体浓度c0数量级为ppm；
S5-3、根据甲醇气体浓度c0获得甲醇浓度点值c1：
Figure FDA0003775418240000041
其中：V表示恒温箱(8)的体积，单位为ml，V1表示放置入高硼硅储液瓶(7)中的溶液的体积，单位为ml，甲醇浓度点值c1数量级为ppm；
S5-4、第一单片机(11)每间隔0.5s获取一次甲醇浓度点值，1min内获取120个甲醇浓度点值；以时间t为横坐标、甲醇浓度点值为纵坐标建立平面直角坐标系，将120个甲醇浓度点值在平面直角坐标系中进行描点；
S5-5、依据近似定积分原理，获得每个点的矩形面积为：ci*0.5，ci表示第i个点的甲醇浓度点值；
S5-6、将变压器油中甲醇浓度点值的所有点矩形面积进行加和计算，获得变压器油中甲醇浓度点值矩形面积和cy；
将标准溶液中甲醇浓度点值的所有点矩形面积进行加和计算，获得标准溶液中甲醇浓度点值矩形面积和cb；
S5-7、将变压器油中甲醇浓度矩形面积和cy与标准溶液的矩形面积和cb作比值运算，获取比例系数
Figure FDA0003775418240000051
S5-8、将标准溶液的甲醇浓度与比例系数k作乘法运算，获得变压器油中甲醇浓度。
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