CN115684385A - 一种变压器油中气体在线监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种变压器油中气体在线监测系统，属于变压器监测技术领域，包括，包括色谱数据采集处理模块、气体检测模块、气源模块和油气分离装置，所述油气分离装置，包括箱体，所述箱体左侧壁分别固定连接有进油管和出油管；且所述进油管和出油管侧壁均设置有动力泵，所述箱体顶部左侧固定连接有监测箱，所述箱体顶部右侧固定连接有采集管；该发明利用油液从第一滑板下行产生的推动力，使得驱动叶轮发生转动，通过第二转轮与第一转轮之间的传动效果，使得搅动板在往复丝杆上进行往复的摆动，以此对进入箱体内的油液进行波动，使得油液与其内部掺杂的气体之间快速分离，从而提高了该装置的气液分离效果，进而以此提高了该装置的监测效果。

Description

一种变压器油中气体在线监测系统

技术领域

本发明涉及变压器监测领域，具体而言，涉及一种变压器油中气体在线监测系统。

背景技术

配电变压器为变电所的重要组件，为工矿企业与民用建筑供配电系统中的重要设备之一；油浸式变压器也属于配电变压器的一种，油浸式变压器就是将变压器的线圈和磁芯浸泡在专用的变压器油里面,这样的好处是,即可以散热又可以使线圈与空气隔绝防止空气中的湿气对变压器的磁芯造成腐蚀,同时还可以起到一定的灭弧作用。

现有技术领域内，变压器油溶解气体在线监测装置在检测过程中，为了测试数据的准确并能实际反映变压器本体油中气体的含量，需循环变压器本体中的油样将连接变压器和监测设备之间的油管中油样进行置换，使得进入脱气罐中脱气的油样能完全代表变压器本体的油样，目前，在进行气体采集过程中，气液分离的效率降低，进而导致对气体监测的效率降低，从而不能够快速地测出油浸式变压器油中溶解故障气体的含量及其增长率，进而也就无法在早期进行预报设备故障等隐患信息，很容易出现设备的危险事故，降低了设备运行的可靠性。

如何发明一种变压器油中气体在线监测系统来改善这些问题，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

为了弥补以上不足，本发明提供了一种变压器油中气体在线监测系统，旨在改善传统设备在进行气液分离时的效率较低，不能够快速地测出油浸式变压器油中溶解故障气体的含量及其增长率，从而降低了设备运行的可靠性的问题。

本发明是这样实现的：

本发明提供一种变压器油中气体在线监测系统，包括色谱数据采集处理模块、气体检测模块、气源模块和油气分离装置；

所述色谱数据采集处理模块包括：用于对油中气体数据进行采集的数据采集单元；用于对采集后的数据进行处理的现场控制处理单元；用于实现全数字、远程数据传输、控制和参数设置的通讯控制单元；用于实现某一区域的集中远程诊断的61850规约通讯单元；

所述气体检测模块包括：用于采用专用复合色谱柱将气体组分的进行分离的气体分离单元；用于在油中气体监测时调控油中气体的温度以及流量的恒温恒流控制单元；用于监测出变压器油中混合的故障气体含量及其增长率的气体检测单元；

所述气源模块包括：用于存储油中气体的储气单元；用于对监测后油中气体外排时进行气体净化的净化单元；用于在气体监测时控制气压的压力控制单元；用于在监测诊断后及时进行隐患报警的报警单元。

所述油气分离装置包括箱体，所述箱体左侧壁分别固定连接有进油管和出油管；且所述进油管和出油管侧壁均设置有动力泵，所述箱体顶部左侧固定连接有监测箱，所述箱体顶部右侧固定连接有集气管；

搅动组件，所述搅动组件安装在箱体内部，搅动组件用于利用油液自身的流动作用对其本身进行搅动，以此确保油中气体的迅速分离；

采气组件，所述采气组件安装在箱体侧壁，采气组件用于对分离后的气体进行采集。

优选的，所述箱体内腔两侧分别固定连接有第一滑板和第二滑板，所述进油管第一滑板上部相连通，所述出油管与第一滑板和第二滑板相交处相连通，所述箱体内腔上壁正对进油管处固定连接有撞击板。

优选的，所述搅动组件包括驱动转轴和往复丝杆，所述驱动转轴与箱体内壁转动连接，所述驱动转轴侧壁等间距设置有驱动叶轮，所述往复丝杆与箱体内壁转动连接，所述驱动转轴两侧均固定连接有第一转轮，所述往复丝杆两侧均固定连接有第二转轮，所述第二转轮与第一转轮之间通过皮带传动连接，所述往复丝杆侧壁等间距螺纹连接有搅动板，所述搅动板底部与第二滑板上表面相贴合。

优选的，所述驱动叶轮端部采用光滑处理且与第一滑板上表面相贴合，所述驱动叶轮内侧壁等间距开设有储液槽，所述搅动板侧壁开设有波形槽。

优选的，所述采气组件包括采集管，所述采集管与箱体内壁固定连接，所述采集管内腔滑动连接有活塞推杆，所述活塞推杆底部固定连接有垂直球，位于往复丝杆中部的所述搅动板顶部固定连接有平移球，且所述平移球可与垂直球之间顶触活动。

优选的，所述采集管顶部两侧均设置有导气管，所述采集管通过导气管分别与监测箱和集气管相连通，两侧所述导气管内均设置有单向阀，且两个所述单向阀闭启方向相反。

优选的，位于集气管底部的所述箱体内壁固定连接有过滤网，所述过滤网中部转动连接有从动转轴，所述从动转轴上端与集气管内腔顶部转动连接，位于集气管内的所述从动转轴侧壁固定连接有从动叶片，所述从动转轴底部固定连接有清扫杆，且所述清扫杆与过滤网底部相贴。

本发明的有益效果是：

1、本发明利用油液从第一滑板下行产生的推动力，使得驱动叶轮发生转动，通过第二转轮与第一转轮之间的传动效果，使得搅动板在往复丝杆上进行往复的摆动，以此对进入箱体内的油液进行波动，使得油液与其内部掺杂的气体之间快速分离，从而提高了该装置的气液分离效果，进而以此提高了该装置的监测效果。

2、本发明利用色谱数据采集处理模块、气体检测模块、气源模块和油气分离装置的设置，能够快速地在线监测变压器等油浸式电力高压设备的油中溶解故障气体的含量及其增长率，并通过故障诊断专家系统早期预报设备故障隐患信息，避免设备事故，减少重大损失，提高设备运行的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1是本发明实施方式提供的一种变压器油中气体在线监测系统的油气分离装置外观结构示意图；

图2是本发明实施方式提供的一种变压器油中气体在线监测系统的油气分离装置内部结构示意图；

图3是本发明实施方式提供的一种变压器油中气体在线监测系统的油气分离装置局部剖结构示意图；

图4是本发明实施方式提供的一种变压器油中气体在线监测系统的油气分离装置图3中A区域放大结构示意图。

图5是本发明实施方式提供的一种变压器油中气体在线监测系统的油气分离装置中搅动组件结构示意图。

图6是本发明实施方式提供的一种变压器油中气体在线监测系统结构示意图。

图中：1、箱体；101、集气管；102、第一滑板；103、第二滑板；104、撞击板；2、监测箱；3、搅动组件；31、驱动转轴；311、第一转轮；32、往复丝杆；321、第二转轮；33、驱动叶轮；331、储液槽；34、搅动板；341、波形槽；342、平移球；4、采气组件；41、采集管；411、导气管；42、活塞推杆；43、垂直球；5、过滤网；51、从动转轴；52、从动叶片；53、清扫杆。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

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”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设备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。

实施例

参照图5，一种变压器油中气体在线监测系统，包括色谱数据采集处理模块、气体检测模块、气源模块和油气分离装置；

色谱数据采集处理模块包括：用于对油中气体数据进行采集的数据采集单元；用于对采集后的数据进行处理的现场控制处理单元；用于实现全数字、远程数据传输、控制和参数设置的通讯控制单元；用于实现某一区域的集中远程诊断的61850规约通讯单元；

气体检测模块包括：用于采用专用复合色谱柱将气体组分的进行分离的气体分离单元；用于在油中气体监测时调控油中气体的温度以及流量的恒温恒流控制单元；用于监测出变压器油中混合的故障气体含量及其增长率的气体检测单元；

气源模块包括：用于存储油中气体的储气单元；用于对监测后油中气体外排时进行气体净化的净化单元；用于在气体监测时控制气压的压力控制单元；用于在监测诊断后及时进行隐患报警的报警单元；

需要说明的是：通过上述结构的设置，利用色谱数据采集处理模块、气体检测模块、气源模块和油气分离装置的设置，能够快速地在线监测变压器等油浸式电力高压设备的油中溶解故障气体的含量及其增长率，并通过故障诊断专家系统早期预报设备故障隐患信息，避免设备事故，减少重大损失，提高设备运行的可靠性。

需要进行说明的是色谱数据采集处理模块、气体检测模块、气源模块均设置在监测箱2内外侧壁以及与监测箱2与采集管41的连通处。

参照图1、图2，进一步地，油气分离装置包括箱体1，箱体1左侧壁分别固定连接有进油管和出油管；且进油管和出油管侧壁均设置有动力泵，箱体1顶部左侧固定连接有监测箱2，箱体1顶部右侧固定连接有集气管101；

搅动组件3，搅动组件3安装在箱体1内部，搅动组件3用于利用油液自身的流动作用对其本身进行搅动，以此确保油中气体的迅速分离；

采气组件4，采气组件4安装在箱体1侧壁，采气组件4用于对分离后的气体进行采集；

参照图1、图2，进一步地，箱体1内腔两侧分别固定连接有第一滑板102和第二滑板103，进油管第一滑板102上部相连通，出油管与第一滑板102和第二滑板103相交处相连通，箱体1内腔上壁正对进油管处固定连接有撞击板104；

需要说明的是：利用进油管、箱体1以及出油管三者形成循环式的监测方式，而且利用两侧的第一滑板102和第二滑板103能够使得油液定向流动，从而加快该装置的监测效率，而且还会使得油液在重力作用下沿第一滑板102和第二滑板103下行，从而避免油液大量附着、残留在箱体1内壁的情况，进而提高了下一次监测的精准度。

参照图2、图3，进一步地，搅动组件3包括驱动转轴31和往复丝杆32，驱动转轴31与箱体1内壁转动连接，驱动转轴31侧壁等间距设置有驱动叶轮33，往复丝杆32与箱体1内壁转动连接，驱动转轴31两侧均固定连接有第一转轮311，往复丝杆32两侧均固定连接有第二转轮321，第二转轮321与第一转轮311之间通过皮带传动连接，往复丝杆32侧壁等间距螺纹连接有搅动板34，搅动板34底部与第二滑板103上表面相贴合；

需要说明的是：利用油液从第一滑板102下行产生的推动力，使得驱动叶轮33发生转动，通过第二转轮321与第一转轮311之间的传动效果，使得搅动板34在往复丝杆32上进行往复的摆动，以此对进入箱体1内的油液进行波动，使得油液与其内部掺杂的气体之间快速分离，从而提高了该装置的气液分离效果，进而以此提高了该装置的监测效果。

参照图2、图3，进一步地，驱动叶轮33端部采用光滑处理且与第一滑板102上表面相贴合，驱动叶轮33内侧壁等间距开设有储液槽331，搅动板34侧壁开设有波形槽341；

需要说明的是：利用储液槽331的设置，能够使得驱动叶轮33内侧壁与更多的油液相接触，从而提高油液下行对驱动叶轮33产生的推动力，而且利用波形槽341的设置，能够使得油液在搅动板34的往复摆动中，一部分穿过波形槽341，另一部分不穿过波形槽341，以此实现油液内分子之间的速度差，从而提高了对油液的搅动效果，综上提高了该装置的气液分离效率，进而以此提高了该装置的监测效率。

参照图2、图5，进一步地，采气组件4包括采集管41，采集管41与箱体1内壁固定连接，采集管41内腔滑动连接有活塞推杆42，活塞推杆42底部固定连接有垂直球43，位于往复丝杆32中部的搅动板34顶部固定连接有平移球342，且平移球342可与垂直球43之间顶触活动；

其中，需要进行说明的是，采集管41内壁下部设置有限位环，以此避免活塞推杆42过度下移；

参照图2、图3进一步地，采集管41顶部两侧均设置有导气管411，采集管41通过导气管411分别与监测箱2和集气管101相连通，两侧导气管411内均设置有单向阀，且两个单向阀闭启方向相反；

需要说明的是：通过搅动板34往复运动时平移球342与垂直球43之间的反复撞击，进而在采集管41内形成从集气管101内吸入气体，并将气体向监测箱2内排的循环流动效果，以此利用气压变化使得分离后的气体快速进入监测箱2内，从而提高了气体的采集速度，进而提高了该装置的监测效率。

参照图3、图4，进一步地，位于集气管101底部的箱体1内壁固定连接有过滤网5，过滤网5中部转动连接有从动转轴51，从动转轴51上端与集气管101内腔顶部转动连接，位于集气管101内的从动转轴51侧壁固定连接有从动叶片52，从动转轴51底部固定连接有清扫杆53，且清扫杆53与过滤网5底部相贴合

需要说明的是：利用过滤网5的设置，能够避免少量油液进入集气管101内的情况，并且当气体快刷被吸入集气管101后，还将会带动从动叶片52以及从动转轴51转动，进而使得清扫杆53能够对过滤网5底部进行清理，以此确保了过滤网5的通气效果，提高了该装置的实用性。

参照图1-4，该一种变压器油中气体在线监测系统的工作原理：首先将进油管和出油管分别与油浸式电力变压器监测端口接通，随即开启进油管侧动力泵，使得变压器内油液进入箱体1内部，此时由于第一滑板102的设置，油液将会顺着第一滑板102向下流动，此时利用油液从第一滑板102下行产生的推动力，使得驱动叶轮33发生转动，通过第二转轮321与第一转轮311之间的传动效果，使得搅动板34在往复丝杆32上进行往复的摆动，以此对进入箱体1内的油液进行波动，使得油液与其内部掺杂的气体之间快速分离；于此同时，在搅动板34移动的过程中，将会使得平移球342与垂直球43之间顶触挤压，从而使得活塞推杆42向上移动，再次气压的推动下，此时与采集管41相通的导气管411内的单向阀则会处于关闭状态，而与监测箱2相通的导气管411内的单向阀则会打开，以此将采集管41内的气体推入监测箱2内，随即当平移球342与垂直球43之间脱离后，活塞推杆42将会在其自身以及平移球342的重力作用下下移，此时两侧的单向阀开启与闭合的状态将会反过来，以此在导气管411内产生吸附力，进而使得箱体1内部的气体快刷的通过集气管101进入采集管41内，并在下一次的活塞推杆42向上移动时，使得分离后的气体被排入监测箱2内，如上所述，将会提高气体的采集速度，从而提高了该装置的监测效率；

于此同时，当分离后的气体进入监测箱2内后，利用色谱数据采集处理模块、气体检测模块、气源模块的设置，能够快速地在线监测变压器等油浸式电力高压设备的油中溶解故障气体的含量及其增长率，并通过故障诊断专家系统早期预报设备故障隐患信息，避免设备事故；最终开启出油管侧动力泵，使得变压器内油液重新进入箱体1内部，以此完成油液中气体监测以及油液循环。

需要说明的是，电机具体的型号规格需根据该装置的实际规格等进行选型确定，具体选型计算方法采用本领域现有技术，故不再详细赘述。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种变压器油中气体在线监测系统，其特征在于，包括色谱数据采集处理模块、气体检测模块、气源模块和油气分离装置；

所述色谱数据采集处理模块包括：用于对油中气体数据进行采集的数据采集单元；用于对采集后的数据进行处理的现场控制处理单元；用于实现全数字、远程数据传输、控制和参数设置的通讯控制单元；用于实现某一区域的集中远程诊断的61850规约通讯单元；

所述气体检测模块包括：用于采用专用复合色谱柱将气体组分的进行分离的气体分离单元；用于在油中气体监测时调控油中气体的温度以及流量的恒温恒流控制单元；用于监测出变压器油中混合的故障气体含量及其增长率的气体检测单元；

所述气源模块包括：用于存储油中气体的储气单元；用于对监测后油中气体外排时进行气体净化的净化单元；用于在气体监测时控制气压的压力控制单元；用于在监测诊断后及时进行隐患报警的报警单元。

2.根据权利要求1所述的一种变压器油中气体在线监测系统，其特征在于，所述油气分离装置包括箱体(1)，所述箱体(1)左侧壁分别固定连接有进油管和出油管；且所述进油管和出油管侧壁均设置有动力泵，所述箱体(1)顶部左侧固定连接有监测箱(2)，所述箱体(1)顶部右侧固定连接有集气管(101)；

搅动组件(3)，所述搅动组件(3)安装在箱体(1)内部，搅动组件(3)用于利用油液自身的流动作用对其本身进行搅动，以此确保油中气体的迅速分离；

采气组件(4)，所述采气组件(4)安装在箱体(1)侧壁，采气组件(4)用于对分离后的气体进行采集。

3.根据权利要求2所述的一种变压器油中气体在线监测系统，其特征在于，所述箱体(1)内腔两侧分别固定连接有第一滑板(102)和第二滑板(103)，所述进油管第一滑板(102)上部相连通，所述出油管与第一滑板(102)和第二滑板(103)相交处相连通，所述箱体(1)内腔上壁正对进油管处固定连接有撞击板(104)。

4.根据权利要求2所述的一种变压器油中气体在线监测系统，其特征在于，所述搅动组件(3)包括驱动转轴(31)和往复丝杆(32)，所述驱动转轴(31)与箱体(1)内壁转动连接，所述驱动转轴(31)侧壁等间距设置有驱动叶轮(33)，所述往复丝杆(32)与箱体(1)内壁转动连接，所述驱动转轴(31)两侧均固定连接有第一转轮(311)，所述往复丝杆(32)两侧均固定连接有第二转轮(321)，所述第二转轮(321)与第一转轮(311)之间通过皮带传动连接，所述往复丝杆(32)侧壁等间距螺纹连接有搅动板(34)，所述搅动板(34)底部与第二滑板(103)上表面相贴合。

5.根据权利要求4所述的一种变压器油中气体在线监测系统，其特征在于，所述驱动叶轮(33)端部采用光滑处理且与第一滑板(102)上表面相贴合，所述驱动叶轮(33)内侧壁等间距开设有储液槽(331)，所述搅动板(34)侧壁开设有波形槽(341)。

6.根据权利要求4所述的一种变压器油中气体在线监测系统，其特征在于，所述采气组件(4)包括采集管(41)，所述采集管(41)与箱体(1)内壁固定连接，所述采集管(41)内腔滑动连接有活塞推杆(42)，所述活塞推杆(42)底部固定连接有垂直球(43)，位于往复丝杆(32)中部的所述搅动板(34)顶部固定连接有平移球(342)，且所述平移球(342)可与垂直球(43)之间顶触活动。

7.根据权利要求6所述的一种变压器油中气体在线监测系统，其特征在于，所述采集管(41)顶部两侧均设置有导气管(411)，所述采集管(41)通过导气管(411)分别与监测箱(2)和集气管(101)相连通，两侧所述导气管(411)内均设置有单向阀，且两个所述单向阀闭启方向相反。

8.根据权利要求7所述的一种变压器油中气体在线监测系统，其特征在于，位于集气管(101)底部的所述箱体(1)内壁固定连接有过滤网(5)，所述过滤网(5)中部转动连接有从动转轴(51)，所述从动转轴(51)上端与集气管(101)内腔顶部转动连接，位于集气管(101)内的所述从动转轴(51)侧壁固定连接有从动叶片(52)，所述从动转轴(51)底部固定连接有清扫杆(53)，且所述清扫杆(53)与过滤网(5)底部相贴合。

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