CN117849249A - 一种用于油色谱监测的真空脱气装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种用于油色谱监测的真空脱气装置及方法，旨在提高变压器油中气体的在线监测准确性和效率。该装置通过采用真空脱气技术，配合变径活塞移动实现油气分离，确保获取到所有油中气体，提高气体析出的速度和监测数据的可靠性。本装置主要包括油样注射器、洗气管、脱气瓶、多个电磁阀、高速磁力搅拌器、取气注射器、集气室、变径活塞、缸体及真空泵等关键组件，本发明不仅大幅度提高了油气分离的效率，而且显著提升了监测过程的安全性。本发明的实施，对于精确评估变压器的运行状况、维护电力系统的稳定性和可靠性具有重要意义。

Description

一种用于油色谱监测的真空脱气装置及方法

技术领域

本发明涉及油色谱检测技术领域，具体涉及一种用于油色谱监测的快速真空脱气装置及方法。

背景技术

在电力系统中，变压器是关键设备，其内部使用的油浸式绝缘体系是确保其稳定运行的重要因素。变压器油不仅起到冷却和绝缘的作用，还与变压器的运行状态密切相关。由于电力设备在长期运行过程中可能会出现老化、过热或其他故障，这些情况会导致变压器油中的有机材料发生热分解或电解分解，从而产生气体。这些气体的种类和数量能够反映变压器的健康状况。

当前，油色谱分析技术是监测变压器油中溶解气体的主要方法，通过分析油样中的气体成分和浓度，可以有效识别和诊断变压器内部的潜在故障。在现有的变压器油色谱监测技术中，真空脱气过程是一个关键环节，它直接影响到油中气体的检测准确性和效率。变压器油在运行中会因各种内部故障或老化产生不同的气体，这些气体的种类和浓度是判断变压器健康状态的重要依据。因此，准确快速地从油中提取这些气体成为了油色谱监测系统的核心需求。

然而，在传统的油色谱监测系统中，真空脱气过程存在一些局限性。首先，现有的脱气效率通常不足以确保从油样中提取出所有溶解气体，特别是在低浓度气体的检测上。这导致了监测结果的不准确，无法全面反映变压器的实际运行状态。其次，传统真空脱气方法往往需要较长时间来完成整个过程，这在某种程度上延迟了故障诊断和处理，增加了电力系统运行的风险。

此外，多数现有装置在脱气不完全的情况下，溶解在油中的微量气体可能无法被完全提取出来，从而影响最终的分析结果。这种情况在处理含有微量溶解气体的油样时尤为显著。现有技术文件1(CN206497087U)公开了一种油色谱真空脱气设备，具有脱气气缸、步进电机、行程定位安装架，及光电定位传感器。该实用新型提供一种将油气隔离的真空负压脱气方式，避免载气倒灌到变压器油，具有结构简单、稳定性好且精度高等特点。但其不足之处在于该设备使用的真空脱气法为单次真空脱气，限制了脱气的全面性。这种单次脱气机制将导致变压器油中的某些气体成分不能完全被提取，影响到油色谱分析的准确性和可靠性。在处理复杂，不稳定的变压器油样品或者是含有低浓度混合气体的油样时，单次脱气不足以保证所有关键气体成分的有效分离，从而导致诊断信息的遗漏。

因此，存在一种迫切需求，即开发一种能够提供更高脱气效率、脱气更加完全的新型油色谱监测装置。这种装置应能够更有效地从变压器油中提取气体，特别是低浓度混合气体的油样，以确保油色谱分析的准确性和可靠性，从而更好地监控电力系统中变压器的健康状况。

发明内容

为解决现有技术中存在的不足，本发明提供一种能够提供更高脱气效率、脱气更加完全的新型油色谱监测装置。

本发明采用如下的技术方案。

本发明的第一方面提供了一种用于油色谱监测的真空脱气装置，包括油样注射器、洗气管、脱气瓶、电磁阀、高速磁力搅拌器、取气注射器、集气室、变径活塞、缸体及真空泵，所述油样注射器连接脱气瓶与变压器，所述洗气管连接脱气瓶，所述脱气瓶与集气室和缸体相连接，所述高速磁力搅拌器位于脱气瓶下方，所述取气注射器与集气室连接，所述变径活塞位于缸体内部，所述真空泵与缸体连接，所述电磁阀连接在装置管路上。

优选地，所述电磁阀，包括第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀和第六电磁阀。

优选地，所述油样注射器的取油口外壁开有外螺纹，用于可旋转取油头装配。

优选地，所述第一电磁阀，连接脱气瓶与缸体，在脱气过程中对控制脱气瓶的负压来进行油气分离，真空泵抽缸体对缸体形成负压后，脱气瓶与缸体连通形成负压。

优选地，所述第二电磁阀，作为进出口油阀，控制油样从注射器进入脱气瓶的速率。

优选地，所述第三电磁阀，连接脱气瓶与集气室，在脱气过程中控制气体的流向，确保从脱气瓶中释放的气体进入集气室。

优选地，所述第四电磁阀，连接集气瓶与取气注射器，控制气体从集气瓶进入取气注射器的速率。

优选地，所述第五电磁阀，连接缸体与真空泵，控制真空泵的脱气时间和缸体内的负压。

优选地，所述第六电磁阀，连接脱气瓶与缸体，控制脱气瓶内形成负压，实现油气分离。

本发明的第二方面提供了一种用于油色谱监测的真空脱气装置的方法，执行所述的一种用于油色谱监测的真空脱气装置，包括以下步骤：

步骤1，初始准备：打开进出口油阀，排尽管内的空气，关闭进出口油阀以准备脱气操作；

步骤2，建立真空环境：使用真空泵对缸体进行抽真空，建立系统内真空环境；

步骤3，油样脱气：打开进出口油阀，使油样进入脱气瓶，启动高速磁力搅拌器，变径活塞移动至最底端，上移变径活塞至最上端，关闭进出口油阀，油样中脱离出来的气体收集至取气注射器中；

步骤4，重复脱气过程：重复油样脱气步骤3，直至收尽从油样中脱离出来的气体；

步骤5，系统清洗：打开进出口油阀，排放废油，使用洗气管清洁系统内的管道，去除油污。

本发明的有益效果在于，与现有技术相比，

1.提高脱气效率：现有的脱气方法往往无法高效地从变压器油中提取所有溶解气体，尤其是在低浓度气体检测时。本发明旨在通过改进真空脱气技术，提高脱气效率，确保能够更全面地提取溶解在油中的气体，从而提高油色谱分析的准确性；

2.实现多次脱气过程的精确控制：传统脱气技术在控制脱气过程方面存在局限，特别是脱气进入后期，气室内存在一定浓度气体时，气体析出受阻。本发明通过引入可控的活塞机制，能够在低压力下对油样进行重复脱气，从而有效提取油中的微量气体；

3.提升油色谱监测系统的工作效率：现有的油色谱脱气通常耗时且繁琐，影响了电力系统的运维效率。本发明旨在通过快速真空脱气技术，减少油色谱分析所需的时间，从而提升整个系统的工作效率；

4.增强电力系统的可靠性和安全性：通过提供更准确和及时的变压器油色谱分析，本发明有助于早期发现变压器的潜在故障，预防可能的事故，从而增强整个电力系统的可靠性和安全性；

总之，本发明通过提供一种改进的快速真空脱气技术，不仅提高了油色谱分析的准确性和效率，而且还有助于优化电力系统的运维管理，保障电网的稳定和可靠运行。

附图说明

图1是本发明中用于油色谱在线监测的快速真空脱气进行油气分离的装置结构图；

1-油样注射器；2-洗气管；3-脱气瓶；4-第一电磁阀；5-第二电磁阀；6-高速磁力搅拌器；7-第三电磁阀；8-第四电磁阀；9-取气注射器；10-集气室；11-第五电磁阀；12-变径活塞；13-第六电磁阀；14-缸体；15-真空泵。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。本申请所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部实施例。基于本发明精神，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有所其它实施例，都属于本发明的保护范围。

如图1所示，本发明的实施例1提供了一种用于油色谱在线监测的真空脱气进行油气分离的装置，包括油样注射器、洗气管、脱气瓶、多个电磁阀、高速磁力搅拌器、取气注射器、集气室、变径活塞、缸体及真空泵构成。

所述油样注射器1连接脱气瓶3与变压器，所述洗气管2连接脱气瓶3，所述脱气瓶3与集气室10和缸体14相连接，所述高速磁力搅拌器6位于脱气瓶下方，所述取气注射器9与集气室10连接，所述变径活塞12位于缸体14内部，所述真空泵15与缸体14连接。

在本发明优选但非限制性的实施方式中，所述油样注射器1，用于安全高效地从变压器中提取油样。所述注射器一端口通过电磁阀连接脱气瓶，另一端口连接变压器。

值得注意的是，所述油样注射器的取油口自带密封效果，需取油时可将用取油顶针伸入取油口进行取油作业，所述取油口的外壁开有外螺纹，用于可旋转取油头装配。

所述洗气管2，连接脱气瓶，用于油气分离结束后，去除管道内的油污。

所述脱气瓶3作为本装置的核心组件，在此处形成负压进行油气分离，用于存放油气分离后的气体并输送进集气室10。

所述第一电磁阀4，负责控制脱气瓶与缸体之间的连接。该电磁阀的主要功能是在脱气过程中对控制脱气瓶的负压来进行油气分离，真空泵抽缸体对缸体形成负压后，脱气瓶与缸体连通形成负压。

所述第二电磁阀5作为进出口油阀，负责控制油样从注射器进入脱气瓶的速率。该电磁阀在整个油样处理过程中起着至关重要的调节作用，它能精确控制油样流入脱气瓶的量和速度，确保脱气过程的平稳进行。通过对油样进入速率的精确控制，这种精细的流量调节不仅对于提高脱气效率至关重要，也有助于减少油样的浪费，确保整个过程的经济性和高效性。

所述高速磁力搅拌器6，其主要作用是在油气分离过程中对油样进行高效搅拌，以加速油气分离速度。该搅拌器的转速超过1000rpm，明显高于常规搅拌器的转速。这种高速旋转能够大大增加油样与空气接触的面积，从而促进气体更快地从油样中释放出来。

值得注意的是，磁力搅拌器的独特之处在于其采用磁力驱动，相较于传统的机械驱动搅拌器，它具有更低的磨损和更长的使用寿命。此外，由于无需物理连接的驱动方式，磁力搅拌器在操作中更为平稳，减少了对油样的机械干扰，保证了油样的纯净性和脱气过程的效率。

所述第三电磁阀7，负责控制脱气瓶与集气室之间的连接。该电磁阀的主要功能是在脱气过程中精确控制气体的流向，确保从脱气瓶中释放的气体能够顺畅地进入集气室。这种控制对于整个脱气过程的效率和精确度至关重要。通过精确调节，第四电磁阀能够在恰当的时刻打开或关闭，从而实现对脱气过程的精细控制，保证油样中气体的有效提取和准确收集。

所述第四电磁阀8连接集气室与取气注射器，控制气体从集气室进入取气注射器的速率，这一电磁阀的精确调控能力确保了气体样本的顺利转移，防止在转移过程中的任何损失或污染。通过对气体流动速度的精细控制，第四电磁阀有助于维持整个气体采样过程的稳定性，确保从集气室到取气注射器的气体转移过程中，气体样本的完整性和纯净性。

所述取气注射器9，用于准确量取和转移脱气后的气体样本，为后续的油色谱分析提供必要的气体样本。

取气注射器的设计允许对提取的气体量进行精确控制，确保油色谱分析的精确性和可重复性。此外，取气注射器的高精度设计对于识别变压器油中的微量气体尤为关键，有助于提早发现和诊断变压器潜在的故障问题。

所述集气室10，用于暂存从脱气瓶中分离并通过第三电磁阀传输过来的气体样本。集气室的设计确保了在油色谱分析前，气体样本的稳定性和纯净性得到保持。它为油样中释放出的气体提供了一个安全的环境，防止气体与外界环境发生交互作用，从而避免可能的污染或样本的变质。

此外，集气室的设计也考虑了气体样本的有效收集，确保在油色谱分析过程中，可以从中提取足够量且代表性强的气体样本。

所述第五电磁阀11，其主要作用是控制真空泵15的脱气时间和14缸体内的负压。第五电磁阀11精确调控抽气的启动和停止，从而实现对脱气过程时间的精确控制。通过对脱气时间的管理，可以确保油样中的气体被充分释放。

同时，第五电磁阀11还负责维持缸体内的恰当负压水平。负压的精确控制对于脱气效率至关重要。适宜的负压不仅有助于从油样中快速释放气体，还能确保在整个过程中油样不受外界空气的污染。此外，负压的稳定性还有助于避免系统内部的波动，保证整个脱气过程的平稳运行。

值得注意的是，第五电磁阀的高精度控制也意味着系统能够应对不同条件下的油样处理，使其适用于多种不同的运行环境和油样类型。这样的设计增强了本发明在变压器油色谱在线监测中的适用性和灵活性，

所述变径活塞12采用内部电动启动机制，与真空泵15协同工作，用于在脱气瓶3内形成并维持所需的负压环境。该变径活塞的设计允许对脱气瓶内的压力进行精确调节，从而优化脱气过程，并确保油样中的气体能够被有效且完全地提取出来。此外，变径活塞的运动还有助于推动集气室中的气体进入取气注射器。这种推动作用确保了气体样本的稳定和连续转移，减少了样本在转移过程中的损失或污染的可能性.

所述第六电磁阀13连接脱气瓶与缸体，其主要功能是控制脱气瓶内形成合适的负压，以实现高效的油气分离。该电磁阀通过调节脱气瓶与缸体之间的气流，精确控制脱气瓶内的压力条件，从而确保油样中的气体能够在最佳状态下被分离出来。

所述缸体14，与第六电磁阀13配合，用于调节脱气瓶的压力，这种调节是通过改变缸体内部空间的体积来实现的，从而对脱气瓶内的气压进行有效的控制。当第六电磁阀打开时，缸体通过变径活塞根据需要增加或减少其内部空间，从而调整脱气瓶内的压力。

所述真空泵15，真空脱气的核心部件，用于在缸体和脱气瓶内形成负压，实现脱气瓶内的油气分离。

本发明的实施例2提供了一种用于油色谱监测的真空脱气装置的方法，具体操作过程如下：

步骤1，初始准备：打开第二电磁阀5，排尽管内的空气，关闭第二电磁阀门以准备脱气操作；

步骤2，建立真空环境：使用真空泵15连接至第五电磁阀11，开始抽真空，建立系统内的初步真空环境；将真空泵连接至第六电磁阀13，继续抽真空，此时，整个系统，包括脱气瓶和缸体，都处于真空状态；

步骤3，油样脱气：关闭第四电磁阀8和第五电磁阀11，打开第二电磁阀5，使油样进入脱气瓶。启动高速磁力搅拌器6，加速油样中气体的释放，变径活塞12移动至最底端，一段时间后，关闭第三电磁阀7，上移变径活塞至最上端。然后关闭第二电磁阀5，此时，从油样中脱离出来的气体被收集至取气注射器9中；

步骤4，重复脱气过程：重复油样脱气步骤3，以收集尽可能多的从油样中脱离出来的气体；

步骤5，系统清洗：打开第二电磁阀5，排放废油，使用洗气管2清洁系统内的管道，去除油污，为下一次使用准备。

本发明的有益效果在于，与现有技术相比，

1.提高脱气效率：现有的脱气方法往往无法高效地从变压器油中提取所有溶解气体，尤其是在低浓度气体检测时。本发明旨在通过改进真空脱气技术，提高脱气效率，确保能够更全面地提取溶解在油中的气体，从而提高油色谱分析的准确性；

2.实现多次脱气过程的精确控制：传统脱气技术在控制脱气过程方面存在局限，特别是脱气进入后期，气室内存在一定浓度气体时，气体析出受阻。本发明通过引入可控的活塞机制，能够在低压力下对油样进行重复脱气，从而有效提取油中的微量气体；

3.提升油色谱监测系统的工作效率：现有的油色谱脱气通常耗时且繁琐，影响了电力系统的运维效率。本发明旨在通过快速真空脱气技术，减少油色谱分析所需的时间，从而提升整个系统的工作效率；

4.增强电力系统的可靠性和安全性：通过提供更准确和及时的变压器油色谱分析，本发明有助于早期发现变压器的潜在故障，预防可能的事故，从而增强整个电力系统的可靠性和安全性；

总之，本发明通过提供一种改进的快速真空脱气技术，不仅提高了油色谱分析的准确性和效率，而且还有助于优化电力系统的运维管理，保障电网的稳定和可靠运行。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于油色谱监测的真空脱气装置，包括油样注射器、洗气管、脱气瓶、电磁阀、高速磁力搅拌器、取气注射器、集气室、变径活塞、缸体及真空泵，其特征在于，

所述油样注射器(1)连接脱气瓶(3)与变压器，所述洗气管(2)连接脱气瓶(3)，所述脱气瓶(3)与集气室(10)和缸体(14)相连接，所述高速磁力搅拌器(6)位于脱气瓶下方，所述取气注射器(9)与集气室(10)连接，所述变径活塞(12)位于缸体(14)内部，所述真空泵(15)与缸体(14)连接，所述电磁阀连接在装置管路上。

2.如权利要求1所述的一种用于油色谱监测的真空脱气装置，其特征在于，

所述电磁阀，包括第一电磁阀(4)、第二电磁阀(5)、第三电磁阀(7)、第四电磁阀(8)、第五电磁阀(11)和第六电磁阀(13)。

3.如权利要求1所述的一种用于油色谱监测的真空脱气装置，其特征在于，

所述油样注射器(1)的取油口外壁开有外螺纹，用于可旋转取油头装配。

4.如权利要求2所述的一种用于油色谱监测的真空脱气装置，其特征在于，

所述第一电磁阀(4)，连接脱气瓶与缸体，在脱气过程中对控制脱气瓶的负压来进行油气分离，真空泵抽缸体对缸体形成负压后，脱气瓶与缸体连通形成负压。

5.如权利要求2所述的一种用于油色谱监测的真空脱气装置，其特征在于，

所述第二电磁阀(5)，作为进出口油阀，控制油样从注射器进入脱气瓶的速率。

6.如权利要求2所述的一种用于油色谱监测的真空脱气装置，其特征在于，

所述第三电磁阀(7)，连接脱气瓶与集气室，在脱气过程中控制气体的流向，确保从脱气瓶中释放的气体进入集气室。

7.如权利要求2所述的一种用于油色谱监测的真空脱气装置，其特征在于，

所述第四电磁阀(8)，连接集气瓶与取气注射器，控制气体从集气瓶进入取气注射器的速率。

8.如权利要求2所述的一种用于油色谱监测的真空脱气装置，其特征在于，

所述第五电磁阀(11)，连接缸体与真空泵，控制真空泵的脱气时间和缸体内的负压。

9.如权利要求2所述的一种用于油色谱监测的真空脱气装置，其特征在于，

所述第六电磁阀(13)，连接脱气瓶与缸体，控制脱气瓶内形成负压，实现油气分离。

10.一种用于油色谱监测的真空脱气装置的方法，执行权利要求1-9所述的一种用于油色谱监测的真空脱气装置，其特征在于，

包括以下步骤：

步骤1，初始准备：打开进出口油阀，排尽管内的空气，关闭进出口油阀以准备脱气操作；

步骤2，建立真空环境：使用真空泵对缸体进行抽真空，建立系统内真空环境；

步骤3，油样脱气：打开进出口油阀，使油样进入脱气瓶，启动高速磁力搅拌器，变径活塞移动至最底端，上移变径活塞至最上端，关闭进出口油阀，油样中脱离出来的气体收集至取气注射器中；

步骤4，重复脱气过程：重复油样脱气步骤3，直至收尽从油样中脱离出来的气体；

步骤5，系统清洗：打开进出口油阀，排放废油，使用洗气管清洁系统内的管道，去除油污。