CN118130168A - 一种带电状态油样安全自动采集装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种带电状态油样安全自动采集装置，解决现有变压器油样采集效率低、采样人员安全存在隐患、采样油暴露空气中，污染油样的问题。包括用于从变压器内引出油样的取油桩，所述取油桩包括：用于存储从变压器内引出的油样的活油区；用于存储所述取油桩的油管内的残油的死油区；用于存储废油的废油桶；第一油路系统，与所述活油区、死油区和废油桶连接；第一油路控制模块，用于控制第一油路系统工作，第一气路监测模块，用于取油桩与变压器管路密封性检测。

Description

一种带电状态油样安全自动采集装置及其方法

技术领域

本申请涉及采油机器人技术领域，特别是涉及一种带电状态油样安全自动采集装置及其方法。

背景技术

绝缘油色谱检测技术能有效发现和诊断充油类设备内部是否发生放电、过热等异常故障。而变压器、油浸式电抗器作为一种大型充油设备，若其内部发生故障，存在一定燃爆风险。若此时在现场开展人工离线油样采集工作，存在高危作业风险，严重危及作业人员人身安全。

近年来，随着变压器产品安全性要求的不断提高，智能自动油色谱产品也在不断普及，但目前市面上的取油操作普遍需要人工在变压器上取油，在对于出现故障的变压器需进行油色谱异常诊断分析时，仍需要进行人工紧急取油，会对取油人员造成很大的安全隐患。

人工或者其他设备直接从变电站取油，会有污染油样，影响测试结果，同时影响变电站正常工作，同时对操作人员也有安全风险。

发明内容

本申请提供了一种带电状态油样安全自动采集装置，目的是解决现有变压器油样采集效率低、采样人员安全存在隐患、采样油暴露空气中，污染油样的问题。

本申请的另一个目的是提供了一种带电状态油样安全自动采集方法。

为了实现上述目的，本申请提供了一种带电状态油样安全自动采集装置，包括用于从变压器内引出油样的取油桩，所述取油桩包括：

用于存储从变压器内引出的油样的活油区；

用于存储所述取油桩的油管内的残油的死油区；

用于存储废油的废油存储模块；

第一油路系统，与所述活油区、死油区和废油存储模块连接；

第一油路控制模块，用于控制第一油路系统工作，

第一气路监测模块，用于取油桩与变压器管路密封性检测。

优选的，所述第一油路系统包括第一主管路，所述活油区包括第一油缸，所述死油区包括第二油缸，所述第一主管路通过第一支管路连接所述第一油缸，所述第一主管路通过第二支管路连接所述第二油缸，所述第一油路控制模块包括设在所述第一主管路上的第二电磁阀、设在所述第一支管路上的第三电磁阀、设在所述第二支管路上的第五电磁阀、第一电机、以及第二电机，所述第一油缸通过第一电机控制工作，所述第二油缸通过第二电机控制工作。

优选的，所述第一主管路通过第四支路连接有第一油室，所述第一油路控制模块包括设在所述第四支路上的第四电磁阀，所述第一气路监测模块包括通过油雾过滤器与所述第一油室连接的真空泵、设在所述第一主管路前端处的第二压力传感器、设在所述第一主管路后端处的第三压力传感器。

优选的，还包括箱体，所述第一油缸、第一电机、第二油缸、第二电机设在所述箱体上部，所述废油储存模块固定在箱体下部。

优选的，还包括用于与后台web平台和机器人本体进行无线通信的通信模块。

优选的，还包括用于实现系统运行状态显示与告警的告警模块。

优选的，还包括用于实现与机器人自动对接的对接模块。

优选的，还包括箱体，所述箱体设有油路支架，所述第一油路系统设在所述油路支架上。

优选的，还包括箱体，所述箱体设有用于实现机器人扫码对接的二维码。

一种带电状态油样安全自动采集方法，其使用上述所述的一种带电状态油样安全自动采集装置，所述方法包括：

活油区和死油区排空残油，使残油进入废油存储模块；

取油桩与变压器管路进行密封性检测；

管路润洗，死油区存储润洗的油样；

从变压器抽取油样，活油区开始储存油样。

优选的，还包括所述活油区和死油区内的油样回油至变压器内。

根据上述内容，本申请的有益效果是：

目的是将变电站的油自动完成死油（油管内的残油）隔离和油样（变压站里的油）采集工作，先将死区残油隔离，将采样油放在活油区，人工或者其他设备直接采样放在活油区的油样，取油桩将隔离油品返回，测试人员或者采样设备安全取拿，完成取样。解决现有变压器油样采集效率低、采样人员安全存在隐患、采样油暴露空气中，污染油样的问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是本申请实施例的结构示意图；

图2是本申请实施例的结构示意图一；

图3是本申请实施例的结构示意图二；

图4是本申请实施例的局部结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行描述和说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请提供的实施例，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，都属于本申请保护的范围。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本申请公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本申请揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本申请公开的内容不充分。

在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例在不冲突的情况下，可以与其它实施例相结合。

除非另作定义，本申请所涉及的技术术语或者科学术语应当为本申请所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请所涉及的“一”、“一个”、“一种”、“该”等类似词语并不表示数量限制，可表示单数或复数。本申请所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；例如包含了一系列步骤或模块（单元）的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可以还包括没有列出的步骤或单元，或可以还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本申请所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的。本申请所涉及的“多个”是指大于或者等于两个。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。本申请所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序。

参见图1至图4，本申请一种带电状态油样安全自动采集装置主要包括：

取油桩，用于从变压器内引出油样，

所述取油桩具有油样存储模块，用于存储所述取油桩从变压器内引出的油样，

所述取油桩包括第一油路系统、第一油路控制模块、第一信号处理模块、以及第一气路监测模块，

所述第一油路控制模块用于控制第一油路系统工作，

所述第一信号处理模块与所述第一油路控制模块通信连接，用于将接收到的采样指令传递给所述第一油路控制模块，

所述第一气路监测模块与所述第一油路控制模块通信连接，用于判断气密性检测通过并反馈给所述第一油路控制模块。

具体的，所述第一油路系统包括第一主管路1，所述油样存储模块包括用于存储从变压器内引出的油样的活油区、用于存储所述取油桩的油管内的残油的死油区、用于存储废油的第一废油收集器F1（即废油存储模块，具体结构为一废油桶）以及与所述活油区、死油区和第一废油收集器F1也即废油桶连接的第一油路系统，其中，活油区采用第一油缸A1、死油区采用第二油缸A2，所述第一主管路1通过第一支管路连接所述第一油缸A1，所述第一主管路1通过第二支管路连接所述第二油缸A2，所述第一油路控制模块包括设在所述第一主管路1上的第二电磁阀YA2、设在所述第一支管路上的第三电磁阀YA3、设在所述第二支管路上的第五电磁阀YA5、第一电机M1、以及第二电机M2，所述第一油缸A1通过第一电机M1控制工作，所述第二油缸A2通过第二电机M2控制工作。

所述第一废油收集器F1与所述第一主管路通过第三支路连接，所述第一油路控制模块包括设在所述第三支路上的第七电磁阀YA7，所述废油收集器F2上设有第二液位传感器LS2。

所述第一主管路1通过第四支路连接有第一油室#1，第一油室#1上设有第一液位传感器LS1，所述第一油路控制模块包括设在所述第四支路上的第四电磁阀YA4，所述第一气路监测模块包括通过油雾过滤器与所述第一油室#1连接的真空泵25、设在所述第一主管路1前端处的第二压力传感器PT2、设在所述第一主管路1后端处的第三压力传感器PT3。

所述取油桩还包括设在所述第一主管路1上的过滤模块也即过滤器，所述第一气路监测模块还包括设在所述第一主管路1前端与变压器对接处的第一压力传感器PT1，所述过滤模块位于所述第一压力传感器PT1和第二压力传感器PT2之间，所述第一主管路1前端与变压器对接处还设有第一电磁阀YA1。

所述取油桩还包括设在所述第一主管路1后端处的第三压力传感器后端的第六电磁阀YA6，设在所述第一主管路1后端处位于第三压力传感器和第六电磁阀之间的第二油室#2，第二油室#2上设有第三液位传感器LS3。

取油桩从变压器中取油至油样存储模块中时，该带电状态油样安全自动采集方法包括以下步骤：

步骤一、取油桩第一信号处理模块在接收到后台下发采样指令后，将指令通过有线形式传递给第一油路控制模块的主控板，主控板控制第三电磁阀、第五电磁阀和第七电磁阀打开，控制第一电机、第二电锯推动丝杆推动第一油缸、第二油缸的活塞运动，将缸内残余油全部排出至废油桶。废油桶设有传感器保障废油满后，上传信号至后台平台告警倒油，在推动活塞运动到零位时，行程开关（装有电磁传感器）反馈信号给第一油路控制模块，控制第三电磁阀、第五电磁阀和第七电磁阀关闭，完成残油排出。

步骤二、取油桩与变压器管路密封性检测，第一油路控制模块控制打开第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀，真空泵打开，第一气路监测模块获得第一压力传感器PT1、第二压力传感器PT2、第三压力传感器PT3压力值小于30KPa时，控制真空泵关闭，同时反馈给油路控制模块控制第四电磁阀关闭，持续1-10min，若第一压力传感器PT1、第二压力传感器PT2、第三压力传感器PT3压力数值无变化（表明油路气密性良好），第一气路监测模块判断气密性检测通过。

步骤三、管路润洗，第一气路监测模块判断气密性检测通过后反馈给油路控制模块控制打开第一电磁阀，关闭第三电磁阀，控制第二电机将第二油缸活塞拉至行程最大处，油样进入充满第二油缸，油路控制模块收到第二油缸行程感应传感器信号后关停第二电机，关闭第五电磁阀。

步骤四、接着进行待测油样储存，油路控制模块控制第三电磁阀打开，驱动第一电机运动，将第一油缸拉至行程最大处，在接收到第一油缸行程传感器信号后关闭第一电机，关闭第三电磁阀、第一电磁阀，完成新鲜的真实油样采样至外引系统油样存储模块中的第一油缸。

步骤五、取油机器人从取油桩取油至油样采集模块中。

步骤六、为了避免因长期取油而损耗变压器油，造成变压器油位的下降，在取完样后将第一油缸、第二油缸的油排回变压器。控制系统在收到完成取油的信号后，控制将第一油缸存储的清洗油样和第二油缸存储的采集油样依次排回到变压器本体内，此时先控制系统控制打开第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀，控制第一电机平缓推动第一油缸运动，第一油缸运动到零位后，电磁传感器反馈信号给控制系统控制打开第一电磁阀、第二电磁阀、第五电磁阀，控制第二电机平缓推动，在推至归零的过程中，需要保证第一压力传感器PT1和第二压力传感器PT2的压力值保持120-180Kpa，将第二油缸油排回。

取油桩从变压器取油样过程，通过真空泵将管路抽至一定真空度，取油桩监测模块实时获取第一压力传感器PT1、第二压力传感器PT2、第三压力传感器PT3压力值，保持1-10min，通过第一压力传感器PT1、第二压力传感器PT2、第三压力传感器PT3压力值变化以判断气密性；若第一压力传感器PT1、第二压力传感器PT2、第三压力传感器PT3压力值变化，则证明气密性存在泄露，取油作业自动终止，并通过信号处理模块反馈后台系统告警，实现安全取油作业；若第一压力传感器PT1、第二压力传感器PT2、第三压力传感器PT3压力值无变化，则气密性良好，气密性检测通过，继续下一步取油作业工序，即完成通过系统加压保证系统刚性，再通过保压验证刚性变化的以验证系统气密性的原理方法。

在结构上，本装置还包括箱体21、通信模块22、告警模块23、对接模块24。第一油路系统、第一油路控制系统通过固定螺钉固定在油路支架212上，油路支架再通过固定底板采用螺钉与箱体底板211固定；对接模块通过螺钉固定在箱体对接窗口处，通信模块通过螺钉固定在箱体侧面上；废油桶通过螺钉固定固定在箱体底板211上，第一油缸A1、第二油缸A2、第一电机M1、第二电机M2固定在箱体上部，箱体21上还设有第一油缸丝杆25，第一油缸A1的油缸推杆26的端部设有油缸推动板27，所述第一电机通过第一油缸丝杆与所述油缸推动板传动连接，其中第一油缸丝杆与油缸推动板螺纹连接，第一电机工作时带动第一油缸丝杆转动，第一油缸丝杆带动油缸推动板在箱体21内上下滑动从而带动油缸推杆伸缩。

在变压器带电正常运行情况下，该装置第一油路系统通过管路与变压器进行连接，包括电磁阀、油管、液压压力传感器、真空泵和支撑结构，管路上设有常闭电磁阀门和手动开合阀门。手动开合阀门是二次保护，在电磁阀门异常情况下，可通过手动断开油路连接，默认为打开状态。电磁阀门默认为闭合状态，在需要取样时控制阀门打开，油路接通，在不需要取样时，闭合阀门，油路断开连接。

箱体主要承载和保护作用，避免内部模块受到外部环境破坏，设有两侧开门，门上装有安全锁，设有对接窗口，窗口上装有物理对接底座装置和油路对接底座及对应的接近传感器，贴有用于机器人末端视觉定位专属二维码211。

通信模块用于装置与后台web平台和机器人本体进行无线通信，紧固在箱体上，采用有线方式与控制模块连接通信，包括信号天线、串口服务器等。

第一油缸也即采集油缸、第二油缸也即清洗油缸，用来采集存储油样，通过采样固定支架固定在油路支架上，通过有线方式与控制模块连接通信。

第一油路控制模块固定在油路支架上，通过有线方式与通信模块、油路模块、采样模块、告警模块、对接模块连接通信，包括主控板和驱动器。

告警模块实现系统运行状态显示与告警，通过有线形式与控制模块连接通信，通过无线形式与后台web平台连接通信，包括状态指示灯。

对接模块实现与机器人自动对接，通过有线形式与控制模块连接通信，通过无线形式与机器人本体连接通信，包括物理对接底座、二维码、油路对接底座和接近传感器。

废油桶用来储存排出的废油，如取样时清洗油路的油，紧急情况下发生泄漏受到污染的油，通过有线形式与控制模块、通信模块连接通信，包括储油箱体、箱盖、快速排油口和液位传感器。

箱体两侧设有电气侧门和油路侧门两扇门，门上装有密封条，并设有门锁，需通过专用钥匙打开，保护内置装置安全运行，整体箱体可适用于室外场景，防护等级达到IP55。电气侧门主要用于快速维护电气设施，观察电气状态，在门上设有状态指示灯、启动按钮和急停按钮，状态指示灯显示运行状态，有绿色和红色两种状态，红色为发生故障，并通过红色灯不同的闪烁形式告警不同类型的故障；启动按钮用于启动装置运行，或重启急停情况下需要恢复到运行状态，方便控制；急停按钮用于控制装置在紧急异常情况下停止运行，以保护变压器、油样、装置本身和周围环境的安全。油路侧门主要用于快速维护油路，观察油路运行状态，检查油路是否发生渗漏，并结合告警模块中防泄漏检测功能做到主动防泄漏检测与可视验证双层保护油路，有效防止泄漏。

箱体上设有对接窗口，对接窗口装有物理对接底座装置和油路对接底座，贴有用于机器人末端视觉定位专属二维码，机器人运动到目标点位，通过机械臂末端深度相机识别目标二维码以调整本体与机械臂姿态，机械臂在调整到目标对接姿态后通过机械臂末端物理对接装置与箱体上物理对接底座进行对接，物理对接成功后，控制模块中的驱动板控制物理对接装置内的油路对接接头与油路对接底座对接接通油路，以完成物理对接和油路对接。

在采样过程中，第一油路相同采用钢管进行油路接通，全面密封连接，若出现泄漏（通过传感器数值变化判断）主控板控制各电机停止运行，控制各电磁阀关闭，将故障通过通信模块中的天线反馈至web平台，告警用户，同时电气侧门上状态指示灯闪烁告警。同时将故障信息反馈给机器人本体，机器人本体天线获得故障信号后，机器人本体控制板终止取油任务，机器人原地待命。

本发明所述的油样安全自动采集方法，具有以下的优点：

1、急情况的取油作业，可规避人员现场应急操作因主变故障发展失控对人的风险，有效保障人员生命健康安全；

2 、安全分区，取油仓将油管引至防火墙侧，可降低事故危害；应急取油安全有保障、采油样自动检漏排空，流程严谨操作简单、死区残油安全返回，无需放油。

3机动响应，油样安全自动采集桩可7*24小时站端实时在线，可第一时间获取油样，白天和黑夜都可以完成取油，无需繁琐的拧阀门操作。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，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，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (13)

1.一种带电状态油样安全自动采集装置，包括用于从变压器内引出油样的取油桩，其特征在于，所述取油桩包括：

用于存储从变压器内引出的油样的活油区；

用于存储所述取油桩的油管内的残油的死油区；

用于存储废油的废油存储模块；

第一油路系统，与所述活油区、死油区和废油存储模块连接；

第一油路控制模块，用于控制第一油路系统工作，

第一气路监测模块，用于取油桩与变压器管路的密封性检测。

2.根据权利要求1所述的一种带电状态油样安全自动采集装置，其特征在于，所述第一油路系统包括第一主管路，所述活油区包括第一油缸，所述死油区包括第二油缸，所述第一主管路分别连接所述第一油缸、所述第二油缸。

3.根据权利要求2所述的一种带电状态油样安全自动采集装置，其特征在于，所述第一油路控制模块包括设在所述第一主管路上的第二电磁阀、设在所述第一主管路和所述第一油缸之间的第三电磁阀、设在第一主管路和所述第二油缸之间的第五电磁阀。

4.根据权利要求2所述的一种带电状态油样安全自动采集装置，其特征在于，所述第一油路控制模块包括第一电机、以及第二电机，所述第一油缸通过第一电机控制工作，所述第二油缸通过第二电机控制工作。

5.根据权利要求4所述的一种带电状态油样安全自动采集装置，其特征在于：还包括箱体，所述第一油缸、第一电机、第二油缸、第二电机设在所述箱体上部，所述废油储存模块固定在箱体下部，所述第一油缸的油缸推杆端部设有油缸推动板，所述第一电机通过第一油缸丝杆与所述油缸推动板传动连接。

6.根据权利要求2所述的一种带电状态油样安全自动采集装置，其特征在于：所述第一主管路通过第四支路连接有第一油室，所述第一油路控制模块包括设在所述第四支路上的第四电磁阀，所述第一气路监测模块包括通过油雾过滤器与所述第一油室连接的真空泵、设在所述第一主管路前端处的第二压力传感器、设在所述第一主管路后端处的第三压力传感器。

7.根据权利要求1至3任一项所述的一种带电状态油样安全自动采集装置，其特征在于：还包括用于与后台web平台和机器人本体进行无线通信的通信模块。

8.根据权利要求1至3任一项所述的一种带电状态油样安全自动采集装置，其特征在于：还包括用于实现系统运行状态显示与告警的告警模块。

9.根据权利要求1至3任一项所述的一种带电状态油样安全自动采集装置，其特征在于：还包括用于实现与机器人自动对接的对接模块。

10.根据权利要求1至3任一项所述的一种带电状态油样安全自动采集装置，其特征在于：还包括箱体，所述箱体设有油路支架，所述油路支架通过固定底板与箱体底板固定，所述第一油路系统设在所述油路支架上。

11.根据权利要求1至3任一项所述的一种带电状态油样安全自动采集装置，其特征在于：还包括箱体，所述箱体设有用于实现机器人扫码对接的二维码。

12.一种带电状态油样安全自动采集方法，其使用权利要求1至11任一项所述的一种带电状态油样安全自动采集装置，其特征在于：所述方法包括：

排空活油区和死油区的残油，使残油进入废油存储模块；

检测取油桩与变压器管路的密封性；

润洗取油桩的管路，润洗后的油样存储至死油区；

从变压器抽取油样并储存至活油区。

13.根据权利要求12所述的一种带电状态油样安全自动采集方法，其特征在于：还包括使所述活油区和死油区内的油回油至变压器内。