CN201768400U - 一种用于变压器在线监测的真空油气分离装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于变压器在线监测的真空油气分离装置，包括：与变压器本体油及气体检测单元相连的油气分离室、用于对所述油气分离室抽真空的抽真空装置、设置于所述油气分离室的超声波发生器和连接在所述油气分离室与所述气体检测单元之间的冷阱。本实用新型的真空油气分离装置集油循环采样、真空超声波脱气、冷阱于一体，彻底避免了油气对色谱柱的污染，真正实现系统免维护，具有成本低、寿命长、稳定性好等优点，效果明显高于传统的脱气模式。

Description

一种用于变压器在线监测的真空油气分离装置 

技术领域

本实用新型涉及变压器在线监测技术，具体来说涉及一种用于变压器油色谱在线监测系统的真空油气分离装置。 

背景技术

目前，变压器油色谱在线监测在电力行业已得到广泛应用。该监测模式首先必须对溶解在变压器油内的故障气体实现有效脱离，再将分离出来的故障气体作为样气进行色谱分析。传统的脱气方式有：膜平衡脱气、振荡脱气、真空脱气等方法。膜平衡脱气时间长、脱气效率低；振荡脱气是在一定的恒温条件下的不完全脱气，时间短、效率低、重复性差，易受温度、压力、浓度等条件的影响；真空脱气时间短、效率高，但纯真空脱气的真空度受真空装置复杂程度的影响不易保证，影响系统稳定性能。 

经对现有技术的检索发现，专利申请号为98241936.8、授权公告号为CN2347169的中国实用新型专利说明书中记载了一种“变压器油色谱分析用全自动脱气恒温装置”；专利申请号为200920075510.X、授权公告号为CN201454167.U的中国实用新型专利说明书中记载了一种“自适应油色谱真空脱气装置”。上述对比文献当中所记载的脱气模式均未对分离出来的故障气体进行后处理，不可避免的将实验室色谱技术的油气污染问题带入到在线监测系统中，无法满足在线监测系统稳定性好、寿命长、免维护的技术要求。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的缺陷，提供一种成本低、寿命长、稳定性好、效率高的用于变压器在线监测的真空油气分离装置。 

为解决上述技术问题，本实用新型采用了以下的技术方案：设计一种用于变压器在线监测的真空油气分离装置，包括：与变压器本体油及气体检测单元相连的油气分离室，用于对所述油气分离室抽真空的抽真空装置，设置于所述油气分离室的超声波发生器和连接在所述油气分离室与所述气体检测单元之间的冷阱。 

所述冷阱包括了冷凝器和设置在该冷凝器外侧的散热组件，所述冷凝器内部设有冷凝腔和制冷组件，所述冷凝腔通过进气口与所述油气分离室的分离气体出口相连，该冷凝腔通过出气口与所述气体检测单元相连。所述冷凝腔还通过抽真空口与冷凝腔真空实现单元相连，并且还通过增压口与冷凝腔增压单元相连。所述进气口与所述分离气体出口之间设有进气电磁阀，所述出气口与所述气体检测单元之间设有出气电磁阀，所述增压口与所述冷凝腔增压单元之间设有增压电磁阀，所述抽真空口与所述冷凝腔真空实现单元之间设有抽真空电磁阀。所述电磁阀均可采用日本喜开理公司生产的CKD直通式两通阀。所述冷凝腔真空实现单元可采用隔膜式真空泵，例如德国凯恩孚泵业集团公司生产的KNF隔膜式真空泵。所述冷凝腔增压单元可向冷凝腔内注入高纯氮，以便于油气分析顺利采样。 

所述制冷组件包括了温度传感器、半导体制冷片、保温层以及单片机控制器。所述散热组件包括了散热片和风扇。所述半导体制冷片可为两组单晶半导体制冷器，其尺寸可为40*40mm；所述保温层可由保温发泡剂及不锈钢外壳组成。 

所述油气分离室的壁体上还设有油温控制单元，该油温控制单元包括了加热棒、温度传感器和温度控制器。所述加热棒可采用20W的烙铁热电阻，所述温度传感器可采用铂电阻(PT100)温度传感器，所述温度控制器可采用日本东邦公司生产的TTM-1温度控制器。 

所述超声波发生器固定在所述油气分离室的底部。该超声波发生器可采用扫频电路进行控制的超声波换能器，其频率可为40kHz。 

所述油气分离室的进油端设有油泵和进油阀，回油端设有回油阀；该油气分离室的内部具有油室和气室，所述油室与气室之间形成油面锥形真空空间，以防止油因设备倾斜进入冷阱，所述气室通过分离气体出口与所述冷阱相连。 

所述用于对油气分离室抽真空的抽真空装置可以直接密封安装在油气分离室上的步进电机，该步进电机可为单片机控制运行的固定轴式双极性步进电机。 

本实用新型集油循环采样、真空超声波脱气、冷阱于一体，在低真空度条件下，由超声波在溶液中形成的溶解气体空穴破裂实现油中故障气体的脱离，并采用冷阱结构，在一定温度条件下，将脱离出来的溶解气体进行收缩冷却，冷凝油中溶解气体的C3及以上碳链高分子组份，再对气态组份进行分析，彻底避免油气对色谱柱的污染，真正实现系统免维护。本实用新型具有成本低、寿命长、稳定性好等优点，效果明显高于传统脱气模式。 

附图说明

图1是本实用新型的结构原理示意图。 

图2是油气分离室的内部结构示意图。 

图3是油温控制单元的结构原理示意图。 

图4是冷阱的立体图。 

图5是图4所示冷阱的横向剖视图。 

图6是图4所示冷阱的纵向半剖图。 

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的一种真空油气分离装置包括了油气分离室1、步进电机2、油温控制单元3、超声波发生器4、冷阱5等，冷阱5分别通过进气管道16连接于油气分离室1，通过出气管道17连接于气体检测单元9，通过增压管道18连接于冷凝腔增压单元10，以及通过抽真空管道19连接于冷凝腔真空实现单元7。 

参见图2，油气分离室1的内部具有油室110和气室111，油室110与气室111之间形成有呈圆台状的油面锥形真空空间112，以防止因设备倾斜而使油进入冷阱5，气室111通过分离气体出口113与冷阱5相连。油室110通过进油管道11和回油管道12与变压器本体油室8连接，形成闭路油循环系统，其中进油管道11和回油管道12可采用Φ6MM紫铜管。油室110还通过排气孔116与步进电机2相连，步进电机2通过加工件直接密封安装在油气分离室1的上部，用于对油气分离室1抽真空，该步进电机2采用固定轴式双极性步进电机，通过自设计活塞件，由单片机控制运行。进油管道11上设有油泵13和进油阀14，回油管道12上设有回油阀15。油泵13通过进油阀14与油室110的进油口114相连，回油阀15直接连接于油室110的出油口115，油泵13、回油阀15与变压器本体油室8相连。 

超声波发生器4固定在油气分离室1的底部，主要用来产生超声波。该超声波发生器4为采用扫频电路进行控制的超声波换能器，其频率为40kHz频率。 

参见图3，油温控制单元3安装于油气分离室1的壁体内部，包括了加热棒31、温度传感器32和温度控制器33等。所述加热棒31可采用20W的烙铁热电阻，所述温度传感器32可以采用铂电阻(PT100)温度传感器，所述温度控制器33可以采用日本东邦公司生产的TTM-1温度控制器。 

参见图1、图4至图6，冷阱5包括了冷凝器55和设置在该冷凝器55外侧的散热片56和风扇57，冷凝器55为一不锈钢加工件，其内部设有冷凝腔551和制冷组件6，冷凝腔55通过进气口552与油气分离室1的分离气体出口113相连，通过出气口553与所述气体检测单元9相连，通过抽真空口554与冷凝腔真空实现单元7相连，通过增压口555与冷凝腔增压单元10相连。冷凝腔真空实现单元7的一端连接于冷凝腔55，另一端连通外部大气以进行排气。 

所述进气口552与分离气体出口113之间的进气管道16上设有进气电磁阀51，出气口553与气体检测单元9之间的出气管道17上设有出气电磁阀52，增压口555与冷凝腔增压单元10之间的增压管道18上设有增压电磁阀53，抽真空口554与冷凝腔真空实现单元7之间的抽真空管道19上设有抽真空电磁阀54。所述电磁阀51、52、53、54均可采用日本 喜开理公司生产的CKD直通式两通阀。所述冷凝腔真空实现单元7可采用隔膜式真空泵，例如德国凯恩孚泵业集团公司生产的KNF隔膜式真空泵。冷阱5的真空度由冷凝腔真空实现单元7及电磁阀51、52、53、54形成的密闭空间实现。所述冷凝腔增压单元10可以向冷凝腔551内注入高纯氮，从而将冷凝腔551内的气体压入气体检测单元9内，以便于油气分析顺利采样。进气管道16、出气管道17、增压管道18和抽真空管道19均采用Φ2MM进口不锈钢。 

参见图6，制冷组件6包括了温度传感器61、半导体制冷片62、保温层63以及单片机控制器64。其中，半导体制冷片62为两组65W的单晶半导体制冷器，其尺寸为40*40mm；保温层63由保温发泡剂及不锈钢外壳组成。工艺流程为：以10点整采样为例：电磁阀51、52、53、54处于关闭状态。 

9:00，开启进油阀14和回油阀15，启动油泵13。 

9:40，关闭进油阀14和回油阀15，停油泵13，同时启动步进电机2抽真空，启动超声波发生器4。 

9:45，打开抽真空电磁阀54，启动冷凝腔真空实现单元7(真空泵)抽真空。 

9:50，关闭抽真空电磁阀54，关停冷凝腔真空实现单元7，同时启动冷阱5制冷。 

9:55，关停超声波发生器4。 

9:56，打开进气电磁阀51，启动步进电机2反推至抽空体积的80％后关停步进电机2，关闭进气电磁阀51；启动步进电机2并反推至原始位，关停步进电机2，油脱气过程结束。 

10:00，开始油气采样分析流程。 

本实用新型可在无人为操作状态下实现油循环-抽真空--脱气-冷凝-采样分析流程。通过简单的结构与流程设计，大大减少了样气的损耗，提高了检测精度。冷阱的使用实现了该装置乃至整个检测系统的免维护。 

最后需要说明的是，以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，实施方式当中的具体型号、参数、实施步骤和操作流程不能理解为对本实用新型保护范围的限制。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。 

Claims (10)

1.一种用于变压器在线监测的真空油气分离装置，包括：

与变压器本体油及气体检测单元相连的油气分离室；

用于对所述油气分离室抽真空的抽真空装置；

其特征在于，该真空油气分离装置还包括了设置于所述油气分离室的超声波发生器和连接在所述油气分离室与所述气体检测单元之间的冷阱。

2.根据权利要求1所述的真空油气分离装置，其特征在于：所述冷阱包括了冷凝器和设置在该冷凝器外侧的散热组件，所述冷凝器内部设有冷凝腔和制冷组件，所述冷凝腔通过进气口与所述油气分离室的分离气体出口相连，该冷凝腔通过出气口与所述气体检测单元相连。

3.根据权利要求2所述的真空油气分离装置，其特征在于：所述冷凝腔还通过抽真空口与冷凝腔真空实现单元相连。

4.根据权利要求3所述的真空油气分离装置，其特征在于：所述冷凝腔还通过增压口与冷凝腔增压单元相连。

5.根据权利要求4所述的真空油气分离装置，其特征在于：所述进气口与所述分离气体出口之间设有进气电磁阀，所述出气口与所述气体检测单元之间设有出气电磁阀，所述增压口与所述冷凝腔增压单元之间设有增压电磁阀，所述抽真空口与所述冷凝腔真空实现单元之间设有抽真空电磁阀。

6.根据权利要求2所述的真空油气分离装置，其特征在于：所述制冷组件包括了温度传感器、半导体制冷片、保温层以及单片机控制器。

7.根据权利要求2所述的真空油气分离装置，其特征在于：所述散热组件包括了散热片和风扇。

8.根据权利要求1所述的真空油气分离装置，其特征在于：所述油气分离室的壁体上还设有油温控制单元，该油温控制单元包括了加热棒、温度传感器和温度控制器。

9.根据权利要求1所述的真空油气分离装置，其特征在于：所述超声波发生器固定在所述油气分离室的底部。

10.根据权利要求1所述的真空油气分离装置，其特征在于：所述油气分离室的进油端设有油泵和进油阀，回油端设有回油阀；该油气分离室的内部具有油室和气室，所述油室与气室之间形成油面锥形真空空间，所述气室通过分离气体出口与所述冷阱相连。

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