CN202305489U - 一种检测sf6电气设备故障的色谱仪 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供了一种检测SF6电气设备故障的色谱仪，包括用连接管相互连接的进样系统、分离系统、检测系统，所述进样系统包括用连接管相互连接的钢瓶、载气控制器、十通阀、定量管、进样管以及出样管；所述分离系统包括采用连接管相互连接的分流阀、第一色谱柱、第二色谱柱、第三色谱柱、第一六通阀、第二六通阀、Purge阀以及流量控制阀；所述检测系统包括脉冲氦离子化检测器和热导检测器。本实用新型采用脉冲氦离子化检测器，其检测灵敏度高、检测组分多，能准确检测SF6电气设备故障分解物的含量，正确判断SF6电气设备是否存在潜伏性故障，且本实用新型结构紧凑，体积小，可便携，满足现场检测的需求，使用更加方便。

Description

一种检测SF6电气设备故障的色谱仪
【技术领域】
本实用新型涉及一种色谱仪，特别涉及一种检测SF6电气设备故障的色谱仪。
【背景技术】
SF6电气设备是使用SF6气体作为绝缘介质的电气设备，在其设备内部存在局部放电、破坏性放电及过热故障时，设备内部的SF6气体、固体绝缘及金属导体将不同程度地分解而产生各种分解物，这些分解物相互之间或与设备内部气体、固体材料之间经过进一步反应、吸附，最后分解物浓度达到动态平衡状态。因此，通过检测存在于SF6气体中的这些分解物，就可以判断SF6电气设备是否存在潜伏性故障。
目前正在使用的用于检测SF6电气设备故障分解物的色谱仪，都是使用热导检测器(TCD)或火焰光度检测器的便携色谱仪。这些便携色谱仪的缺点是：1、检测灵敏度低：热导检测器的检测灵敏度只能达到50μL/L～100μL/L之间，火焰光度检测器的检测灵敏度也只能达到5μL/L～10μL/L之间，不同组分的响应灵敏度有所区别；2、响应非线性：火焰光度检测器的响应是指数的，非线性响应；3、检测组分少：火焰光度检测器只对硫化物有响应，对故障分解物中的其他组分没有响应，而热导检测器可以检测出Air(不能将O2和N2分开)、CO2、CF4、SF6；4、使用单根色谱柱进行分离：这就导致有些分解物分离不了而不能单独检测，影响SF6电气设备的故障判断。
现有的色谱仪一般体积庞大，只能摆放在实验室中，不能现场操作检测。
【发明内容】
本实用新型要解决的技术问题，在于提供一种检测SF6电气设备故障的色谱仪，其检测灵敏度高、检测组分多，且现场使用方便，准确检测SF6电气设备故障分解物的含量，正确判断SF6电气设备是否存在潜伏性故障，且结构紧凑，体积小，可便携，满足现场检测的需求，使用更加方便。
本实用新型是这样实现的：
一种检测SF6电气设备故障的色谱仪，一种检测SF6电气设备故障的色谱仪，其特征在于：包括用连接管相互连接的进样系统、分离系统、检测系统，所述检测系统包括脉冲氦离子化检测器和热导检测器；
所述进样系统包括用连接管相互连接的钢瓶、载气控制器、十通阀、定量管、进样管以及出样管；所述钢瓶经所述载气控制器后再分别连接至所述十通阀、所述检测系统的热导检测器和脉冲氦离子化检测器；所述定量管连接在所述十通阀上；所述进样管、出样管分别与所述十通阀相连；
所述分离系统包括采用连接管相互连接的分流阀、第一色谱柱、第二色谱柱、第三色谱柱、第一六通阀、第二六通阀、Purge阀、流量控制阀；所述分流阀设于所述十通阀和第一色谱柱之间；所述第一色谱柱的一端与所述十通阀相连，其另一端连接一三通管，所述三通管包括第一分支管、第二分支管、第三分支管，所述第一分支管与所述十通阀相连，所述第二分支管连接至所述第一六通阀，所述第三分支管连接至所述进样系统的载气控制器，所述流量控制阀设于所述第三分支管上；所述第一六通阀与第二六通阀相连，所述第一六通阀还连接到第三分支管的管道上，所述第一六通阀还连接到第二色谱柱，所述Purge阀设置于所述第一六通阀和第二色谱柱之间；所述第二六通阀连接所述第三色谱柱后连接至所述检测系统中脉冲氦离子化检测器，所述第二六通阀还连接至所述检测系统中热导检测器。
进一步地，所述脉冲氦离子化检测器和热导检测器联合检测，其气路通道包括第一气路通道和第二气路通道，所述第一气路通道为：样品气体经过所述第一色谱柱、第一六通阀、第二六通阀，然后进入热导检测器；所述第二气路通道为：样品气体经过所述第一色谱柱、第一六通阀、第二色谱柱，然后进入脉冲氦离子化检测器。
进一步地，所述脉冲氦离子化检测器单独检测，其气路通道包括第三气路通道和第四气路通道，所述第三气路通道为：样品气体经过所述第一色谱柱、第一六通阀、第二六通阀、第三色谱柱，然后进入脉冲氦离子化检测器；所述第四气路通道为：样品气体经过所述第一色谱柱、第一六通阀、第二色谱柱，然后进入脉冲氦离子化检测器。
本实用新型的优点在于：基于脉冲氦离子化检测器(PDHID)的便携色谱仪，完全克服了现有用于SF6电气设备故障分解物检测的便携色谱仪的缺点，且体积小，可便携，满足现场作业的需求，同时它还具有如下优点：
(1)灵敏度高
脉冲氦离子化检测器的灵敏度为PPb级别，检测灵敏度达0.01μL/L～0.1μL/L，比热导检测器的灵敏度要高3个数量级(103)以上；
(2)线性响应
氦离子检测器和热导检测器一样，都是线性响应；
(3)多根色谱柱的分离系统
本发明的便携色谱仪使用多根色谱柱、采用反吹等方法，组成分离系统，把SF6电气设备故障判断需要的组分全部分离；
(4)检测组分多
本实用新型一次进样即可检测出多达14种的组分，包括：O2、N2、CO、CO2、NO2、CF4、C2F6、C3F8、H2S、SO2、SOF2、SO2F2、S2F10O、SF6，为准确判断电气设备故障提供充分依据。
【附图说明】
下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的说明。
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是本实用新型取样时的局部结构示意图。
图3是本实用新型进样时的局部结构示意图。
图4是本实用新型处于检测状态1时的结构示意图。
图5是本实用新型处于检测状态2时的结构示意图。
图6是本实用新型反吹时的结构示意图。
【具体实施方式】
请参阅图1所示，对本实用新型的实施例进行详细的说明。
一种检测SF6电气设备故障的色谱仪，包括用连接管相互连接的进样系统1、分离系统2、检测系统3，所述检测系统3包括脉冲氦离子化检测器(以下使用简称：PDHID)和热导检测器(以下使用简称：TCD)。所述检测系统3有两种检测状态，检测状态1为TCD和PDHID联合检测，能检测分析出如下气体：O2、N2、CO2、CF4、H2S、SO2、SF6；检测状态2为PDHID单独检测，能检测分析出如下气体：O2、N2、CO、CO2、NO2、CF4、C2F6、C3F8、H2S、SO2、SOF2、SO2F2、S2F10O、SF6。
所述进样系统1包括用连接管相互连接的钢瓶11、载气控制器12、十通阀13、定量管14，进样管15及出样管16。所述钢瓶11经所述载气控制器12后再分别连接至所述十通阀13以及所述检测系统2的TCD和PDHID；所述定量管14连接在所述十通阀13上；所述进样管15、出样管16分别与所述十通阀13相连。
所述分离系统2包括采用连接管相互连接的分流阀21、第一色谱柱22、第二色谱柱23、第三色谱柱24、第一六通阀25、第二六通阀26、Purge阀27、流量控制阀28；所述分流阀21设于所述十通阀13和第一色谱柱22之间；所述第一色谱柱22的一端与所述十通阀13相连，其另一端连接一三通管29，所述三通管29包括第一分支管291、第二分支管292、第三分支管293，所述第一分支管291与所述十通阀13相连，所述第二分支管292连接至所述第一六通阀25，所述第三分支管293连接至所述进样系统1的载气控制器12，所述流量控制阀28设于所述第三分支管293上；所述第一六通阀25与第二六通阀26相连，所述第一六通阀25还连接到第三分支管293的管道上，所述第一六通阀25还连接到第二色谱柱23，所述Purge阀27设置于所述第一六通阀25和第二色谱柱23之间；所述第二六通阀26连接所述第三色谱柱24后连接至所述检测系统3中PDHID，所述第二六通阀26还连接至所述检测系统3中TCD。
本实用新型中所述十通阀13为进样控制阀，包括第一进样阀口131至第十进样阀口1310。所述第一六通阀25和第二六通阀26对气体起到分路的作用，所述第一六通阀25包括第一分路阀口251至第六分路阀口256，所述第二六通阀26包括第七分路阀口261至第十二分路阀口266。则本实施例的具体连接关系为：
所述钢瓶11经所述载气控制器12后再分别连接至所述十通阀13的第八进样阀口138以及所述检测系统3的PDHID和TCD；所述定量管14的两端分别连接在所述十通阀13的第二进样阀口132和第五进样阀口135上。所述进样管15与所述十通阀13的第三进样阀口133；所述出样管16与所述十通阀13的第四进样阀口134相连；所述十通阀13的第一进样阀口131与所述第九进样阀口139相连，所述第七进样阀口137与第十进样阀口1310相连。
所述第一色谱柱22的一端与所述十通阀13的第六进样阀口136相连，所述第一色谱柱22的另一端连接所述三通管29的第一分支管291；
所述分流阀21设于所述十通阀13和第一色谱柱22之间；所述第二分支管292连接至所述第一六通阀25的第一分路阀口251，所述第三分支管293连接至所述进样系统1的载气控制器12；
所述流量控制阀28设于所述第三分支管293上；
所述第一六通阀25的第二分路阀口252与所述第二六通阀26的第七分路阀口261相连；所述第一六通阀25的第四分路阀口254连接到所述第三分支管293的管道上；所述第一六通阀25的第六分路阀口256连接到第二色谱柱23，所述Purge阀27设置于所述第一六通阀25的第六分路阀口256和第二色谱柱23之间的管道上，所述Purge阀27为进样吹扫阀，其作用是消除进样时可能带入的杂质，所述第一六通阀26的第三分路阀口253与所述第五分路阀口255相连；
所述第二六通阀26的第八分路阀口262连接至所述TCD；所述第二六通阀26的第十分路阀口264连接到第三分支管293的管道上；所述第二六通阀26的第十二分路阀口266连接所述第三色谱柱24后再连接至所述PDHID；所述第二六通阀26的第九分路阀口263与所述第十一分路阀口265相连。
上述为本实用新型的结构关系，其具体操作过程请参阅图2至图6所示，图中所示箭头为气体的流动方向，具体步骤如下：
步骤a，取样：如图2所示，所述十通阀13不动作，其内部连接关系为：第二进样阀口132与第三进样阀口133相通，第四进样阀口134与第五进样阀口135相通，第六进样阀口136与第七进样阀口137相通，第八进样阀口138与第九进样阀口139相通，第十进样阀口1310与第一进样阀口131相通。样品气体从所述进样管15进入，经过第三进样阀口133、第二进样阀口132后充满所述定量管14，多出的气体经过第五进样阀口135与第四进样阀口134从所述出样管16流出；载气经过第八进样阀口138、第九进样阀口139、第一进样阀口131、第十进样阀口1310、第七进样阀口137、第六进样阀口136后流入分离系统；
步骤b，进样：如图3所示，所述十通阀13动作，其内部连接关系与所述步骤a中十通阀13不动作时的连接关系完全相反，即原来不相通的阀口转变为相通，原来相通的阀口转变为不相通。载气经过第八进样阀口138、第七进样阀口137、第十进样阀口1310、第九进样阀口139、第一进样阀口131、第二进样阀口132、定量管14、第五进样阀口135、第六进样阀口136后，载气将充满定量管14的样品气推入分离系统2中；所述进样管15中多余的样气经过第三进样阀口133、第四进样阀口134后，经出样管16流出；
步骤c，分离、检测：当使用检测状态1检测样品气体时，如图4所示，所述第一六通阀25和第二六通阀26的内部连接关系为：所述第一分路阀口251与第二分路阀口252相通，所述第三分路阀口253与第四分路阀口254相通，所述第五分路阀口255与第六分路阀口256相通，所述第七分路阀口261与第八分路阀口262相通，所述第九分路阀口263与第十分路阀口264相通，所述第十一分路阀口265与第十二分路阀口266相通。样品气体经过所述第一色谱柱22分离后，分两气路通道，包括第一气路通道和第二气路通道，第一气路通道是经过所述第一色谱柱22分离后的样品气体经过第一六通阀25后，再经过第二六通阀26，然后进入TCD；所述第二气路通道是经过所述第一色谱柱22分离后的样品气体经过第一六通阀25后，经过所述第二色谱柱23再次分离，然后进入PDHID；
当使用检测状态2检测样品气体时，如图5所示，所述第一六通阀25的内部连接关系与检测状态1中第一六通阀25的内部连接关系相同。所述第二六通阀26的内部连接关系与检测状态1中第二六通阀26的内部连接关系完全相反，即原来不相通的阀口转变为相通，原来相通的阀口转变为不相通。样品气体经过所述第一色谱柱22分离后，分两气路通道，包括第三气路通道和第四气路通道，第三气路通道是经过所述第一色谱柱22分离后的样品气体经过所述第一六通阀25后，再经过第二六通阀26，然后经过所述第三色谱柱24再次分离，最后进入PDHID；所述第四气路通道是经过所述第一色谱柱22分离后的样品气体经过第一六通阀25后，经过所述第二色谱柱23再次分离，然后进入PDHID；
步骤d，反吹：当样品气体处于取样、进样、分离、检测状态时，所述流量控制阀28处于关闭状态。当上述四个状态完成后，打开所述流量控制阀28，，启动反吹，如图6所示，载气从第三分支管293加压吹入，载气反向通过第一色谱柱22，将第一色谱柱22中的重质样品从所述分流阀21吹出，避免污染大部分色谱中，保护色谱柱并缩短了检测时间。反吹结束后，关闭所述流量控制阀28。
完成上述步骤后，从检测器出来的都是电压信号，该电压信号通过AD转换器连接到后台数据分析系统(该后台数据分析系统主要是由装有数据处理软件的服务器或电脑组成)，可直观得出所要分析的各组分的含量。
采用检测状态2时，PDHID检测流经第一色谱柱22和第二色谱柱22的样品气体，同时还要检测流经第一色谱柱22和第三色谱23柱的样品气体，而这两次的样品气体由于色谱柱的作用，时间上是分开进入PDHID的，这就导致所需时间比较长，因此在不需要检测出所有组分的情况下，可以使用检测状态1对样品气体进行检测，以缩短检测时间。
本实用新型中第一色谱柱22和第二色谱柱23均采用G-Pro色谱柱，第三色谱柱24采用C13X色谱柱，再联合使用PDHID和TCD，使得本实用新型不仅检测灵敏度高，且具备一次进样即可分离、检测出多达14种组分的效果，为判断SF6电气设备是否存在潜伏性故障提供更有力的依据。同时，本实用新型结构简单、体积小，可便携，满足现场检测的需求，使用更加方便。
以上所述，仅为本实用新型较佳实施例而已，故不能依此限定本实用新型实施的范围，即依本实用新型专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本实用新型涵盖的范围内。

Claims (3)

1.一种检测SF6电气设备故障的色谱仪，其特征在于：包括用连接管相互连接的进样系统、分离系统、检测系统，所述检测系统包括脉冲氦离子化检测器和热导检测器；
所述进样系统包括用连接管相互连接的钢瓶、载气控制器、十通阀、定量管、进样管以及出样管；所述钢瓶经所述载气控制器后再分别连接至所述十通阀、所述检测系统的热导检测器和脉冲氦离子化检测器；所述定量管连接在所述十通阀上；所述进样管、出样管分别与所述十通阀相连；
所述分离系统包括采用连接管相互连接的分流阀、第一色谱柱、第二色谱柱、第三色谱柱、第一六通阀、第二六通阀、Purge阀以及流量控制阀；所述分流阀设于所述十通阀和第一色谱柱之间；所述第一色谱柱的一端与所述十通阀相连，其另一端连接一三通管，所述三通管包括第一分支管、第二分支管、第三分支管，所述第一分支管与所述十通阀相连，所述第二分支管连接至所述第一六通阀，所述第三分支管连接至所述进样系统的载气控制器，所述流量控制阀设于所述第三分支管上；所述第一六通阀与第二六通阀相连，所述第一六通阀还连接到第三分支管的管道上，所述第一六通阀还连接到第二色谱柱，所述Purge阀设置于所述第一六通阀和第二色谱柱之间；所述第二六通阀连接所述第三色谱柱后连接至所述检测系统中脉冲氦离子化检测器，所述第二六通阀还连接至所述检测系统中热导检测器。
2.根据权利要求1所述的一种检测SF6电气设备故障的色谱仪，其特征在于：所述脉冲氦离子化检测器和热导检测器联合检测，其气路通道包括第一气路通道和第二气路通道，所述第一气路通道为：样品气体经过所述第一色谱柱、第一六通阀、第二六通阀，然后进入热导检测器；所述第二气路通道为：样品气体经过所述第一色谱柱、第一六通阀、第二色谱柱，然后进入脉冲氦离子化检测器。
3.根据权利要求1所述的一种检测SF6电气设备故障的色谱仪，其特征在于：所述脉冲氦离子化检测器单独检测，其气路通道包括第三气路通道和第四气路通道，所述第三气路通道为：样品气体经过所述第一色谱柱、第一六通阀、第二六通阀、第三色谱柱，然后进入脉冲氦离子化检测器；所述第四气路通道为：样品气体经过所述第一色谱柱、第一六通阀、第二色谱柱，然后进入脉冲氦离子化检测器。
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