CN203786069U - 一种真空干燥处理物出水率测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种真空干燥处理物出水率测量装置，真空设备通过真空机组和抽真空管道进行抽真空，测量装置包括定流量进气装置、真空规管、温度传感器、露点仪和控制装置，定流量进气装置、真空规管、温度传感器和露点仪均连通设置在抽真空管道上，控制装置以电气测控形式连接定流量进气装置、真空规管、温度传感器和露点仪，控制装置控制定流量进气装置动作、采集真空规管、温度传感器和露点仪的数据信息并计算得到被干燥物的出水率。本实用新型采用真空规管测量真空度，采用定流量进气装置确定该真空度下的进气流量，从而通过真空度测量值确定抽气速度，再通过温度传感器测得的温度值和露点仪测得的露点值确定被干燥物的出水率。

Description

一种真空干燥处理物出水率测量装置

技术领域

本实用新型涉及物件的真空干燥处理，尤其与较高真空度环境下干燥处理被干燥物时出水率的测量装置有关。

背景技术

绝缘材料是油浸变压器绝缘的主要部件，油浸变压器的器身除了铁芯和导线外，大部分是绝缘材料。这些纤维质的绝缘材料在自然环境下通常含有6%～8%的水分，在器身装配过程中，绝缘材料还会进一步受潮或浸湿。因为绝缘材料的的含水率是影响介质的电气强度、变压器的可靠性和使用寿命的主要因素，因此变压器绝缘材料的干燥处理是变压器生产过程中重要环节之一，特别是在超高压大型变压器的生产过程中，对绝缘材料干燥处理后的含水率要求尤为严格。国家标准对不同电压等级和容量的变压器中绝缘材料的含水率做了明确规定，纤维绝缘材料干燥结束后要达到的标准平均含水率为0.5%～0.1%。

由于变压器器身干燥处理需要在真空环境下进行，并且真空设备内温度可达到115℃～120℃，因此目前还没有技术手段可以测量器身的绝缘材料在干燥处理过程中的含水率，而只能通过测量干燥处理真空设备内残余气体的含水率来间接推断真空设备内绝缘材料的含水率是否已达标。通常以罐内单位质量的绝缘材料在单位时间内出水的质量来衡量罐内绝缘材料的干燥处理是否达标，其通用的单位为克/吨·小时（g/t·h）。

ABB公司的气相干燥设备中，带有一种基于五氧化二磷吸附原理制成的水分压测量仪。由于此仪器存在受环境影响大、对真空容器密封要求严格、测量周期长以及需要经常更换有毒的五氧化二磷等弊端，其应用状况不是很好，常常因为操作人员操作不当使真空密封不良从而使五氧化二磷受潮或因疏于更换五氧化二磷而使测量产生很大误差。

在工程上还有一种方法是使用露点仪测量真空抽气管道中气体的水蒸汽分压。因为水蒸汽结露温度（露点）与环境气氛的水蒸汽分压是一一对应关系，以测量得到的露点温度及环境温度，可经计算得到水蒸汽分压。然而，这种测量方式只能得到气体中的水蒸汽分压，因为缺少单位时间内从罐内抽出的气体量数据，只能根据真空泵的理论抽速来计算出水率，而抽真空系统的实际抽速与理论计算存在误差，而且随着设备的使用年限的加长，抽真空系统抽气速度不可避免地发生较大的变化，越来越偏离理论值，使计算误差不断增大，以至其应用状况越来越差。因此很多厂家不认可这种测量方法。

综上所述，现有的出水率测量装置都存在明显缺陷，或使用剧毒物质不安全，易污染环境，设备操作复杂；或缺少测量参数，只凭理论值代，无设备工作参数变化时修正误差的功能等等。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的为提供一种能够准确有效地对较高真空干燥处理过程中的被干燥物的出水率进行测量的真空干燥处理物出水率测量装置。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种真空干燥处理物出水率测量装置，用于对置于真空设备中的被干燥物干燥处理时的出水率进行测量，所述真空设备通过真空机组和抽真空管道进行抽真空，所述测量装置包括定流量进气装置、真空规管、温度传感器、露点仪和控制装置，所述定流量进气装置、真空规管、温度传感器和露点仪均连通设置在所述抽真空管道上，所述控制装置以电气测控形式连接所述定流量进气装置、真空规管、温度传感器和露点仪，所述控制装置控制所述定流量进气装置动作、采集所述真空规管、温度传感器和露点仪的数据信息并计算得到所述被干燥物的出水率。

进一步，所述定流量进气装置包括多个并联设置的微定流量器，每个所述微定流量器均包括两个相通的第一通口和第二通口，所述第一通口与所述抽真空管道连通，所述第二通口连通阀门。

进一步，所述微定流量器为音速喷嘴。

进一步，所述阀门为电磁阀。

进一步，所述微定流量器分别为Q1、Q2…、Qx、…Qn，对应的进气流量分别为S1、S2…、Sx、…Sn，各所述微定流量器的进气流量满足下列关系：Sx=2^x×S1。

进一步，所述n为5。

进一步，所述微定流量器Q1、Q2…、Qx、…Qn之间能够任意组合开启。

进一步，所述真空规管、温度传感器和露点仪安装于一测量室，所述测量室通过一阀门连通所述抽真空管道。

进一步，所述控制装置包括数据采集模块、输入指令模块、数据处理模块、标定模块、计算模块和输出模块；所述数据采集模块分别通讯连接所述真空规管和所述数据处理模块，所述数据采集模块采集所述真空规管测得的真空度数值，并发送给所述数据处理模块；所述输入指令模块能够输入指令且通讯连接所述数据处理模块，所述输入指令模块按照输入指令控制所述定流量进气装置动作以确定进气流量，并将所述进气流量数值发送到所述数据处理模块；所述数据处理模块分别通讯连接所述数据采集模块、所述输入指令模块和所述标定模块，所述数据处理模块将所述数据采集模块采集到的真空度数值和所述输入指令模块发送来的进气流量数值进行数据处理后发送到所述标定模块；所述标定模块分别通讯连接所述数据处理模块和所述计算模块，所述标定模块将所述数据处理模块发送来的处理后的真空度数值和进气流量数值进行对应标定后发送到所述计算模块；所述计算模块分别通讯连接所述标定模块、所述输出模块、所述真空规管、所述温度传感器和所述露点仪，所述计算模块对采集到的所述真空规管的真空度数值根据所述标定模块发送来的标定信息转换为抽气速度数值，并根据从所述温度传感器和所述露点仪采集来的数据计算出水率，最后将计算得到的出水率数据发送到所述输出模块；所述输出模块通讯连接所述计算模块，将所述计算模块发送来的出水率数值予以输出。

进一步，所述出水率为：W=0.00793×ΔP×а×[273/(273+γ)]/T；其中：

W为出水率，单位为g/（t×h）；

ΔP为气体0℃时水分压，单位为Pa，通过气体的露点值和温度换算得到；

а为抽气速度，单位为m³/h，通过测量真空度得到；

T为被干燥物中被干燥部分总质量，单位为t（吨）；

γ为气体温度，单位为℃。

本实用新型与现有技术相比，本实用新型采用真空规管测量较高真空度（大多数应用时，气压小于100Pa）下的真空度，采用定流量进气装置确定该真空度下的进气流量，并通过控制装置的计算分析，确定进气流量与真空度数据之间的关系，从而通过真空度测量值确定抽真空系统的抽气速度，再通过温度传感器测得的温度值和露点仪测得的露点值来计算高真空状态下被干燥物的出水率。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明：

图1为本实用新型的真空干燥处理物出水率测量装置的结构示意图；

图2为本实用新型的真空干燥处理物出水率测量装置中控制装置的结构示意图。

具体实施方式

体现本实用新型特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本实用新型能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本实用新型的范围，且其中的说明及附图在本质上是当作说明之用，而非用以限制本实用新型。

如图1所示，图中箭头V为气流方向，本实用新型中的抽真空系统1连接真空容器4，包括用于抽真空的真空机组11和抽真空管道12。真空机组11包括多个组合设置的真空泵111、112，图1中所示为两个串联的真空泵111和112，实际上可以是一个、两个或更多个真空泵组合在一起，连接关系根据流量和压力的需要设置为串联或并联。真空机组11可在被测量的抽真空系统1工作时接入和断开而不影响抽真空系统1的正常工作。抽真空管道12两头分别连通真空机组11和真空容器4，为一段管路。真空容器4为可以是真空罐也可以是其他真空形式的设备，在本实施例中为真空罐，开口连通抽真空管道12，并通过主阀14实现通闭。被干燥物3容置于真空容器4中，并对真空容器4进行加热，加热温度根据需要设定。该被干燥物3可以是任何需要真空干燥的物品，在本实施例中为油浸变压器的器身，主要是对其中的绝缘材料进行干燥。

本实用新型的真空干燥处理物出水率测量装置2用于抽真空系统1较高真空状态下对被干燥物3处理时的出水率进行测量，真空干燥处理物出水率测量装置2包括定流量进气装置21、传感器总成22和控制装置23。定流量进气装置21包括多个并联设置的微定流量器211，该微定流量器211可以是音速喷嘴，也可以是其他满足微定进气流量的装置。每个微定流量器211均包括两个相通的第一通口和第二通口，其中第一通口与抽真空管道12之间通过第一通阀15连通（通过该第一通阀15也可以断开每个微定流量器211与抽真空管道12的连接）。每个微定流量器211的第二通口连通阀门212，阀门212为电磁阀，方便进行自动控制。

并联设置的多个微定流量器211分别为Q1、Q2…、Qx、…Qn，上述多个微定流量器211对应的进气流量分别为S1、S2…、Sx、…Sn，各微定流量器的进气流量满足下列关系：Sx=2^x×S1。也就是说多级微定流量器211的下一级都为上一级进气流量的2倍，所以n级微定流量器211能提供2ⁿ-1级进气流量，对应不同的进气流量，真空规管221检测到的真空度会平衡于不同的值。通过下述的标定工作，最终能得到抽真空系统1在2ⁿ-1个真空度值时的抽真空速度（即抽真空时的气体流量）的对应值。在本实施例中，微定流量器211的数量n为5，但根据实际需要微定流量器211的数量n可以是1个、2个、3个、4个、5个、6个甚至更多个，并不受限制。每个微定流量器Q1、Q2…、Qx、…Qn之间能够任意组合开启，以实现上述最多的2ⁿ-1个组合，在n为5时，该组合数为31，即可以实现31种不同的微定进气流量。

传感器总成22包括真空规管221、温度传感器222、露点仪223和测量室224，该真空规管221、温度传感器222、露点仪223和测量室224通过该测量室224连通抽真空管道12，该测量室224为真空测量室。测量室224通过第二通阀16连通设置在抽真空管道12上，真空规管221通过测量室224测量抽真空管道12内的真空度，温度传感器222通过测量室224测量抽真空管道12内的温度，露点仪223通过测量室224测量抽真空管道12内的露点值。

控制装置23以电气测控形式连接定流量进气装置21和真空规管221、温度传感器222、露点仪223，控制装置23控制定流量进气装置21动作，即控制各微定流量器211的通闭，实现多种不同定进气流量的组合。控制装置23采集定流量进气装置21和真空规管221的数据信息并进行计算，以确定真空规管221测得的真空度的数值与定流量进气装置21的进气流量数值之间的关系。因为从主阀14抽到真空机组11的气体流量与从定流量进气装置21抽到真空机组11的气体流量等效，所以从真空规管221测得的真空度的数值，可以根据上述真空度与进气流量的关系得到抽真空系统的抽气速度，再根据温度传感器222测得的温度值和露点仪223测得的露点值，计算得出被干燥物3的出水率。

如图2所示，控制装置23包括数据采集模块231、输入指令模块232、数据处理模块233、标定模块234、计算模块235和输出模块236。数据采集模块231分别通讯连接真空规管221和数据处理模块233，数据采集模块231采集真空规管221测得的真空度数值，并发送给数据处理模块233。输入指令模块232能够输入指令且通讯连接数据处理模块233，输入指令模块232按照输入指令控制定流量进气装置21动作以确定进气流量，并将进气流量数值发送到数据处理模块233。数据处理模块233分别通讯连接数据采集模块231、输入指令模块232和标定模块234，数据处理模块233将数据采集模块231采集到的真空度数值和输入指令模块232发送来的进气流量数值进行数据处理后发送到标定模块234。标定模块234分别通讯连接数据处理模块233和计算模块235，标定模块234将数据处理模块233发送来的处理后的真空度数值和进气流量数值进行对应标定后发送到计算模块235。计算模块235分别通讯连接标定模块234、输出模块236、真空规管221、温度传感器222和露点仪223，计算模块235对采集到的真空规管221的真空度数值根据标定模块234发送来的标定信息转换为抽气速度数值，并根据从温度传感器222和露点仪223采集来的数据计算被干燥物3的出水率，最后将计算得到的出水率数据发送到输出模块236。输出模块236通讯连接计算模块235，将计算模块235发送来的出水率数值予以输出。

被干燥物3的出水率的计算公式为：W=0.00793×ΔP×a×[273/(273+γ)]/T；其中：

W为出水率，单位为g/（t×h）【克每吨小时】；

ΔP为气体0℃时水分压，单位为Pa，通过气体的露点值和温度换算得到，可通过查表获得具体数值；

а为抽气速度，单位为m³/h，通过测量真空度，并根据真空度与通气量的关联确定；

T为被干燥物中被干燥部分总质量（此处为变压器的绝缘材料），单位为t（吨）；

γ为气体温度，单位为℃。

本实用新型的工作过程如下，需要检测被干燥物3在真空容器4中高温干燥时出水率时，先确定抽真空系统1气体抽除速度与抽真空管道12内真空度之间的关系，此时先确定真空机组11和抽真空管道12的情况，然后关闭主阀14，开启真空机组11抽真空，直到真空度在连续一段时间都不再有明显提高；然后开启第一通阀15和第二通阀16，并启动本实用新型的真空干燥处理物出水率测量装置2，此时控制装置23自动控制各级微定流量器211通闭，以实现不同的定进气流量组合，提供各级进气流量的空气进入真空管道12，进入真空管道12的空气由于非常微少直接被真空机组11抽走，从而使进入真空管道12的空气与被真空机组11抽走的气体相等而达到真空管道12的压力平衡，此时真空规管221的检测到的真空度会稳定在某一个数值；对应不同的微定流量器211组合，重复上述过程，并通过控制装置23的分析计算和储存就得到各定流量与真空度的对应，也就实现了定流量与真空度的关联标定。

然后对被干燥物3在真空容器4中较高温度和较高真空状态下的出水率进行测量，此时关闭第一通阀15，开启主阀14，对真空容器4抽真空，在真空容器4达到较高真空状态时，控制装置23根据真空规管221测得的真空度，即可关联出相应的抽真空系统1的抽真空速度，温度传感器222测量抽真空管道12的温度，露点仪223测量抽真空管道12的露点值，根据上述出水率计算公式，控制装置23可计算出被干燥物3的出水率并予以输出。

本实施例中被干燥物3为油浸变压器的器身，其绝缘材料的出水率的合格值由厂家确定，在测得的出水率合格的情况下，油浸变压器的绝缘材料的含水率通常为合格。另外，由于上述关联值均为点值，因此控制装置23中的标定模块234会进行拟合，以使上述关联标定成为连续的曲线。最后，随着抽真空系统1使用年限的加长，性能会发生改变，因而需要定期进行真空设备中抽真空系统气体抽除速度的标定，而本实用新型的真空设备中抽真空系统气体抽除速度的标定过程可利用生产间隙进行，以最大程度地提高生产效率。

本实用新型与现有技术相比，本实用新型采用真空规管221测量较高真空度（大多数应用时，气压小于100Pa）下的真空度，采用定流量进气装置21确定该真空度下的进气流量，并通过控制装置23的计算分析，将进气流量与真空度数据之间进行关联标定，从而通过真空度测量值确定抽气速度，再通过温度传感器222测得的温度值和露点仪223测得的露点值来计算高真空状态下被干燥物3的出水率。

本实用新型的技术方案已由优选实施例揭示如上。本领域技术人员应当意识到在不脱离本实用新型所附的权利要求所揭示的本实用新型的范围和精神的情况下所作的更动与润饰，均属本实用新型的权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种真空干燥处理物出水率测量装置，用于对置于真空设备中的被干燥物干燥处理时的出水率进行测量，所述真空设备通过真空机组和抽真空管道进行抽真空，其特征在于，所述测量装置包括定流量进气装置、真空规管、温度传感器、露点仪和控制装置，所述定流量进气装置、真空规管、温度传感器和露点仪均连通设置在所述抽真空管道上，所述控制装置以电气测控形式连接所述定流量进气装置、真空规管、温度传感器和露点仪，所述定流量进气装置包括多个并联设置的微定流量器，每个所述微定流量器均包括两个相通的第一通口和第二通口，所述第一通口与所述抽真空管道连通，所述第二通口连通阀门。 

2.如权利要求1所述的真空干燥处理物出水率测量装置，其特征在于，所述微定流量器为音速喷嘴。 

3.如权利要求1所述的真空干燥处理物出水率测量装置，其特征在于，所述阀门为电磁阀。 

4.如权利要求1所述的真空干燥处理物出水率测量装置，其特征在于，所述微定流量器分别为Q1、Q2…、Qx、…Qn，对应的进气流量分别为S1、S2…、Sx、…Sn，各所述微定流量器的进气流量满足下列关系：Sx＝2^x×S1。 

5.如权利要求4所述的真空干燥处理物出水率测量装置，其特征在于，所述n为5。 

6.如权利要求4所述的真空干燥处理物出水率测量装置，其特征在于，所述微定流量器Q1、Q2…、Qx、…Qn之间能够任意组合开启。 

7.如权利要求1所述的真空干燥处理物出水率测量装置，其特征在于，所述真空规管、温度传感器和露点仪安装于一测量室，所述测量室通过一阀门连通所述抽真空管道。