CN204346980U - 一种用于sf6气体浓度在线监测的气体检测器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于SF6气体浓度在线监测的气体检测器，包括CPU主控单元、超声波探测装置、氧气测量装置、温湿度传感器和报警输出装置，其中的超声波探测装置采用了超声波衰减和时差相结合的测量原理对SF6气体进行定量的测量，测量精度高，工作稳定，同时通过氧气测量装置、温湿度传感器等对整个监测区域进行综合的检测，实时检测，检测时间短。该实用新型的一种用于SF6气体浓度在线监测的气体检测器，测量精度高，长期稳定，测量成本低，不会产生二次污染。

Description

一种用于SF6气体浓度在线监测的气体检测器

技术领域

本实用新型涉及电力设施设备领域，具体涉及一种用于SF6气体浓度在线监测的气体检测器。

背景技术

SF6，中文名称为六氟化硫，六氟化硫具有良好的电气绝缘性能及优异的灭弧性能。其耐电强度为同一压力下氮气的2.5倍，击穿电压是空气的2.5倍，灭弧能力是空气的100倍，是一种优于空气和油之间的新一代超高压绝缘介质材料。

当前SF6气体主要用于电力工业中，主要用于4种类型的电气设备作为绝缘和/或灭弧：SF6断路器及GIS(在这里指六氟化硫封闭式组合电器，国际上称为“气体绝缘开关设备”(Gas InsulatedSwitchgear))、SF6负荷开关设备，SF6绝缘输电管线，SF6变压器及SF6绝缘变电站，这其中有80％用于高中压电力设备。

但是，在装有SF6高压设备的环境中必须对SF6气体浓度、氧气浓度进行监测，因为如下原因：

1)从物理性质来讲，SF6气体是一个无色无味的气体，因SF6气体的密度比较大，泄漏到空气中会下沉导致氧气被逼到上方，会导致工作人员窒息；

2)从化学性质来讲SF6气体是一个无毒气体，但是因为这种气体主要用于高压灭弧，当有强电将其电解时，S元素和F元素跟O2反应会产生SO、SO2等有害体。

所以在变电站SF6开关室、GIS室等相对封闭的环境中，都装有SF6气体浓度在线监测装置，在线监测装置中会使用一个或多个SF6气体检测器。

现有技术中使用的SF6气体检测器在使用中存在如下问题：

1.灵敏度低，测量精度低、无法定量测量，如热导法；

2.不稳定或不能长时间稳定工作，不适合在线测量，如高压放电电离法；

3.检测周期长，成本高，如红外线吸收法；

4.可能产生二次污染，不环保，如电化学法。

因此，设计一种新型的SF6气体检测器，具有测量精度高，能长期稳定，测量成本低，不会产生二次污染，是本领域需要解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题：设计一种新型的SF6气体检测器，具有测量精度高，能长期稳定，测量成本低，不会产生二次污染。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：

一种用于SF6气体浓度在线监测的气体检测器，包括CPU主控单元、超声波探测装置、氧气测量装置、温湿度传感器和报警输出装置；所述超声波探测装置包括超声波发生器和超声波接收器；所述超声波发生器连接到所述CPU主控单元，其发射端伸入一气体采集盒，所述气体采集盒设有可流通空气的小孔；所述超声波接收器的接收端伸入所述气体采集盒的另一端，所述超声波接收器连接有运算放大器一，所述运算放大器一连接有AD转换电路一，所述AD转换电路一连接有比较器，所述比较器连接到所述CPU主控单元；所述氧气测量装置包括氧气传感器，所述氧气传感器连接有运算放大器二，所述运算放大器二连接有AD转换电路二，所述AD转换电路二连接到所述CPU主控单元；所述温湿度传感器和报警输出装置分别连接到所述CPU主控单元。

优选的，所述CPU主控单元设有定时开关所述超声波发生器的时间继电器。

优选的，所述CPU主控单元还设有RS485总线。

优选的，所述温湿度传感器采用NTC型高精度温度传感器和电阻式相对湿度传感器。

优选的，所述报警输出装置为声光报警器。

通过上述技术方案，本实用新型提供的一种用于SF6气体浓度在线监测的气体检测器，包括CPU主控单元、超声波探测装置、氧气测量装置、温湿度传感器和报警输出装置，其中的超声波探测装置采用了超声波衰减和时差相结合的测量原理对SF6气体进行定量的测量，测量精度高，工作稳定，同时通过氧气测量装置、温湿度传感器等对整个监测区域进行综合的检测，实时检测，检测时间短，测量成本低，也没有二次污染。其有益效果是：测量精度高，长期稳定，测量成本低，不会产生二次污染。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例所公开的一种用于SF6气体浓度在线监测的气体检测器的结构示意图。

图中数字和字母所表示的相应部件名称：

1.CPU主控单元    11.RS485总线  21.超声波发生器22.超声波接收器  23.气体采集盒  24.运算放大器一25.AD转换电路一    26.比较器  31.氧气传感器  32.运算放大器二   33.AD转换电路二   4.温湿度传感器   5.报警输出装置。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的原理是：包括CPU主控单元、超声波探测装置、氧气测量装置、温湿度传感器和报警输出装置，其中的超声波探测装置采用了超声波衰减和时差相结合的测量原理对SF6气体进行定量的测量，测量精度高，工作稳定，同时通过氧气测量装置、温湿度传感器等对整个监测区域进行综合的检测，实时检测，检测时间短，测量成本低，也没有二次污染。

实施例：

如图1所示，一种用于SF6气体浓度在线监测的气体检测器，包括CPU主控单元1、超声波探测装置、氧气测量装置、温湿度传感器4和报警输出装置5；超声波探测装置包括超声波发生器21和超声波接收器22；超声波发生器21连接到CPU主控单元1，其发射端伸入一气体采集盒23，气体采集盒23设有可流通空气的小孔；超声波接收器22的接收端伸入气体采集盒23的另一端，超声波接收器22连接有运算放大器一24，运算放大器一24连接有AD转换电路一25，AD转换电路一25连接有比较器26，比较器26连接到CPU主控单元1；氧气测量装置包括氧气传感器31，氧气传感器连接有运算放大器二32，运算放大器二32连接有AD转换电路二33，AD转换电路二33连接到CPU主控单元1；温湿度传感器4和报警输出装置5分别连接到CPU主控单元1。

CPU主控单元1其实就是设置了CPU的控制器，除了有CPU的芯片(集成电路)外，还有各种连接传感器、继电器的接口，有的也可以是一台单片机(这是本领域技术人员都能理解的，不再详述)。

对SF6气体浓度的测量采用了超声波衰减和时差相结合的测量原理，因SF6气体密度较大，SF6气体会造成超声波传输的时间变长，另外SF6气体是一种比较粘稠的气体，它会使超声波的信号衰减，利用这两种特性，采用超声波衰减和时差相结合的原理可对SF6气体进行定量的测量。

气体采集盒23设置在气体检测器上，设有可流通空气的小孔，这样在变电站SF6开关室、GIS室中的空气可以进入到气体采集盒，便于超声波的检测。

工作过程：CPU定时驱动超声波发生器21发射超声，超声波接收器22得到的信号通过运放及A/D转换，A/D转换的值送到CPU用于测量超声波信号的大小，A/D转换的值通过比较器26到CPU用于测量超声波传输时间计时。通过这两个值的测量可计算出SF6气体的含量。利用这种原理，测量范围可达到0-3000ppm，精度±2％F.S。

氧气传感器31是一种利用了Nernst原理的测量氧气含量的传感器，这样对工作人员在进入前，就可以及时知道里面的情况。

由于温度与湿度不管是从物理量本身还是在实际人们的生活中都有着密切的关系，所以温度传感器和湿度传感器就被集成到了一块，即温湿度传感器4。

AD转换电路一25和AD转换电路二33，均为模拟信号转换为数字信号的电路，现在都有标准的集成块，在此不详述了。

其中，CPU主控单元1设有定时开关超声波发生器的时间继电器。超声波发器无需常开，只需定时启动(类似抽查)，也就能及时发现问题了，这样也能降低功耗。

其中，CPU主控单元1还设有RS485总线11。RS485总线11是智能设备之间联网通信的接口，可以实现多个设备之间的联网通信，且传输距离长，损耗小。这里RS485总线，主要是将CPU主控单元内的数据传输到后台。

其中，温湿度传感器4采用NTC型高精度温度传感器和电阻式相对湿度传感器。NTC是线性温度传感器的简称，具有测量稳定，输出规范(简化CPU主控单元设计)的特点，电阻式相对湿度传感器具有响应速度快、体积小，线性度好，较稳定，灵敏度高的特点。

其中，报警输出装置5为声光报警器。声光报警器相比单一的声音或闪光，更有效。

在上述实施例中，本实用新型提供的一种用于SF6气体浓度在线监测的气体检测器，包括CPU主控单元、超声波探测装置、氧气测量装置、温湿度传感器和报警输出装置，其中的超声波探测装置采用了超声波衰减和时差相结合的测量原理对SF6气体进行定量的测量，测量精度高，工作稳定，同时通过氧气测量装置、温湿度传感器等对整个监测区域进行综合的检测，实时检测，检测时间短，测量成本低，也没有二次污染。其有益效果是：测量精度高，长期稳定，测量成本低，不会产生二次污染。

以上的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，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 (5)

1.一种用于SF6气体浓度在线监测的气体检测器，其特征在于，包括CPU主控单元、超声波探测装置、氧气测量装置、温湿度传感器和报警输出装置；所述超声波探测装置包括超声波发生器和超声波接收器；所述超声波发生器连接到所述CPU主控单元，其发射端伸入一气体采集盒，所述气体采集盒设有可流通空气的小孔；所述超声波接收器的接收端伸入所述气体采集盒的另一端，所述超声波接收器连接有运算放大器一，所述运算放大器一连接有AD转换电路一，所述AD转换电路一连接有比较器，所述比较器连接到所述CPU主控单元；所述氧气测量装置包括氧气传感器，所述氧气传感器连接有运算放大器二，所述运算放大器二连接有AD转换电路二，所述AD转换电路二连接到所述CPU主控单元；所述温湿度传感器和报警输出装置分别连接到所述CPU主控单元。

2.根据权利要求1所述的一种用于SF6气体浓度在线监测的气体检测器，其特征在于，所述CPU主控单元设有定时开关所述超声波发生器的时间继电器。

3.根据权利要求1所述的一种用于SF6气体浓度在线监测的气体检测器，其特征在于，所述CPU主控单元还设有RS485总线。

4.根据权利要求3所述的一种用于SF6气体浓度在线监测的气体检测器，其特征在于，所述温湿度传感器采用NTC型高精度温度传感器和电阻式相对湿度传感器。

5.根据权利要求1所述的一种用于SF6气体浓度在线监测的气体检测器，其特征在于，所述报警输出装置为声光报警器。