CN205719956U - 一种基于红外传感器的sf6分解物中硫化物的检测装置 - Google Patents
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Abstract
一种基于红外传感器的SF6分解物中硫化物的检测装置，包括气体分析室（1）；光源（2）；检测器（3）；滤波片（4）；带控制阀的流量计（5）；气泵（6）；聚四氟乙烯管（7）；进气接头（8）；出气口（9）；气体收集装置（10）。现有的SF6气体分解物现场检测设备均采用电化学传感器，这种传感器精度低、易中毒失效、零位漂移频繁、使用寿命短，而且会对气体产生污染。本实用新型使用的红外传感器是分析化学中的常用传感器；对SF6分解物中硫化物能同时检测ppm级的SO2F2、SOF2、SO2等气体组分；测量时不与被测物体直接接触，因而不存在摩擦、污染；检测室无需气体分离，需要样气少；检测灵敏度高、响应快、检测时间短，便于实验室和现场检测推广应用。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种基于红外传感器的SF6分解物中硫化物的检测装置，属电力设备检测技术领域。
背景技术
SF6气体分解物检测是SF6电气设备故障监测和诊断的重要手段之一，SF6气体分解物中的重要成分为硫化物，包括硫化氢、二氧化硫、氟化硫酰和氟化亚硫酰等。
红外传感器具有以下特点：（1）选择性好，，不会造成互相的干扰而在测量输出的信号中引起难以分辨的误差；（2）不易受有害气体的影响而中毒、老化；（3）响应速度快、稳定性好；（4）信噪比高、使用寿命长、测量精度高。
红外光谱区按波长范围不同分为以下三个区域，它们的波长范围依次增大，应用领域也各不相同。
（1）近红外光区(0.75μm-2.5μm)，近红外光区的作用在探讨稀土还有其它金属离子时特别有用，其吸收带是由带有氢原子团震动的基频吸收而带来的。不光适用于之前这几种物质,还适用于对水、酒精、部分高分子化合物的专业的检测。
(2)中红外光区(2.5μm-25μm)，在这个中红外光区，因为基频的的分子震动是气体、液体等等吸收最为强烈的震动区域,所以很多的离子、化合物最为强烈的吸收区域都在这个波段以内，也就造成了这个中红外波段很容易用做对待测物质的测量，而且就目前所研究和应用在工农业场合的检测仪来说,利用中红外波段的检测是技术上最好、理论上最直观直接并且具有很多实用经验和资料的，就其应用也是推广的最成功的。在我们常提到的红外吸收法中，很多就会使用这个波段的进行检测。
(3)远红外光区(25μm-1000μm)，在这个所讨论的波长部分,原因是被测物质重原子的伸缩运动、晶格振动、振动或者振动-转动的跃迁等造成的。远红外区域中，并不常用来进行分析被测物体，原因是这个地方的红外光能量弱，不易观察。
现在检测SF6分解物中硫化物的方法主要有以下几种：
（1）气相色谱法：气相色谱法是目前国内外用于SF6放电分解气体组分检测的最常用方法，也是IEC60480-2004和GB/T 18867-2002共同推荐的检测方法。色谱法利用不同物质在两相中具有不同的分配系数(或吸附系数、渗透性)，当两相作相对运动时，这些物质在两相中进行多次反复分配而实现分离。经过检测器和记录器，这些被分开的组分成为一个个的色谱峰。气相色谱仪可以同时检测其体积分数低至10-6级的SO2F2、SOF2、SO2等气体组分。
但气相色谱法的缺点是：存在取样和分析过程中可能混入水分导致一些组分水解、对S02F2和SO2的检测比较困难；气相色谱检测法中色谱进样的特性决定了检测时间较长，不可能做到连续的现场检测；温度对色谱柱分离效果的影响以及色谱柱使用一段时间后需要清洗等固有特性决定了色谱技术对环境要求高，不适于连续的现场检测。
（2）固体电解质传感器：该方法是利用化学气敏器件检测气体组分。化学气敏传感器是利用对被测气体的形状或分子结构具有选择性俘获的功能(接受器功能)和将俘获的化学量有效转换为电信号的功能(转换器功能)来工作的。当被测气体被吸附到气敏半导体表面时，其电阻值会发生变化。
固体电解质传感器的缺点是：目前国内外用气体传感器法可以检测的气体主要是比较常见的气体如SO2、HF和H2S，而对重要的气体组分SO2F2，SOF2则无能为力。
（3）色谱-质谱法（GC-MS）：色谱-质谱法GC/MS被广泛应用于复杂组分的分离与鉴定，其具有GC的高分辨率和MS的高灵敏度。其缺点是：价格昂贵，实用性不高。
（4）电化学传感器：SF6气体分解物现有的现场检测设备均采用电化学传感器，应用广泛、成熟。其缺点是：这种传感器精度低、易中毒失效、零位漂移频繁、使用寿命短，而且会对气体产生污染，不利于循环。
（5）硫化学发光检测器（SCD）：这种方法受干扰小，灵敏度高。原理是含硫化合物燃烧产生的一氧化硫与臭氧发生的化学发光反应。其缺点是：必须配合分离色谱柱、臭氧发生器、低压反应池等使用，整个流程复杂，而且不利于现场应用。
（6）傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)：傅立叶变换红外光谱仪是基于光相干性原理而设计的干涉型红外分光光度计，不同于依据光的折射和衍射而设计的色散型红外分光光度计，其能够检测到其体积分数10-6级的SO2、SO2F2、SOF2等气体。其缺点是：SF6及其部分分解气体的吸收峰十分接近，有交叉干扰现象，必须使用标气得到参考图谱对分析结果进行校正，而有些标气非常不稳定。
（7）离子移动度计(IMS)：离子移动度计是一种对六氟化硫气体质量进行现场监测的新方法，它通过对设备中六氟化硫气体中总体杂质含量的测定，来反映设备中六氟化硫气体的劣化程度。其缺点是：易受实验环境条件影响，现场测试时每次测试前都必须重新进行参考气测量。此外，只能测量污染物的总量，不能反应气体分解物的具体分析，无法实现故障性质和位置的判断。
（8）气体检测管法：通过检测装置从高压电气设备中提取一定体积的SF6气体，通过SO2检测管，这些分解产物会在检测管中起化学反应，并改变颜色，可根据变色柱的长短，定量的读出SF6气体中SO2的浓度。其缺点是：容易受到温度、湿度和存放时间的影响，并且对其它主要分解气体没有检测作用，不能全面反应SF6放电分解气体组分情况,限制了它的应用推广。
发明内容
本实用新型的目的是，为了解决现有技术对SF6分解物中硫化物的检测存在的问题，提出一种基于红外传感器的SF6分解物中硫化物的检测装置。
本实用新型所采用的技术方案是这样实现的：
本实用新型一种基于红外传感器的SF6分解物中硫化物的检测装置，包括进气接头、聚四氟乙烯管、气泵、气体分析室、带控制阀的流量计、出气口和气体收集装置。
所述光源、检测器和滤波片设置在气体分析室内；所述光源安装在气体分析室的一端，所述检测器安装在气体分析室的另一端与光源相对，在检测器前面放置了滤波片；所述带控制阀的流量计安装在气体分析室内侧边，通过聚四氟乙烯管连接在气体分析室外的气泵；气泵的进口端通过聚四氟乙烯管连接进气接头；气体分析室设置了出气口，出气口通过管道连接气体分析室外的气体收集装置。
所述装置检测响应时间≤20秒，开机预热时间10min。
所述气体分析室可同时分析2~4种气体，包括硫化氢、二氧化硫、氟化硫酰和氟化亚硫酰，每种气体红外传感器的检测量程、精度和最小读数都不同；所述气体分析室可同时并列安装4种检测器。
所述光源为红外光源，选择波段为中红外光区，波长为2.5μm-25μm。
所述气体收集装置有压力显示。
所述进气接头为快速插拔接头，配合现场不同设备，可供多种型号使用。
所述检测器为热检测器。
本实用新型的有益效果是，本实用新型使用的红外传感器是分析化学中的常用传感器，成本不高；对SF6分解物中硫化物能同时检测ppm级的硫化氢、二氧化硫、氟化硫酰和氟化亚硫酰等气体组分。测量时不与被测物体直接接触，因而不存在摩擦、污染；检测室无需气体分离，需要样气少；检测灵敏度高、响应快、检测时间短，便于实验室和现场检测推广应用。
附图说明
图1是本实用新型的SF6分解物中硫化物的检测装置示意图；
图中图号：1是气体分析室；2是光源；3是检测器；4是滤波片；5是带控制阀的流量计；6是气泵；7是聚四氟乙烯管；8是进气接头；9是出气口；10是气体收集装置。
具体实施方式
下面结合图1对本实用新型作进一步的说明。
图1是本实施例的一种基于红外传感器的SF6分解物中硫化物的检测装置结构图。
如图1所示，本实施例检测装置由气体分析室1；光源2；检测器3；滤波片4；带控制阀的流量计5；气泵6；聚四氟乙烯管7；进气接头8；出气口9；气体收集装置10组成。
所述光源2、检测器3和滤波片4设置在气体分析室1内；所述光源2安装在气体分析室1的一端，所述检测器3安装在气体分析室1的另一端与光源相对，在检测器3前面放置了滤波片4；所述带控制阀的流量计5安装在气体分析室1内侧边，通过聚四氟乙烯管7连接在气体分析室外的气泵6；气泵的进口端通过聚四氟乙烯管7连接进气接头8；气体分析室1设置了出气口9，出气口9通过管道连接气体分析室外的气体收集装置10。
本实施例中光源为红外光源，选择波段为中红外光区，波长为2.5μm-25μm。选择吸收最为强烈的区域，探测器输出的信号也是最大最强的，在处理时需要放大的倍数也较小，就会有这较高的信噪比，而中红外区是一个经过长期研究的敏感区域，也是气体基频吸收的集中带，所以将中红外区作为测量气体的基准。
本实施例中的气体分析室可同时分析2~4种气体，包括硫化氢、二氧化硫、氟化硫酰和氟化亚硫酰，每种气体红外传感器的检测量程、精度和最小读数都不同。气体分析室可同时并列安装4种检测器。本实施例的气体分析室带有信号传输、显示功能。采用3.5寸工业级彩屏，分辨率为320x480。PPM、%VOL、mg/m3三种浓度单位可自由切换，高低量程可自动切换。
本实施例中的检测器为热检测器，检测器前的滤波片设计是关键部分，本实施例装置根据不同被测气体的基频吸收峰来选择各个滤波片的中心波长等参数。
本实施例中的气体收集装置有压力显示，通过气体分析室上的出气口，将检测后的气体收集起来。
本实施例采用的电源为可充电的锂电池，工作电源为3.7V、6000mA，可充电锂电池充电器规格为5VDC、2A（充电3小时）。
本实施例装置检测响应时间≤20秒，开机预热时间10min。
本实施例中的进气接头为快速插拔接头，配合现场不同设备，有多种型号供使用。
本实施例以检测SF6分解物二氧化硫为例，检测步骤如下：
（1）确保出气口9和气体收集装置10已连接好；
（2）选择合适的进气接头8，一端通过聚四氟乙烯管7和气泵6连接，另一端连接到被测SF6气体设备上；
（3）将装置电源打开，通过控制系统开启光源2，选择被检测气体：二氧化硫，进入预热流程；
（4）预热10min后，开启气泵6，通过流量计5自带控制阀调节气体流量；
（5）开始检测；
（6）检测结束后，显示检测结果，废气自动排入气体收集装置10；
（7）依次关闭气泵6、光源2；
（8）关闭装置电源，结束检测。
Claims (7)
1.一种基于红外传感器的SF6分解物中硫化物的检测装置，其特征在于，所述装置包括进气接头、聚四氟乙烯管、气泵、气体分析室、带控制阀的流量计、出气口和气体收集装置；
所述气体分析室内设置了光源、检测器和滤波片；所述光源安装在气体分析室的一端，所述检测器安装在气体分析室的另一端与光源相对，在检测器前面放置了滤波片；所述带控制阀的流量计安装在气体分析室内侧边，通过聚四氟乙烯管连接在气体分析室外的气泵；气泵的进口端通过聚四氟乙烯管连接进气接头；气体分析室设置了出气口，出气口通过管道连接气体分析室外的气体收集装置。
2.根据权利要求1所述一种基于红外传感器的SF6分解物中硫化物的检测装置，其特征在于，所述装置检测响应时间≤20秒，开机预热时间10min。
3.根据权利要求1所述一种基于红外传感器的SF6分解物中硫化物的检测装置，其特征在于，所述气体分析室可同时分析2～4种气体，包括硫化氢、二氧化硫、氟化硫酰和氟化亚硫酰，每种气体红外传感器的检测量程、精度和最小读数都不同；所述气体分析室可同时并列安装4种检测器。
4.根据权利要求1所述一种基于红外传感器的SF6分解物中硫化物的检测装置，其特征在于，所述光源为红外光源，选择波段为中红外光区，波长为2.5μm-25μm。
5.根据权利要求1所述一种基于红外传感器的SF6分解物中硫化物的检测装置，其特征在于，所述气体收集装置有压力显示。
6.根据权利要求1所述一种基于红外传感器的SF6分解物中硫化物的检测装置，其特征在于，所述进气接头为快速插拔接头，配合现场不同设备，可供多种型号使用。
7.根据权利要求1所述一种基于红外传感器的SF6分解物中硫化物的检测装置，其特征在于，所述检测器为热检测器。
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Legal Events
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20161123 Termination date: 20210508 |
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