CN210322778U - 一种适用于少油设备的乙炔在线监测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种适用于少油设备的乙炔在线监测系统，包括脱气装置、气体检测装置、控制及信号处理装置，所述脱气装置包括油室及脱气膜，油室的进油口与少油设备本体相连，油室与进油口相对的另一面设置脱气膜，所述气体检测装置包括气室、设于气室内的气体检测组件，气室通过脱气膜与油室连通，所述气体检测组件包括激光器、第一光电探测器、第二光电探测器、分束镜、多个反射镜，所述控制及信号处理装置包括处理器、通信光纤、上位机，处理器的两个信号输入端与第一光电探测器和第二光电探测器的信号输出端连接，处理器通过通信光纤与上位机连接。本实用新型不消耗绝缘油，体积相对小巧，实现了少油设备油中乙炔含量的在线监测。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力系统中油浸式设备乙炔在线监测领域，具体是一种适用于少油设备的乙炔在线监测系统。
背景技术
电力系统中针对油浸式设备，如变压器等，采用油色谱在线监测装置监测油中溶解气体的含量，包括氢气、乙炔、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烷、乙烯等气体，因为油浸式设备如果发生放电等故障现象，会导致油中产生大量的乙炔气体。现有油色谱在线监测装置包括两个模块：脱气模块和气体检测模块。首先通过油管将绝缘油送入脱气模块，油中溶解气体脱出来后，送入气体检测模块进行含量检测。这种设备体积比较大，用油量也比较大，结构复杂，价格昂贵，不适用于少油设备的乙炔含量监测，因为少油设备含油量不多，用传统的油色谱做油中溶解气体在线监测不可行。目前尚无针对少油设备乙炔在线监测的解决方案。
实用新型内容
针对现有技术存在的上述不足，本实用新型提供一种适用于少油设备的乙炔在线监测系统，该系统不消耗绝缘油，体积相对小巧，实现了油中乙炔含量的在线监测。
一种适用于少油设备的乙炔在线监测系统，包括脱气装置、气体检测装置、控制及信号处理装置，所述脱气装置包括油室及脱气膜，油室的进油口与少油设备本体相连，油室与进油口相对的另一面设置脱气膜，所述气体检测装置包括气室、设于气室内的气体检测组件，气室通过脱气膜与油室连通，所述气体检测组件包括激光器、第一光电探测器、第二光电探测器、分束镜、多个反射镜，激光器发出的激光首先通过分束镜，透射部分射入第一光电探测器，反射部分依次通过多个反射镜后进入第二光电探测器，所述控制及信号处理装置包括处理器、通信光纤、上位机，处理器的两个信号输入端与第一光电探测器和第二光电探测器的信号输出端连接，处理器通过通信光纤与上位机连接。
进一步的，处理器的控制端还与激光器连接，用于负责控制激光器发射激光，同时进行恒温控制和恒电流控制。
进一步的，油室的侧壁设有通气孔。
进一步的，油室的侧壁设有与处理器连接的温度传感器，所述温度传感器用于测量油温，处理器根据油温不同修正乙炔的气相液相分配系数。
进一步的，所述少油设备包括变压器。
进一步的，气室通过螺纹口、密封圈与油室紧密相连。
进一步的，油室的进油口通过法兰接口直接与少油设备本体相连。
进一步的，所述激光器为半导体激光器。
本实用新型采用膜脱气和红外吸收光谱技术相结合的方案，不消耗油，无需油循环，实现了少油设备油中乙炔含量的在线监测；脱气装置和气体检测装置紧密结合，无需气体转移，装置小巧，可以直接安装在设备本体上；气体检测装置采用了双探测器的方案，有效解决了光源强度变化带来的信号漂移。
附图说明
图1是本实用新型适用于少油设备的乙炔在线监测系统的结构示意图；
图2是本实用新型中气体检测装置的原理图。
图中：10—脱气装置，20—气体检测装置，30—控制及信号处理装置，11—油室，12—脱气膜，13—通气孔，14—温度传感器，21—气室，22—激光器，23—光电探测器，231—第一光电探测器，232—第二光电探测器，24—分束镜，25—反射镜，30—控制及信号处理装置，31—处理器，32—通信光纤，33—上位机。
具体实施方式
下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述。
请参阅图1，本实用新型适用于少油设备的乙炔在线监测系统其中一个实施例包括脱气装置10、气体检测装置20、控制及信号处理装置30。
所述脱气装置10包括油室11及脱气膜12，油室11的进油口通过法兰接口直接与少油设备(如变压器)本体相连，绝缘油通过压力差自然进入油室11，油室11与进油口相对的另一面设置脱气膜12，油室11的侧壁设有通气孔13和温度传感器14。通气孔12在进油时打开，以使绝缘油能进入油室11，油充满油室11后关闭通气孔13。
请一并参阅图2，所述气体检测装置20包括气室21、设于气室 21内的气体检测组件，气室21通过脱气膜12与油室11连通，所述气体检测组件包括激光器22、光电探测器23、分束镜24、反射镜25。
所述脱气膜11可以让油中溶解的气体透过膜进入气室21，而绝缘油无法穿透脱气膜11。绝缘油充满油室11后，油中溶解的气体便开始逐渐通过脱气膜11进入气室21。油室11高15mm，直径为50mm，油室11的直径和油室11相同。一段时间后，油中乙炔便达到气相液相两相平衡。温度传感器14用来测量油温，根据油温不同修正乙炔的气相液相分配系数。
气室21通过螺纹口、密封圈与油室11紧密相连。气室21侧边上安装激光器22(例如半导体激光器)、两个光电探测器(第一光电探测器231、第二光电探测器232)、一块分束镜24(半透半反镜)、五块反射镜25。
激光器22发出的激光首先通过分束镜24，透射部分射入第一光电探测器231，反射部分依次通过五块反射镜25后进入第二光电探测器232，多个反射镜25(本实施例设置有5块)的布置方式如图2 所示，第二光电探测器232布置在最后一块反射镜25的反射路线上。
第一光电探测器231探测的光强作为参考基准用，第二光电探测器232探测的光强作为测量信号用。两个探测器的探测光强之差与乙炔浓度成正比。双探测器的设计，可以有效消除光源强度的变化对测量结果的影响。五块反射镜25是为了增加光程，增强检测灵敏度。激光器22发出的激光中心波长为1.56微米，是乙炔的一个吸收峰。由于油中其他溶解气体在此波长处无吸收或吸收很弱，所以不会造成对乙炔的交叉干扰。激光器22发射的激光功率是恒定的，气室21是完全密封的，外界的空气无法进入气室21。气室21和油室11直接相连，气体从气21室通过自然扩散直接进入油室11，无需气泵。
所述控制及信号处理装置30包括处理器31、通信光纤32、上位机33，处理器31的两个信号输入端与第一光电探测器231和第二光电探测器232的信号输出端连接，用于接收第一光电探测器231和第二光电探测器232检测的两个光强信号，处理器31的控制端还与激光器22连接，用于负责控制激光器22发射激光，同时进行恒温控制和恒电流控制，以保证激光器22输出波长和输出功率的稳定性。处理器31还与温度传感器14连接，以根据检测的油温修正乙炔的气相液相分配系数。
处理器31采集第一光电探测器231和第二光电探测器232输出的光强信号，根据朗伯比尔定律，两个探测器探测的光强差和气室中乙炔浓度成正比。当油中乙炔和气室中乙炔达到两相平衡后，检测出气室中乙炔浓度后，再根据乙炔的气相液相分配系数，计算出油中溶解乙炔的浓度，最终的检测结果通过通信光纤32传输到上位机33进行显示、存储。
本实用新型采用膜脱气和红外吸收光谱技术相结合的方案，不消耗油，无需油循环，实现了油中乙炔含量的在线监测；脱气装置10 和气体检测装置20紧密结合，无需气体转移，装置小巧，可以直接安装在设备本体上；气体检测装置20采用了双探测器的方案，有效解决了光源强度变化带来的信号漂移。
Claims (8)
1.一种适用于少油设备的乙炔在线监测系统，其特征在于：包括脱气装置(10)、气体检测装置(20)、控制及信号处理装置(30)，所述脱气装置(10)包括油室(11)及脱气膜(12)，油室(11)的进油口与少油设备本体相连，油室(11)与进油口相对的另一面设置脱气膜(12)，所述气体检测装置(20)包括气室(21)、设于气室(21)内的气体检测组件，气室(21)通过脱气膜(12)与油室(11)连通，所述气体检测组件包括激光器(22)、第一光电探测器(231)、第二光电探测器(232)、分束镜(24)、多个反射镜(25)，激光器(22)发出的激光首先通过分束镜(24)，透射部分射入第一光电探测器(231)，反射部分依次通过多个反射镜(25)后进入第二光电探测器(232)，所述控制及信号处理装置(30)包括处理器(31)、通信光纤(32)、上位机(33)，处理器(31)的两个信号输入端与第一光电探测器(231)和第二光电探测器(232)的信号输出端连接，处理器(31)通过通信光纤(32)与上位机(33)连接。
2.如权利要求1所述的适用于少油设备的乙炔在线监测系统，其特征在于：处理器(31)的控制端还与激光器(22)连接，用于负责控制激光器(22)发射激光，同时进行恒温控制和恒电流控制。
3.如权利要求1所述的适用于少油设备的乙炔在线监测系统，其特征在于：油室(11)的侧壁设有通气孔(13)。
4.如权利要求1所述的适用于少油设备的乙炔在线监测系统，其特征在于：油室(11)的侧壁设有与处理器(31)连接的温度传感器(14)，所述温度传感器(14)用于测量油温，处理器(31)根据油温不同修正乙炔的气相液相分配系数。
5.如权利要求1所述的适用于少油设备的乙炔在线监测系统，其特征在于：所述少油设备包括变压器。
6.如权利要求1所述的适用于少油设备的乙炔在线监测系统，其特征在于：气室(21)通过螺纹口、密封圈与油室(11)紧密相连。
7.如权利要求1所述的适用于少油设备的乙炔在线监测系统，其特征在于：油室(11)的进油口通过法兰接口直接与少油设备本体相连。
8.如权利要求1所述的适用于少油设备的乙炔在线监测系统，其特征在于：所述激光器(22)为半导体激光器。
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