CN212180797U - 一种油中溶解气体在线监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种油中溶解气体在线监测系统，包括取样箱、集气器、检测仪、监控单元及管道和阀门，取样箱上接通有与主油箱连通的取样管和回流管，油箱出口三通阀上接通有与储液池连通的清洗管，油箱进口三通阀上接通有与储液池连通的回收管，取样箱上还接通有采样管和排气管，采样管、排气管与集气器接通，标气三通阀上接通有标气进管，集气器上设有排空管，集气器与检测仪之间设有进气管；本实用新型的在线监测系统中增加手工比对采样点，保证在线监测系统和实验室定期的取样具有一致性；采用超声波单元和两极真空模块，优化油气分离操作流程，同时提高油液脱气效率；增加在线标准油样配制和脱气率测定流程，为在线数据修正和设备维护依据。

Description

一种油中溶解气体在线监测系统

技术领域

本实用新型涉及油液监测的技术领域，特别涉及一种油中溶解气体在线监测系统。

背景技术

油中溶解气体分析用于充油电力设备异常预警和故障分析，能够在无需停电的情况下进行，其不受电磁场干扰，检测结果具有较好的重复性和再现性，常用手段为实验室色谱检测，部分大型充电设备安装有在线监测系统，实验室检测，需定期取样、工作流程复杂、人员操作要求高，存在滞后性和测试结果不确定度大等问题，现有油中溶解气体在线监测系统主要包括取样单元、油气分离单元、气体分离单元和检测单元等，油气分离单元主要采用动态顶空法、真空法、膜法，其中动态顶空法需有载气进行脱气，定期需补充载气，真空法使用真空管或真空泵，设备故障率较高，膜法使用分离膜的选择性和透气性很难同时提高，且存在污堵、老化等问题；检测单元主要采用色谱法、光谱法，其中色谱法须有气体分离单元，一般采用色谱柱，光谱法可直接测定气体中各组分，对光源光谱宽度及检测器的灵敏度有较高要求。日常运行中，在线监测数据存在与实验数据偏差大，检测下限较高等问题，其可靠性受到质疑；主要原因在于取样点位不一致，在线装置脱气效率低并且其会随运行时间发生变化。因此，本领域技术人员亟需对上述问题予以解决。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提出一种油中溶解气体在线监测系统。

具体内容如下：一种油中溶解气体在线监测系统，包括取样箱、集气器、检测仪、监控单元及用于连接的管道和阀门，其特征是：

所述的取样箱上接通有取样管和回流管，取样管和回流管均与设备的主油箱接通，所述的取样管上自取样箱所在的一端起依次串联接通有取样箱进口阀和油箱出口三通阀，油箱出口三通阀的A口和B口接通在取样管上，油箱出口三通阀的C口上接通有清洗管，该清洗管上串联接通有清洗泵，清洗管的自由端伸入储液池的L侧池内，所述的回流管上自取样箱所在的一端起依次串联接通有取样箱出口阀、循环油泵、油箱进口三通阀，油箱进口三通阀的D口和E口接通在回流管上，油箱进口三通阀的F口上接通有回收管，该回收管的自由端伸入储液池的R侧池内；

所述的取样箱上还接通有采样管和排气管，所述的采样管上串联接通有采样阀，所述的排气管与集气器接通且排气管上串联接通有标气三通阀，标气三通阀的H口和G口接通在排气管上，标气三通阀的 I口接通有标气进管，所述的集气器上设有排空管，该排空管上串联接通有排空阀，集气器与检测仪之间设有连通的进气管，该进气管上串联接通有进气阀。

优选的，所述的取样箱内设有加热模块、超声波模块、磁力搅拌器和温度传感器。

优选的，所述的集气器内设有两级真空模块、温度传感器和压力传感器。

优选的，所述的两极真空模块采用真空泵。

优选的，所述的检测仪采用光谱分析原理，包括傅里叶转化红外光谱法、光声光谱法；检测气体的组分包括C₂H₆、C₂H₄、C₂H₂、H₂、CO、 CO₂、O₂、N₂、H₂O。

本实用新型的有益技术效果：

本实用新型是一种油中溶解气体在线监测系统，包括取样箱、集气器、检测仪、监控单元及管道和阀门，取样箱上接通有与设备的主油箱连通的取样管和回流管，油箱出口三通阀上接通有与储液池连通的清洗管，油箱进口三通阀上接通有与储液池连通的回收管，取样箱上还接通有采样管和排气管，采样管排气管与集气器接通，标气三通阀上接通有标气进管，集气器上设有排空管，集气器与检测仪之间设有进气管；本实用新型的在线监测系统中增加手工比对采样点，保证在线监测系统和实验室定期的取样具有一致性；采用超声波单元和两极真空模块，优化油气分离操作流程，同时提高油液脱气效率；增加在线标准油样配制和脱气率测定流程，为在线监测系统的数据修正和设备维护提供依据。

附图说明

图1为一种油中溶解气体在线监测系统的连接关系示意图；

图中：11.设备的主油箱、12.油箱出口三通阀、13.清洗管、14.清洗泵、151.储液池的L侧池、152.储液池的R侧池、16.回收管、17. 取样管、18.取样箱进口阀、19.采样管、20.采样阀、21.取样箱、22. 回流管、23.取样箱出口阀、24.循环油泵、25.油箱进口三通阀、26.标气三通阀、27.排气管、28.标气进管、29.集气器、30.排空阀、31. 排空管、32.进气管、33.进气阀、34.检测仪、35.监控单元。

具体实施方式

实施例一，参见图1，一种油中溶解气体在线监测系统，包括取样箱、集气器、检测仪、监控单元及用于连接的管道和阀门；其中监控单元用于各装置和阀门运行状态的控制、数据监视、数据分析、数据存储和故障预警，包括监控装置和各类传感器。

所述的取样箱上接通有取样管和回流管，取样管和回流管均与设备的主油箱接通，所述的取样管上自取样箱所在的一端起依次串联接通有取样箱进口阀和油箱出口三通阀，油箱出口三通阀的A口和B口接通在取样管上，油箱出口三通阀的C口上接通有清洗管，该清洗管上串联接通有清洗泵，清洗管的自由端伸入储液池的L侧池内，所述的回流管上自取样箱所在的一端起依次串联接通有取样箱出口阀、循环油泵、油箱进口三通阀，油箱进口三通阀的D口和E口接通在回流管上，油箱进口三通阀的F口上接通有回收管，该回收管的自由端伸入储液池的R侧池内；

所述的取样箱上还接通有采样管和排气管，所述的采样管上串联接通有采样阀，所述的排气管与集气器接通且排气管上串联接通有标气三通阀，标气三通阀的H口和G口接通在排气管上，标气三通阀的 I口接通有标气进管，所述的集气器上设有排空管，该排空管上串联接通有排空阀，集气器与检测仪之间设有连通的进气管，该进气管上串联接通有进气阀。

所述的取样箱内设有加热模块、超声波模块、磁力搅拌器和温度传感器。

所述的集气器内设有两级真空模块、温度传感器和压力传感器，其中两极真空模块采用真空泵。

所述的检测仪采用光谱分析原理，包括傅里叶转化红外光谱法、光声光谱法；检测气体的组分包括C₂H₆、C₂H₄、C₂H₂、H₂、CO、CO₂、O₂、 N₂、H₂O。

本实用新型的使用过程及原理：

1、油样检测过程

(1)检测仪进行外部标定

标气三通阀的H口和I口打开、G口关闭，进气阀打开，排空阀关闭，集气器中的两极真空模块停运，标准混合样气经标气三通阀的 I口、集气器、进气阀进入检测仪，对检测仪进行标定；

(2)油液循环取样阶段

取样箱内置的加热模块、超声波模块和磁力搅拌器均停运，清洗泵停运，采样阀和标气三通阀均关闭，油箱出口三通阀的A口和B口打开、C口关闭，取样箱进口阀打开，油箱进口三通阀的D口和E口打开、F口关闭，取样箱出口阀打开，循环油泵运行，清洗泵停运，设备的主油箱中油液经油箱出口三通阀、取样箱进口阀进入取样箱，再经取样箱出口阀、循环油泵、油箱进口三通阀回流至设备的主油箱内，油液循环取样过程中，可在取样箱上的采样管处进行取样，进行实验室检测；

(3)油气分离阶段

循环油泵和清洗泵停运，取样箱进口阀、取样箱出口阀、采样阀、进气阀和排空阀均关闭，标气三通阀的G口和H口打开、I口关闭，取样箱内置的超声波模块和磁力搅拌器运行，利用超声波加速油液间气泡融合和机械搅拌油液均匀脱气，集气器中两极真空模块中两极真空泵顺序启动，集气器达到设定负压后两极真空泵停运，待集气器内无负压，即集气器内压力恢复至当地大气压时，表明油气分离完成，该过程中测定取样箱内油样的温度和集气器内样气的温度、压力；

(4)气体检测阶段

上述步骤(2)恢复正常运行，然后进气阀打开，样气从集气器进入已标定过的检测仪进行测定，并计算油样中溶解气体各组分的含量，测试完成后，进气阀打开，排空阀打开，集气器中两极真空模块运行，将样气排出系统；

油样中溶解气体组分计算过程如下：

V′_l＝V_l[1+0.0008×(20-t_l)] ②

式中：

V′_g—20℃、101.3kPa状况下集气器中样气的体积，单位是ml；

V_g—油气分离完成后集气器中样气温度t_g、压力P下的样气体积，单位是ml；

P—油气分离完成后集气器中样气的压力，单位是Pa；

t_g—油气分离完成后集气器中样气的温度，单位是℃；

V′_l—20℃下取样箱中油样的体积，单位是ml

V_l—油气分离完成后取样箱中油液温度t_l下的油样体积，单位是 ml；

t_l—油气分离完成后取样箱中油液温度t_l，单位是℃。

式中：

x_i—油样中溶解气体i组分浓度，单位是μl/L；

c_is—标准混合气体中i组分浓度，单位是μl/L；

R_i—油气分离单元i组分的脱气率，单位是％；

I_i—样气中i组分的检测仪响应值；

I_is—标准混合气体中i组分的检测仪响应值；

V′_g—20℃、101.3kPa状况下集气器中样气体积，单位是ml；

V′_l—20℃下取样箱中油样体积，单位是ml。

2、油液循环单元清洗过程

在线监测系统首次投运前、脱气率测定后、油液循环取样单元检修后重新启动前或污染严重时，均需对油液循环单元进行清洗，采样阀和标气三通阀全程关闭。

(1)清洗液清洗阶段

取样箱内置超声波模块和磁力搅拌器运行、加热模块停运，清洗油泵运行，循环油泵停运，油箱出口三通阀B口和C口打开、A口关闭，取样箱进口阀和取样箱出口阀打开，油箱进口三通阀E口和F口打开、D口关闭，储液池的L侧池内的清洗液由清洗泵，经油箱出口三通阀和取样箱进口阀，打入取样箱，再经取样箱出口阀和油箱进口三通阀流至储液池的R侧池内。

清洗完成后，停运清洗油泵，清洗液在重力作用下，排出取样箱及相应的管道。

(2)油液冲洗阶段

循环油泵和清洗泵停运，为避免剩余清洗液进入设备的主油箱，分两段对油液循环系统进行冲洗；第一段：油箱进口三通阀D口和F 口打开、E口关闭，在静压作用下设备的主油箱中油液经油箱进口三通阀进入储液池的R侧池内；第二段：油箱出口三通阀A口和B口打开、C口关闭，取样箱进口阀打开，油箱进口三通阀E口和F口打开、 D口关闭，取样箱出口阀打开，在静压作用下设备的主油箱中油液经油箱出口三通阀、取样箱进口阀进入取样箱，再经取样箱出口阀、循环油泵和油箱进口三通阀进入储液池的L侧池内；

3、脱气率测定过程

(1)配制标准油样阶段

先按照上述清洗液清洗阶段对油液循环取样单元进行清洗，再将储液池L侧池内换成不含所检测气体组分的空白油进行油液冲洗，冲洗完成后，取样箱进口阀、清洗泵停运，取样箱加热模块运行，待空白油温度达到与油箱油温一致后，取样箱出口阀关闭，标气三通阀G 口和I口打开、H口关闭，将一定体积标准混合气体经标气三通阀的 I口注入取样箱后，关闭标气三通阀的I口，打开取样箱中超声波模块和磁力搅拌器，混合空白油和标准混合气体，平衡一定时间后，取样箱内即为制备好的标准油样，以及剩余的未溶解的标准混合气体；

(2)平衡后标气测定阶段

取样箱中油气平衡后，标气三通阀G口和H口打开、I口关闭，排空阀关闭，进气阀关闭，集气器内两极真空单元停运，未溶解的标准混合气体进入集气器，测定取样箱内油样温度、集气器内气体温度和压力；打开进气阀，未溶解的标准混合气体经进气阀进入检测仪进行分析；分析完成后，进气阀打开，排空阀打开，集气器中两极真空模块运行，将样气排出系统。

(3)标准油样中溶解气体测定阶段

对取样箱中标准油样按照油液检测过程进行油气分离，对分离后的气体进行测定，计算标准油样中溶解气体各组分的含量。

油气分离单元脱气率计算过程如下：

式中：

x″_is—所配制的标准油样中i组分的理论浓度，单位是μl/L；

c_is—标准混合气体中i组分浓度，单位是μl/L；

c″_ig—配制标准油样后剩余的未溶解的标准混合气体中i组分浓度，单位是μl/L；

V″'_g—配制标准油样后剩余的未溶解的标准混合气体的体积，单位是：mL；

V″_l—所配制的标准油样的体积，单位是ml；

R—油气分离单元对油中i组分的脱气率，单位是％；

x″′_is—所配制的标准油样中i组分的的实测浓度，单位是μl/L。

Claims (5)

1.一种油中溶解气体在线监测系统，包括取样箱、集气器、检测仪、监控单元及用于连接的管道和阀门，其特征是：

所述的取样箱上接通有取样管和回流管，取样管和回流管均与设备的主油箱接通，所述的取样管上自取样箱所在的一端起依次串联接通有取样箱进口阀和油箱出口三通阀，油箱出口三通阀的A口和B口接通在取样管上，油箱出口三通阀的C口上接通有清洗管，该清洗管上串联接通有清洗泵，清洗管的自由端伸入储液池的L侧池内，所述的回流管上自取样箱所在的一端起依次串联接通有取样箱出口阀、循环油泵、油箱进口三通阀，油箱进口三通阀的D口和E口接通在回流管上，油箱进口三通阀的F口上接通有回收管，该回收管的自由端伸入储液池的R侧池内；

所述的取样箱上还接通有采样管和排气管，所述的采样管上串联接通有采样阀，所述的排气管与集气器接通且排气管上串联接通有标气三通阀，标气三通阀的H口和G口接通在排气管上，标气三通阀的I口接通有标气进管，所述的集气器上设有排空管，该排空管上串联接通有排空阀，集气器与检测仪之间设有连通的进气管，该进气管上串联接通有进气阀。

2.根据权利要求1所述的一种油中溶解气体在线监测系统，其特征是：所述的取样箱内设有加热模块、超声波模块、磁力搅拌器和温度传感器。

3.根据权利要求1所述的一种油中溶解气体在线监测系统，其特征是：所述的集气器内设有两极真空模块、温度传感器和压力传感器。

4.根据权利要求3所述的一种油中溶解气体在线监测系统，其特征是：所述的两极真空模块采用真空泵。

5.根据权利要求1所述的一种油中溶解气体在线监测系统，其特征是：所述的检测仪采用光谱分析原理，包括傅里叶转化红外光谱法、光声光谱法。

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