CN212301295U - 具有过滤功能的油气监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种具有过滤功能的油气监测装置，该具有过滤功能的油气监测装置包括油路单元、脱气单元、气路单元、测量单元、控制单元，其中控制单元发送使能信号，使能油路单元从油浸式设备中获取冷却油样品后，使能脱气单元对冷却油样品进行脱气处理得到待测气体样品，使能气路单元把待测气体样品送到测量单元，并使能测量单元中的光声光谱器件对待测气体样品中的特征气体的浓度进行测量，以确定所述油浸式设备的运行故障；其中油路单元包括第一抽取模块和过滤模块，如此在油路单元的回油路径上，过滤模块能够过滤掉经过所述第一抽取模块的冷却油样品中产生的气泡，避免产生的气泡流入所述油浸式设备，提高了油浸式设备运行的稳定性。

Description

具有过滤功能的油气监测装置

技术领域

本实用新型涉及显示技术领域，尤其涉及一种具有过滤功能的油气监测装置。

背景技术

随着国民经济的快速发展，各行各业对于电力的需求持续上升。使电力系统朝着超高压、大容量和自动化方向发展，如随之出现的大型油浸式电力设备(如油浸式变压器)。为了保障电力系统的安全运行，需对油浸式变压器等大型油浸式电力设备的运行状态进行预防性检验和监控。

由于油浸式电力设备常选用绝缘油、油纸或油纸板等绝缘材料，当设备内部发生热性故障、放电性故障或绝缘油、油纸老化时，会产生多种气体，这些气体会溶解于油中。因此，可根据油中的气体种类和含量确定油浸式变压器的故障和异常状态。现有对油中气体进行检测的方法主要有气相色谱法，气相色谱法是指对变压器进行人工巡检抽取油样集中到实验室使用气相色谱仪进行分析，通过分析结果确定油浸式设备的运行状态。此方法存在效率较低、成本高、元件对油蒸汽、湿度敏感、环境适应能力较差等问题。

因此，现有对油浸式电力设备的检测存在检测效率低、人力和时间成本高、环境适应能力差、无法实时监测气体浓度的问题。

实用新型内容

本实用新型提供一种具有过滤功能的油气监测装置，用于解决现有对油浸式电力设备的检测存在检测效率低、人力和时间成本高、环境适应能力差、无法实时监测气体浓度的技术问题。

为解决上述问题，本实用新型提供的技术方案如下：

本实用新型实施例提供一种具有过滤功能的油气监测装置，其包括油路单元、脱气单元、气路单元、测量单元及控制单元，所述油路单元包括第一抽取模块和过滤模块，其中：

所述控制单元用于在第一时刻向所述油路单元发送采样使能信号，以控制所述油路单元从油浸式设备中获取冷却油样品；

所述控制单元还用于在第二时刻向所述油路单元和所述脱气单元发送脱气使能信号，以控制所述冷却油样品从所述油路单元流入所述脱气单元，并使得所述脱气单元对所述冷却油样品进行脱气得到待测气体样品；

所述控制单元还用于在第三时刻向所述脱气单元、所述气路单元以及所述测量单元发送测量使能信号，以控制所述待测气体样品从所述脱气单元通过所述气路单元流入所述测量单元，并使得所述测量单元中的光声光谱器件使用特征气体对应的窄带宽激光分别测量所述待测气体样品中特征气体的浓度；

所述控制单元还用于在第四时刻向所述油路单元和所述脱气单元发送回油使能信号，以控制所述第一抽取模块从所述脱气单元抽取脱完气的所述冷却油样品并经过所述过滤模块流入所述油浸式设备；以及

所述控制单元还用于在第五时刻根据所述测量单元得到的所述待测气体样品中各特征气体的浓度确定所述油浸式设备的运行故障。

在本实用新型实施例提供的具有过滤功能的油气监测装置中，所述过滤模块包括底板、侧壁及上盖，所述底板和侧壁形成容纳腔，所述上盖与所述侧壁配合，用于密封所述容纳腔。

在本实用新型实施例提供的具有过滤功能的油气监测装置中，所述第一端口和所述第三端口分别设置于所述侧壁靠近所述底板的相对两侧，所述第二端口设置于所述上盖。

在本实用新型实施例提供的具有过滤功能的油气监测装置中，所述第一端口和所述第三端口分别设置于所述底板的相对两侧，所述第二端口设置于所述上盖。

在本实用新型实施例提供的具有过滤功能的油气监测装置中，所述过滤模块的截面形状包括矩形。

在本实用新型实施例提供的具有过滤功能的油气监测装置中，所述过滤模块还包括第一液位传感器，所述第一液位传感器设置于所述容纳腔内，且位于所述容纳腔底部。

本实用新型的有益效果为：本实用新型提供的具有过滤功能的油气监测装置包括与油浸式设备连接的油路单元、脱气单元、气路单元、测量单元和控制单元，通过各单元模块的联合作用，实现对所述油浸式设备中产生的特征气体的实时、在线监控，从而及时、准确的确定所述油浸式设备的运行故障类型；其中所述油路单元包括第一抽取模块和过滤模块，如此在所述油路单元的回油路径上，所述过滤模块能够过滤掉经过所述第一抽取模块的冷却油样品中产生的气泡，避免产生的气泡流入所述油浸式设备，提高了油浸式设备运行的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明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介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是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提供的具有过滤功能的油气监测系统的场景示意图。

图2为本实用新型实施例提供的具有过滤功能的油气监测装置的架构示意图。

图3为本实用新型实施例提供的具有过滤功能的油气监测装置的第一种结构示意图。

图4为本实用新型实施例提供的过滤模块的剖面结构示意图。

图5为本实用新型实施例提供的测量单元的外部结构示意图。

图6为本实用新型实施例提供的测量单元的内部结构示意图。

图7为本实用新型实施例提供的检测模块的结构示意图。

图8为本实用新型实施例提供的信号处理单元中光电转换电路的电路原理图。

图9为本实用新型实施例提供的信号处理单元中第一信号放大电路的电路原理图。

图10为本实用新型实施例提供的信号处理单元中带通滤波电路的电路原理图。

图11为本实用新型实施例提供的信号处理单元中第二信号放大电路的电路原理图。

图12为本实用新型实施例提供的信号处理单元中A/D转换电路的电路原理图。

图13为本实用新型实施例提供的温度控制模块的结构示意图。

图14为本实用新型实施例提供的温度控制模块中的调温电路原理图。

图15为本实用新型实施例提供的具有过滤功能的油气监测装置的第二种结构示意图。

图16为本实用新型实施例提供的具有过滤功能的油气监测装置的第三种结构示意图。

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。

请参阅图1和图2，图1为本实用新型实施例提供的具有过滤功能的油气监测系统的场景示意图，图2是本实用新型实施例提供的具有过滤功能的油气监测装置的架构示意图。所述具有过滤功能的油气监测系统可以包括油浸式设备2000和具有过滤功能的油气监测装置1000，具有过滤功能的油气监测装置1000与油浸式设备2000通过管道连接。其中，油浸式设备2000可以为油浸式变压器，具有过滤功能的油气监测装置1000包括油路单元100、脱气单元200、气路单元300、测量单元400、控制单元500等，所述油路单元100包括第一抽取模块和过滤模块。

具体的，油浸式变压器包括油箱、铁芯和绕组，铁芯和绕组都装在充满变压器油的油箱中。油箱内部设置有以冷却油和绝缘材料为主的复合绝缘结构，绝缘材料可以为绝缘纸或绝缘板等中的一种或多种。

进一步的，所述具有过滤功能的油气监测装置1000可实现对油浸式设备2000的冷却油中的气体进行实时监测，以确定油浸式设备2000中已经存在的故障类型，或将要发生的故障类型。

需要说明的是，图1所示的系统场景示意图仅仅是一个示例，本实用新型实施例描述的具有过滤功能的油气监测装置以及场景是为了更加清楚的说明本实用新型实施例的技术方案，并不构成对于本实用新型实施例提供的技术方案的限定，本领域普通技术人员可知，随着系统的演变和新业务场景的出现，本实用新型实施例提供的技术方案对于类似的技术问题，同样适用。以下分别进行详细说明。需要说明的是，以下实施例的描述顺序不作为对实施例优选顺序的限定。

具体的，所述具有过滤功能的油气监测装置1000的所述控制单元500用于在第一时刻向所述油路单元100发送采样使能信号，以控制所述油路单元100从油浸式设备2000中获取冷却油样品。其中抽取的所述冷却油样品的体积根据需求设置，例如从油浸式设备2000中抽取60毫升的冷却油样品。当然的，在油路单元100获取到冷却油样品后，还可对冷却油样品进行预处理，以去除冷却油样品中的杂质例如有机颗粒或者水，使得到较为纯净的冷却油样品。

所述控制单元500还用于在第二时刻向所述油路单元100和所述脱气单元200发送脱气使能信号，以控制所述冷却油样品从所述油路单元100流入所述脱气单元200，并使得所述脱气单元200对所述冷却油样品进行脱气得到待测气体样品。可选地，脱气单元200可以采用顶空负压脱气的方式对冷却油样品进行脱气处理，或者采用脱气膜管对冷却油样品进行脱气处理。所述顶空负压脱气的方式指使冷却油样品进入脱气单元的油气分离室，将油气分离室上方的气体排出，避免油气分离室中的原有气体对待测气体样品产生影响，使得油气分离室内形成负压，然后采用对油气分离室底部加热、同时对冷却油样品进行搅拌的方式，使得冷却油样品中的待测气体样品分离出来。所述采用脱气膜管脱气的方式指先将脱气膜管中的气体抽出，避免脱气膜管中的原有气体对冷却油样品中的待测气体样品产生影响，且使得脱气膜管中形成负压，然后使冷却油样品进入到脱气膜管中，脱气膜管中设有聚四氟乙烯纳米分离膜，采用聚四氟乙烯纳米分离膜分离出冷却油样品中的待测气体样品。

所述控制单元500还用于在第三时刻向所述脱气单元200、所述气路单元300以及所述测量单元400发送测量使能信号，以控制所述待测气体样品从所述脱气单元200通过所述气路单元300流入所述测量单元400，并使得所述测量单元400中的光声光谱器件使用特征气体对应的窄带宽激光分别测量所述待测气体样品中特征气体的浓度。所述特征气体可以为甲烷、乙烷、乙烯、乙炔、一氧化碳、二氧化碳以及氢气中的任一种，对所述待测气体样品进行测量时，需要对待测气体样品中所有种类的特征气体的浓度进行测量。其中光声光谱器件的工作原理是：利用具有特定频率的激光照射待检测气体样品，待检测气体样品中与所述特定频率的激光相对应的气体会吸收激光能量而处于激发态，然后以释放热能的方式退回基态，在释放热能的过程中会对周围介质以特定的频率进行周期性加热，从而产生周期性的压力波，之后通过微音器等器件收集该压力波并形成数据曲线，数据曲线所围成的面积代表待测气体样品中与该特定频率的激光相对应的气体的含量，从而实现对待测气体样品进行定性定量分析。需要说明的是，所谓窄带宽激光是指激光频率的波动范围小、激光频率一致性好的激光光束；本实用新型实施例中采用窄带宽激光对特征气体的浓度进行检测，相较于普通带宽的激光，提高了对特征气体检测的灵敏度和准确度，有利于及时、准确的发现特征气体，确定或提前预测油浸式设备2000的运行故障。

特征气体指从冷却油样品中分离出的导致油浸式设备2000出现故障的气体；不同种类的特征气体及不同种类特征气体的不同浓度，导致的油浸式设备2000的运行故障类型不同，且在不同种类的特征气体的浓度较低时，油浸式设备2000的运行故障不会发生，但可以通过对各种类的特征气体进行预测，从而对油浸式设备2000的运行故障进行预测。使得油浸式设备2000出现故障的特征气体包括氢气、一氧化碳、甲烷、乙炔、乙烯、二氧化碳、乙烷，在测量待测气体样品中特征气体的浓度时，出现的特征气体可能仅有一种，即仅有一种特征气体的浓度大于0，而其他特征气体的浓度为0。

所述控制单元500还用于在第四时刻向所述油路单元100和所述脱气单元200发送回油使能信号，以控制所述第一抽取模块从所述脱气单元200抽取脱完气的所述冷却油样品并经过所述过滤模块流入所述油浸式设备2000。可选的，所述第一抽取模块包括油泵，从所述脱气单元200抽取的所述冷却油样品在经过所述油泵时，由于所述油泵进油端和出油端的流量不均匀使所述冷却油样品中产生气泡，所述过滤模块能够过滤出所述冷却油样品中的气泡。

所述控制单元500还用于在第五时刻根据所述测量单元400得到的所述待测气体样品中各特征气体的浓度确定所述油浸式设备2000的运行故障。在对油浸式设备2000的运行故障进行预测时，考虑到油浸式设备2000的故障类型不同，对应的特征气体的种类不同，可以预先对油浸式设备2000的运行故障类型进行初步判断，通过分析出现的特征气体的种类，对故障类型进行预测，并在预测故障类型后，判断故障类型对应的特征气体是否形成，在故障类型对应的特征气体形成后，确定故障类型；具体的，根据所述特征气体的浓度，确定所述特征气体的种类；预设各个故障类型对应的标准浓度变化曲线，根据所述标准浓度变化曲线、以及所述特征气体的种类，对所述油浸式设备2000的运行故障类型进行预测，得到预测结果；根据所述预测结果、所述特征气体的浓度变化曲线，预测所述预设故障类型对应的其他特征气体的出现；在所述预设故障类型对应的其他特征气体出现时，确定所述油浸式设备2000的运行故障类型；具体的，预设各故障类型对应的标准浓度变化曲线中含有各特征气体的曲线，将各故障类型对应的特征气体的种类整理成表，如下表1：

从表1中可以看出，当油浸式设备2000的故障类型不同时，从待测气体样品中测量得到的特征气体的种类不同，例如故障类型为冷却油过热时，对应的特征气体的种类为氢气、乙烯、甲烷和乙烷；故障类型为冷却油和纸过热时，对应的特征气体的种类为氢气、一氧化碳、二氧化碳、乙烯、甲烷、乙烷；故障类型为冷却油和纸绝缘中局部放电时，对应的特征气体的种类为氢气、一氧化碳、二氧化碳、乙炔、甲烷、乙烷；故障类型为冷却油中火花放电时，对应的特征气体为氢气、乙炔；故障类型为冷却油中电弧放电时，对应的特征气体为氢气、乙炔、乙烯、甲烷和乙烷；故障类型为冷却油和纸中电弧放电时，对应的特征气体为氢气、一氧化碳、二氧化碳、乙炔、乙烯、甲烷和乙烷；故障类型为纸受潮或者冷却油有气泡时，对应的特征气体为氢气；表1中“-”表示该故障类型中该特征气体的浓度为0。

基于表1，在检测到氢气、一氧化碳、二氧化碳、乙烯、甲烷、乙烷时，可以判断油浸式设备2000的运行故障类型可能为冷却油和纸过热或者冷却油和纸中电弧放电，根据该预测，同时基于特征气体的浓度变化曲线，预测预设故障类型对应的特征气体即乙炔形成，在乙炔形成时，确定油浸式设备2000的运行故障类型为冷却油和纸中电弧放电，在乙炔未形成时，确定油浸式设备2000的运行故障类型为冷却油和纸过热，从而可以判断油浸式设备2000的运行故障类型。

需要说明的是，所述第一时刻、所述第二时刻、所述第三时刻、所述第四时刻、所述第五时刻为顺序进行的时间段，也即表示所述具有过滤功能的油气监测装置1000的各工作单元在所述控制单元500的控制下工作的先后次序，但本实用新型不以此为限。本实用新型中某些时间段之间也可有交叉或部分工作单元工作的先后次序互换，例如第四时刻的所述油路单元100回油工作可以与第三时刻的所述测量单元400的测量工作同时进行，即在第三时刻，所述气路单元300把所述脱气单元200中的待测气体样品送入所述测量单元400后就开始所述油路单元100的回油工作。当然的，所述油路单元100的回油工作还可以在第五时刻之后进行。

在一种实施例中，请参阅图3，图3为本实用新型实施例提供的具有过滤功能的油气监测装置的第一种结构示意图。如图3所示，所述具有过滤功能的油气监测装置1000包括油路单元100、脱气单元200、气路单元300、测量单元400、控制单元(图未绘示)。所述油路单元100的所述第一抽取模块10被配置为油泵，所述过滤模块11具有第一端口111、第二端口112及第三端口113。所述油路单元100还包括第一阀门12、第二阀门13、第三阀门14、第四阀门15，其中第一阀门12、第二阀门13、第三阀门14、第四阀门15均可为两位两通电磁阀。

具体的，所述第一阀门12的一端与所述油浸式设备2000的出油端连通，所述第一阀门12的另一端与所述第一抽取模块10的进油端连通，所述第一抽取模块10的出油端与所述过滤模块11的所述第一端口111连通。所述第二阀门13的一端与所述第一抽取模块10的进油端连通，所述第二阀门13的另一端与所述脱气单元200的出油端及所述第一阀门12的所述另一端同时连通。所述第三阀门14的一端与所述脱气单元200的进油端连通，所述第三阀门14的另一端与所述过滤模块11的所述第二端口112连通。所述第四阀门15的一端与所述过滤模块11的所述第三端口113连通，所述第四阀门15的另一端与所述油浸式设备2000的进油端连通。

具体的，请参阅图4，图4为所述过滤模块的结构示意图。所述过滤模块11用于过滤从所述脱气单元200流向所述油浸式设备2000的所述冷却油样品。所述过滤模块11包括底板114、侧壁115、上盖116及第一液位传感器117，所述底板114和侧壁115形成容纳腔118，所述上盖116与所述侧壁115配合，用于密封所述容纳腔118。所述第一液位传感器117设置于所述容纳腔118内，且位于所述容纳腔118底部。所述第一端口111和所述第三端口113分别设置于所述底板114的相对两侧或所述侧壁115靠近所述底板114的相对两侧，且所述第一端口111和所述第三端口113设置的高度低于所述第一液位传感器117量测的高度，所述第二端口112设置于所述上盖116。所述过滤模块11的截面形状包括矩形，但不限于此。

继续参阅图3，所述脱气单元200采用顶空负压脱气的方式对冷却油样品进行脱气处理。所述脱气单元200包括油罐20、压力传感器21、抽气模块22、及搅拌模块23，其中所述油罐20内设置有上液位传感器24和下液位传感器25，所述抽气模块22可包括第一驱动电机221、驱动活塞222、及气缸223，所述搅拌模块23可包括第二驱动电机231、旋转磁铁232、搅拌构件233。可以理解的是，所述油罐20也即所述脱气单元200的油气分离室。

具体的，所述具有过滤功能的油气监测装置1000的工作过程可分为采油阶段、脱气阶段、测量阶段、回油阶段。

在采油阶段，所述控制单元控制所述油路单元100的第一阀门12和第三阀门14打开，第二阀门13和第四阀门15关闭，并控制开启所述第一抽取模块10从所述油浸式设备2000中抽取冷却油样品，使所述冷却油样品经过所述第一阀门12、所述第一抽取模块10流入所述过滤模块11内，并使所述冷却油样品充满所述过滤模块11的容纳腔，以排出所述过滤模块11内的气体。例如，所述过滤模块11的容纳腔体积为100ml(毫升)，第一抽取模块10的流量为200ml每分钟，则第一抽取模块10工作30s可注满所述过滤模块11的容纳腔，多余的冷却油样品经过第三阀门14流入所述脱气单元200的油罐20内。所述过滤模块11内注满冷却油样品后，控制单元500控制所述第一抽取模块10停止工作，并使第三阀门14关闭。

进一步的，所述控制单元控制脱气单元200中抽气模块22的第一驱动电机221驱动驱动活塞222动作，将油罐20内的气体抽入气缸223内，并将所述气缸223内的气体通过气路单元300的排气口X排出，使油罐20内形成负压。所述气路单元300包括第一气阀31、第二气阀32、第三气阀33和第四气阀34。例如，将第一气阀31的第一端口311和第二端口312连通，抽气模块22将油罐20内的部分气体抽入气缸223内，然后将第一气阀31的第一端口311和第三端口313连通，推动驱动活塞222将气缸223中的气体通过第三气阀33排出。重复上述步骤，使得油罐20内的压强降低至第一目标压强，例如外界大气压为标准大气压100Kpa，油罐20内的第一目标压强可以为2Kpa，所述油罐20内的压强可以由压力传感器21直接获取。

进一步的，所述控制单元控制所述第二阀门13打开使所述油浸式设备2000与所述油罐20贯通，由于所述油浸式设备2000与所述油罐20之间的压差，所述油浸式设备2000内的冷却油经过第一阀门12和第二阀门13进入所述油罐20内。当所述油罐20内的冷却油样品达到上液位传感器24所测量的高度时，所述控制单元控制所述第一阀门12和第二阀门13关闭。所述上液位传感器24高度的设置可以根据所述油罐20的高度进行设置，例如所述上液位传感器24的高度可以所述油罐20的高度的75％，或者所述上液位传感器24高度的设置可以根据所述油罐20内搅拌模块23的搅拌速度进行设置，例如当搅拌模块23的搅拌速度为2400rpm时，所述上液位传感器24的高度可以为所述油罐20的高度的75％，当搅拌模块23的搅拌速度为3000rpm时，所述上液位传感器24的高度可以为所述油罐20的高度的70％，避免因所述搅拌模块23的转速过快，而导致冷却油样品被搅拌时液面高度超过油罐20的临界高度；或者，所述上液位传感器24高度的设置可以根据所述油罐20内冷却油样品的搅拌温度进行设置，例如所述冷却油样品的搅拌温度为50℃时，所述上液位传感器24的高度可以为所述油罐20的高度的75％，所述冷却油样品的搅拌温度为70℃时，所述上液位传感器24的高度可以为所述油罐20的高度的70％。

在脱气阶段，所述控制单元控制所述气路单元300的第一气阀31的第一端口311和第二端口312连通，使所述抽气模块22与所述油罐20连通，然后所述控制单元控制搅拌模块23对所述油罐20内的冷却油样品进行搅拌，使冷却油样品中的气体分离出来，得到待测气体样品。搅拌模块23的工作原理为：启动油罐20外侧的第二驱动电机231以控制旋转磁铁232旋转，通过旋转磁铁232的旋转带动油罐20内的搅拌构件233转动，进而实现对冷却油样品的搅拌，其中所述搅拌构件233可配置为磁力搅拌棒。

进一步的，所述抽气模块22将待测气体抽入所述抽气模块22中的气缸223中，然后所述控制单元控制所述第一气阀31的第一端口311和第二端口312断开，以及控制使所述第一气阀31的第一端口311和第三端口313连通，打开第二气阀32和第四气阀34，关闭第三气阀33，以使得所述待测气体通过气路单元300进入测量单元400。重复上述步骤，直到所述油罐20内的压力达到第二目标压强，上述抽气步骤停止，所述第一气阀31处于关闭状态。所述第二目标压强可以与所述第一目标压强相等或不等，所述第二目标压强的具体数值可以根据实际情况限定。

在测量阶段，所述控制单元控制所述测量单元400中的光声光谱器件使用特征气体对应的窄带宽激光分别测量所述待测气体样品中特征气体的浓度。具体的，请参阅图5至图7，图5为所述测量单元400的外部结构示意图，图6为所述测量单元400的内部结构示意图，图7为检测模块的结构示意图。在图5中，所述测量单元400包括多个串联连接的检测模块41、以及用于安装多个所述检测模块41的箱体42。每个所述检测模块41均设置有进气口411和出气口412，测量单元400包括m个检测模块41时，m个检测模块41级联连接，位于第一级的检测模块41的进气口411也可以通过设置有阀门的连接管413与气路单元连通，以用于接入所述气路单元流出的所述待测气体样品；待测气体样品流入第一级的检测模块41后，待测气体样品通过连接管413依次流入所有检测模块41中；位于最后一级的检测模块41的出气口412也可以通过设置有阀门的连接管413与气路单元连通，以用于将测量完成后的待测气体样品从检测模块41流入气路单元300中，测量完成后的待测气体样品经气路单元处理后排出，避免待测气体对环境造成污染。

进一步的，请参阅图6，所述箱体42可以为方体结构，所述箱体42的内壁上设置有多个用于承托检测模块41的滑轨421，多个所述滑轨421沿所述箱体42的高度方向间隔排布，所述检测模块41与所述滑轨421一一对应；所述检测模块41与所述滑轨421沿所述滑轨421的长度方向滑动连接，以便于所述检测模块41的检修和更换，如一个检测模块41出现故障时，工作人员可以将检测模块41从箱体42中拉出以进行检修，当检测模块41无法修复时，可以使用功能正常的检测模块41替换出现故障的检测模块41，以避免单个检测模块41出现故障时导致测量单元400无法工作。

进一步的，所述箱体42上还设置有接口422，至少一个所述接口422与所述控制单元连接，所述检测模块41上设置有与所述接口422配套的接头423，所述接头423插设于所述接口422上。通过接口422和接头423的对接搭建一个信息交互桥梁，以实现所述控制单元与所述检测模块41的信息交互，从而实现所述控制单元对所述检测模块41的控制以及所述检测模块41对所述控制单元的信息反馈。

其中，所述进气口411和所述出气口412可以位于所述检测模块41的同一侧，以便于相邻两级所述检测模块41之间通过连接管413连通。

进一步的，请参阅图7，所述检测模块41包括独立的激光单元43、光声池44和设置于所述光声池44的微音器45。其中，所述激光单元43用于根据所述控制单元发送的发光使能信号发射窄带宽激光，激光单元43可以为窄带宽激光器，如DFB激光器。所述光声池44用于容纳所述待测气体样品，所述光声池44可以为谐振式光声池，以用于提高光声池的检测灵敏度；所述微音器45用于检测所述待测气体样品中特征气体吸收所述窄带宽激光后产生的光声信号，所述微音器45可以将待测气体样品中特征气体吸收所述窄带宽激光后产生的声音信号转化为模拟信号。可以理解的是，光声池44和微音器45形成所述检测模块41中的光声光谱器件。

具体的，所述光声池44包括用于容纳所述待测气体样品的谐振腔441，所述进气口411与所述出气口412与所述谐振腔441连通。对所述待测气体样品进行测量时，所述待测气体样品从所述进气口411进入所述谐振腔441中。

具体的，所述光声池44还包括透明窗口442，所述窄带宽激光穿过所述透明窗口442进入所述谐振腔441中。

进一步的，请参阅图8至图12，所述检测模块还包括信号处理单元，所述信号处理单元与所述微音器连接，用于处理微音器得到的光声信号，所述信号处理单元包括：

光电转换电路461，光电转换电路461用于将所述微音器得到的光声信号转换成电信号，此时的电信号为模拟信号，光电转换电路461包含一集成电路LTC6268，详见图8；

第一信号放大电路462，第一信号放大电路462连接光电转换电路461的输出端，用于放大模拟信号，由于光电转换电路461得到的模拟信号是比较微弱的，经过放大才能更加便于信号做进一步的处理，第一信号放大电路462的放大器采用AD8629，详见图9；

带通滤波电路463，带通滤波电路463输入端与第一信号放大电路462的输出端连接，带通滤波电路463用于过滤第一信号放大电路462输出的信号，其目的是过滤掉无用的高频和低频信号，提取有用的中频信号，带通滤波电路463采用集成电路LT1067，详见图10；

第二信号放大电路464，第二信号放大电路464的输入端与带通滤波电路463的输出端连接，将带通滤波电路463的输出信号经放大传输给A/D转换电路465，这相当于是二次放大信号，目的是为了使得A/D转换电路465得到的信号更加精准，更加便于转换，第二信号放大电路464同样采用集成电路LT1067，详见图11；

A/D转换电路465，A/D转换电路465的输入端与第二信号放大电路464的输出端连接，用于将第二信号放大电路464输出的模拟量转化为数字量，就是一个由离散量变为连续量的过程，A/D转换电路465采用集成电路AD7980，详见图12。

进一步的，所述检测模块还包括温度控制模块，所述温度控制模块用于对激光单元的温度进行调控。具体地，请参阅图13至图14，图13为本实用新型实施例提供的温度控制模块的结构示意图，图14为本实用新型实施例提供的温度控制模块中的调温电路原理图。所述温度控制模块包括电压控制器471、稳压器472、电压比较器473、微程序控制器474和调温器475，其中电压控制器471、稳压器472、电压比较器473和微程序控制器474构成所述调温模块的调温电路TC。所述电压控制器471用于提供参考电压，所述参考电压是预设的激光单元的有效工作电压的最佳值，即当激光单元的有效工作电压等于所述参考电压时，激光单元可以发射特定频率和功率的窄带宽激光，并用于待测气体样品中特征气体的浓度检测，使测量单元的测量精度和灵敏度均达到最佳；此外，激光单元的有效工作电压越接近所述参考电压，测量单元对特征气体浓度测量的精度和灵敏度也越高。稳压器472的输入端电性连接电压控制器471的输出端，用于对电压控制器471提供的参考电压进行稳压，消除所述参考电压的波动，提高所述参考电压的稳定性和一致性。电压比较器473的第一输入端与稳压器472的输出端电性连接，电压比较器473的第二输入端与第三电压获取模块U3的输出端电性连接，电压比较器473用于比较所述激光单元的有效工作电压与所述电压控制器471提供的参考电压的电压值，并将比较结果传输至微程序控制器474。微程序控制器474的输入端与电压比较器473的输出端电性连接，用于接收和分析所述比较结果，并根据所述比较结果向所述调温器475发送相应的调温指令；具体地，当所述比较结果是激光单元的有效工作电压小于所述参考电压时，所述微程序控制器474向所述调温器475发送降低激光单元温度的调温指令；当所述比较结果是激光单元的有效工作电压大于所述参考电压时，所述微程序控制器474向所述调温器475发送升高激光单元温度的调温指令；当所述比较结果是激光单元的有效工作电压等于所述参考电压时，所述微程序控制器474向所述调温器475发送维持激光单元温度的调温指令。所述调温器475的输入端与所述微程序控制器474的输出端电性连接，用于在所述调温指令的控制下，调控所述激光单元的温度，以使所述激光单元工作在预设温度范围内。

具体的，每个所述检测模块41均能独立实现一种特征气体的测量，在多个检测模块41中均充入待测气体样品，可以利用互不干扰的多个检测模块41同时对待测气体样品中的特征气体进行测量，不同种类的特征气体与不同波长的窄带宽激光对应，不同的检测模块41可以使用不同波长的窄带宽激光测量待测气体样品中不同种类的特征气体，从而可以同时测量待测气体样品中多种特征气体的浓度。所有检测模块41可以同时进行测量工作，并且所有检测模块41可以在同一时段均用于测量不同种类的特征气体的浓度，以提高检测效率；也可以使用两个甚至更多个检测模块41在同一时段检测同一种特征气体的浓度，以获得同一种特征气体的多个浓度检测结果，并将多个浓度检测结果进行对比，以确保浓度检测结果的准确度。

继续参阅图3，在回油阶段，所述控制单元控制第二阀门13和第四阀门15打开，第一阀门12和第三阀门14关闭，并控制开启所述第一抽取模块10抽取所述油罐20内的所述冷却油样品，使所述冷却油样品依次经过第二阀门13、第一抽取模块10、过滤模块11、第四阀门15流入所述油浸式设备2000。由于所述第一抽取模块10进油端和出油端的流量不均匀会导致所述冷却油样品经过所述第一抽取模块10后产生气泡。带有气泡的冷却油样品流入所述过滤模块11后，由于气泡较轻会自动上升至所述过滤模块11的容纳腔的顶部而不会经第四阀门15流入所述油浸式设备2000，提高了所述油浸式设备2000运行的稳定性。当所述油罐20内的冷却油样品的液面达到油罐20内的下液位传感器25所测量的高度时，所述控制单元控制所述第一抽取模块10停止工作并使第二阀门13和第四阀门15关闭。所述下液位传感器25所测量的高度可以为所述油罐20的底端，具体位置本实用新型不作详细限定。

可以理解的是，在回油阶段中，所述冷却油样品中的气泡不断的在所述过滤模块11的容纳腔顶部积累，当积累到一定量时，例如所述过滤模块11的容纳腔内的冷却油样品的液面达到所述第一液位传感器所测量的高度，所述控制单元控制第二阀门13关闭，第一阀门12和第三阀门14打开，并控制所述第一抽取模块10重新从所述油浸式设备2000中抽取冷却油样品把所述过滤模块11的容纳腔充满，以排出所述过滤模块11内的气体。然后所述控制单元控制第一阀门12和第三阀门14关闭，第二阀门13和第四阀门15打开，并控制所述第一抽取模块10继续从所述油罐20中抽取所述冷却油样品，使所述冷却油样品依次经过第二阀门13、第一抽取模块10、过滤模块11、第四阀门15流入所述油浸式设备2000。

需要说明的是，本实用新型的所述过滤模块11不限于仅实现去除所述冷却油样品中气泡的功能，本实用新型的所述过滤模块11还可配置为具有过滤所述冷却油样品中杂质的功能，以避免杂质进入所述油浸式设备2000，进一步提高所述油浸式设备2000运行的稳定性。

在一种实施例中，请参阅图15，图15为本实用新型实施例提供的具有过滤功能的油气监测装置的第二种结构示意图。如图15所示，所述具有过滤功能的油气监测装置1001包括油路单元100、脱气单元200、气路单元300、测量单元400、控制单元(图未绘示)。所述油路单元100的所述第一抽取模块10被配置为油泵，所述过滤模块11具有第一端口111、第二端口112及第三端口113。所述油路单元100还包括第一阀门12、第二阀门13、第三阀门14、第四阀门15，其中第一阀门12、第二阀门13、第三阀门14、第四阀门15均可为两位两通电磁阀。

具体的，所述第一阀门12的一端与所述油浸式设备2000的出油端连通，所述第一阀门12的另一端与所述第一抽取模块10的进油端连通，所述第一抽取模块10的出油端与所述过滤模块11的所述第一端口111连通。所述第二阀门13的一端与所述第一抽取模块10的进油端连通，所述第二阀门13的另一端与所述脱气单元200的出油端及所述第一阀门12的所述另一端同时连通。所述第三阀门14的一端与所述脱气单元200的进油端连通，所述第三阀门14的另一端与所述过滤模块11的所述第二端口112连通。所述第四阀门15的一端与所述过滤模块11的所述第三端口113连通，所述第四阀门15的另一端与所述油浸式设备2000的所述出油端连通。其中，所述过滤模块11用于过滤从所述脱气单元200流向所述油浸式设备2000的所述冷却油样品。其他说明请参照上述实施例，在此不再赘述。

在本实施例中，所述油浸式设备2000的出油端还复用为回油端，如此可使所述油路单元100节省一根油管，进而节约了具有过滤功能的油气监测装置1001的成本，同时相较于具有出油端和回油端的两个接口的油浸式设备2000，只设置一个接口能够降低接口处漏油的风险。

在一种实施例中，请参阅图16，图16为本实用新型实施例提供的具有过滤功能的油气监测装置的第三种结构示意图。如图16所示，所述具有过滤功能的油气监测装置1002包括油路单元100、脱气单元200、气路单元300、测量单元400、控制单元(图未绘示)。所述油路单元100包括第一抽取模块10、过滤模块11、第二抽取模块101、第一三通阀16、第二三通阀17、第五阀门18、第六阀门19。其中，第一抽取模块10和第二抽取模块101被配置为油泵，所述过滤模块具有第一端口111、第二端口112及第三端口113。所述第一三通阀16、所述第二三通阀17均为两位三通电磁阀，第五阀门18、第六阀门19均可为两位两通电磁阀。

具体的，所述第一三通阀16的第一接口161与所述油浸式设备2000的出油端连通，所述第一三通阀16的第二接口162与所述第一抽取模块10的进油端连通，所述第一抽取模块10的出油端与所述过滤模块11的所述第一端口111连通，所述第一三通阀16的第三接口163与所述第二抽取模块101的进油端连通。所述第二三通阀17的第一接口171与所述脱气单元200的出油端连通，所述第二三通阀17的第二接口172与所述第一抽取模块10的进油端连通，所述第二三通阀17的第三接口173与所述第二抽取模块101的出油端连通。所述第五阀门18的一端与所述脱气单元200的进油端连通，所述第五阀门18的另一端与所述过滤模块11的所述第二端口112连通。所述第六阀门19的一端与所述过滤模块11的所述第三端口113连通，所述第六阀门19的另一端与所述油浸式设备2000的进油端连通。其中，所述过滤模块11用于过滤从所述脱气单元200流向所述油浸式设备2000的所述冷却油样品。

具体的，所述具有过滤功能的油气监测装置1002的工作过程可分为采油阶段、脱气阶段、测量阶段、回油阶段。

在采油阶段，所述控制单元控制所述脱气单元200的第一三通阀16的第一接口161和第二接口162接通，第五阀门18打开，第六阀门19关闭，并控制开启所述第一抽取模块10从所述油浸式设备2000中抽取冷却油样品，使所述冷却油样品经过所述第一三通阀16、所述第一抽取模块10流入所述过滤模块11内，并使所述冷却油样品充满所述过滤模块11的容纳腔，以排出所述过滤模块11内的气体。例如，所述过滤模块11的容纳腔体积为100ml(毫升)，第一抽取模块10的流量为200ml每分钟，则第一抽取模块10工作30s可注满所述过滤模块11的容纳腔，多余的冷却油样品经过第五阀门18流入所述脱气单元200的油气分离室内。所述过滤模块11内注满冷却油样品后，控制单元控制所述第一抽取模块10停止工作，并使第五阀门18关闭。

进一步的，所述控制单元控制所述第一三通阀16的第一接口161和第三接口163接通，所述第二三通阀17的第一接口171和第三接口173接通，并控制开启所述第二抽取模块101从所述油浸式设备2000中抽取冷却油样品，使所述冷却油样品经过所述第一三通阀16、第二抽取模块101、第二三通阀17流入所述脱气单元200。

在脱气阶段，所述控制单元控制所述脱气单元200对所述冷却油样品进行脱气，得到待测气体样品。

在测量阶段，所述控制单元向所述脱气单元200、所述气路单元300以及所述测量单元400发送测量使能信号，以控制所述待测气体样品从所述脱气单元200通过所述气路单元300流入所述测量单元400，并使得所述测量单元400中的光声光谱器件使用特征气体对应的窄带宽激光分别测量所述待测气体样品中特征气体的浓度。

在回油阶段，所述控制单元控制所述第二三通阀17的第一接口171和第二接口172接通，第六阀门19打开，并控制开启所述第一抽取模块10抽取所述脱气单元200内的所述冷却油样品，使所述冷却油样品依次经过第二三通阀17、第一抽取模块10、过滤模块11、第六阀门19流入所述油浸式设备2000。由于所述第一抽取模块10进油端和出油端的流量不均匀会导致所述冷却油样品经过所述第一抽取模块10后产生气泡。带有气泡的冷却油样品流入所述过滤模块11后，由于气泡较轻会自动上升至所述过滤模块11的容纳腔的顶部而不会经第六阀门19流入所述油浸式设备2000，提高了所述油浸式设备2000运行的稳定性。其他说明请参照上述实施例，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。各个实施例中的所述具有过滤功能的油气监测装置均能对所述油浸式设备进行实时并且有效的监控，如在疫情期间，可以利用具有过滤功能的油气监测装置对油浸式设备进行实时并且有效的监控，无需工作人员定期抽取油浸式设备中的油样在实验室中使用气相色谱仪对油样进行分析，减少工作人员的劳动强度和工作风险；同时在油浸式设备出现故障时，具有过滤功能的油气监测装置可以及时检测出油浸式设备的故障类型并向工作人员发送警报，以便于工作人员根据故障类型对油浸式设备进行处理。

以上对本实用新型实施例所提供的一种具有过滤功能的油气监测装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例的技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种具有过滤功能的油气监测装置，其特征在于，包括油路单元、脱气单元、气路单元、测量单元及控制单元，所述油路单元包括第一抽取模块和过滤模块，其中：

所述控制单元用于在第一时刻向所述油路单元发送采样使能信号，以控制所述油路单元从油浸式设备中获取冷却油样品；

所述控制单元还用于在第二时刻向所述油路单元和所述脱气单元发送脱气使能信号，以控制所述冷却油样品从所述油路单元流入所述脱气单元，并使得所述脱气单元对所述冷却油样品进行脱气得到待测气体样品；

所述控制单元还用于在第三时刻向所述脱气单元、所述气路单元以及所述测量单元发送测量使能信号，以控制所述待测气体样品从所述脱气单元通过所述气路单元流入所述测量单元，并使得所述测量单元中的光声光谱器件使用特征气体对应的窄带宽激光分别测量所述待测气体样品中特征气体的浓度；

所述控制单元还用于在第四时刻向所述油路单元和所述脱气单元发送回油使能信号，以控制所述第一抽取模块从所述脱气单元抽取脱完气的所述冷却油样品并经过所述过滤模块流入所述油浸式设备；以及

所述控制单元还用于在第五时刻根据所述测量单元得到的所述待测气体样品中各特征气体的浓度确定所述油浸式设备的运行故障。

2.根据权利要求1所述的具有过滤功能的油气监测装置，其特征在于，所述过滤模块具有第一端口、第二端口及第三端口，所述油路单元还包括：

第一阀门，所述第一阀门的一端与所述油浸式设备的出油端连通，所述第一阀门的另一端与所述第一抽取模块的进油端连通，所述第一抽取模块的出油端与所述过滤模块的所述第一端口连通；

第二阀门，所述第二阀门的一端与所述第一抽取模块的进油端连通，所述第二阀门的另一端与所述脱气单元的出油端及所述第一阀门的所述另一端同时连通；

第三阀门，所述第三阀门的一端与所述脱气单元的进油端连通，所述第三阀门的另一端与所述过滤模块的所述第二端口连通；以及

第四阀门，所述第四阀门的一端与所述过滤模块的所述第三端口连通，所述第四阀门的另一端与所述油浸式设备的进油端连通；

其中，所述过滤模块用于过滤从所述脱气单元流向所述油浸式设备的所述冷却油样品。

3.根据权利要求1所述的具有过滤功能的油气监测装置，其特征在于，所述过滤模块具有第一端口、第二端口及第三端口，所述油路单元还包括：

第一阀门，所述第一阀门的一端与所述油浸式设备的出油端连通，所述第一阀门的另一端与所述第一抽取模块的进油端连通，所述第一抽取模块的出油端与所述过滤模块的所述第一端口连通；

第二阀门，所述第二阀门的一端与所述第一抽取模块的进油端连通，所述第二阀门的另一端与所述脱气单元的出油端及所述第一阀门的所述另一端同时连通；

第三阀门，所述第三阀门的一端与所述脱气单元的进油端连通，所述第三阀门的另一端与所述过滤模块的所述第二端口连通；以及

第四阀门，所述第四阀门的一端与所述过滤模块的所述第三端口连通，所述第四阀门的另一端与所述油浸式设备的所述出油端连通；

其中，所述过滤模块用于过滤从所述脱气单元流向所述油浸式设备的所述冷却油样品。

4.根据权利要求1所述的具有过滤功能的油气监测装置，其特征在于，所述过滤模块具有第一端口、第二端口及第三端口，所述油路单元还包括第二抽取模块、第一三通阀、第二三通阀、第五阀门、第六阀门，其中：

所述第一三通阀的第一接口与所述油浸式设备的出油端连通，所述第一三通阀的第二接口与所述第一抽取模块的进油端连通，所述第一抽取模块的出油端与所述过滤模块的所述第一端口连通，所述第一三通阀的第三接口与所述第二抽取模块的进油端连通；

所述第二三通阀的第一接口与所述脱气单元的出油端连通，所述第二三通阀的第二接口与所述第一抽取模块的进油端连通，所述第二三通阀的第三接口与所述第二抽取模块的出油端连通；

第五阀门，所述第五阀门的一端与所述脱气单元的进油端连通，所述第五阀门的另一端与所述过滤模块的所述第二端口连通；以及

第六阀门，所述第六阀门的一端与所述过滤模块的所述第三端口连通，所述第六阀门的另一端与所述油浸式设备的进油端连通；

其中，所述过滤模块用于过滤从所述脱气单元流向所述油浸式设备的所述冷却油样品。

5.根据权利要求2至4任一项所述的具有过滤功能的油气监测装置，其特征在于，所述过滤模块包括底板、侧壁及上盖，所述底板和侧壁形成容纳腔，所述上盖与所述侧壁配合，用于密封所述容纳腔。

6.根据权利要求5所述的具有过滤功能的油气监测装置，其特征在于，所述第一端口和所述第三端口分别设置于所述侧壁靠近所述底板的相对两侧，所述第二端口设置于所述上盖。

7.根据权利要求5所述的具有过滤功能的油气监测装置，其特征在于，所述第一端口和所述第三端口分别设置于所述底板的相对两侧，所述第二端口设置于所述上盖。

8.根据权利要求5所述的具有过滤功能的油气监测装置，其特征在于，所述过滤模块的截面形状包括矩形。

9.根据权利要求5所述的具有过滤功能的油气监测装置，其特征在于，所述过滤模块还包括第一液位传感器，所述第一液位传感器设置于所述容纳腔内，且位于所述容纳腔底部。

10.根据权利要求4所述的具有过滤功能的油气监测装置，其特征在于，所述第一三通阀、所述第二三通阀均为两位三通电磁阀。

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