CN216208581U - 一种c4f7n混合气体便携式检测装置 - Google Patents

Abstract

一种C₄F₇N混合气体便携式检测装置，包括采用多个检测室结构的气体池，检测室一侧布置红外光源和光电检测传感器，另一侧布置可更换的滤光片，并且各滤光片的透光波长互不相同；红外光源发出的红外光直射至镀金反射镜，镀金反射镜将红外光反射至各滤光片进行过滤，使得特定波长的红外光射入至对应检测室内，光电检测传感器检测被C₄F₇N混合气体吸收后的红外光强度，并将光强信号转为电信号；该装置能够进行C₄F₇N混合气体的混合比检测和分解组分检测，并实现多种检测功能集于一台检测装置，提高对于C₄F₇N混合气体电气设备运检效率。

Description

一种C4F7N混合气体便携式检测装置

技术领域

本实用新型涉及混合气体混合比检测与分解组分检测技术领域，更具体地，涉及一种C₄F₇N混合气体便携式检测装置。

背景技术

SF₆气体因其优良的绝缘灭弧性能，被广泛的应用于电力行业。但是SF₆具有极强的温室效应，其大气寿命为3200年，其全球变暖潜能值(Global Warming Potential，GWP)是CO₂的23500倍，对环境存在一定的威胁。全异丁氟腈(C₄F₇N，Novec TM 4710)作为一种新型环保型绝缘气体，其与N₂或CO₂混合而成的混合气体绝缘介质具有低毒性、低GWP等特点，同时具有优异的绝缘性能，非常适合作为SF₆替代气体。目前，C₄F₇N混合气体绝缘介质已逐步进入到实际应用当中，如420kV气体绝缘输电线路(gas insulated transmission lines，GIL)和145kV气体绝缘组合电器(gas insulated switchgear，GIS)。

目前，针对C₄F₇N混合气体的研究主要集中在其理化特性、绝缘性能等方面。随着以C₄F₇N混合气体作为绝缘介质的设备的逐步推广与应用，为了保证设备的安全可靠运行，开展混合气体电气设备的状态监测研究是必不可少的。对于C₄F₇N混合气体绝缘介质，其混合气体中主气的含量决定了其绝缘性能，需要通过有效手段对C₄F₇N混合气体的混合比进行准确检测；同时，C₄F₇N混合气体设备在长期使用过程中，设备内部可能会产生各种绝缘缺陷，包括设备内的金属毛刺、自由导电微粒、绝缘子缺陷等，这些绝缘缺陷的产生与发展进而致使设备内C₄F₇N混合气体发生分解，生成多种C₄F₇N分解产物。对这些产物进行分析可知晓C₄F₇N混合气体设备内部绝缘情况，对设备的健康状况检测与维护具有重要意义。因此，开展C₄F₇N混合气体的检测技术研究对今后设备的运维具有重要的工程意义。

现有技术中，在C₄F₇N混合气体的混合比检测与分解组分检测方面，常规采用傅里叶红外光谱法，但检测设备庞大笨重不便于携带，在现场检测方面有诸多不便，而便携式红外光谱检测装置尚未见报道；此外，现有检测设备所适用的检测功能单一有限，无法适应现场电气设备运检的多种检测要求。

发明内容

为解决现有技术中存在的不足，本实用新型的目的在于，提供一种C₄F₇N混合气体便携式检测装置，可实现C₄F₇N混合气体的混合比检测和分解组分检测，并实现多种检测功能集于一台检测装置，提高对于C₄F₇N混合气体电气设备运检效率。

本实用新型采用如下的技术方案。

一种C4F7N混合气体便携式检测装置，包括红外光源、气体池、气体池的前盖和气体池的后盖。

气体池包括共轴线布置的外柱体和内柱体，并使用分隔板沿着轴线方向，将外柱体和内柱体之间的空间平均分割成多个检测室；各检测室之间存在气体流动；气体检测时，待检测气体静置于各检测室内。

气体池的前盖上布置有多个光电检测传感器；一个检测室对应布置一个光电检测传感器；所述检测室远离光电传感器的另一端设有滤光片插接口，不同透光波段的滤波片与检测室之间采用插接方式实现连接。

气体池的后盖上设有镀金反射镜，用于将红外光源发出的红外光反射至各滤光片。

气体池的前盖上布置有红外光源，所述红外光源的中心正对气体池内柱体轴线，气体检测时，红外光源发出的红外光直接入射至内柱体的内部空间，并最终射入至镀金反射镜。

气体池其中一个检测室内部，安装有温度压力传感器。

检测室的内壁镀有反射膜。

优选地，外柱体和内柱体的截面形状相同，所述柱体包括圆柱体、棱柱体。

本实用新型的有益效果在于，与现有技术相比：

1、充分利用C₄F₇N气体及其分解组分在不同红外波段下的红外吸收强度的不同，通过使用特定波长的红外光来检测C₄F₇N混合气体，能够有效测得不同波段下红外光与C₄F₇N气体作用后的光强变化，实现C₄F₇N混合气体的混合比检测与分解组分检测，具有较强的需求性与实用性。

2、红外光源、滤光片、镀金反射镜、气体池、光电检测传感器及相关信号处理单元均集成在一套装置中，结构紧凑易于携带，适合现场检测的工作环境。

附图说明

图1是本实用新型一实施例中的一种C₄F₇N混合气体便携式检测装置的结构示意图；

图中标注说明：

2：红外光源、3：光电检测传感器、4：滤光片、5：温度压力传感器、6：进气口、7：出气口、8：镀金反射镜、9：后盖；

图2是本实用新型一实施例中的一种C₄F₇N混合气体便携式检测装置的滤光片插口示意图；

图3是本实用新型一实施例中的一种C₄F₇N混合气体便携式检测装置的光路路径示意图；

图4是本实用新型一实施例中的一种C₄F₇N混合气体便携式检测装置对C₄F₇N混合气体分解组分进行检测的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本申请的保护范围。

实施例1。

如图1，一种C₄F₇N混合气体便携式检测装置，包括红外光源2、气体池、气体池的前盖和气体池的后盖9。

气体池包括共轴线布置的外柱体和内柱体，并使用分隔板沿着轴线方向，将外柱体和内柱体之间的空间平均分割成多个检测室；各检测室之间存在气体流动；气体检测时，待检测气体静置于各检测室内。

气体池的前盖上还布置有多个光电检测传感器3；一个检测室对应布置一个光电检测传感器3；如图2，检测室远离光电传感器3的另一端设有滤光片4插接口，滤波片4与检测室之间采用插接方式实现连接。

气体池的后盖上设有镀金反射镜8，用于将红外光反射至各滤光片，同时增加光程长度。

本优选实施例中，将气体池分割为多个检测室，通过更换各检测池的滤光片，同时检测C₄F₇N混合气体中的各分解组分。相比单个气室检测C₄F₇N混合气体中的分解组分时，由于气室数量少，各分解组分的检测在同一个气室进行，易造成相互干扰，影响检测精度等多种问题，气体池采用多个检测室的结构，检测室所照射出的红外波段可根据所检测的分解组分进行设置，避免其他红外波段的组分对检测的影响，提高检测精度。同时，在各检测室一侧设置的滤光片可根据所检测组分的需求进行灵活更换，因此检测装置适用的检测种类与使用的灵活性均显著提高。

具体地，

气体池的前盖上布置有红外光源2，红外光源2的中心正对气体池内柱体轴线，气体检测时，红外光源2提供的红外光直接入射至内柱体的内部空间。

具体地，

气体池的外柱体上设有一组进气口6和出气口7；进气口6连接进气气路开关；出气口7连接有出气气路开关和抽气泵。

气体池其中一个检测室内部，安装有温度压力传感器5；温度压力传感器5，既用于检测气体池的温度，也用于检测气体池内部的压力。

本优选实施例中，检测装置在使用前，需对检测装置进行抽真空处理，即将检测装置中的气体池通过出气口7外接抽气泵进行抽真空操作，从而避免气体池内残留的实验气体与气体杂质在检测过程中对C₄F₇N混合气体相关检测造成影响，致使检测后的C₄F₇N混合气体浓度出现偏差。

此外，通过抽真空处理，气体池内的实验气体与气体杂质被有效去除，避免了待检测的C₄F₇N混合气体中掺杂杂质，为C₄F₇N混合气体的检测提供了较好的检测环境，有助于提高C₄F₇N混合气体的混合比检测与分解组分检测的检测精度。

在抽真空操作时，可通过温度压力传感器5检测气体池内的压力，当温度压力传感器5检测到的压力大于-0.1MPa，抽真空操作完成。

检测室的内壁镀有反射膜，用于反射射入的红外光，已增加光程长度，使得检测气体充分吸收红外光。

外柱体和内柱体的截面形状相同，柱体包括圆柱体、棱柱体。本优选实施例中，采用的是外六棱柱体和内六棱柱体，其截面均为等边六边形。

由于需要将气体池进行抽真空操作去除气体池中其他气体杂质的干扰，使气体池内外部的压强差较大，可能导致管壁破裂、气体泄漏的问题，对设备的稳定运行以及操作人员的人身安全造成威胁。因此通过将气体池与红外光源2、光电检测传感器3进行良好密封，选用高强度气体池材料，改善结构分布使装置结构紧凑，可以有效地减少装置的气隙部位，增加结构强度，同时可以通过压力传感器5实时监测气体池内的压力变化，以防止气体池内检测环境变化与安全事故的发生。

具体地，

如图3所示，启动红外光源，红外光经气体池内柱体的内部空间直射至镀金反射镜，镀金反射镜将红外光反射至各滤光片，各滤光片对红外光进行过滤，使得特定波长的红外光射入至对应的检测室内，光电检测传感器检测被C₄F₇N混合气体吸收后的红外光强度，并将光强信号转化为电信号。

红外光源提供的红外光包括：波长为750～780cm^-1的红外光、C₄F₇N混合气体分解组分对应波段的红外光。

实施例2。

在波长为750～780cm^-1的红外光下，对C₄F₇N混合气体混合比进行检测，包括：

步骤1.1，选择一个检测室作为参考检测室，参考检测室的滤光片的透光波段与其它各检测室的滤光片的透光波段均不相同，其它各检测室的滤光片的透光波段均相同。

步骤1.2，待各检测室内的C₄F₇N混合气体达到检测浓度时，启动红外光源，红外光经气体池内柱体的内部空间直射至镀金反射镜，镀金反射镜将红外光反射至各滤光片，各滤光片对红外光进行过滤，使得波长为750～780cm^-1的红外光射入至对应的检测室内。

步骤1.3，各检测室对应的光电检测传感器检测被C₄F₇N混合气体吸收后的红外光强度，并将光强信号转化为电信号；以参考检测室的电信号为补偿电信号，对其余各检测室的电信号进行补偿处理。

实施例3。

如图4，在C₄F₇N混合气体分解组分对应波段的红外光下，对C₄F₇N混合气体分解组分进行检测，包括：

步骤2.1，采集C₄F₇N混合气体各待测分解组分的吸收波段。

步骤2.2，选择一个检测室，该检测室的滤光片的透光波段与各待测分解组分的吸收波段均不同，并将该检测室作为参考检测室。

步骤2.3，除去参考检测室以外，依据各待测分解组分的吸收波段，更换其余各检测室的滤光片，使得各滤光片的透光波段与各待测分解组分的吸收波段一一对应。

步骤2.4，启动红外光源，红外光经气体池内柱体的内部空间直射至镀金反射镜，镀金反射镜将红外光反射至各滤光片，各滤光片对红外光进行过滤，使得各待测分解组分吸收波段的红外光射入至对应的检测室内。

步骤2.5，各检测室对应的光电检测传感器检测被C₄F₇N混合气体吸收后的红外光强度，并将光强信号转化为电信号；以参考检测室的电信号为补偿电信号，对其余各检测室的电信号进行补偿处理。

实施例4。

光电检测传感器连接有信号处理单元；信号处理单元，用于以参考检测室的电信号为补偿电信号，对其余各检测室的电信号进行补偿处理。

本实用新型的有益效果在于，与现有技术相比：

1、充分利用C₄F₇N气体及其分解组分在不同红外波段下的红外吸收强度的不同，通过使用特定波长的红外光来检测C₄F₇N混合气体，能够有效测得不同波段下红外光与C₄F₇N气体作用后的光强变化，实现C₄F₇N混合气体的混合比检测与分解组分检测，具有较强的需求性与实用性。

2、红外光源、滤光片、镀金反射镜、气体池、光电检测传感器及相关信号处理单元均集成在一套装置中，结构紧凑易于携带，适合现场检测的工作环境。

本发明申请人结合说明书附图对本实用新型的实施示例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施示例仅为本实用新型的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本实用新型保护范围的限制，相反，任何基于本实用新型的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种C₄F₇N混合气体便携式检测装置，所述检测装置包括红外光源、气体池、气体池的前盖和气体池的后盖，其特征在于，

所述气体池包括共轴线布置的外柱体和内柱体，并使用分隔板沿着轴线方向，将外柱体和内柱体之间的空间平均分割成多个检测室；各检测室之间存在气体流动；气体检测时，待检测气体静置于各检测室内；

所述气体池的前盖上布置有多个光电检测传感器；一个检测室对应布置一个光电检测传感器；所述检测室远离光电传感器的另一端设有滤光片插接口，不同透光波段的滤波片与检测室之间采用插接方式实现连接。

2.根据权利要求1所述的一种C₄F₇N混合气体便携式检测装置，其特征在于，

所述气体池的后盖上设有镀金反射镜，用于将红外光源发出的红外光反射至各滤光片。

3.根据权利要求1所述的一种C₄F₇N混合气体便携式检测装置，其特征在于，

所述气体池的前盖上布置有红外光源，所述红外光源的中心正对气体池内柱体轴线，气体检测时，红外光源发出的红外光直接入射至内柱体的内部空间，并最终射入至镀金反射镜。

4.根据权利要求1所述的一种C₄F₇N混合气体便携式检测装置，其特征在于，

所述气体池其中一个检测室内部，安装有温度压力传感器。

5.根据权利要求1所述的一种C₄F₇N混合气体便携式检测装置，其特征在于，

所述检测室的内壁镀有反射膜。

6.根据权利要求1所述的一种C₄F₇N混合气体便携式检测装置，其特征在于，

所述外柱体和内柱体的截面形状相同，所述柱体包括圆柱体、棱柱体。

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