CN217542861U - 一种基于mems技术的光声光谱绝缘油溶解气体探测系统 - Google Patents
一种基于mems技术的光声光谱绝缘油溶解气体探测系统 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种基于MEMS技术的光声光谱绝缘油溶解气体探测系统，所述进气管道端部远离循环气泵的一端与分析气室的顶部相连，所述分析气室设置于气体检测箱内，且分析气室一侧设置有脉冲红外光源，分析气室另一侧设置有光声气室，本实用新型通过光声气室和分析气室来组成双级吸收增强结构，使得系统不仅具有很高灵敏度，同时可靠性和稳定性良好，且使系统可以实现普通光声光谱望而却步的流动气体测量，且通过分析气室之后的红外能量大部分在光声气室中被吸收，使得设备对被分析气体具有很高的灵敏度，而油气分离后产生的气体不接触检测元件，使得设备具有很高的可靠性和很好的稳定性。
Description
技术领域
本实用新型涉及绝缘油溶解气体探测技术领域，具体为一种基于MEMS技术的光声光谱绝缘油溶解气体探测系统。
背景技术
电力设备的绝缘主要是由矿物绝缘油和浸在油中的有机绝缘材料所组成，其中矿物绝缘油即变压器油，是石油的一种分镏产物，而有机绝缘材料主要是由纤维素构成，在电力设备正常运行状态下，由于油和固体绝缘会逐渐老化、变质，会分解出极少量的气体，当电力设备内部发生过热性故障、放电性故障或受潮情况时，这些气体的产量会迅速增加，这些气体大部分溶解在绝缘油中，少部分上升在绝缘油的面上，油中气体的各种成分含量的多少和故障的性质及程度直接有关，因此在设备运行过程中，定期测量溶解于油中的气体组织成分和含量，对于及早发现充油电力设备内部存在的潜伏性故障有非常重要的意义；
目前主要采用人工定期抽油方式检测和气相色谱法在线监测的方式进行检测，而人工定期抽油方式检测工作效率低、人工操作多、重复性差及劳动强度大，且此方式不能及时发现潜在故障因素，气相色谱法在线监测的方式由于用到消耗性的载气，使其维护成本高。
实用新型内容
本实用新型提供一种基于MEMS技术的光声光谱绝缘油溶解气体探测系统，可以有效解决上述背景技术中提出人工定期抽油方式检测工作效率低、人工操作多、重复性差及劳动强度大，且此方式不能及时发现潜在故障因素，气相色谱法在线监测的方式由于用到消耗性的载气，使其维护成本高的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种基于MEMS技术的光声光谱绝缘油溶解气体探测系统，包括变压器，所述变压器一侧边部底部位置设置有抽取样品油的取样口，且变压器边部与取样口同侧位置处设置有样品油重回的回油口，且回油口设置于取样口的顶部，所述回油口远离变压器的一端连接有回油管；
所述取样口远离变压器的一端连接有取油管，且取油管端部连接有油泵，所述回油管和取油管的端部均与气体脱离箱相连；
所述气体脱离箱边部与回油管和取油管对应一侧处连接有输气管道，且输气管道远离气体脱离箱的一端通过循环气泵与进气管道相连，所述进气管道端部远离循环气泵的一端与分析气室的顶部相连，所述分析气室设置于气体检测箱内，且分析气室一侧设置有脉冲红外光源，分析气室另一侧设置有光声气室；
所述分析气室顶部与进气管道对应一侧处连接有稳压气管，且稳压气管的端部连接有稳压箱；
所述气体检测箱一侧设置有系统控制箱。
优选的，所述取样口和回油口的顶部均设置有控制阀。
优选的，所述气体脱离箱主要将气体从油中脱离出来，气体脱离箱采取溶解平衡和机械真空法相结合的脱气方式来分离气体。
优选的，所述分析气室主要采用选择了光声光谱法来对获取的脱离气体进行分析。
优选的，所述脉冲红外光源选用MEMS红外光源，且脉冲红外光源主要是基于微机电系统制造工艺的红外光源器件。
优选的，所述气体检测箱通过有线和无线的方式与系统控制箱相连，且系统控制箱内部设置有信号检测和处理单元、多组分气体分析单元以及人机交互和数据通信单元。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果：
1、通过点调制MEMS红外光源器件来代替传统的机械斩波器调光方式，光源调制质量大大提高，避免了机械斩波器造成的机械噪声，消除了传统红外光源中斩光器运动导致的数据差，提高了测量精度，整个系统的机械寿命也大大提高。
2、通过光声气室和分析气室来组成双级吸收增强结构，使得系统不仅具有很高灵敏度，同时可靠性和稳定性良好，且使系统可以实现普通光声光谱望而却步的流动气体测量，且通过分析气室之后的红外能量大部分在光声气室中被吸收，使得设备对被分析气体具有很高的灵敏度，而油气分离后产生的气体不接触检测元件，使得设备具有很高的可靠性和很好的稳定性。
3、气体脱离箱采取溶解平衡结合机械真空法的脱气方式，实现了在机械真空法的基础上采取加热方式来加快气体析出，结合了两种方法的优点，改善了脱气效率。
4、通过稳压气管和稳压箱方便对检测分析的气体进行稳压，从而使得气体在检测过程中压力保持均衡，防止因气体压力差变化过大而造成检测结果造成影响，同时利用回油口和回油管方便将检测后的样品油进行重回输送，便于实现对变压器油箱内的绝缘油进行循环的抽取检测。
附图说明
附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。
在附图中：
图1是本实用新型的结构示意图；
图中标号：1、变压器；2、取样口；3、回油口；4、回油管；5、油泵；6、取油管；7、气体脱离箱；8、输气管道；9、循环气泵；10、进气管道；11、气体检测箱；12、分析气室；13、脉冲红外光源；14、光声气室；15、稳压气管；16、稳压箱；17、系统控制箱。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
实施例：如图1所示，本实用新型提供一种技术方案，一种基于MEMS技术的光声光谱绝缘油溶解气体探测系统，包括变压器1，变压器1一侧边部底部位置设置有抽取样品油的取样口2，且变压器1边部与取样口2同侧位置处设置有样品油重回的回油口3，取样口2和回油口3的顶部均设置有控制阀，方便对取样口2和回油口3进行便捷控制，从而便于取油和回油，且回油口3设置于取样口2的顶部，回油口3远离变压器1的一端连接有回油管4；
取样口2远离变压器1的一端连接有取油管6，且取油管6端部连接有油泵5，回油管4和取油管6的端部均与气体脱离箱7相连，气体脱离箱7主要将气体从油中脱离出来，气体脱离箱7采取溶解平衡和机械真空法相结合的脱气方式来分离气体，实现了在机械真空法的基础上采取加热方式来加快气体析出，结合了两种方法的优点，改善了脱气效率；
气体脱离箱7边部与回油管4和取油管6对应一侧处连接有输气管道8，且输气管道8远离气体脱离箱7的一端通过循环气泵9与进气管道10相连，进气管道10端部远离循环气泵9的一端与分析气室12的顶部相连，分析气室12主要采用选择了光声光谱法来对获取的脱离气体进行分析，因测试时间要求相对于空间要求较低，且光声光谱法各方面均优于气相色谱法，因此选择光声光谱法能够更好的对气体进行结果分析，分析气室12内设置有光声池，分析气室12设置于气体检测箱11内，且分析气室12一侧设置有脉冲红外光源13，脉冲红外光源13选用MEMS红外光源，且脉冲红外光源13主要是基于微机电系统制造工艺的红外光源器件，通过点调制MEMS红外光源器件来代替传统的机械斩波器调光方式，光源调制质量大大提高，避免了机械斩波器造成的机械噪声，消除了传统红外光源中斩光器运动导致的数据差，提高了测量精度，整个系统的机械寿命也大大提高，分析气室12另一侧设置有光声气室14；
分析气室12顶部与进气管道10对应一侧处连接有稳压气管15，且稳压气管15的端部连接有稳压箱16；
气体检测箱11一侧设置有系统控制箱17，气体检测箱11通过有线和无线的方式与系统控制箱17相连，且系统控制箱17内部设置有信号检测和处理单元、多组分气体分析单元以及人机交互和数据通信单元，方便对气体检测的结果信息进行进一步的处理。
本实用新型的工作原理及使用流程：该基于MEMS技术的光声光谱绝缘油溶解气体探测系统运行时，首先通过取样口2方便将变压器1内油箱中的绝缘油进行抽取，结合油泵5方便将绝缘油抽取到取油管6内，并通过取油管6方便将绝缘油输送至气体脱离箱7；
而利用气体脱离箱7方便对绝缘油及其内部的气体进行分离，使得分离出的气体能够利用输气管道8进行输送，与此同时，结合循环气泵9方便将气体利用输气管道8输送至进气管道10，且结合进气管道10便于将检测的分离出的气体进一步输送至气体检测箱11内；
而利用气体检测箱11内的分析气室12、脉冲红外光源13和光声气室14来方便对输送的检测气体进行检测分析，且在分析过程中，利用稳压气管15和稳压箱16能够对检测分析的气体进行稳压处理，从而使得气体在检测过程中压力保持均衡，防止因气体压力差变化过大而造成检测结果造成影响，且在分析气室12分析后利用有限和无线传输的方式将分析的结果信息输送至系统控制箱17进行进一步处理；
最后，利用回油口3和回油管4将检测后的样品油进行重回输送，便于实现对变压器油箱内的绝缘油进行循环的抽取检测。
最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种基于MEMS技术的光声光谱绝缘油溶解气体探测系统，包括变压器(1)，其特征在于：所述变压器(1)一侧边部底部位置设置有抽取样品油的取样口(2)，且变压器(1)边部与取样口(2)同侧位置处设置有样品油重回的回油口(3)，且回油口(3)设置于取样口(2)的顶部，所述回油口(3)远离变压器(1)的一端连接有回油管(4)；
所述取样口(2)远离变压器(1)的一端连接有取油管(6)，且取油管(6)端部连接有油泵(5)，所述回油管(4)和取油管(6)的端部均与气体脱离箱(7)相连；
所述气体脱离箱(7)边部与回油管(4)和取油管(6)对应一侧处连接有输气管道(8)，且输气管道(8)远离气体脱离箱(7)的一端通过循环气泵(9)与进气管道(10)相连，所述进气管道(10)端部远离循环气泵(9)的一端与分析气室(12)的顶部相连，所述分析气室(12)设置于气体检测箱(11)内，且分析气室(12)一侧设置有脉冲红外光源(13)，分析气室(12)另一侧设置有光声气室(14)；
所述分析气室(12)顶部与进气管道(10)对应一侧处连接有稳压气管(15)，且稳压气管(15)的端部连接有稳压箱(16)；
所述气体检测箱(11)一侧设置有系统控制箱(17)。
2.根据权利要求1所述的一种基于MEMS技术的光声光谱绝缘油溶解气体探测系统，其特征在于：所述取样口(2)和回油口(3)的顶部均设置有控制阀。
3.根据权利要求1所述的一种基于MEMS技术的光声光谱绝缘油溶解气体探测系统，其特征在于：所述气体脱离箱(7)主要将气体从油中脱离出来，气体脱离箱(7)采取溶解平衡和机械真空法相结合的脱气方式来分离气体。
4.根据权利要求1所述的一种基于MEMS技术的光声光谱绝缘油溶解气体探测系统，其特征在于：所述分析气室(12)主要采用选择了光声光谱法来对获取的脱离气体进行分析。
5.根据权利要求1所述的一种基于MEMS技术的光声光谱绝缘油溶解气体探测系统，其特征在于：所述脉冲红外光源(13)选用MEMS红外光源，且脉冲红外光源(13)主要是基于微机电系统制造工艺的红外光源器件。
6.根据权利要求1所述的一种基于MEMS技术的光声光谱绝缘油溶解气体探测系统，其特征在于：所述气体检测箱(11)通过有线和无线的方式与系统控制箱(17)相连，且系统控制箱(17)内部设置有信号检测和处理单元、多组分气体分析单元以及人机交互和数据通信单元。
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