CN219715151U - 一种气体密度变送器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种气体密度变送器，包括：压力检测装置和智能处理器；压力检测装置包括巴登管组件、机芯组件和可调电位器；可调电位器包括可调电位器轴，可调电位器轴连接于机芯组件；机芯组件包括第一拉杆、第二拉杆和机芯轴；巴登管组件连接于机芯组件，巴登管组件感受待测气体的压力变化进行固定量形变，并带动第一拉杆和第二拉杆进行固定量位移，第二拉杆通过机芯组件的机芯轴带动可调电位器的电阻值变化；可调电位器电连接于所述智能处理器，智能处理器根据可调电位器的电阻值变化输出压力数据。本实用新型相比较现有技术在取消了温度传感器压力传感器的等多个电子器件，具有工作稳定，结构简单，成本低廉等优点。

Description

一种气体密度变送器

技术领域

本实用新型涉及电力设备及系统的技术领域，具体涉及一种气体密度变送器。

背景技术

目前，SF6(六氟化硫)电气设备已广泛应用在电力部门、工矿企业，促进了电力行业的快速发展。近年来，随着经济高速发展，我国电力系统容量急剧扩大，SF6电气设备用量越来越多。SF6气体在高压电气设备中的作用是灭弧和绝缘，高压电气设备内SF6气体的密度降低将严重影响SF6高压电气设备的安全运行：SF6气体密度降低至一定程度将导致绝缘和灭弧性能的丧失。

随着无人值守变电站向网络化、数字化方向发展以及对遥控、遥测的要求不断加强，所以对SF6电气设备的气体密度的在线监测具有重要的现实意义。随着中国智能电网和泛在电力物联网的不断大力发展，智能高压电气设备作为智能变电站的重要组成部分和关键节点，对智能电网的安全起着举足轻重的作用。高压电气设备目前大多为SF6气体绝缘设备，如果气体密度降低(如泄漏等引起)将严重影响设备的电气性能，对安全运行造成严重隐患。目前在线监测SF6高压电气设备中的气体密度值已经非常普遍了，特别是国网提出建设泛在电力物联网，为此气体密度监测系统(气体密度继电器)应用将蓬勃发展。而目前的气体密度监测系统(气体密度继电器)基本上是：1)应用远传式SF6气体密度继电器实现密度、压力和温度的采集，上传，实现气体密度在线监测。2)应用气体密度变送器实现密度、压力和温度的采集，上传，实现气体密度在线监测。目前SF6高压电气设备中已广泛安装使用普通型SF6气体密度继电器，为实现气体密度在线监测的同时而不更换现有的普通型SF6气体密度继电器，一般采用增加一个三通阀和一个气体密度变送器来实现。而目前常规的气体密度变送器是通过采集实时的压力信号和温度信号，根据气体压力-温度特性，经过智能处理器处理得到相应的密度值P20，通过通讯模块远传密度值P20、压力值和温度值，进而实现气体在线监测。上述常规的气体密度变送器由于需要采集压力信号和温度信号并通过智能处理器处理，其所需电子元件相对较多、智能处理器的处理要求相对较高，故而该气体密度变送器的制造成本也相对较高，而现场SF6高压电气设备往往是需要在低成本的前提下实现气体密度在线监测。

因此，迫切需要一种可以实现气体密度在线监测，同时所需电子元件相对较少、制造成本相对较低且使用稳定的气体密度变送器。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种气体密度变送器，解决现有技术中的结构复杂、造价高，使用不稳定的问题。

为解决上述问题，本实用新型的第一方面提供了一种气体密度变送器，包括：压力检测装置和智能处理器；

所述压力检测装置包括巴登管组件、机芯组件和可调电位器；

所述可调电位器包括可调电位器轴，可调电位器轴连接于所述机芯组件；所述机芯组件包括第一拉杆、第二拉杆和机芯轴；

所述巴登管组件连接于所述机芯组件，所述巴登管组件感受待测气体的压力变化进行固定量形变，并带动第一拉杆和第二拉杆进行固定量位移，所述第二拉杆通过机芯组件的机芯轴带动可调电位器的电阻值变化；

所述可调电位器电连接于所述智能处理器，所述智能处理器根据所述可调电位器的电阻值变化输出压力数据。

可选的，所述第二拉杆进行固定量位移时带动机芯轴转动固定角度，所述机芯轴在转动时带动可调电位器轴转动；其中，

可调电位器轴转动的角度与其所引起的电阻变化成线性关系。

可选的，所述机芯组件还包括操作臂和机芯支架；

所述操作臂的一端连接于所述巴登管，另一端连接于所述第一拉杆的一端；

所述第一拉杆的另一端连接于所述第二拉杆；

所述第二拉杆和所述机芯轴均安装于所述机芯支架；

所述第二拉杆的另一端设有不完整齿轮，所述不完整齿轮与所述机芯轴上的齿轮啮合。

可选的，所述巴登管组件包括第二基座、巴登管、管帽和双金属片；

所述巴登管的一端连接于所述第二基座，另一端连接于所述管帽；

所述双金属片的一端连接于所述管帽另一端连接于所述操作臂。

可选的，所述气体密度变送器还包括通讯模块、数据导出模块、异常指示模块和连接插口；

所述通讯模块电连接于所述智能处理器，所述智能处理器基于所述通讯模块与目标设备进行数据交互；

所述异常指示模块电连接于所述智能处理器，所述异常指示模块根据所述智能处理器发送的异常信号发出报警信号。

可选的，所述气体密度变送器还包括连接插口、数据导出模块和信号接线座；

所述数据导出模块电连接于所述智能处理器和连接插口；

所述连接插口电连接于信号接线座；

所述数据导出模块将所述智能处理器的数据依次经过所述连接插口和信号接线座导出至上位机。

可选的，所述气体密度变送器还包括线路板、第一固定座、绝缘板；

所述第一固定座安装于所述第二基座；

所述绝缘板和所述可调电位器均固定于所述第一固定座；

所述线路板安装于所述绝缘板；

所述智能处理器、通讯模块、异常指示模块、数据导出模块、连接插口均设置于所述线路板。

可选的，所述气体密度变送器还包括外壳，所述外壳包括进气组件、外壳本体和罩盖；

所述外壳本体和罩盖配合形成第一容纳空间，所述第一容纳空间内填充有预设压力的气体；

待检测气体通过所述进气组件进入所述巴登管内。

可选的，所述气体密度变送器还包括LED灯，所述LED灯收到异常指示模块发出的报警信号后常亮直至异常情况解除。

本实用新型的上述技术方案具有如下有益的技术效果：

本实用新型提供的气体密度变送器，基于巴登管组件感受压力产生变形，巴登管组件的变形通过机芯组件带动可调电位器的电阻值变化，智能处理器根据可调电位器的电阻值产生压力数据。本实用新型相比较现有技术取消了温度传感器压力传感器的等多个电子器件，使用机械零件实现了压力测量的功能，具有工作稳定，结构简单，成本低廉等优点。

附图说明

图1为本实用新型一种气体密度变送器的内部半剖结构示意图；

图2为本实用新型一种气体密度变送器局部结构示意图；

图3为本实用新型一种气体密度变送器的控制电路示意图。

附图标记说明：

外壳100、第一基座101、第一接头102、螺母103、第一O型密封圈104、第二基座105、第二O型密封圈106、巴登管107、管帽108、双金属片109、连接螺母110、操作臂111、第一拉杆112、第二拉杆113、机芯支架114、联轴器115、第一固定座116、可调电位器117、锁紧螺母118、绝缘板119、螺柱120、出线口121、密封垫122、信号接线座123、罩盖124、密封圈125、第二接头126、第三O型密封圈127、第二固定座128、LED灯129、线路板200、智能处理器201、通讯模块202、数据导出模块203、异常指示模块204、连接插口205、电源206、第一容纳空间1001、外壳外部空间1002、不完整齿轮1003、机芯轴1004、齿轮1005、可调电位器轴1006、巴登管内侧表面1007、巴登管外侧表面1008。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

在附图中示出了根据本实用新型实施例的层结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。

显然，所描述的实施例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，本领域普通技术人员在没有做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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

以下将参照附图更详细地描述本实用新型。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。

在下文中描述了本实用新型的许多特定的细节，例如器件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本实用新型。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本实用新型。除非在下文中特别指出，半导体器件中的各个部分可以由本领域的技术人员公知的材料构成。

图1为本实用新型一种气体密度变送器的内部半剖结构示意图；

图2为本实用新型一种气体密度变送器局部结构示意图；

图3为本实用新型一种气体密度变送器的控制电路示意图。

参照图1-图3，本实用新型的一个实施例提供了一种气体密度变送器，包括：压力检测装置和智能处理器201；

压力检测装置包括巴登管组件、机芯组件和可调电位器117；

所述可调电位器117包括可调电位器轴1006，可调电位器轴1006连接于所述机芯组件；所述机芯组件包括第一拉杆112、第二拉杆113和机芯轴1004；

巴登管组件连接于机芯组件，巴登管组件感受待测气体的压力变化进行固定量形变，并带动第一拉杆112和第二拉杆113进行固定量位移，所述第二拉杆113通过机芯组件的机芯轴1004带动可调电位器117的电阻值变化；

可调电位器117电连接于数据处理装置，智能处理器201根据可调电位器117的电阻值变化输出压力数据。

本实用新型提供的气体密度变送器，基于巴登管组件感受压力产生变形，巴登管组件的变形通过机芯组件带动可调电位器117的电阻值变化，智能处理器201根据可调电位器117的电阻值产生压力数据。本实用新型相比较现有技术在取消了温度传感器压力传感器的等多个电子器件，使用机械零件实现了压力测量的功能，具有工作稳定，结构简单，成本低廉等优点。

参照图1-图3，在一实施例中，所述第二拉杆113进行固定量位移时带动机芯轴1004转动固定角度，所述机芯轴1004在转动时带动可调电位器轴1006转动；其中，可调电位器轴1006转动的角度与其所引起的电阻变化成线性关系。

本实用新型通过可调电位器轴1006的电阻变化测得压力，相比较现有技术减少了电子原件的使用，降低了成本，提升了稳定性。

参照图1-图3，在一实施例中，机芯组件包括操作臂111和机芯支架114；

操作臂111的一端连接于巴登管107，另一端连接于第一拉杆112的一端；

第一拉杆112的另一端连接于第二拉杆113；

第二拉杆113和机芯轴1004均安装于机芯支架114；

第二拉杆113的另一端设有不完整齿轮1003，不完整齿轮1003与机芯轴1004上的齿轮1005啮合。

具体而言，操作臂111与连接螺母110固定连接，连接螺母110与第一拉杆112固定连接，第一拉杆112与第二拉杆113固定连接，第二拉杆113末端是不完整齿轮1003，第二拉杆113末端不完整齿轮1003与机芯轴1004上的齿轮1005配合连接。巴登管107在向外侧进行固定量变形的同时，带动第一拉杆112进行固定量位移，第一拉杆112带动第二拉杆113进行固定量位移，第二拉杆113带动机芯轴1004转动固定角度。

参照图1-图3，在一实施例中，巴登管组件包括第二基座105、巴登管107、管帽108、双金属片109；

第二基座105巴登管107的一端连接于第二基座105，另一端连接于管帽108；

双金属片109的一端连接于管帽108另一端连接于操作臂111。

机芯支架114固定于第二基座105。

具体而言，巴登管107作为一个中空的薄壁件，整体具有极好的弹性，巴登管107内部充气时，巴登管107内部压强与现场高压电器设备气体压强一致，巴登管107外侧为第一容纳空间1001气体压强。现场高压电器设备在应用过程中，内部的气体压强往往会大于第一容纳空间1001气体压强，巴登管外侧表面积1008大于巴登管内侧表面积1007，根据压强公式P＝F/S，可以得出巴登管107内侧受到的作用力大于外侧受到的作用力，故巴登管107会向外侧进行固定量的变形。图中，巴登管内侧表面为1007、巴登管外侧表面为1008。

进一步地，巴登管107一端与第二基座105焊接固定，另一端与管帽108焊接固定，由于第二基座105的相对位置固定不变，故在巴登管107向外侧进行固定量的变形时，管帽105的相对位置会进行固定量的偏移。需要注意的是巴登管107内部气体压强大小的变化和巴登管107向外侧的固定量变形大小的变化在20℃下成线性关系。气体变送器在实际应用中往往不是在20℃下进行使用，需要对偏离20℃下进行补偿。

参照图1-图3，作为一种优选方式，选用双金属片109进行补偿。经过双金属片109的补偿，巴登管107内部气体压强大小的变化和巴登管107向外侧的固定量变形大小的变化在非20℃下也是成线性关系。

双金属片109截面为U型，双金属片109一端与管帽108固定连接，双金属片109另一端与操作臂111固定连接。

参照图1-图3，在一实施例中，可调电位器117的可调电位器轴1006与机芯轴1004通过联轴器115连接。

参照图1-图3，在一实施例中，气体密度变送器还包括通讯模块202、数据导出模块203、异常指示模块204和连接插口205；

通讯模块202电连接于智能处理器201，智能处理器201基于通讯模块202与目标设备进行数据交互；

异常指示模块204电连接于智能处理器201，异常指示模块204根据智能处理器201发送的异常信号发出报警信号。

参照图1-图3，在一实施例中，气体密度变送器还包括连接插口205、数据导出模块203和信号接线座123；

数据导出模块203电连接于智能处理器201和连接插口205；

连接插口205电连接于信号接线座123；

数据导出模块203将智能处理器201的数据依次经过连接插口205和信号接线座123导出至上位机。

参照图1-图3，在一实施例中，气体密度变送器还包括线路板200、第一固定座116、绝缘板119；

第一固定座116安装于第二基座105；

绝缘板119和可调电位器117均固定于第一固定座116；

线路板200安装于绝缘板119；

智能处理器201、通讯模块202、异常指示模块204、数据导出模块203、连接插口205均设置于线路板200。

第一固定座116、机芯支架114与第二基座105固定连接，可调电位器117通过锁紧螺母118固定在第一固定座116，可调电位器轴1006与机芯轴1004通过联轴器115连接，机芯轴1004在转动的同时带动可调电位器轴1006转动。

进一步地，可调电位器轴1006转动的角度所引起的电阻变化成线性关系，线路板200与可调电位器117通过电缆线连接，智能处理器201固定在线路板200上，智能处理器201收到电阻信号，根据电阻值与密度值P20的线性特性，经过智能处理器201处理得到相应的密度值P20，通过通讯模块202能够远传密度值P20，进而实现在线监测电气设备的气体密度值P20。

作为一种优选方式，线路板200与绝缘板119之间用螺柱120进行组隔，在增大两者间距的同时也提供了良好的绝缘，需要注意的是，所述智能处理器201、通讯模块202、数据导出模块203、异常指示模块204、连接插口205、电源206均是固定在线路板200上。

进一步地，电源206用于提供智能处理器201等正常工作所需的能源，所述连接插口205与信号接线座123连接。

进一步地，智能处理器201连接有通讯模块202，通讯模块202将检测的信息和/或信号上传给目标设备；所述信息和/或信号通过信号接线座123连接到目标设备。

进一步地，智能处理器201连接有数据导出模块203，数据导出模块203通过信号接线座123接口，将所储存的数据，以USB数据通信的方式或RS232方式导出到上位机。

进一步地，智能处理器201连接有异常指示模块204，智能处理器201在运行过程中对通讯情况、可调电位器117的电阻信号状况诊断，当通讯中断、可调电位器117出现信号异常时，智能处理器201驱动异常指示模块204，异常指示模204块发出报警信号。

参照图1-图3，在一实施例中，气体密度变送器还包括外壳，外壳包括进气组件、外壳本体100和罩盖124；

外壳本体100和罩盖124配合形成第一容纳空间1001，第一容纳空间内填充有预设压力的气体；

待检测气体通过所述进气组件进入巴登管内。

参照图1-图3，在一实施例中，进气组件包括第一基座101、、第一接头102、螺母103、第一O型密封圈104。

其中，第一容纳空间1001与外壳外部空间1002在实际使用时是不相通。需要注意的是，外壳100与第一基座101通过焊接实现密封，外壳100与出线口121通过焊接实现密封，出线口121与信号接线座123是通过密封垫122实现密封，外壳100与罩盖124是通过密封圈125实现密封，罩盖124与第二固定座128是通过焊接实现密封，第二接头126与第二固定座128是通过第三O型密封圈127实现密封。

第一接头102与第一基座101通过焊接实现气体密封，第二基座105与第一基座101通过第二O型密封圈106实现气体密封，第二基座105与巴登管107通过焊接实现气体密封，巴登管107与管帽108通过焊接实现气体密封。需要注意的是，第一接头102、第一基座101、第二基座105、巴登管107和管帽108的内部空间相连通。

螺母103与现场高压电器设备接口通过第一O型密封圈104实现气体密封。螺母103与现场高压电器设备接口接通后，现场高压电器设备内气体与第一接头102、第一基座101、第二基座105、巴登管107和管帽108的内部空间相连通。

在一实施例中，气体密度变送器还包括LED灯129，LED灯129收到异常指示模块204发出的报警信号后常亮直至异常情况解除。

本实用新型旨在保护一种气体密度变送器，包括：压力检测装置和智能处理器201；智能处理器201通过可调电位器117输出的电阻值信号，根据电阻值与密度值P20的线性特性，经过智能处理器201处理得到相应的密度值P20，通过通讯模块202能够远传密度值P20，进而实现在线监测电气设备的气体。所述数据导出模块203与所述智能处理器201相连接，通过连接插口205将所述气体密度变送器所储存的运行数据上传到上位机，所述异常指示模块204就地指示仪表的运行状态。

应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

以上参照本实用新型的实施例对本实用新型予以了说明。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本实用新型的范围。本实用新型的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本实用新型的范围，本领域技术人员可以做出多种替换和修改，这些替换和修改都应落在本实用新型的范围之内。

尽管已经详细描述了本实用新型的实施方式，但是应该理解的是，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对本实用新型的实施方式做出各种改变、替换和变更。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种气体密度变送器，其特征在于，包括：压力检测装置和智能处理器(201)；

所述压力检测装置包括巴登管组件、机芯组件和可调电位器(117)；

所述可调电位器(117)包括可调电位器轴(1006)，可调电位器轴(1006)连接于所述机芯组件；所述机芯组件包括第一拉杆(112)、第二拉杆(113)和机芯轴(1004)；

所述巴登管组件连接于所述机芯组件，所述巴登管组件感受待测气体的压力变化进行固定量形变，并带动第一拉杆(112)和第二拉杆(113)进行固定量位移，所述第二拉杆(113)通过机芯组件的机芯轴(1004)带动可调电位器(117)的电阻值变化；

所述可调电位器(117)电连接于所述智能处理器(201)，所述智能处理器(201)根据所述可调电位器(117)的电阻值变化输出压力数据。

2.根据权利要求1所述的气体密度变送器，其特征在于，所述第二拉杆(113)进行固定量位移时带动机芯轴(1004)转动固定角度，所述机芯轴(1004)在转动时带动可调电位器轴(1006)转动；其中，

可调电位器轴(1006)转动的角度与其所引起的电阻变化成线性关系。

3.根据权利要求2所述的气体密度变送器，其特征在于，所述机芯组件还包括操作臂(111)和机芯支架(114)；

所述操作臂(111)的一端连接于所述巴登管(107)，另一端连接于所述第一拉杆(112)的一端；

所述第一拉杆(112)的另一端连接于所述第二拉杆(113)；

所述第二拉杆(113)和所述机芯轴(1004)均安装于所述机芯支架(114)；

所述第二拉杆(113)的另一端设有不完整齿轮(1003)，所述不完整齿轮(1003)与所述机芯轴(1004)上的齿轮(1005)啮合。

4.根据权利要求3所述的气体密度变送器，其特征在于，所述巴登管组件包括第二基座(105)、巴登管(107)、管帽(108)和双金属片(109)；

所述巴登管(107)的一端连接于所述第二基座(105)，另一端连接于所述管帽(108)；

所述双金属片(109)的一端连接于所述管帽(108)另一端连接于所述操作臂(111)。

5.根据权利要求4所述的气体密度变送器，其特征在于，所述气体密度变送器还包括通讯模块(202)、数据导出模块(203)、异常指示模块(204)和连接插口；

所述通讯模块(202)电连接于所述智能处理器(201)，所述智能处理器(201)基于所述通讯模块(202)与目标设备进行数据交互；

所述异常指示模块(204)电连接于所述智能处理器(201)，所述异常指示模块(204)根据所述智能处理器(201)发送的异常信号发出报警信号。

6.根据权利要求5所述的气体密度变送器，其特征在于，所述气体密度变送器还包括连接插口(205)、数据导出模块(203)和信号接线座(123)；

所述数据导出模块(203)电连接于所述智能处理器(201)和连接插口(205)；

所述连接插口(205)电连接于信号接线座(123)；

所述数据导出模块(203)将所述智能处理器(201)的数据依次经过所述连接插口(205)和信号接线座(123)导出至上位机。

7.根据权利要求6所述的气体密度变送器，其特征在于，所述气体密度变送器还包括线路板(200)、第一固定座(116)、绝缘板(119)；

所述第一固定座(116)安装于所述第二基座(105)；

所述绝缘板(119)和所述可调电位器(117)均固定于所述第一固定座(116)；

所述线路板(200)安装于所述绝缘板(119)；

所述智能处理器(201)、通讯模块(202)、异常指示模块(204)、数据导出模块(203)、连接插口(205)均设置于所述线路板(200)。

8.根据权利要求1所述的气体密度变送器，其特征在于，所述气体密度变送器还包括外壳，所述外壳包括进气组件、外壳本体(100)和罩盖(124)；

所述外壳本体(100)和罩盖(124)配合形成第一容纳空间(1001)，所述第一容纳空间(1001)内填充有预设压力的气体；

待检测气体通过所述进气组件进入所述巴登管(107)内。

9.根据权利要求5所述的气体密度变送器，其特征在于，所述气体密度变送器还包括LED灯(129)，所述LED灯(129)收到异常指示模块(204)发出的报警信号后常亮直至异常情况解除。