JPS61260162A - 油中ガス自動分析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は油入変圧器などから採取した試料油中に溶解さ
れたガスの自動分析装置に関する。

〔従来技術とその問題点〕

油入電気機器例えば変圧器などの内部に熱的もしくは電
気的な異常が起きると、その周辺の絶縁油や絶縁物が分
解し、ガスを発生する。これらのガスは絶縁油中に溶解
し、油中のガス濃度が増大するので油中に溶存している
ガス（以下油中ガスと称する）を抽出して分析し、その
分析結果から変圧器内部の異常状態を診断する方法が既
によく知られており、異常状態を早期に発見できるので
国内外で広く用いられ効果を挙げている。

油中ガスを分析する方法には、例えば （１）水銀を使った）　＋１チエリ真空を利用して油中
ガスを抽出し、抽出ガスをガスクロマトグラフにより分
析する。

（２）水銀拡散ポンプとテブラボンプを併用して油中ガ
スを抽出し、抽出ガスをガスクロマトグラフにより分析
する。

などがあり、広く用いられている。

しかし、これらの方法は手軽に実施できる反面次のよう
な問題もある。

（１）手動または半自動で操作が行われるため、開始か
ら終了までの全過程を通して人手を必要とする。

（２）操作が複雑であり、精度の高い分析をするために
は作業者の熟練を要する。

（３）水銀を使用しているために、水銀の揮散による作
業環境の悪化から人体に危険を及ぼす恐れがある。

（４）装置がガラス製であって破損しやすい。

以上の問題を解決するために、本発明者らの発明になる
油中ガスの自動分析装置が特公昭５２−２０９号公報、
雑誌「富士時報」第柘巻第１１号。

「石油学会誌」第別巻第２号などに記載されているＯ 第４図はこの油中ガス自動分析装置の構成とともに油と
ガスの径路を説明下るための系統図を示したものであり
、以下に装置の各構成部材と作用を第４図を参照して試
料油の採取過程、脱気退場。

檎出ガスの混合過程、ガスクロマトグラフへの抽出ガス
の注入過程および系統内のクリーニング過程とに分けて
説明する。

１、試料油の抽出シ１１ンダへの採取 抽出シリンダ１の中にピストン２がその中心に設けられ
たピストン棒３により軸方向に摺動可能に配置されてい
る。ピストン２の外周下方部分には底部までベローズ４
が備えられ、ベローズ４と抽出シリンダ１との間に第１
の置駒が形成される。ピストン２にはその側面から内部
を貫通して上面に達する細孔６が数個所に設けられてい
る。ピストン２の側面における細孔６の開口部より上方
の部分と抽出シリンダ１の内側面との間１こＯＩＩソン
グが配置され、抽出シリングｌの内室のうちＯＩＩソン
グの上方には第２の室４１が形成される。

一方上記抽出シリンダ１に流入、排出される試料油の流
路は、油入機器から採取された試料油７を有する容器８
から電磁弁９．逆止弁１３゜電磁弁ｌＯを介して第１の
室４０に連通ずるように配管される径路と、抽出シリン
ダ１から上方へ延びる配管に接続される電磁弁１１．逆
上弁１４゜電磁弁１２を介してこの系統の外部の自由端
へ配管される径路およびこの二つの径路を結ぶ配管とか
らなる。

次にここまでの構成で試料油７を抽出シリンダ１へ採取
する手順を説明する。ピストン２は抽出シ１１ンダ１内
の最上限の位置で停止し、電磁弁９，１０．１１．１２
は開となっており、逆止弁１３は容器８の側からのみ油
が流れ、逆止弁１４は抽出シ１１ンダ１の側からのみ油
が流れるからこの状態でピストン２をピストン棒３によ
り最下限の位置まで下げると、抽出シリンダ１とピスト
ン２との間に形成された第２の室４１が減圧されるため
に試料油７は電磁弁９．逆止弁１３および電磁弁１１を
通って抽出シリンダ１に流れ込む。

このとき第１の置駒に存在している油はピストン２の下
降により加圧されて電磁弁１０を通って押し出されるが
逆止弁１３の方には流れが阻止されるとともに容器８か
ら流れ込んでくる試料油７と合流して電磁弁１１を通っ
て第２の室４１に採取される。

次ζこピストンｍ３を操作してピストン２を最上眼位ａ
′まで上げると、第２の室４１に溜っていた油の一部は
ピストン２の細孔６を通って第１の室４０に流れ込むが
、大部分は電磁弁１１．逆止弁１４および電磁弁１２を
通って外部に排出される。

同時に第１の置駒は減圧されて、試料油７が電磁弁９．
逆止弁１３および電磁弁１０を通ってここに流入するが
鷲このとを二つの経路を結ぶ配管から排出される油の一
部が混入する。

以上の操作を例えば６回繰返すと抽出シリラダ１内に採
取される油は新しい試料油７に置換される。最後にピス
トン２を最上限位置で停止させることにより抽出シリン
ダ１内の第２の室４１に溜った油が排出され、第１の室
４ｏに試料油７が一定量採取される。

２、採取した試料油の脱気 抽出シリンダ１に採取された試料油７中のガスを抽出し
分析装置へ導くために抽出シリンダ１の上部外方に抽出
シリンダ１と連通ずるように抽出ガス径路が設けられて
いる。すなわち、抽出ガスは抽出シリンダ１から電磁弁
１６を経て油検出器１７を通って抽出ガス採取シリンダ
１９へ導かれるが、この７１１ンダ１９の前後にはそれ
ぞれ電磁弁１８と加を備え、抽出ガスはさらにガス注入
シリンダｎ、２６および抽出ガス混合シリンダ四に流入
する。以下ガス注入シリンダｎから抽出ガス混合シ１１
ンダ３までの経路を総称して計量弁系統と呼ぶ。油検出
器１７は、９４００　Ａの波長の党を発する発光ダイオ
ードとその受光器で構成されるビームスイッチであり、
この部分の配管には光を透過するガラス管を使用し、抽
出シリンダ１から送られてきた油がガラス管内を上昇し
て元を遮ったときに信号を出力するようになりている。

そしてこの信号で電磁弁１６を閉じて油が上昇しないよ
うにしている。ガス注入シリンダηの前後には電磁弁２
１．２４．上部に電磁弁るを備え、また同様にガス注入
シリンダ謳の前後に電磁弁２５．２８．上部に電磁弁ｎ
を備え、抽出ガスはこの電磁弁コおよびｎを経てガスク
ロマトグラフ４２内の流路に導かれる。なおガスクロマ
トグラフ４２の構成と作用についての詳細は記述を省略
する。

次に抽出シリンダ１に採取された試料力）ら溶解ガスを
抽出する手順を説明する。最上限位置にあるピストン２
を電磁弁９　、１０　、１１　、１２および１６を閉じ
た状態で最下限位置まで下降させると、抽出シリンダ１
内の上部の第２の室４１は減圧となり、下部の第１の室
切は圧力が上昇するので、ＩＥＩの置駒に採取された試
料油はピストン２上部の細孔６を通って、抽出シリンダ
１内のｌＥ２の室４１へ激しく噴射され、このときその
領域は真空状態になっているから、試料油中に溶存して
いたガスと油が分離される。ピストン２が最下限位置に
達して再び上昇して行くとき電磁弁１６を開くと試料油
から分離抽出されたガスは油検出器１７を通り抽出ガス
採取シリンダ１９へ導かれるが、このときあらかじめ電
磁弁１８を開き、電磁弁９を閉じ抽出ガス採取シリンダ
１９はピストン１９ａを下げて減圧状態にしておく。

採取シリンダ１９に採取された抽出ガスは電磁弁１８を
閉じ電磁弁Ｉを開いてピストン１９ｍを上昇させるとあ
らかじめピストン２２”　＊２６ｍ　、２９ａを下げ、
電磁弁２１　、２４　、２５　、２８を開いて減圧され
た計量弁系統内に導入される。これらのピストンおよび
弁操作をＩ同程度繰返すことにより、抽出ガス採取シリ
ンダ１９に採取された抽出ガスは逐時計量弁系統内に集
められ、試料油７中に溶解しているガスがほぼ全量抽出
される。

３、計量弁系統内の抽出ガスの混合 以上の操作により抽出されたガスは、抽出操作の前後で
組成が異なるのでこれを均一にするために次の操作を行
なう。

電磁弁２１　、２４　、２５　、２８を開き、抽出ガス
混合シリンダに接続された外部へのガス放出経路の電磁
弁３１を閉じ、抽出ガス混合シリンダ９内のピストン２
９ａを上下させる。このピストン２９ａを上下に駆動す
る操作を６回程度行なうことにより計量弁系統内の抽出
ガスは攪拌されて均一な組成となる。最後にピストン２
９ａの駆動を停止させるときは、最上限位置にしておく
。

４、抽出ガスのガスクロマトグラフへの注入均一に混合
された抽出ガスは電磁弁２１　、２４　、２５゜四を閉
じ、電磁弁コ、２７を開いた状態でガス注入シリンダ４
．２６内のピストン２２ａ、２６ａを上昇させることに
より、ガスクロマトグラフ４２の流路中に注入される。

この抽出ガスはアルゴンガスボンベ（資）に配管されて
流入するアルゴンによりガスクロマドグ２フ４２０図示
してないカラムおよび検出器に運ばれて分析される。

５、計量弁系統内のクリーニング 以上のごとく計量弁系統内に採取された抽出ガスはその
一部がガスクロマトグラフ４２に注入分析される。しか
し、このとき注入シリンダη。

謳以外の計量弁系統内に採取されていた抽出ガスは、そ
のまま配管内に残留して次回に求める分析値の誤差とな
る。したがってこの系統内の残留抽出ガスを除去するク
リーニングが必要になる。このクリーニングの手順は次
のごとく行なわれる。抽出シリンダ１から抽出ガス採取
シリングを結ぶ経路に接続されたアルゴン］Ｘボンベ父
からの配管途中に設けた電磁弁（９）と電磁弁１８　、
２０　、２１　、２４　、２５　、２８　、３１をいず
れも開き、電磁弁１６を閉じてボンベ（資）からアルゴ
ンガスな計量弁系統内に蜀秒間流すことにより残留して
いる抽出ガスを系外に排出する。次に電磁弁（９）、３
１を閉じ、混合シリンダ９内のピストン２９ａを数回上
下させると、各電磁弁や接続部にまだ抜は切らずに残存
している抽出ガスが引き出されるので再度電磁弁Ｉ、３
１を開き、ボンベＩからアルゴンガスをＩ秒間流して引
き出された抽出ガスを系外に排出する。このクリーニン
グ過程は通常１分析１糧の中で抽出シリンダｌへの試料
油フの採取中および抽出ガスの分析中の計２回行なわれ
る。

以上油中ガス自動分析装置についてその構成と作用の概
要を述べた。しかしながら上述の過程において抽出ガス
をガスクロマトグラフ鯰へ導入する手段としてピストン
２２！　、２６ａを用いているために次のような問題の
あることが判明した。

１）第５図は第４図の装置により得られたクロマトグラ
ムを示したものであるが、ガス注入シリンダ２２．２６
内に採取された抽出ガスを数秒間でガスクロマトゲレフ
横のガス流路内に送り込むため、第５図のクロマトグラ
ムにみられるように、圧力変動によりベースラインが乱
れて短時間で流出する成分の水素と酸素のピーク面積が
実際より大きく定量され誤差を生ずる。

２）上記圧力変動によるピークを防止するには抽出ガス
の注入量を小さくする必要があるが、油中ガス濃度はガ
スクロマトグラフ鯰で検出された量に＊＊ｎ＊＊　　を
乗じ、さらに試料油量で注入シリンダ容積 除した値であるから、注入シリンダｎ、２６の容積を小
さくすると油中ガスの検出限界が低下する０ ３）計量弁系統内に残留している前回分析時の抽出ガス
はキャリアガスのアルゴンをこの系統内に流して除去し
、アルゴンガスに置換した後、新たな分析を開始してい
るがピストン方式であるため、電磁弁や接続部の微小な
凹部などに滞留している残留抽出ガスを完全に除去する
ことができず、試料油中のガス分析値にはこの除去でき
なかった抽出ガスの誤差が含まれることもある。

以上のことから高精度な分析値の得られる油中ガス自動
分析装置が望まれている。

〔発明の目的〕

本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、その目
的は抽出ガスをガスクロマトグラフへ注入する際の圧力
変動を少なくし、計量弁系統内に抽出ガスが残留するこ
となく、油中ガスを精度よく分析することができる油中
ガス自動分析装置を提供することにある。

〔発明の要点〕

本発明の油中ガス自動分析装置はガス注入シリンダの代
りにロータリ一式の自動六方パルプを用いることにより
、抽出ガス注入時の圧力変動が少なく、抽出ガスが系統
内に残留せず、精度のよい油中ガス分析を実施すること
ができるようにしたものである。

〔発明の実施例〕

以下本発明を実施例に基づき説明する。

第１図は本発明による油中ガス自動分析装置の系統図で
あるがＩＥ４図と共通部分には同一符号を用いてあり、
また第４図と共通の各構成部材の作用は原理的に第４図
と同じであるから、それらについての説明は省略する。

ｗ、１図が第４図と異なる所は第４図のガス注入シリン
ダ４．２６の代りに第１図では計量管６０ａを備えた自
動六方パルプωおよび計量管６１ａを備えた自動六方パ
ルプ６１を用いたこと、したがって第４図の電磁弁２１
．Ｚｌ（，２４，２５，２７および列が第１図では不要
となり図示してないことである。

ｗ１図において試料油７から抽出されたガスは自動六方
バルブω、６１に取りつけた計量管ｅｏａ。

６１ａに採取される。この計量管６０ｇ、６１ａはいず
れも同一内径の管からなり、ガスクロマトグラフ４２へ
の抽出ガスの導入は自動六方バルブω、６１の流路を図
示してない電動モータにより切り換えることにより行な
う。

第２図は自動六方パルプ印とこれに接続する自動六方パ
ルプ６１の構成と作用を説明するためにこれらを模式的
に示したものである。第２図に示したように自動六方パ
ルプ６０　、６１は６個所の接続ロア０　、７１　、７
２　、７３　、７４および７５を有する六方切換え弁で
ある。同様に自動六方バルブ６１は７６　、７７　、７
８　、７９　、８０および８１の６個の接続口をもって
いる。以下第１図を併用して説明すると、自動六方パル
プ（イ）の接続ロア０には電磁弁頭からの配管、接続ロ
ア１　、７４には計量管６０ａを結ぶ配管、接続ロア２
　、７３にはガスクロマトグラフ４２からキャリアガス
の配管、接続ロア５には自動六方パルプ６１の接続０７
６への配管がそれぞれ接続しである。また自動六方バル
ブ６１の接続ロア７　、８０には計ｆ’１６１ａとの配
管、接続ロア８．７９にはガスクロマトグラフ社からの
キャリアガスの配管、接続口８１には混合シリンダ四へ
の配管がそれぞれ接続されている。これら自動六方バル
ブ印。

６１には図示してない電動モータが取りつけられており
、同じく図示してないデータ処理装置からの信号を受け
て自動的にガス流路を切り換えられるようにしである。

油中ガスを抽出するときはこれら自動六方バルブ６０　
、６１は実線で示したガス流路が作用し、電磁弁美を通
った抽出ガスは計量管５Ｑａ、６１ａおよび混合シリン
ダ四に採取される。このときガスクロマトグラフ４２か
らのキャリアガスは自動六方バルブωの接続ロア２から
７３を通って再びガスクロマトグラフ４２の図示してな
い一つの分離カラムに流れ、同様にキャリアガスは自動
六方バルブ６１の接続ロア８から７９を通りでガスクロ
マトグラフ４２の図示してない他の分離カラムにも流れ
ている。

ここで自動六方バルブω、６１のガス流路をＷＸ２図に
実線で示した流路から破線の流路に切り換えると採取シ
リンダ１９からの抽出ガス流路は接続ロア０→７５→７
６→８１→混合シリンダ四の経路となる。

一方キャリアガスの流路は自動六方パルプ印では接続ロ
ア２→７１→計量管６ｏ＠→接続ロア４→７３→ガスク
ロマトグラフ４２となり計量管６０ａ内の抽出ガスはキ
ャリアガスで押し出されてガスクロマトグラフ４２の図
示してない分離カラムに運ばれる。同様のことは自動六
方バルブ６１においても行なわれ、キャリアガスの流路
は接続ロア８→７７→計量管６１ａ→接続口（資）→７
９→ガスクロマトグラフ４２とな、るから計量管６１ａ
に採取された抽出ガスがキャリアガスで押し出されガス
クロマトグラフ４２の図示してない別の分離カラムに流
入する。

かくしてガスクロマトグラフ弦へ注入された抽出ガスが
分析に供されるが本発明の装置では以上のごとく自動六
方バルブω、６１を用いでいるためにガスクロマトグラ
フ４２へ抽出ガスを注入する際はこれら二つの自動六方
パルプ印、６１のガス流路を切り換えるだけでよいから
、注入時の圧力変動を生ずることなく、また流路中に抽
出ガスが残存する個所がなく、計量管５Ｑａ、６１ａ内
の抽出ガスは全てキャリアガスのアルゴンで押し出され
その全量をガスクロマトグラフに注入することができる
ので分析誤差がない。さらに計量弁系統内のクリーニン
グも容易であり、各分析毎に残存抽出ガスがないことも
分析１１Ｎ度な高めている。

“第３図は本発明の装置により得られたクロマトグラム
を示したものであるがこれを前述の第５図のものと比べ
てみると明らかなように本発明の装置によるクロマトグ
ラムはベースラインが極めて安定してセリ、分析精度を
向上させるものであることがわかる。

またガスクロマトグラフへの抽出ガスの注入量を多くす
るために、計量管５Ｑａ、６１ａの内容積を従来の注入
シリンダｎ、２６に対してほぼ２倍程度にまで大きくす
ることも可能である。

なお以上の実施例では自動六方バルブ６０．６１゜計量
管６０＄１，６１８とをそれぞれ２個用いた場合につい
て説明してきたが、計量管をとりつけた六方自動パルプ
の数量は、分析成分数に応じて定めればよく２個に限る
ものではない。

〔発明の効果゛〕

試料油を採取した後、油中ガスを抽出混合し、これをガ
スクロマトグラフに注入する一連の過程を経て分析が行
なわれる油中ガス自動分析装置の一部に、これまでシリ
ンダとピストンを用いて抽出ガスをガスクロマトグラフ
へ注入していたので、装置系統内に抽出ガスの残留や、
注入時の圧力変動が避けられず、その結果書られるクロ
マトグラムのベースラインに乱れを生ずるなどの点から
分析値に誤差を伴ない、より高精度に分析することがで
きないという問題があったのに対し、本発明によれば実
施例で説明したように注入シリンダとピストンの代りに
自動六方パルプを使用したために次のごとき効果を挙げ
ることができた。

（１１抽出カスのガスクロマトグラフへの注入をパルプ
の切り換えだけで行なうことにより、注入時の圧力変動
がなく、極めて安定したベースラインを有するクロマト
グラムが得られるので、高精度の分析結果が得られる。

（２）計を管に採取された抽出ガス以外は装置系統内か
ら完全に排除され系内に残存することがないから、抽出
ガスの全景がガスクロマトグラフに注入され、分析誤差
を発生することがない。

（３）抽出ガスの注入時の圧力変動がないので、内容積
の大きい計量管を用いて低濃度の油中ガスを検出するこ
とが可能となり、分析感度が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の油中ガス自動分析装置を説明するため
の系統図、第２図は自動六方バルブの作動を説明するた
めの模式図、第３図は本発明の装置により得られるクロ
マトグラム、第４図は従来装置を説明するための系統図
、第５図は従来装置で得られるクロマトグラムである。 １・・・抽出シリンダ、２．１９ａ　、Ｚ２ａ　、２６
ａ　、２９ａ・・・ピストン、４・・・ベローズ、７・
・・試料油、９，１０．１１゜１２　、１６　、１８　
、２０　、２１　、　Ｚ３　、２４　、２５　、２７　
、２８　、３０　、３１・・・電磁弁、１９・・・抽出
ガス採取シリンダ、ｎ、２６・・・ガス注入シリンダ、
四・・・混合シリンダ、Ｃ・・・ガスクロマトグラフ、
■・・・アルゴンガスボンベ、ω、６１・・・六方自動
パルプ、６Ｑａ　、６１ａ　・・・計量管、７０　、７
１　、７２　、７３　、７４　、７５　。 ７６　、７７　、７Ｂ　、　７９　、８０　、８１　・
・・接ｉ口。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）試料油を採取し、該試料油中の溶解ガスを抽出して
   攪拌した後、抽出ガスをガスクロマトグラフへ注入する
   ことにより油中ガスを自動的に分析する装置において、
   ベローズを備えたピストンの作動により試料油を採取し
   た後、試料油中の溶解ガスを抽出する抽出シリンダ、該
   抽出シリンダに配管され抽出ガスを一時貯留した後ピス
   トン操作により注送する抽出ガス採取シリンダ、該抽出
   ガス採取シリンダから送られる抽出ガスの組成をピスト
   ン操作により均一に攪拌するガス混合シリンダおよび抽
   出ガス採取シリンダと混合ガスシリンダとの間に配管さ
   れ抽出ガスをガスクロマトグラフへ注入する計量管をと
   りつけた六方自動バルブを備えたことを特徴とする油中
   ガス自動分析装置。