CN111453217A - 高海拔地区油色谱在线监测装置现场检验或校准储油装置及方法 - Google Patents
高海拔地区油色谱在线监测装置现场检验或校准储油装置及方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了高海拔地区油色谱在线监测装置现场检验或校准储油装置及方法,包括:排气阀、进油阀、排油阀、三通、缸体、活塞、弹簧、泵、注油管、排油管、排气管;三通的第一端与输油管的一端连接,输油管的另一端穿过缸体底部与缸体内部连通;三通中的第二端与注油管连接,注油管上设有进油阀和泵;三通中的第三端与排油管连接,排油管上设有排油阀;活塞活动安装在缸体内壁上并设有排气孔;弹簧安装在活塞与缸体上封盖之间;排气管一端与排气孔连通,排气管上设有排气阀;本装置的结构简易、保存气体组分含量稳定好、操作简单、便携,可持久保存气体组分含量稳定不变,存储量同时满足3台油色谱在线监测装置现场检验或校准。
Description
技术领域
本发明涉及现场检验或校准变压器油色谱在线监测装置领域,具体涉及一种高海拔地区油色谱在线监测装置现场检验或校准储油装置及方法。
背景技术
变压器油色谱在线监测装置广泛应用220kV及以上电压等级的变电站,是一种有效感知变压故障信息的在线监测方法之一,目前油色谱在线监测装置逐渐应用于高海拔、高寒地区。油色谱在线监测装置往往投运初期设备工作正常,准确度尚可满足要求,由于运行中缺乏有效的检验或校准,经过两三年的使用,甚至是更短时间,准确度下降,数据飘移严重,致使误报警频繁发生。为了保障油色谱在线监测装置检测数据的准确性,避免误报或漏报事件的发生,需对油色谱在线监测装置做必要和及时有效的检验或校准。
现场检验或校准变压器油色谱在线监测装置采用配制含有一定浓度的故障特征组分气体的油样进行离线数据与在线监测数据对比,计算其测量误差和重复性并进行评级。气体溶解在液体中受外界大压力和温度影响,易逸出,含量降低,因此难于长时间存放。高海拔地区由于气压低、温差变化大,溶解在油中的特征组分气体易于逸出,含量降低,影响对变压器油色谱在线监测装置的检验或校准。现有的储油装置均采用微正压或充压内置胶囊式存储油样方式,该方式对高海拔地区变压器油色谱在线监测装置进行现场检验或校准时,因外界大气压降低使得油中特征组分气体逸出,含量变化、稳定性变差,致使检验或校准结果失真。因此寻找一种新的存储方式实现对变压器油色谱在线监测装置现场检验或校准的有效性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是高海拔地区由于气压低、温差变化大,溶解在油中的特征组分气体易于逸出,含量发生变化,影响对变压器油色谱在线监测装置的检验或校准,且外界大气压降低会使得油中特征组分气体逸出,含量变化、稳定性变差,致使检验或校准结果失真的问题,目的在于提供一种高海拔地区油色谱在线监测装置现场检验或校准储油装置及方法,解决上述问题。
本发明通过下述技术方案实现:
高海拔地区油色谱在线监测装置现场检验或校准储油装置,所述装置包括:
排气阀、进油阀、排油阀、三通、储油缸体、活塞、弹簧、泵、注油管、排油管、排气管;
所述三通的第一端与所述注油管的一端连接,所述注油管的另一端穿过所述储油缸体底部与所述储油缸体内部连通;
所述三通中的第二端与所述注油管连接,所述注油管上设有所述进油阀和泵;
所述三通中的第三端与所述排油管连接,所述排油管上设有所述排油阀;
所述活塞活动安装在所述储油缸体内壁上,并能够沿所述储油缸体内壁上下移动,所述储油缸体内部位于所述活塞以下的区域为油样存储区域,所述活塞上设有排气孔;
所述弹簧下端与所述活塞上表面连接,所述弹簧上端与所述储油缸体上封盖下表面连接;
所述排气管一端从所述储油缸体上封盖穿过后延伸至所述储油缸体内与所述排气孔连通,所述排气管上设有所述排气阀。
本发明中在所述储油缸体设置有进排油口,并在所述进排油口上设置一个三通节点,通过所述三通节点连接排油管和注油管,在排油管和注油管与三通节点之间设置排油阀和进油阀控制所述储油缸内的油样,本申请的储存方法主要采用内外气压平衡,因此在所述储油缸内设置活塞,所述储油缸体为可透视缸体方便观察油样的状态,所述活塞为伞裙状并且倒扣放置,将所述储油缸体分为两个部分,在所述的伞裙状活塞与可透视缸体上封盖之间设有弹簧,便于所述储油缸体通过弹簧弹性形变产生的力克服活塞重力及活塞与缸壁摩擦阻力的合力,保障缸体内油样的气压与外界大气压一致;所述弹簧直径略小于活塞直径,起到垂直稳定活塞以免卡涩。
进一步的,所述缸体为可透视缸体,便于观测油样状态。
进一步的,所述活塞为伞裙状活塞;
所述伞裙状活塞呈倒扣状活动安装在所述储油缸体内壁上,且所述伞裙状活塞顶端中央设置有开口。
进一步的,所述泵为蠕动泵,所述蠕动泵在泵送样品过程中,样品内不会产生气泡。
进一步的,所述弹簧直径小于所述活塞直径,且所述弹簧直径大小与所述活塞直径大小差值位于预设范围内,起到垂直稳定活塞以免卡涩的作用。
其中,装置的工作流程包括以下几个步骤:
(1)注油:关闭排油阀和排气阀,打开进油阀。开启蠕动泵,将配制好的油样注入储油缸内,待油入至指定刻度位置后,停止注油。
(2)排气泡:打开排气阀,然后继续注油,直至排油管口溢出油样时,表明储油缸内气泡已排净,关闭排气阀和注油阀。
(3)油样使用:将排油管连接油色谱在线监测装置进油口,打开排油阀,通过油色谱监测装置自身油泵将油样注入油色谱在线监测装置油气分离单元。
高海拔地区油色谱在线监测装置现场检验或校准储油方法,包括:
测试活塞与缸壁的摩擦阻力大小,设计弹簧弹性弹性系数、活塞重力的大小,并对储油缸内气压进行测算;
当所述储油缸内气压与所述外界大气压相等时,所述的储油缸内CH4、C2H4、C2H6、C2H2、H2、CO、CO2各组分含量稳定,完成储存操作。
进一步的,所述储油缸内气压等于外界大气压与活塞重力、活塞与缸壁的摩擦阻力和弹簧的弹力三者合力的产生的气压之和,即
其中P1表示储油缸内气压,P0表示外界大气压,G表示活塞重力,f1表示活塞与缸壁的摩擦阻力,f2表示弹簧的弹力,S表示活塞在储油缸体内移动的距离;
f2=kX;
其中k表示弹簧的弹性系数,X为弹簧发生的弹性形变。
当储油缸内的油中溶解的CH4、C2H4、C2H6、C2H2、H2、CO、CO2各组分含量稳定时,则活塞与缸壁的摩擦力f1的大小等于活塞的重力G与弹簧弹力f2之和且与所述活塞的重力G与弹簧弹力f2方向相反,即G+f2=f1,则由得P1=P0,即活塞内外气压一致。
依据缸体内外气压平衡原理,经严密的科学测算,先测试活塞与缸壁的摩擦力大小,利用G+f2=f1,选择合适的弹簧的弹性系数和活塞重量,保障活塞下滑时,缸体内外气体平衡。
本发明采用的储存方法储油缸体内外气压平衡法:
通过采用活塞密封和活塞上方弹簧的力、活塞重力、活塞与缸壁摩擦阻力,三者的合力为零,使得储油缸内外气压一致,保障油样中特征组分气体含量稳定。这种储油方式能够有效解决了油样存储效果差、存储时间短及高海拔对油中特征组分气体含量影响的问题。
本发明与现有技术相比,具有如下的优点和有益效果:
1、本发明高海拔地区油色谱在线监测装置现场检验或校准储油装置及方法,通过采用活塞密封和活塞上方弹簧的力、活塞重力、活塞与缸壁摩擦阻力,三者的合力为零,使得储油缸内外气压一致,保障油样中特征组分气体含量稳定。这种储油方式能够有效解决了油样存储效果差、存储时间短及高海拔对油中特征组分气体含量影响的问题。
2、本发明高海拔地区油色谱在线监测装置现场检验或校准储油装置及方法,为高海拔地区油色谱在线监测装置现场检验或校准提供特征组分气体含量稳定、储存时间长的油样,并且该装置结构简易、操作简单、便携、同时可满足3台油色谱在线监测装置现场检验或校准要求。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解,构成本申请的一部分,并不构成对本发明实施例的限定。在附图中:
图1为本发明高海拔地区油色谱在线监测装置现场检验或校准储油装置的示意图;
图2为本发明高海拔地区油色谱在线监测装置现场检验或校准储油方法的流程图;
附图中附图标记及其对应的零部件的名称如下:
1-排气阀;2-排油阀;3-进油阀;4-储油缸体;5-活塞;6-弹簧、7-排气管;8-排油管;9-三通;10-注油管;11-泵。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下面结合实施例和附图,对本发明作进一步的详细说明,本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明,并不作为对本发明的限定。
实施例1
如图1所示,高海拔地区油色谱在线监测装置现场检验或校准储油装置,所述装置包括:
排气阀1、进油阀3、排油阀2、三通9、储油缸体4、活塞5、弹簧6、泵11、注油管10、排油管8、排气管7;
所述三通9的第一端与所述注油管10的一端连接,所述注油管10的另一端穿过所述储油缸体4底部与所述储油缸体4内部连通;
所述三通9中的第二端与所述注油管10连接,所述注油管10上设有所述进油阀3和泵11;
所述三通9中的第三端与所述排油管8连接,所述排油管8上设有所述排油阀2;
所述活塞5活动安装在所述储油缸体4内壁上,并能够沿所述储油缸体4内壁上下移动,所述储油缸体4内部位于所述活塞5以下的区域为油样存储区域,所述活塞5上设有排气孔;
所述弹簧6下端与所述活塞5上表面连接,所述弹簧6上端与所述储油缸体4上封盖下表面连接;
所述排气管7一端从所述储油缸体4上封盖穿过后延伸至所述储油缸体4内与所述排气孔连通,所述排气管7上设有所述排气阀1。
进一步的,所述缸体为可透视缸体,便于观测油样状态。
进一步的,所述活塞为伞裙状活塞;
所述伞裙状活塞呈倒扣状活动安装在所述储油缸体内壁上,且所述伞裙状活塞顶端中央设置有开口。
进一步的,所述泵为蠕动泵,所述蠕动泵在泵送样品过程中不会产生气泡。
进一步的,所述弹簧直径小于所述活塞直径,且所述弹簧直径大小与所述活塞直径大小差值位于预设范围内。
其中,在本申请实施例中,伞裙状活塞与可透视缸体上封盖之间的弹簧上端固定于缸体上封盖,下端固定于活塞上部,利用弹簧弹性力、活塞重力、活塞与缸壁摩擦阻力的合力为零,使得储油缸内外气压一致,保障油样中特征组分气体含量稳定;所述弹簧直径略小于活塞直径,起到垂直稳定活塞以免卡涩。
其中,在本申请实施例中,本装置的工作流程包括以下几个步骤:
1注油:关闭排油阀和排气阀,打开进油阀。开启蠕动泵,将配制好的油样注入储油缸内,待油入至指定刻度位置后,停止注油。
2排气泡:打开排气阀,然后继续注油,直至排油管口溢出油样时,表明储油缸内气泡已排净,关闭排气阀和注油阀。
3油样使用:将排油管连接油色谱监测装置进油口,打开排油阀,通过油色谱监测装置自身油泵将油样注入油色谱监测装置油气分离单元。
本装置采用可透视缸体作为油样存储缸体;本装置采用具有排气孔的伞裙状结构的活塞进行存储油样;本装置利用弹簧弹性力、活塞重力、活塞与缸壁摩擦阻力的合力为零,恒压存储方式,保障缸体内油样的气压与外界大气压一致。
如图2所示,高海拔地区油色谱在线监测装置现场检验或校准储油方法,包括:
依据缸体内外气压平衡原理,测试活塞与缸壁的摩擦阻力大小,设计弹簧弹性弹性系数、活塞重力的大小,并对储油缸内气压进行测算;
当所述储油缸内气压与所述外界大气压相等时,所述的储油缸内CH4、C2H4、C2H6、C2H2、H2、CO、CO2各组分含量稳定,完成储存操作。
进一步的,所述储油缸内气压等于外界大气压与活塞重力、活塞与缸壁的摩擦阻力和弹簧的弹力三者合力的产生的气压之和,即
其中P1表示储油缸内气压,P0表示外界大气压,G表示活塞重力,f1表示活塞与缸壁的摩擦阻力,f2表示弹簧的弹力,S表示活塞在储油缸体内移动的距离;
f2=kX;
其中k表示弹簧的弹性系数,X为弹簧发生的弹性形变。
当储油缸内的油中溶解的CH4、C2H4、C2H6、C2H2、H2、CO、CO2各组分含量稳定时,则活塞与缸壁的摩擦力f1的大小等于活塞的重力G与弹簧弹力f2之和且与所述活塞的重力G与弹簧弹力f2方向相反,即G+f2=f1,则由得P1=P0,即活塞内外气压一致。
依据缸体内外气压平衡原理,经严密的科学测算,先测试活塞与缸壁的摩擦力大小,利用G+f2=f1,选择合适的弹簧的弹性系数和活塞重量,保障活塞下滑时,缸体内外气体平衡。
通过本实施例中的装置以及储油方法使得CH4、C2H4、C2H6、C2H2、H2、CO、CO2等气体的逸散度以及损失率相对于现有技术中采用活塞杆式的储油装置进行储油从而造成的CH4、C2H4、C2H6、C2H2、H2、CO、CO2的逸散度以及损失率更小,采用活塞杆式进行储油,其逸散度为10%左右,误差甚至大于15%。而本实施例的装置以及储油方法所取得的技术效果如表1、表2和表3所示,从表中可以看出不同浓度的气体的逸散度为-0.6%~-0.1%,相对误差-5%~-1%。
表1不同浓度CH4、C2H4、C2H6、C2H2、H2、CO、CO2的准确性和逸散度
表2不同浓度CH4、C2H4、C2H6、C2H2、H2、CO、CO2的准确性和逸散度
表3不同浓度CH4、C2H4、C2H6、C2H2、H2、CO、CO2的准确性和逸散度
以上所述的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.高海拔地区油色谱在线监测装置现场检验或校准储油装置,其特征在于,所述装置包括:
排气阀(1)、进油阀(3)、排油阀(2)、三通(9)、储油缸体(4)、活塞(5)、弹簧(6)、泵(11)、注油管(10)、排油管(8)、排气管(7);
所述三通(9)的第一端与所述注油管(10)的一端连接,所述注油管(10)的另一端穿过所述储油缸体(4)底部与所述储油缸体(4)内部连通;
所述三通(9)中的第二端与所述注油管(10)连接,所述注油管(10)上设有所述进油阀(3)和泵(11);
所述三通(9)中的第三端与所述排油管(8)连接,所述排油管(8)上设有所述排油阀(2);
所述活塞(5)活动安装在所述储油缸体(4)内壁上,并能够沿所述储油缸体(4)内壁上下移动,所述储油缸体(4)内部位于所述活塞(5)以下的区域为油样存储区域,所述活塞(5)上设有排气孔;
所述弹簧(6)下端与所述活塞(5)上表面连接,所述弹簧(6)上端与所述储油缸体(4)上封盖下表面连接;
所述排气管(7)一端从所述储油缸体(4)上封盖穿过后延伸至所述储油缸体(4)内与所述排气孔连通,所述排气管(7)上设有所述排气阀(1)。
2.根据权利要求1所述的高海拔地区油色谱在线监测装置现场检验或校准储油装置,其特征在于,所述储油缸体(4)为可透视缸体。
3.根据权利要求1所述的高海拔地区油色谱在线监测装置现场检验或校准储油装置,其特征在于,所述活塞(5)为伞裙状活塞;
所述伞裙状活塞呈倒扣状活动安装在所述储油缸体(4)内壁上,且所述伞裙状活塞顶端中央设置有排气孔。
4.根据权利要求1所述的高海拔地区油色谱在线监测装置现场检验或校准储油装置,其特征在于,所述泵(11)为蠕动泵。
5.根据权利要求1所述的高海拔地区油色谱在线监测装置现场检验或校准储油装置,其特征在于,所述弹簧(6)直径小于所述活塞(5)直径,且所述弹簧(6)直径大小与所述活塞(5)直径大小差值位于预设范围内。
6.高海拔地区油色谱在线监测装置现场检验或校准储油方法,其特征在于,包括:
测试活塞与缸壁的摩擦阻力大小,设计弹簧弹性弹性系数、活塞重力的大小,并对储油缸内气压进行测算;
当所述储油缸内气压与所述外界大气压相等时,所述的储油缸内CH4、C2H4、C2H6、C2H2、H2、CO、CO2各组分含量稳定,完成储存操作。
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