CN209460222U - 环保混合绝缘气体纯度的便携式检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种环保混合绝缘气体纯度的便携式检测装置，包括进气阀、流量调节阀、流量检测模块、O2检测模块、SF6/N2检测模块、核心控制***、电源模块、半导体温控模块以及出气阀；所述进气阀、所述流量调节阀、所述流量检测模块、所述O2检测模块、所述SF6/N2检测模块以及所述出气阀通过测试管路依次连接；所述O2检测模块、所述SF6/N2检测模块设在所述半导体温控模块内；所述核心控制***分别连接所述流量检测模块和所述半导体温控模块。本实用新型能够准确测量SF6/N2混合绝缘气体中O2、SF6、N2纯度含量。
Description
技术领域
本实用新型涉及混合气体的分析及检测控制技术领域，特别涉及一种能够准确测量SF6/N2混合绝缘气体中O2、SF6、N2含量的便携式检测分析装置。
背景技术
SF6以其稳定、绝缘性能优良的特性，被广泛应用于高压电力设备中，但SF6气体存在低温液化及温室效应过强的缺点，因此寻求环境友好型的优良绝缘替代介质就显得尤为迫切。而SF6/N2混合绝缘气体被普遍认为是短期内最具有发展前景的SF6替代介质，目前含少量SF6气体的SF6/N2混合绝缘气体已成功应用于气体绝缘变压器和气体绝缘管道等设备中。
现有的SF6/N2混合绝缘气体电气设备检测技术较缺乏，而SF6/N2混合绝缘气体的含量混合比例作为电气设备状态评价的一个重要指标，直接影响设备的绝缘灭弧性能。
于20170426公开的，公开号为CN106595761A的中国实用新型揭示了一种六氟化硫和氮气混合气体分解产物检测***，包括主控单元、显示单元、进气管路、出气管路以及并联设置的第一检测气路和第二检测气路，进气管路的进气口设有带流量调节阀的进气管接头，第一检测气路和第二检测气路的进气口与进气管路的出气口连接，第一检测气路和第二检测气路的出气口与出气管路的进气口连接；第一检测气路上设置有分解产物及温度传感单元和流量传感单元，第二检测气路上设置有纯度传感单元和压力传感单元。本实用新型的目的是检测混合气体中分解产物气体各组分含量，通过内嵌算法，包含去交叉、流量补偿、温度补偿等，得到混合气体中分解产物气体各组分的含量。但由于其检测气路为两路，每一路均要设置多个传感器，使结构变得复杂，不利于小型化，不好携带。而且没有对尾气进行净化，直接排放，不免污染环境。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题，在于提供一种环保混合绝缘气体纯度的便携式检测装置和检测方法，能够准确测量SF6/N2混合绝缘气体中O2、SF6、N2纯度含量，且测试结果不受现场极端高低温环境影响，便携式检测装置结构简单，利于小型化，检测方法操作简便。
本实用新型的便携式检测装置是这样实现的：一种环保混合绝缘气体纯度的便携式检测装置，包括进气阀、流量调节阀、流量检测模块、O2检测模块、SF6/N2检测模块、核心控制***、电源模块、半导体温控模块以及出气阀；所述进气阀、所述流量调节阀、所述流量检测模块、所述O2检测模块、所述SF6/N2检测模块以及所述出气阀通过测试管路依次连接；所述O2检测模块、所述SF6/N2检测模块设在所述半导体温控模块内；所述核心控制***分别连接所述流量检测模块和所述半导体温控模块；所述电源模块分别连接所述核心控制***、所述流量检测模块、O2检测模块、SF6/N2检测模块和所述半导体温控模块。
进一步的，本实用新型的便携式检测装置还包括尾气净化模块，所述尾气净化模块连接于所述SF6/N2检测模块和所述出气阀之间。
进一步的，所述尾气净化模块包括金属容器和碱性过滤单元，该碱性过滤单元设在所述金属容器内。
进一步的，所述流量检测模块包括气体流量传感器和第一气路腔室，所述气体流量传感器设在所述第一气路腔室内；
所述O2检测模块包括氧化锆法O2传感器和第二气路腔室，所述氧化锆法O2传感器设在所述第二气路腔室内；
所述SF6/N2检测模块包括热导法SF6/N2传感器和第三气路腔室；所述热导法SF6/N2传感器设在所述第三气路腔室内；
所述半导体温控模块包括半导体制冷片、测温元件、保温容器、散热器和温度控制电路；所述测温元件设置在保温容器内，所述半导体制冷片工作面与保温容器贴合，半导体制冷片散热面与散热器贴合，所述温度控制电路分别连接所述测温元件和所述半导体制冷片；
所述第二气路腔室和第三气路腔室均设在保温容器内。
进一步的，所述核心控制***包括AD采集器、显示控制器和ARM处理器，所述AD采集器和所述显示控制器均连接至所述ARM处理器；所述AD采集器还连接所述气体流量传感器、所述氧化锆法O2传感器、所述热导法SF6/N2传感器和所述测温元件。
进一步的，所述电源模块包括锂电池、电压转换电路和充放电管理电路，所述锂电池通过所述充放电管理电路连接所述电压转换电路；所述电压转换电路分别连接所述气体流量传感器、所述氧化锆法O2传感器、所述热导法SF6/N2传感器、所述半导体制冷片、所述测温元件、所述AD采集器、所述显示控制器和所述ARM处理器。
进一步的，所述进气阀和所述出气阀均为自闭型不锈钢气体阀门；
所述流量调节阀为不锈钢针型调节阀。
本实用新型的检测方法是这样实现的：一种环保混合绝缘气体纯度的检测方法，其特征在于：利用本实用新型上述的环保混合绝缘气体纯度的便携式检测装置，并进行如下步骤：
S1、打开便携式检测装置的电源，所述核心控制***控制所述半导体温控模块对保温容器的环境温度进行检测，并根据检测结果对所述O2检测模块的第二气路腔室和SF6/N2检测模块的第三气路腔室进行加热或制冷，最终使第二气路腔室温度恒定在25℃，第三气路腔室温度恒定在55℃；
S2、所述流量调节阀由初始的关闭状态切换为导通状态，并调节测试流量至200～300ml/min；
S3、被测气体流经由测试管路，依次流入所述O2检测模块和所述SF6/N2检测模块，实时检测气体中O2、SF6、N2含量，并转换为电信号传输至所述核心控制***；
S4、当核心控制***识别到O2、SF6、N2的电信号，匹配内置的算法进行计算，最终得到O2、SF6、N2的准确含量值；所述算法具体为：
将装置放置于标准室温环境下，依次通入浓度0～1％的以SF6为底气的O2样气，0～100％的以N2为底气的SF6样气，0～100％以SF6为底气的N2样气至检测装置，从显示模块可读取各浓度点所输出的电压信号值，使用最小二乘法线性拟合方法可以得到样气浓度值Y与输出电压信号值U的函数关系式：Y＝f(U)＝k*U+b；
S5、被测气体流经尾气净化模块，尾气净化模块对被测气体中的有毒有害气体成分进行吸收，再排放到空气中。
本实用新型具有如下优点：本实用新型采用国际上先进的氧化锆法O2传感器，热导法SF6/N2传感器，以及低功耗、小体积的半导体制冷片，营造一个微型的恒温绝热的优良测试环境，使装置在极端高低温环境影响下能够准确测量SF6/N2混合绝缘气体中O2、SF6、N2含量；尾气净化模块对尾气中有毒有害气体成分的净化处理，避免了尾气直接排放到大气中，污染环境以及危害检测人员人身安全；本实用新型整个装置采用全密封式设计，避免了气体在测试过程中的泄露以及空气引入管路缩短O2传感器使用寿命及零位漂移的问题；而且检测装置结构简单，利于小型化，便于携带和操作。
附图说明
下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的说明。
图1为本实用新型便携式检测装置的原理结构示意图。
图2为本实用新型便携式检测装置中半导体温控模块的原理结构示意图。
图3为本实用新型便携式检测装置中核心控制***的原理结构示意图。
图4为本实用新型便携式检测装置中电源模块的原理结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1至图4所示，本实用新型的便携式检测装置包括进气阀1、流量调节阀2、流量检测模块3、O2检测模块4、SF6/N2检测模块5、核心控制***6、电源模块7、半导体温控模块8以及出气阀9；所述进气阀1、所述流量调节阀2、所述流量检测模块3、所述O2检测模块4、所述SF6/N2检测模块5以及所述出气阀9通过测试管路10依次连接；所述O2检测模块4、所述SF6/N2检测模块5设在所述半导体温控模块8内；所述核心控制***6分别连接所述流量检测模块3和所述半导体温控模块8；所述电源模块7分别连接所述核心控制***6、所述流量检测模块3、O2检测模块4、SF6/N2检测模块5和所述半导体温控模块8。
其中，
所述进气阀1为自闭型不锈钢气体阀门。
所述流量调节阀2为不锈钢针型调节阀，用于手动调节气体流量的大小。
所述流量检测模块3包括气体流量传感器31和第一气路腔室32，所述气体流量传感器31设在所述第一气路腔室32内，用于检测经过气体流量大小；
所述O2检测模块4包括氧化锆法O2传感器41和第二气路腔室42，所述氧化锆法O2传感器41设在所述第二气路腔室42内，用于检测经过的气体中O2含量；
所述SF6/N2检测模块5包括热导法SF6/N2传感器51和第三气路腔室52；所述热导法SF6/N2传感器51设在所述第三气路腔室52内，用于检测经过的气体中SF6、N2含量；
如图2所示，所述半导体温控模块8包括半导体制冷片81、测温元件82、保温容器83、散热器84和温度控制电路85；所述测温元件82设置在保温容器83内，实时采集保温容器内温度，所述半导体制冷片81工作面(正面)与保温容器83贴合，对其加热或制冷，半导体制冷片81散热面(背面)与散热器84贴合，半导体制冷片工作所产生的热量将通过散热器排出，所述的温度控制电路85连接半导体制冷片81和测温元件82，用于控制整个保温容器的温度；所述保温容器83为所述O2检测模块4所述SF6/N2检测模块5提供密闭的恒温环境，所述半导体制冷片81用于给所述保温容器83制冷或制热(由环境温度决定)，所述测温元件82用于检测所述保温容器83内的温度，所述散热器84用于对半导体制冷片81工作所产生的热量进行散热，所述温度控制电路85用于控制整个保温容器83的温度；
所述第二气路腔室42和第三气路腔室52均设在保温容器83内。
如图3所示，所述核心控制***6包括AD采集器61、显示控制器62和ARM处理器63，所述AD采集器61和所述显示控制器62均连接至所述ARM处理器63；所述AD采集器61还连接所述气体流量传感器31、所述氧化锆法O2传感器41、所述热导法SF6/N2传感器51和所述测温元件82。所述AD采集器61用于采集气体流量传感器31、氧化锆法O2传感器41、热导法SF6/N2传感器51和测温元件82的电信号，并对信号进行放大、调理；所述显示控制器62用于实时显示由测温元件82处采集的装置温度值、气体流量传感器31处采集的流量值和SF6/N2传感器51、氧化锆法O2传感器41处采集的O2、SF6、N2含量值；所述ARM处理器63用于控制整个检测装置的操作运行；
如图4所示，所述电源模块7包括锂电池71(如可以是14.8V/5.5AH锂电池)、电压转换电路72和充放电管理电路73，所述锂电池71通过所述充放电管理电路73连接所述电压转换电路72；所述电压转换电路72分别连接所述气体流量传感器31、所述氧化锆法O2传感器41、所述热导法SF6/N2传感器51、所述半导体制冷片81、所述测温元件82、所述AD采集器61、所述显示控制器62和所述ARM处理器63，用于给流量检测模块、O2检测模块、SF6/N2检测模块、半导体温控模块、核心控制***供电。
所述进气阀1和所述出气阀9均为自闭型不锈钢气体阀门；
本实用新型的便携式检测装置还包括尾气净化模块11，所述尾气净化模块11连接于所述SF6/N2检测模块5和所述出气阀9之间。所述尾气净化模块11包括金属容器111和碱性过滤单元112，该碱性过滤单元112设在所述金属容器111内，能够过滤尾气中酸性有害气体成分。
本实用新型的环保混合绝缘气体纯度的便携式检测装置检测过程如下：
S1、打开便携式检测装置的电源，所述核心控制***6控制所述半导体温控模块8对保温容器83的环境温度进行检测，并根据检测结果对所述O2检测模块4的第二气路腔室42和SF6/N2检测模块5的第三气路腔室52进行加热或制冷，最终使第二气路腔室42温度恒定在25℃，第三气路腔室52温度恒定在55℃；
S2、所述流量调节阀2由初始的关闭状态切换为导通状态，并调节测试流量至200～300ml/min；
S3、被测气体流经由测试管路10，依次流入所述O2检测模块4和所述SF6/N2检测模块5，实时检测气体中O2、SF6、N2含量，并转换为电信号传输至所述核心控制***6；
S4、当核心控制***6识别到O2、SF6、N2的电信号，匹配内置的算法进行计算，最终得到O2、SF6、N2的准确含量值；所述算法具体为：
将装置放置于标准室温环境下，依次通入浓度0～1％的以SF6为底气的O2样气，0～100％的以N2为底气的SF6样气，0～100％以SF6为底气的N2样气至检测装置，从显示模块可读取各浓度点所输出的电压信号值，使用最小二乘法线性拟合方法可以得到样气浓度值Y与输出电压信号值U的函数关系式：Y＝f(U)＝k*U+b；
举例说明，若显示模块可读取各浓度点所输出的电压信号值与样气浓度值的对应关系如下表所示：
则，分别通过线性拟合可得出：
O2浓度值函数关系：YO2＝0.0029UO2-5.9508；
SF6浓度值函数关系：YSF6＝0.0403USF6-13.5049；
N2浓度值函数关系：YN2＝0.0279UN2+12.6284。
S5、被测气体流经尾气净化模块，尾气净化模块对被测气体中的有毒有害气体成分进行吸收，再排放到空气中。
本实用新型能够准确测量SF6/N2混合绝缘气体中O2、SF6、N2纯度含量的仪器装置，解决了现有纯SF6气体检测方式不能准确测量SF6/N2混合绝缘气体中O2、SF6、N2含量，以及测试结果受现场极端高低温环境影响的问题。本实用新型采用国际上先进的氧化锆法O2传感器，热导法SF6/N2传感器，以及低功耗、小体积的半导体制冷片，营造一个微型的恒温绝热的优良测试环境，使装置在极端高低温环境影响下能够准确测量SF6/N2混合绝缘气体中O2、SF6、N2含量；尾气净化模块对尾气中有毒有害气体成分的净化处理，避免了尾气直接排放到大气中，污染环境以及危害检测人员人身安全；本实用新型整个装置采用全密封式设计，避免了气体在测试过程中的泄露以及空气引入管路缩短O2传感器使用寿命及零位漂移的问题；而且检测装置结构简单，利于小型化，便于携带和操作。
虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本实用新型的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本实用新型的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本实用新型的权利要求所保护的范围内。
Claims (7)
1.一种环保混合绝缘气体纯度的便携式检测装置，其特征在于：包括进气阀、流量调节阀、流量检测模块、O2检测模块、SF6/N2检测模块、核心控制***、电源模块、半导体温控模块以及出气阀；所述进气阀、所述流量调节阀、所述流量检测模块、所述O2检测模块、所述SF6/N2检测模块以及所述出气阀通过测试管路依次连接；所述O2检测模块、所述SF6/N2检测模块设在所述半导体温控模块内；所述核心控制***分别连接所述流量检测模块和所述半导体温控模块；所述电源模块分别连接所述核心控制***、所述流量检测模块、O2检测模块、SF6/N2检测模块和所述半导体温控模块。
2.根据权利要求1所述的环保混合绝缘气体纯度的便携式检测装置，其特征在于：还包括尾气净化模块，所述尾气净化模块连接于所述SF6/N2检测模块和所述出气阀之间。
3.根据权利要求2所述的环保混合绝缘气体纯度的便携式检测装置，其特征在于：所述尾气净化模块包括金属容器和碱性过滤单元，该碱性过滤单元设在所述金属容器内。
4.根据权利要求1所述的环保混合绝缘气体纯度的便携式检测装置，其特征在于：所述流量检测模块包括气体流量传感器和第一气路腔室，所述气体流量传感器设在所述第一气路腔室内；
所述O2检测模块包括氧化锆法O2传感器和第二气路腔室，所述氧化锆法O2传感器设在所述第二气路腔室内；
所述SF6/N2检测模块包括热导法SF6/N2传感器和第三气路腔室；所述热导法SF6/N2传感器设在所述第三气路腔室内；
所述半导体温控模块包括半导体制冷片、测温元件、保温容器、散热器和温度控制电路；所述测温元件设置在保温容器内，所述半导体制冷片工作面与保温容器贴合，半导体制冷片散热面与散热器贴合，所述温度控制电路分别连接所述测温元件和所述半导体制冷片；
所述第二气路腔室和第三气路腔室均设在保温容器内。
5.根据权利要求4所述的环保混合绝缘气体纯度的便携式检测装置，其特征在于：所述核心控制***包括AD采集器、显示控制器和ARM处理器，所述AD采集器和所述显示控制器均连接至所述ARM处理器；所述AD采集器还连接所述气体流量传感器、所述氧化锆法O2传感器、所述热导法SF6/N2传感器和所述测温元件。
6.根据权利要求5所述的环保混合绝缘气体纯度的便携式检测装置，其特征在于：所述电源模块包括锂电池、电压转换电路和充放电管理电路，所述锂电池通过所述充放电管理电路连接所述电压转换电路；所述电压转换电路分别连接所述气体流量传感器、所述氧化锆法O2传感器、所述热导法SF6/N2传感器、所述半导体制冷片、所述测温元件、所述AD采集器、所述显示控制器和所述ARM处理器。
7.根据权利要求1所述的环保混合绝缘气体纯度的便携式检测装置，其特征在于：
所述进气阀和所述出气阀均为自闭型不锈钢气体阀门；
所述流量调节阀为不锈钢针型调节阀。
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| CN109444341A (zh) * | 2018-12-11 | 2019-03-08 | 福建亿榕信息技术有限公司 | 环保混合绝缘气体纯度的便携式检测装置及检测方法 |
| CN109444341B (zh) * | 2018-12-11 | 2024-01-30 | 福建亿榕信息技术有限公司 | 环保混合绝缘气体纯度的便携式检测装置及检测方法 |
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