[发明专利]一种基于脉冲红外光源的光声光谱气体检测装置在审

专利信息
申请号: 201610023624.4 申请日: 2016-01-14
公开(公告)号: CN105548024A 公开(公告)日: 2016-05-04
发明(设计)人: 朱旭;石城;王振;金建平;吕文强 申请(专利权)人: 湖北索瑞电气有限公司
主分类号: G01N21/17 分类号: G01N21/17
代理公司: 武汉东喻专利代理事务所(普通合伙) 42224 代理人: 黎慧华
地址: 434300 湖北省*** 国省代码: 湖北;42
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 脉冲 红外 光源 声光 气体 检测 装置
【说明书】:

技术领域

发明属于光谱检测领域,更具体地,涉及一种基于脉冲红外光 源的用于变压器油中CO、CO2、CH4、C2H2、C2H4、C2H6等多种气体浓度 检测的光声光谱气体检测装置。

背景技术

变压器是电力系统的重要设备,其运行是否可靠,直接决定着供 电系统的可靠性。油中溶解气体分析是诊断变压器潜伏性故障最有效 的方法之一。通过对变压器油中气体的浓度检测,可以实时的监测变 压器的运行状况,诊断变压器内部存在的故障性质、类型、严重程度 并预测故障发展的趋势,实现变压器的状态检修。

对于大型电力变压器,目前几乎都是用油来绝缘和散热。变压器 油与油中的固体有机绝缘材料(纸和纸板等),在运行电压下随运行时 间的增加,因放电和热的作用会逐渐老化和分解,产生少量的各种低 分子烃类及CO、CO2气体,变压器的内部绝缘故障常常伴随着局部过 热和局部放电现象,会使油或纸分解产生CO、CO2、CH4、C2H2、C2H4、 C2H6等气体。当故障不太严重、产生气量较少时,所产生的气体形成 的气泡会在油里经对流、扩散、不断地溶解于绝缘油中;当设备内 部存在潜伏性过热或放电故障时,就会加快这些气体的产生速度,产 生速率大于溶解速率时,在变压器里会有一部分气体进入气体继电器。 此外,发热和放电的产生程度不同,所产生的气体种类、油中溶解气 体的浓度、各种气体的比例关系也不相同,而与绝缘油的种类与牌号 无关。因此,油中溶解气体的组分和含量在一定程度上反映出变压器 绝缘老化或故障的程度,通过对油中溶解气体进行在线监测,便可发 现变压器内部的发热和放电性故障。

变压器油中气体检测目前主要采用的是气相色谱技术,其采用载 气将油气分离设备分离出的气体样本带入到色谱柱中,由于各组分在 色谱柱中的气相和固定液液相间的分配系数不同,因此各组份在色谱 柱的运行速度也就不同,经过一定的柱长后,顺序离开色谱柱进入检 测器,经检测后转换为电信号再经过一定的算法最终得到各种气体的 浓度值。这种检测方法存在较为明显的缺点:其需要载气来带入气体 样本,而载气为消耗品;色谱柱使用后存在老化、污染和饱和等多种 问题。这些缺点使得基于气相色谱技术的变压器油中气体检测设备存 在后期维护工作量大、维护成本高的问题,不符合当前电网“无人值 守式变电站”的建设趋势。

发明内容

针对现有技术中变压器油中气体检测存在后期维护工作量大、维 护成本高的缺陷,本发明的目的在于解决以上技术的问题。

为实现上述目的,本发明提供了一种基于脉冲红外光源的光声光 谱气体检测装置,其特征在于,所述装置包括红外光源、滤光轮、光 声池、微音器、带通滤波放大电路和数据采集及控制模块;

所述的滤光轮安装多组不同的滤光片,可控制滤光轮选择任意一 组滤光片;

所述红外光源发出的脉冲信号经过所述滤光轮后进入所述光声 池,所述光声池中的样品气体吸收该信号后受到激发产生压力波;

所述微音器设置在所述光声池中,将所述压力波转换为电信号;

所述电信号通过所述放大电路放大后被所述数据采集及控制模 块采集并处理,由此完成气体检测。

优选地,发射光源为脉冲红外光源。

优选地,所述光声池采用非共振式光声池,其材质为铜材质,并 且所述光声池的入射口放置宽谱滤光片。

优选地,所述气体检测装置还包括电磁阀和真空泵,所述电磁阀 用于控制所述光声池进气口和出气口的开关;所述真空泵用于将所述 光声池中的样品气体抽出;所述电池阀和所述真空泵均与所述数据采 集和控制模块连接。

优选地,所述微音器由带通滤波放大电路提供的24V,4mA恒流源 驱动。

优选地,所述带通滤波放大电路由二阶高通和低通滤波电路组成 带通滤波电路,放大倍数动态可调。

优选地,所述的微音器包含压力场传声器和前置放大器。。

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