一种多通道的变压器油气相色谱分析仪及方法

技术领域

本发明属于变压器故障检测的技术领域，具体涉及一种多通道的变压器油气相色谱分析仪及方法。

背景技术

变压器油、大型互感器油及浸在油中的绝缘材料在受热和电应力作用下，会产生分解，生成各种气体，这些气体溶在油中，分析其性质和含量就能够与判断出变压器工作状态，以及潜在存在的问题及故障。现有技术中常采用气相色谱分析方法来分析油气，是设备故障分析最可靠的手段之一。

现有气相色谱分析方法通常采用人工进样，然后分两次检测对变压器油中含气量进行测定以及对溶解气进行分析，最后再分析其中气体的性质和含量，从而判断出变压器工作状态。但由于气相色谱分析过程进样环节由人工操作来完成，导致每次人工进样时存在一定的误差，重复性较差；其次，每次进样分析需要进行两次检测，分析时间较长，工作效率低下；并且目前变压器油气相色谱仪对油中的含气量测定以及油中溶解气分析，因其分析组分的不同，通常采用多种气相分析方案，进行多次分析，步骤繁琐且费时费力。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种多通道的变压器油气相色谱分析仪及方法，本发明通过设计多通道的变压器油气相色谱分析仪，一次进样即可实现变压器油中溶解的H

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种多通道的变压器油气相色谱分析仪，包括多通道进样装置、色谱分析装置和工作站控制装置；所述多通道进样装置与所述色谱分析装置使用气路管相连接，在通过电路分别与工作站控制装置进行连接；

所述多通道进样装置包括载气区、进样区、进样器及切换阀；所述载气区包括氮气载气口、氢气载气口和空气载气口，用于将进样气体送入色谱分析装置中；所述进样区包括溶解气扎针进样口及含气量扎针进样口，用于提供多通道进样口；所述进样器包括进样器1和进样器2，用于测量切换阀内的气体量；所述切换阀包括切换阀1和切换阀2，用于控制阀切时间及控制进样口自动进样；

所述色谱分析装置包括检测器、控制阀及色谱分析柱；所述检测器包括高精度热导检测器、氢火焰离子检测器1和氢火焰离子检测器2；所述控制阀包括EPC比例阀、稳流阀及背压阀；所述色谱分析柱包括色谱分析柱1、色谱分析柱2和色谱分析柱3；

所述工作站控制装置与PC通讯端口连接，用于控制所述气相色谱分析仪，并将检测结果传输至外部PC端。

作为优选的技术方案，所述切换阀为六通阀，有6个通道，第1通道与第4通道之间通过定量管连通；

所述切换阀1的第5通道通过气路管与切换阀2的第5通道进行连接；

所述溶解气扎针进样口与切换阀1的第6通道进行连接；所述含气量扎针进样口与切换阀2的第6通道进行连接；

所述氮气载气口通过稳流阀和背压阀分别与进样器1和进样器2进行连接；所述稳流阀用于调节气体流速；所述背压阀用于稳定气体流速，减小阀切进行波动；

所述进样器1与切换阀1的第3通道连接；所述进样器2与切换阀2的第3通道连接；

所述空气载气口通过EPC比例阀使用气路管与氢火焰离子检测器进行连接；

所述氢气载气口通过EPC比例阀使用气路管分别与氢火焰离子检测器1和高精度热导检测器连接；

所述EPC比例阀用于控制气体流量及校准。

作为优选的技术方案，所述切换阀1的第2通道使用气路管经过进样三通分别连接于色谱分析柱1和色谱分析柱2；

所述切换阀2的第2通道使用气路管与色谱分析柱3进行连接；

所述色谱分析柱1连接高精度热导检测器，用于检测进样气体中的H

所述高精度热导检测器与氢火焰离子检测器1进行连接，用于检测进样气体中的CO、CO

所述色谱分析柱2与氢火焰离子检测器2气路管连接，用于检测进样气体中的CH

所述色谱分析柱3通过气路管与高精度热导检测器进行连接，用于进行含气量组分分析。

作为优选的技术方案，所述进样气体通过采集变压器油进行脱气分离后获得；

所述多通道进样装置还包括电磁阀，用于驱动控制切换阀；

所述载气口通入的载气纯度为99.999％。

作为优选的技术方案，所述高精度热导检测器在检测进样气体前，先进行升温老化再降温，去除气路管道及组件内部杂质；

所述氢火焰离子检测器在检测进样气体前，先点火升温预热，后控温保持不变；

所述氢火焰离子检测器1中装有转化炉，能将进样气体中的CO和CO

所述气相色谱分析仪还包括电风扇通风口。

另一方面，本发明还提供了一种多通道的变压器油气相色谱分析方法，其特征在于，采用上述的多通道的变压器油气相色谱分析仪进行实现，包括下述步骤：

采集变压器油使用油气分离操作，获取进样气体；

通过气路管将进样气体与所述气相色谱分析仪的进样区进行连接，送入进样气体；

打开载气口通入载气，带动进样气体进入所述气相色谱分析仪中进行检测，获取进样气体的检测结果；

根据检测结果绘制电压的变化曲线并分析进样气体的组分及含量。

作为优选的技术方案，所述油气分离操作包括真空脱气法、膜渗透法、振荡脱气法和顶空脱气法。

作为优选的技术方案，所述带动进样气体进入所述气相色谱分析仪中进行检测，具体为：

打开载气口通入载气，清除所述色谱分析仪中的杂质气体；

控制多通道进样装置中的切换阀进行阀切，将进样区中的进样气体经过定量管，自动完成进样气体定量进样；

进样气体在载气的带动下通过气路管送入色谱分析装置中，经过色谱分析柱后再送入检测器中分离进样气体组分并排出。

作为优选的技术方案，当溶解气扎针进样口通入进样气体时，控制切换阀进行阀切，将进样气体通过进样三通分别输入色谱分析柱1与色谱分析柱2中；

色谱分析柱1对进样气体进行样品分离后输入高精度热导检测器中检测进样气体中的H

色谱分析柱2对进样气体进行样品分离后输入氢火焰离子检测器2中检测进样气体中的CH

当含气量扎针进样口通入进样气体时，控制切换阀进行阀切，将进样气体输入色谱分析柱3中；色谱分析柱3对进样气体进行样品分离后输入高精度热导检测器中检测进样气体的含气量组分。

作为优选的技术方案，所述根据检测结果绘制电压的变化曲线并分析进样气体的组分及含量，具体为：

依据检测结果中各通道电信号的变化，使用绘图工具绘制电压变化曲线图；

再根据电压变化曲线的面积及出峰时间顺序，分析获得进样气体的组分及组分含量。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

本发明通过多通道气相色谱仪进样分析即可进行含气量分析也可进行溶解气分析，方便快捷，提高效率；通过一个高精度热导检测器和两个两氢火焰离子检测器同时输出，彻底解决双通道色谱仪无法同时输出三检测器信号的难题，能实时稳定进样检测，确保定量进样的准确性、重复性和再现性；本发明色谱仪内部结构设计紧凑，所占空间体积较小，减少了死体积；本发明通过工作站控制装置控制所有功能，实现了全过程的自动化，具有较好的推广前景。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中一种多通道的变压器油气相色谱分析仪的结构示意图；

图2为本发明实施例中一种多通道的变压器油气相色谱分析仪的气路图；

图3为本发明实施例中一种多通道的变压器油气相色谱分析方法的流程图。

附图说明：1、多通道进样装置；2、稳流阀；3、电风扇通气口；4、电磁阀；5、切换阀；6、氢火焰离子检测器；7、高精度热导检测器；8、PC通讯端口；9、背压阀；10、EPC比例阀。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域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，都属于本申请保护的范围。

在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

如图1所示，本实施例公开了一种多通道的变压器油气相色谱分析仪，包括多通道进样装置、色谱分析装置和工作站控制装置；多通道进样装置与色谱分析装置使用气路管相连接，在通过电路分别与工作站控制装置进行连接；多通道的变压器油气相色谱分析仪安装时缩小气路管道距离及安装空间，将内部的气体死体积减少到最小。

在本实施例的多通道的变压器油气相色谱分析仪中：多通道进样装置包括载气区、进样区1、进样器及切换阀；载气区包括氮气载气口、氢气载气口和空气载气口，用于将进样气体送入色谱分析装置中；进样区包括溶解气扎针进样口及含气量扎针进样口，用于提供多通道进样口；进样器包括进样器1和进样器2，用于测量切换阀内的气体量；切换阀包括切换阀1和切换阀2，用于控制阀切时间及控制进样口自动进样；

色谱分析装置包括检测器、控制阀及色谱分析柱，用于对进样气体进行组分检测及分析；检测器包括高精度热导检测器、氢火焰离子检测器1和氢火焰离子检测器2；控制阀包括EPC比例阀、稳流阀及背压阀；色谱分析柱包括色谱分析柱1、色谱分析柱2和色谱分析柱3；

工作站控制装置与PC通讯端口连接，用于控制所述气相色谱分析仪，并将检测结果传输至外部PC端。

具体的，如图2所示，切换阀为六通阀，有6个通道，第1通道与第4通道之间通过定量管连通；

其中，切换阀1的第5通道通过气路管与切换阀2的第5通道进行连接；

溶解气扎针进样口与切换阀1的第6通道进行连接；

含气量扎针进样口与切换阀2的第6通道进行连接；

氮气载气口通过稳流阀和背压阀分别与进样器1和进样器2进行连接；

稳流阀用于调节气体流速；背压阀用于稳定气体流速，减小阀切进行波动；本实施例中气相色谱分析仪工作时气压无明确要求，安装的背压阀可根据需求调节压力，稳定流速，减小阀切的波动，并通过稳流阀来调节流速。

进样器1与切换阀1的第3通道连接；进样器2与切换阀2的第3通道连接；

空气载气口通过EPC比例阀使用气路管与氢火焰离子检测器进行连接；

氢气载气口通过EPC比例阀使用气路管分别与氢火焰离子检测器1和高精度热导检测器连接；

EPC比例阀用于控制气体流量及校准。

具体的，切换阀1的第2通道使用气路管经过进样三通分别连接于色谱分析柱1和色谱分析柱2；

切换阀2的第2通道使用气路管与色谱分析柱3进行连接；

色谱分析柱1连接高精度热导检测器，用于检测进样气体中的H

高精度热导检测器与氢火焰离子检测器1进行连接，用于检测进样气体中的CO、CO

色谱分析柱2与氢火焰离子检测器2气路管连接，用于检测进样气体中的CH

色谱分析柱3通过气路管与高精度热导检测器进行连接，用于进行含气量组分分析。

具体的，进样气体通过采集变压器油进行脱气分离后获得；多通道进样装置还包括电磁阀，用于驱动控制切换阀；

载气口通入的载气一般建议采用99.999％的纯度，载气的纯度越高对样品气体出峰的基线噪声越小，组分分析检测越精准。

具体的，高精度热导检测器在检测进样气体前，先进行升温老化再降温，去除气路管道及组件内部杂质；

所述氢火焰离子检测器在检测进样气体前，先点火升温预热，后控温保持不变；

所述氢火焰离子检测器1中装有转化炉，能将进样气体中的CO和CO

色谱分析装置中色谱分析柱的具体型号可依据样品气体需要检测的组分来进行选用，可替换。

为了便于说明，一种多通道的变压器油气相色谱分析仪实施例的结构示意图中，仅仅示出了与本发明实施例相关的部分，本领域技术人员可以理解，图示结构并不构成对装置的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

如图3所示，本发明另一个实施例提供了一种多通道的变压器油气相色谱分析方法，包括下述步骤：

采集变压器油使用油气分离操作，获取进样气体；

通过气路管将进样气体与所述气相色谱分析仪的进样区进行连接，送入进样气体；

打开载气口通入载气，带动进样气体进入所述气相色谱分析仪中进行检测，获取进样气体的检测结果；

根据检测结果绘制电压的变化曲线并分析进样气体的组分及含量。

具体的，本实施例中的油气分离操作采用真空脱气法、膜渗透法、振荡脱气法和顶空脱气法等中的任一种进行。

具体的，气相色谱分析仪中检测步骤具体为：

打开载气口通入载气，清除所述色谱分析仪中的杂质气体；

控制多通道进样装置中的切换阀进行阀切，将进样区中的进样气体经过定量管，自动完成进样气体定量进样；

进样气体在载气的带动下通过气路管送入色谱分析装置中，经过色谱分析柱后再送入检测器中分离进样气体组分并排出。

具体的，当溶解气扎针进样口通入进样气体时，控制切换阀进行阀切，将进样气体通过进样三通分别输入色谱分析柱1与色谱分析柱2中；

色谱分析柱1对进样气体进行样品分离后输入高精度热导检测器中检测进样气体中的H

色谱分析柱2对进样气体进行样品分离后输入氢火焰离子检测器2中检测进样气体中的CH

当含气量扎针进样口通入进样气体时，控制切换阀进行阀切，将进样气体输入色谱分析柱3中；色谱分析柱3对进样气体进行样品分离后输入高精度热导检测器中检测进样气体的含气量组分。

具体的，获得检测结果后，依据检测结果中各通道电信号的变化，使用绘图工具绘制电压变化曲线图；再根据电压变化曲线的面积及出峰时间顺序，分析获得进样气体的组分及组分含量。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简便描述，将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其它顺序或者同时进行。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。