專利名稱：用于電氣設備中六氟化硫氣體質量分析的儀器的制作方法
技術領域：
本發明屬于電氣設備中六氟化硫(SF6)氣體質量分析技術領域，具體涉及用于電氣設備中SF6氣體質量綜合檢測與分析裝置。
背景技術：
純凈的六氟化硫(SF6)氣體在常溫常壓下為無色、無臭、無毒、不可燃燒的氣體， 具有優異的絕緣特性和滅弧能力，是一種理想的絕緣介質。但在電弧、火花放電、高溫等因素作用下，SF6氣體易電離分解，其分解產物與電氣設備中的水分、氧氣發生反應，主要生成 SO2, H2S, CO、HF等物質，以及SF4、SOF2, SF2, SO2F2等毒性和腐蝕性極強的物質，這些物質腐蝕電氣設備，降低設備絕緣能力，也危害人體健康。通過檢測SF6氣體的分解物質，可以判斷電氣設備的潛在故障或故障位置。SF6氣體檢測分析目前國內采用電氣試驗，一般在停電狀態下進行或取氣回到試驗室內進行現場停電檢測時，試驗周期越長，停電檢修造成的影響范圍就會越大；取氣回到試驗室分析，取氣環節影響條件過多，容易受到其他不確定因素的干擾，不能反應出電氣設備內部即時的SF6氣體質量狀況。中華人民共和國國家標準及電力行業相關標準中，規定了 SF6氣體的質量的三個重要指標分別是濕度、SF6純度、SF6氣體分解產物(目前主要測量S02、H2S、C0)。國內用于 SF6氣體質量分析的儀器，大多采用單純度分析或者單分解產物分析的流程。采用既能對 SF6氣體純度進行測量，又可以分析SF6氣體分解產物，還可以測量SF6氣體中微量水分含量的儀器，國內未見相關報道。
發明內容
本發明要解決的技術問題是設計一種新的檢測儀器，該儀器可以實現電氣設備中SF6氣體質量的帶電檢測和離線實驗室分析；一次試驗即可以滿足相關標準中規定的三個重要檢測項目的要求，即可實現SF6氣體中微量水的含量測定、SF6氣體的純度分析和SF6 氣體中的硫化物和可水解的氟化物檢測。重要的是節約了試驗的用氣量，更節能環保。具體的設計方案如下
用于電氣設備中六氟化硫氣體質量分析的儀器包括凈化裝置40，還包括分析機構。分析機構由進樣口 1、溫度檢測支路、分解產物檢測支路的純度檢測支路組成；所述進樣口 1 的出口端通過第一四通管分別連通著溫度檢測支路、分解產物檢測支路和純度檢測支路；
所述溫度檢測支路上依次串聯著第一針型閥2和第一流量計3，第一流量計3的出口端連通著第二四通管18的第一端口，第一流量計3的出口處設有濕度傳感器4 ；
所述分解產物檢測支路上依次串聯著第二針型閥13、第二流量計14和第一電磁閥15， 第一電磁閥15的入口上設有空氣泵21，第一電磁閥15的出口處并聯連通著三條檢測分路的入口，三條檢測分路的出口并聯連通著第二四通管的第二端口 ；所述三條檢測分路分別為硫化氫檢測分路、一氧化碳檢測分路和二氧化硫檢測分路；硫化氫檢測分路上依次串聯著第二電磁閥5和硫化氫檢測器6 ；—氧化碳檢測分路上依次串聯著第三電磁閥11和一氧化碳檢測器12 ；二氧化硫檢測分路上依次串聯著第四電磁閥16和二氧化硫檢測器17 ；
由依次串聯的稀釋進樣口 7、第四針型閥8、第五電磁閥9、第四流量計10組成超濃度輔助測量支路，其中第三流量計10的出口與第一電磁閥15的出口并聯；
所述純度檢測支路上依次串聯著第一壓力傳感器19、第三針型閥20、第三流量計22， 第二流量計22的出口連接著自帶定量管的六通閥30第三端口，自帶定量管的六通閥30的第四端口分別與硫化氫檢測器6的出口、一氧化碳檢測器12的出口、二氧化硫檢測器17的出口并聯后連通著第二四通管18的第二端口 ；
第二四通管18的第三端口依次連通著單向閥M和色譜柱31，色譜柱31的出口連通著自帶定量管的六通閥30第六端口，自帶定量管的六通閥30第一端口依次連通著第五流量計觀、第二壓力傳感器27、第五針型閥沈、穩壓閥25、傳感器轉換器36和氦氣瓶39，形成純度檢測時的載氣回路；穩壓閥25的進口和傳感器轉換器36的出口之間串聯著載氣開關 33，傳感器轉換器36上分別設有低壓傳感器34和高壓傳感器35，氦氣瓶39的進口上串聯著充氣開關38和充氣口 37 ；第四流量計觀的出口和自帶定量管的六通閥30第一端口之間串聯著第一熱導檢測器四；色譜柱31的出口和單向閥M的進口之間串聯著第二熱導檢測器32 ；
所述六通閥30的第2端口和第5端口并聯著定量管23 ； 第二四通管18的第四端口連通著凈化裝置40的進口。所述硫化氫檢測器6為電化學傳感器。所述一氧化碳檢測器12為電化學傳感器。所述二氧化硫檢測器17為電化學傳感器。所述空氣泵21為12V空氣泵。本發明的有益技術效果是采用一個檢測流程多種用途并聯獨立氣體取樣的設計，最大限度地保證了單個檢測項目的要求，通過一次試驗可以滿足SF6設備的微水檢測、 分解產物分析和純度分析這三個相關標準中重要檢測項目的需要；配備的尾氣處理裝置， 避免有毒氣體直接排入大氣，保護了環境和操作人員的人身安全；通過減少設備的檢測試驗次數，節約了試驗的用氣量，既節能環保又有效地保護了檢測設備自身；同時，它可以被作為便攜式儀器用以現場帶電檢測工作流程，規避停電檢修所造成的影響，也可以被作為試驗室儀器用以離線試驗分析采用。
圖1是本發明的結構示意圖。圖中序號進樣口 1、第一針型閥2、第一流量計3、濕度傳感器4、第二電磁閥5、硫化氫檢測器6、稀釋進樣口 7、第四針型閥8、第五電磁閥9、第四流量計10、第三電磁閥11、 一氧化碳檢測器12、第二針型閥13、第二流量計14、第一電磁閥15、第四電磁閥16、二氧化硫檢測器17、第二四通管18、第一壓力傳感器19、第三針型閥20、空氣泵21、第三流量計 22、定量管23、單向閥M、穩壓閥25、第五針型閥沈、第二壓力傳感器27、第五流量計28、第一熱導檢測器29、自帶定量管的六通閥30、色譜柱31、第二熱導檢測器32、載氣開關33、帶低壓傳感器34、高壓傳感器35、傳感器轉換器36、充氣口 37、充氣開關38、氦氣瓶39、凈化裝置40、排空口 41。
具體實施例方式下面結合附圖，通過實施例對本發明作進一步地說明。實施例
參見圖1，用于電氣設備中六氟化硫氣體質量分析的儀器包括凈化裝置40和分析機構。分析機構由進樣口 1、溫度檢測支路、分解產物檢測支路和純度檢測支路組成；所述進樣口 1的出口端通過第一四通管分別連通著溫度檢測支路、分解產物檢測支路和純度檢測支路。所述溫度檢測支路上依次串聯著第一針型閥2和第一流量計3，第一流量計3的出口端連通著第二四通管18的第一端口，第一流量計3的出口處設有濕度傳感器4。所述分解產物檢測支路上依次串聯著第二針型閥13、第二流量計14和第一電磁閥15，第一電磁閥15的入口上設有空氣泵21，空氣泵21為12V空氣泵。第一電磁閥15的出口處并聯連通著三條檢測分路的入口，三條檢測分路的出口并聯連通著第二四通管的第二端口 ；所述三條檢測分路分別為硫化氫檢測分路、一氧化碳檢測分路和二氧化硫檢測分路；硫化氫檢測分路上依次串聯著第二電磁閥5和硫化氫檢測器6，硫化氫檢測器6為電化學傳感器。英國Alphsense公司生產的Al型；一氧化碳檢測分路上依次串聯著第三電磁閥 11和一氧化碳檢測器12，一氧化碳檢測器12為電化學傳感器。英國Alphsense公司生產的Ax型；二氧化硫檢測分路上依次串聯著第四電磁閥16和二氧化硫檢測器17，二氧化硫檢測器17為電化學傳感器。英國Alphsense公司生產的AF型。由依次串聯的稀釋進樣口 7、第四針型閥8、第五電磁閥9、第四流量計10組成超濃度輔助測量支路，其中第四流量計10的出口與第一電磁閥15的出口并聯。所述純度檢測支路上依次串聯著第一壓力傳感器19、第三針型閥20、第三流量計 22，第三流量計22的出口連接著自帶定量管的六通閥30的第三端口，自帶定量管的六通閥 30的第四端口分別與硫化氫檢測器6的出口、一氧化碳檢測器12的出口、二氧化硫檢測器 17的出口并聯后連通著第二四通管18的第二端口。第二四通管18的第三端口依次連通著單向閥M和色譜柱31，色譜柱31的出口連通著自帶定量管的六通閥30第六端口，自帶定量管的六通閥30第一端口依次連通著第五流量計觀、第二壓力傳感器27、第五針型閥沈、穩壓閥25、傳感器轉換器36和氦氣瓶39，形成純度檢測時的載氣回路；穩壓閥25的進口和傳感器轉換器36的出口之間串聯著載氣開關33，傳感器轉換器36上分別設有低壓傳感器34和高壓傳感器35，氦氣瓶39的進口上串聯著充氣開關38和充氣口 37 ；第五流量計觀的出口和自帶定量管的六通閥30第一端口之間串聯著第一熱導檢測器四；色譜柱31的出口和單向閥M的進口之間串聯著第二熱導檢測器32。自帶定量管的六通閥30的第2端口和第5端口并聯著定量管23 ； 第二四通管18的第四端口連通著凈化裝置40的進口。工作時，該裝置的進樣口 1連接到需要檢測的SF6電氣設備上即可。分別經并聯的濕度、純度、分解產物三路各自獨立、互不影響的檢測氣路后，一次性完成、并得到上述三個檢測氣路的測量結果。并將檢測后的尾氣經過凈化后排入大氣中，做到無害化排放；分解產物檢測時的超濃度輔助測量回路，在采樣的被測量氣體中分解產物濃度超標時動作，確保測量能夠成功、儀器本身不受損害；純度檢測時的載氣回路作為純度檢測時的輔助回路。具體工作過程如下 1、濕度檢測功能
被檢測電氣設備中的SF6氣體通過進樣口 1后，依次流經第一針型閥2、第一流量計3 和濕度傳感器4，即可進行濕度檢測。檢測結束后的廢氣流經第二四通管18進入凈化裝置 40凈化后由排空口 41排空，完成本次濕度檢測。2、純度檢測功能
被檢測電氣設備中的3&氣體通過進樣口 1后，依次經第一壓力傳感器19、第三針型閥 20和第三流量計22，自帶定量管23的六通閥30的第三接口和第四接口后，流經第二四通管18進入凈化裝置40凈化后由排空口 41排空，為本次純度檢測；
純度檢測時的載氣回路的工作流程如下進樣前，將氦氣調整到合適的流速，均勻通過自帶定量管的六通閥30和第一熱導檢測器四、第二熱導檢測器32。樣品氣體均勻流入后定量管23，吹掃氣體由第二四通管18經凈化裝置40凈化處理后由排空口 41排空，即完成一次定量吹掃過程。定量吹掃穩定以后，切換色譜柱工作狀態，此時載氣系統將定量后的樣品氣帶入自帶定量管的六通閥30帶入色譜柱31，經過色譜分離以后進入第二熱導檢測器 32，根據各種成分的保留時間不同，測算各組分的濃度。進樣后的樣品氣經四通閥18后，經過凈化裝置40凈化處理后由排空口 41排空，完成本次純度檢測過程。3、分解產物檢測功能
被檢測電氣設備中的SF6氣體通過進樣口 1后，依次經第二針型閥13、第二流量計14 和第一電磁閥15，再經并聯的三條檢測分路，即第二電磁閥5和硫化氫檢測器6、第三電磁閥11和一氧化碳檢測器12、第四電磁閥16和二氧化硫檢測器17會合后，即可進行分解產物&S、C0、和的檢測，檢測結束后的廢氣經第二四通管18后流入凈化裝置40凈化后由排空口 41排空，完成本次分解產物檢測過程。4、分解產物超濃度時的檢測功能
(1)分解產物超濃度時的檢測
當對故障氣體或分解產物檢測時的濃度超標時(比如SO2濃度超過30 μ L/L時)，自動切斷第一電磁閥15，截斷分解產物進氣回路，啟動輔助測量回路將稀釋氣通過稀釋進樣口 7、第四針型閥8、第五電磁閥9、第四流量計10的末端與第一電磁閥15的末端并聯，起到稀釋原有采樣氣的作用。稀釋氣配比合適后，再打開第一電磁閥15，用稀釋氣稀釋樣氣混合進樣的方式檢測分解產物，并通過換算得出各分解產物的數值；
(2)分解產物超濃度時的管路清洗
測試完成后，關閉第一電磁閥15，將稀釋氣通過稀釋進樣口 7、第四針型閥8、第五電磁閥9、第四流量計10，再流經并聯的三條檢測分路，即第二電磁閥5和硫化氫檢測器6、第三電磁閥11和一氧化碳檢測器12、第四電磁閥16和二氧化硫檢測器17會合后，經第二四通管18后，經過凈化裝置40凈化處理后由排空口 41排空一段時間，完成清洗過程，達到保護分解產物檢測探頭的作用。
權利要求
1.用于電氣設備中六氟化硫氣體質量分析的儀器，包括凈化裝置(40)，其特征在于 還包括分析機構，分析機構由進樣口(1)、溫度檢測支路、分解產物檢測支路的純度檢測支路組成；所述進樣口(1)的出口端通過第一四通管分別連通著溫度檢測支路、分解產物檢測支路和純度檢測支路；所述溫度檢測支路上依次串聯著第一針型閥(2)和第一流量計(3)，第一流量計(3)的出口端連通著第二四通管(18)的第一端口，第一流量計(3)的出口處設有濕度傳感器(4);所述分解產物檢測支路上依次串聯著第二針型閥(13)、第二流量計(14)和第一電磁閥(15)，第一電磁閥(15)的入口上設有空氣泵(21)，第一電磁閥(15)的出口處并聯連通著三條檢測分路的入口，三條檢測分路的出口并聯連通著第二四通管的第二端口 ；所述三條檢測分路分別為硫化氫檢測分路、一氧化碳檢測分路和二氧化硫檢測分路；硫化氫檢測分路上依次串聯著第二電磁閥(5)和硫化氫檢測器(6); —氧化碳檢測分路上依次串聯著第三電磁閥(11)和一氧化碳檢測器(12) ；二氧化硫檢測分路上依次串聯著第四電磁閥(16)和二氧化硫檢測器(17)；由依次串聯的稀釋進樣口(7)、第四針型閥(8)、第五電磁閥(9)、第四流量計(10)組成超濃度輔助測量支路，其中第三流量計(10)的出口與第一電磁閥(15)的出口并聯；所述純度檢測支路上依次串聯著第一壓力傳感器(19)、第三針型閥(20)、第三流量計 (22),第二流量計(22)的出口連接著自帶定量管的六通閥(30)第三端口，自帶定量管的六通閥(30)的第四端口分別與硫化氫檢測器(6)的出口、一氧化碳檢測器(12)的出口、二氧化硫檢測器(17)的出口并聯后連通著第二四通管(18)的第二端口 ；第二四通管(18)的第三端口依次連通著單向閥(24)和色譜柱(31)，色譜柱(31)的出口連通著自帶定量管的六通閥(30)第六端口，自帶定量管的六通閥(30)第一端口依次連通著第五流量計(28)、第二壓力傳感器(27)、第五針型閥(26)、穩壓閥(25)、傳感器轉換器 (36 )和氦氣瓶(39 )，形成純度檢測時的載氣回路；穩壓閥(25 )的進口和傳感器轉換器(36 ) 的出口之間串聯著載氣開關(33)，傳感器轉換器(36)上分別設有低壓傳感器(34)和高壓傳感器(35)，氦氣瓶(39)的進口上串聯著充氣開關(38)和充氣口(37);第四流量計(28)的出口和自帶定量管的六通閥(30)第一端口之間串聯著第一熱導檢測器(29)；色譜柱(31) 的出口和單向閥(24)的進口之間串聯著第二熱導檢測器(32)；所述六通閥(30 )的第2端口和第5端口并聯著定量管(23 )；第二四通管(18 )的第四端口連通著凈化裝置(40 )的進口。
2.根據權利要求1所述的用于電氣設備中六氟化硫氣體質量分析的儀器，其特征在于所述硫化氫檢測器(6)為電化學傳感器。
3.根據權利要求1所述的用于電氣設備中六氟化硫氣體質量分析的儀器，其特征在于所述一氧化碳檢測器(12)為電化學傳感器。
4.根據權利要求1所述的用于電氣設備中六氟化硫氣體質量分析的儀器，其特征在于所述二氧化硫檢測器(17)為電化學傳感器。
5.根據權利要求1所述的用于電氣設備中六氟化硫氣體質量分析的儀器，其特征在于所述空氣泵(21)為12V空氣泵。
全文摘要
本發明涉及用于電氣設備中六氟化硫氣體質量分析的儀器，包括凈化裝置的分析機構，分析機構由進樣口、溫度檢測支路、分解產物檢測支路和純度檢測支路組成；所述進樣口的出口端通過第一四通管分別連通著溫度檢測支路、分解產物檢測支路和純度檢測支路。本發明通過一次試驗可以滿足SF6設備的微水檢測、分解產物分析和純度分析這三個相關標準中重要項目的檢測；通過減少設備的檢測試驗次數，節約了試驗的用氣量，既節能環保又有效地保護了檢測設備自身；同時，它可以被作為便攜式儀器用以現場帶電檢測工作流程，規避停電檢修所造成的影響，也可以被作為試驗室儀器用以離線試驗分析采用。
文檔編號G01N27/26GK102305869SQ20111023130
公開日2012年1月4日 申請日期2011年8月12日 優先權日2011年8月12日
發明者何其明, 杜曉峰, 王允志, 祁炯, 蘇鎮西, 范明豪, 趙也, 陳自年 申請人:安徽省電力科學研究院