[發明專利]基于中空纖維膜的油氣滲透的試驗裝置以及油氣滲透實驗方法

有效

• 申請號: 201410362841.7
• 申請日: 2014-07-28
• 公開（公告）號: CN104155227A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 陳偉根;熊友強;王有元;劉志強;周渠;鄒經鑫;萬福
• 申請（專利權）人: 重慶大學;武漢四方光電科技有限公司
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 重慶華科專利事務所 50123
• 代理人: 康海燕

技術領域

本發明屬于電氣設備絕緣在線監測與故障診斷領域，特別涉及一種基于中空纖維膜的用于在變壓器油中溶解氣體在線分析過程中將油氣進行高效率分離的實驗裝置。

背景技術

電力變壓器作為電能傳輸和配送過程中能量轉換的核心，是設備安全運行中最重要和最關鍵的設備。變壓器的嚴重事故會導致電力供應的中斷，并造成巨大的經濟損失。研究表明，變壓器由內絕緣問題引發的變壓器故障占主要部分。運行時變壓器油中溶解氣體的類別、含量以及變化趨勢能有效反映出變壓器的運行狀態；跟蹤監測變壓器油中溶解氣體的變化，監視變壓器的運行狀況對確保變壓器安全運行具有積極作用。因此，對變壓器油中溶解氣體在線監測繼續進行深入研究十分必要。

由于直接測量油中微量故障特征氣體的傳感器還沒有出現，從油中高效滲透出溶解氣體便成為故障檢測和分析的前提，對其進行研究具有重要的現實意義和實用價值。本發明在進行油氣滲透特性研究的基礎上，提出了基于中空纖維膜的氣體滲透實驗裝置，由油氣滲透裝置分離出的多組分氣體在載氣的推動下進入置于恒溫箱內的色譜柱并進行混合氣體的分離。開展了變壓器油中多組分混合氣體監測特性試驗，通過分析樣氣量、載氣流速以及溫度對出峰時間和峰形的影響，確定了整體試驗系統的最佳工作參數，實現了變壓器油中混合氣體的有效分離和分別檢測。

真空泵法在常規色譜分析中應用較廣，利用真空泵抽氣來抽取油中溶解氣體，廢油回到變壓器油箱，來實現變壓器油中溶解氣體的在線監測，但該方法常由于現場條件的限制，只能做到四種特征氣體的有效檢測，且抽氣效率會隨使用時間增長而降低，不能滿在線監測的要求

機械振蕩法是20世紀70年代末由我國提出并研究成功的一種脫氣方法，它是基于頂空色譜法原理實現對油中氣體的分析，實際上是一種“部分洗脫法”；采用這種方法儀器設備簡單，操作與維護都很方便，重現性好，靈敏度高，這種方法的不足是測量各個組分氣體濃度時，需要引入氣體分配系數，無法滿足在線監測的要求。

波紋管法是利用電機帶動波紋管反復壓縮，多次抽真空，將油中溶解氣體抽出來，由于每次檢測后積存在波紋管孔隙里的殘油很難完全排出，因而容易造成對下一個油樣的污染。載氣洗脫法是由Galand等人提出來并采用的，其原理是將油樣注入容器后通入載氣鼓泡使載氣和油中氣體進行多次交換與平衡，用載氣置換油中氣體，優點是脫氣率高，脫氣和進樣一次完成，重復性好，缺點是污染油品，不能回收。

動態頂空脫氣技術又稱為吹掃-捕集法，它是對載氣洗脫法的進一步發展。除采用載氣洗脫外，還增加了一個氣體捕集。是指從油中脫出的氣體先由捕集收集起來，要使用時再進行氣體脫附，操作簡單，靈敏度高，但會對油形成一定的污染，導致油不符合回收標準，經濟性較差。

高分子膜法是近年一直被研究的油氣分離方式，一般是由聚四氟乙烯(PIFE)、聚酰亞胺(PI)、聚偏氟乙烯、聚六氟丙烯等材料制成，具有一定的機械強度外，還具有耐油、耐高溫的特性，相比其它脫氣方式成本較低，不對變壓器油產生污染和消耗，但脫氣效率較低，油氣平衡時間一般都在24小時以上，甚至幾天。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的之一是提供一種基于中空纖維膜的油氣滲透出溶解故障氣體用于故障檢測和分析的實驗裝置。

本發明的目的之二是提供一種基于中空纖維膜的油氣滲透出溶解故障氣體用于故障檢測和分析的方法。

本發明的目的一是通過以下技術方案來實現的：

一種基于中空纖維膜的油氣滲透的試驗裝置，包括儲油箱、油氣滲透裝置、溫控裝置和循環裝置；其特征在于：

所述儲油箱通過循環裝置與油氣滲透裝置相連，溫控裝置用于對油氣滲透裝置內部的溫度進行調整。

所述油氣滲透裝置包括立方體結構的油氣滲透箱、安裝在油氣滲透箱壁上的一個或多個加熱棒、設置在油氣滲透箱內部的兩個圓形支架盤以及固定在所述圓形支架盤上的一根或兩根中空纖維膜毛細管；其中，油氣滲透箱箱體左右兩側分別開設有進油口和出油口，頂部開設油氣滲透箱回油口，箱體壁上還設置4個取氣口，所述中空纖維膜毛細管通過取氣口伸出油氣滲透箱；所述循環裝置包括輸油管、回油管、油泵，通過輸油管連接儲油箱出油口和油氣滲透箱的進油口，通過輸油管連接油氣滲透箱出油口和油泵的入口，油泵的出口通過輸油管連接至儲油箱的回油口，通過回油管連接油泵的溢流閥和油氣滲透箱回油口；所述溫控裝置控制加熱棒的加熱功率使得油氣滲透箱內溫度恒定。

其中，所述中空纖維膜毛細管采用聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯和聚六氟丙烯制備：