[發明專利]用于溶解氣體分析應用的選擇性氫氣提取的方法和系統

在審

• 申請號: 201611129251.5
• 申請日: 2016-12-09
• 公開（公告）號: CN107014984A
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發明（設計）人: J.C.亨特;G.布萊克
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: G01N33/28
• 分類號: G01N33/28
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 嚴志軍,鄧雪萌

技術領域

本公開涉及檢測和測量溶解在油中的氣體的濃度，且更具體而言，涉及用于變壓器油中的溶解氣體分析的選擇性氫氣提取的系統和方法。

背景技術

溶解氣體分析(DGA)是可用于分析絕緣油中的氣體的程序。絕緣油可用在變壓器中。DGA可包括確定變壓器的絕緣油中的氣體的類型、氣體的濃度、和氣體產生速率。DGA的結果可指示變壓器中的電氣故障，且可用于預測變壓器的擊穿。

用于研究變壓器油中的氫氣濃度的現有方法通常涉及采用變壓器油的探頭。溶解在變壓器油中的氣體可使用具有氫傳感器的氣相色譜儀來提取和分析。一般來說，用于確定氫濃度的氫傳感器被已知為對其他氣體(諸如一氧化碳、乙烯、和乙炔)交互敏感。因此，由氫傳感器測量的氫濃度可受到例如一氧化碳的濃度的影響。氫氣傳感器(例如，電氣化學傳感器)還因潮濕環境中的較差性能而眾所周知。另外，潮濕環境可降低氫氣傳感器的壽命。

變壓器油中的氫濃度的精確確定對于確定變壓器的健康狀態而言是重要的。如果氫測量受到對其他氣體的交互敏感度的影響，則此種確定的精度將降低。

發明內容

本公開涉及用于變壓器油中的溶解氣體分析的選擇性氫氣提取的系統和方法。某些實施例可有助于溶解在變壓器油中的氫濃度的精確測量。

根據本公開的一個實施例，提供用于選擇性地提取溶解在油中的氫氣的方法。該方法可包括選擇選擇性可滲透膜，該選擇性可滲透膜具有可操作成使通過氫氣傳感器進行的溶解在油中的另外的氣體的檢測極小化的氫特性和厚度。對另外的氣體交互敏感的氫氣傳感器可位于傳感器室內側。該方法可在油與傳感器室之間的接觸點處設置選擇性可滲透膜。

在本公開的某些實施例中，該選擇性可滲透膜包括聚酰亞胺。溶解在油中的另外的氣體可包括以下中的至少一種：一氧化碳、乙炔、和乙烯。該選擇性可滲透膜的厚度和氫特性可進一步選擇成產生用于氫氣傳感器的可測量氫信號。該選擇性可滲透膜的厚度可基于該選擇性可滲透膜和油的接觸面積來選擇。在本公開的某些實施例中，氫氣傳感器對另外的氣體的相對交互敏感度可降低至小于百分之3。

在本公開的某些實施例中，方法可包括應用另外的膜。該另外的膜可附接于該選擇性可滲透膜且能夠將該選擇性可滲透膜粘結于多孔金屬表面。在本公開的某些實施例中，該另外的膜包括氟代烴。

在本公開的某些實施例中，該方法包括通過將該另外的膜用作粘附層且施加壓力和溫度而將該選擇性可滲透膜附接于多孔金屬盤。該多孔金屬盤可操作成相對油的壓力對該選擇性可滲透膜和該另外的膜提供支撐。多孔盤可層疊，以保護該選擇性可滲透膜和該另外的膜免于暴露至真空。

根據本公開的另一個實施例，提供用于選擇性地提取溶解在油中的氫氣的系統。示例系統包括設置在油與傳感器室之間的接觸點處的選擇性可滲透膜。該選擇性可滲透膜具有一定的氫特性和厚度。該氫特性和厚度可被選擇成使通過氫氣傳感器進行的溶解在油中的另外的氣體的檢測極小化。氫氣傳感器可位于該傳感器室中且對另外的氣體交互敏感。

在本公開的某些實施例中，該選擇性可滲透膜包括聚酰亞胺。溶解在油中的另外的氣體可包括以下中的至少一種：一氧化碳、乙炔、和乙烯。該氫特性和厚度可被選擇成獲得可測量氫信號。該選擇性可滲透膜的厚度可基于該選擇性可滲透膜和油的接觸面積來選擇。在本公開的一些實施例中，氫氣傳感器對該另外的氣體的相對交互敏感度可降低至小于百分之3。

在本公開的某些實施例中，該系統可包括另外的膜。該另外的膜可附接于該選擇性可滲透膜且能夠將該選擇性可滲透膜粘結于多孔金屬表面。在一些實施例中，該另外的膜包括氟代烴。

在本公開的某些實施例中，該系統包括多孔金屬盤。該多孔金屬盤可通過將該另外的膜用作粘附層且通過施加壓力和溫度而粘結于該選擇性可滲透膜。該多孔金屬盤可操作成相對油的壓力對該選擇性可滲透膜和另外的膜提供支撐。多孔盤可層疊，以保護該選擇性可滲透膜和另外的膜免于暴露至真空。

本發明的第一技術方案提供了一種用于選擇性地提取溶解在油中的氫氣的方法，所述方法包括：選擇選擇性可滲透膜，所述選擇性可滲透膜具有可操作成使通過氫氣傳感器進行的溶解在油中的另外的氣體的檢測極小化的氫特性和厚度，所述氫氣傳感器對所述另外的氣體交互敏感且與傳感器室相關聯；以及在所述油與所述傳感器室之間的接觸點處設置所述選擇性可滲透膜。

本發明的第二技術方案是在第一技術方案中，所述選擇性可滲透膜包括聚酰亞胺。

本發明的第三技術方案是在第一技術方案中，所述另外的氣體包括以下中的至少一種：一氧化碳、乙炔、和乙烯。