专利名称：用于在线监测的变压器油中溶解气体脱出的膜装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种气体在线分离膜装置，特别涉及一种壳程式变压器油中溶解气体 在线分离膜装置。
背景技术：
变压器油在线监测系统属于新兴技术领域。传统的变压器油故障诊断是在现场 取到大型充油变压器本体内的油样品后带回实验室进行离线的色谱分析，通过测量绝缘油 中溶解气体各组分含量来监测变压器运行状况，整个过程分析周期相对在线监测来说耗时 长，运输距离远，人力物力投入大。随着科学技术的发展，对变压器运行状态的监控采用在 线监测手段无疑是一种省时省力，智能化程度高的方法。变压器油中溶解的故障气体包括氢气H2、甲烷ch4、乙烷C2H6、乙烯C2H4、乙炔C2H2、 一氧化碳Co、二氧化碳CO2，这些故障气体的来源有(1)绝缘油的分解绝缘油是由许多不 同分子量的碳氢化合物组成，在变压器内的高温和局部放电等条件下，油分子化学键断裂 重排产生气体；(2)固体绝缘材料的分解变压器内的固体绝缘材料也含有有机物，在高温 下也会发生化学反应产生气体；(3)油中的水份、油漆、光照等也会带来气体。对于这些故 障气体较为普遍的方法是用离线机械震荡法将故障气体脱出再供色谱分析，这样涉及到脱 气装置的密封性是否良好，人为操作环节造成的分析结果误差等不利因素。自动化、智能化是电力系统发展的方向，变压器油中溶解气体在线监测系统的出 现减少了人为操作的环节，其中的自动脱气系统很好的避免了实验室人工震荡脱气产生的 误差。
发明内容
本发明提供一种用于在线监测的变压器油中溶解气体脱出的膜装置，该装置为变 压器油在线监测系统中的一个组成部分。一种变压器油中溶解气体在线分离膜装置，主 要包括气室前盖，气室后盖、油室壳体，套筒、超细管；所述气室后盖设置在所述油室壳体 上，气室前盖固定在气室后盖上，所述气室前盖内为气室，气室前盖的顶端设置有进气口， 气室前盖侧壁设置有出气口，所述气室被与之同心的套筒分成内圈和外圈；所述超细管成 “U”状设置在油室壳体内，超细管的一端与气室内圈气联通，另一端与气室外圈气联通；在 进气接头-气室内圈-超细管内-气室外圈-出气接头之间形成气体循环通路；所述油室 壳体的侧壁上设置有进油口和出油口，油室壳体与外界之间实现密封；所述气室与外界之 间为气密封，所述气室内圈与外圈之间为隔离状态，两者之间气体不连通。进一步，所述在线分离膜装置还包括超细管固定装置；所述超细管固定装置包括 两个相同的，镜像设置的金属支撑件，和设置在两个金属支撑件之间的橡胶片，所述金属支 撑件和橡胶片上均设置有同心设置的三圈小通孔的圆盘，内圆孔圈的圆孔数和中圆孔圈的 圆孔数之和应等于外圆孔圈的圆孔数，其中圆孔圈的直径小于所述套筒直径，所述外圆孔 圈的直径大于所述套筒直径。
进一步，所述超细管的一端设置在所述内圆孔圈或中圆孔圈中的某个圆孔内，另 一端设置在外圆孔圈的某个圆孔内。进一步，所述金属支撑件的一个表面上还设置有环形凸榫。进一步，所述出气口和进气口均设置有Swagelok卡套接头。进一步，所述气室前盖的侧壁上还设置有采样口，所述采样口上也设置有 Swagelok卡套接头。 进一步，所述进油口和出油口上均设置有Swagelok卡套接头。进一步，所述超细管的材质为聚四氟乙烯PTFE。进一步，所述油室壳体侧面底部设置有安装卡槽，所述安装卡槽与安装卡扣配合 将在线分离膜装置固定到其他设备上，所述安装卡扣在所述安装卡槽内自由滑动，沿卡扣 安装孔圆心半径任意位置安装。本发明中的在线监测的变压器油中溶解气体脱出的膜装置专用于溶解于油气体 的脱出，其工作时无损耗，不产生二次污染，能在短时间内将油中溶解气体脱出，为在线监 测系统提供实时气体分析。
图1为变压器油中溶解气体在线分离膜装置； 图2为气室前盖结构示意图3为气室后盖结构示意图； 图4为油室壳体结构示意图； 图5为支撑件的结构俯视图； 图6为图5中A-A剖视图。
具体实施例方式如图1中所示，变压器油中溶解气体在线分离膜装置主要包括气室前盖3，气室 后盖4、油室壳体6，套筒1、超细管固定装置和超细管9。如图2中所示，气室前盖3为一端开口、一端封闭的具有一定高度的筒状物，其内 部形成一个圆柱形的气室。气室前盖3的侧壁上设置有出气口 2和采样口 14，两个口沿气 室前盖3的径向对称设置；其封闭端的端面中心位置设置一个进气口 15 ；其开口端还设置 有安装用的凸缘。出气口 2、采样口 14和进气口 15上均设置有Swagelok不锈钢卡套接头， 卡套接头通过NPT螺纹或者焊接在气室前盖3上。在气室前盖3开口端侧壁的端面上，沿 周向设置有环形凹槽31，在环形凹槽内设置有0型密封圈13，用于气室前盖3的气密封。如图3所示，气室后盖4为一端开口、一端封闭的具有一定高度的筒状物，其封闭 端的端面上设置有通孔，并在其封闭端内表面设置有环形凹槽41，凹槽41内设置有0型密 封圈42。以保证油室壳体6内的油不能外泄.在气室后盖4的开口端还设置有安装用的凸 缘。如图4中所示，油室壳体6为上端开口，底部封闭的具有一定高度的筒状物，其开 口端带有装配用凸缘，凸缘上设置有环形凹槽61，凹槽61内设置有密封圈17，以保证油室 与外界之间的密封。在油室壳体6侧壁上设置有出油口 10和进油口 7 ；两个口沿油室壳体6的径向对称设置，进油口 7和出油口 10均可以通过NPT螺纹或者焊接的方式安装Swagelok 不锈钢卡套接头或其他种类接头。油室壳体6的侧壁外表面，靠近底部处还设置有一圈安 装卡槽62，用于安装卡扣8。卡扣8与安装卡槽62配合将脱气膜装置与其他设备连接，卡 扣8可以在安装卡槽62内自由滑动，沿卡扣安装孔圆心半径任意位置安装。
超细管固定装置由金属支撑件5、11和橡胶成形件12组成，两个金属支撑件5、11 的结构相同，如图5、6中所示，为具有一定厚度、中间带有同心设置的三圈小圆孔52、5354 的圆盘，并且在其一个表面上还设置有环形凸榫51，金属支撑件5、11上的小圆孔均为通 孔，内圆孔圈52圆孔数nl和中圆孔圈53圆孔数n2之和应等于外圆孔圈54的圆孔数n3, 即nl+n2= n3。。橡胶成形件12为与两个金属支撑件5、11大小相同，具有一定厚度的氟硅 橡胶成型件，并在相应位置也带有与金属支撑件5、11相同的三圈小圆通孔。装配时，两个 金属支撑件5、11作镜像安装，不带有凸榫的一面相对，橡胶成形件12设置在两个金属支撑 件5、11之间，三者上的小圆孔对齐，装配后由三者组成的超细管固定装置的上、下表面带 有凸榫和三圈小圆通孔。 如图1所示，若干超细管9组成若干个超细管束，每束超细管都弯成“U”状，安装在 有两个金属支撑件5、11与橡胶成形件12构成的超细管固定装置上。具体的安装方式为 一束超细管9的一端插入超细管固定装置内圈或中圈的某个圆孔内，并与超细管固定装置 的上表面平齐，另一端插入外圈的某个圆孔内，也与超细管固定装置的上表面平齐。超细管 束的长度应根据油室壳体6的高度来设定，使超细管束设置在油室壳体6后，其“U”型底部 接近油室壳体底面。如图1所示，气室后盖4设置在油室壳体6上，超细管固定装置设置在气室后盖4 中，金属支撑件11上的凸榫51卡在气室后盖4端面的凹槽41中。超细管9通过气室后盖 4底部的通孔穿出，位于油室壳体6内。气室前盖3设置在气室后盖4上，并通过其开口端 的凸缘与气室后盖4和油室壳体6固定。气室前盖3的内部，设置有一个与气室前盖3同 心的套筒1，将气室前盖3与气室后盖4安装好后，套筒1将气室前盖3内形成的气室分为 内圈3 和外圈32b，套筒1的直径大于金属支撑件5、11的中圆孔圈的直径，小于外圆孔圈 的直径，气室内圈3 和外圈32b外圈之间气体不连通。可使气体在又进气接头15-气室 内圈32a-超细管9内部-气室外圈32b-出气接头2形成气体循环通路中流动。气室前盖 3凹槽31内的0型圈确保气室的密封，使气室内的气体不会泄漏。超细管9，其两个开口端 都设置在超细管固定装置中，并且其开口端被金属支撑件5、11和氟硅橡胶成型件12组合 密封住，金属支撑件5上的凸榫51卡在气室前盖3的凹槽31内。使油室内的油不能泄漏 到气室中。本发明中的超细管为高分子材料Ρ Ε，优选为聚四氟乙烯PTFE超细管。MElO脱气膜工作方式。1、变压器油从油室壳体6的进油口 7进入到油室壳体6中，由出油口 10排出，在 油室壳体内的变压器油始终更新；变压器油中溶解的气体渗透到浸没油室壳体6变压器油 内超细管9中，并在超细管9中存储起来。2、当在油室壳体6的进油口 7和出油口 10之间循环的变压器油达到一定数量，变 压器油中溶解的气体完全渗透到超细管9中后，关闭进油口 7和出油口 10，开启进气接头 15，向套筒1内机气室内圈32a中吹气，将超细管9和套筒1内存储的变压器油中的气体，通过超细管9吹到气室的外圈中，打开出气接头2，将外圈32b中的混合气体输出到相关设 备中进行测量和分析。如此循环，实现在线进行变压器油中溶解气体的在线分离。在上述气体分离过程中，可通过采样接头14人工对气室外圈内的气体进行采样 分析。本发明原理当变压器油中溶解气体含量改变以后，油室壳体内的油实时被更新， 立即也发生同样的改变。此时与超细管内气体存在浓度差，在浓差压力作用下，气体分子会 从油中通过高分子材料PTFE超细管壁渗透扩散到管内，被循环到气室，达到一个动态的实 时更新。
权利要求
1.一种在线监测的变压器油中溶解气体脱出的膜装置，其特征为，主要包括气室前 盖，气室后盖、油室壳体，套筒、超细管；所述气室后盖设置在所述油室壳体上，气室前盖固 定在气室后盖上，所述气室前盖内为气室，气室前盖的顶端设置有进气接头，气室前盖侧 壁设置有出气接头，所述气室被与之同心的套筒分成内圈和外圈；所述超细管成“U”状设 置在油室壳体内，超细管的一端与气室内圈气联通，另一端与气室外圈气联通；在进气接 头-气室内圈-超细管内-气室外圈-出气接头之间形成气体循环通路；所述油室壳体的 侧壁上设置有进油口和出油口，油室壳体与外界之间实现密封；所述气室与外界之间为气 密封，所述气室内圈与外圈之间为隔离状态，两者之间气体不连通。
2.根据权利要求1中所述在线监测的变压器油中溶解气体脱出的膜装置，其特征为， 所述在线分离膜装置还包括超细管固定装置；所述超细管固定装置包括两个相同的，镜 像设置的金属支撑件，和设置在两个金属支撑件之间的橡胶片，所述金属支撑件和橡胶片 上均设置有同心设置的三圈小通孔的圆盘，内圆孔圈的圆孔数和中圆孔圈的圆孔数之和应 等于外圆孔圈的圆孔数，其中圆孔圈的直径小于所述套筒直径，所述外圆孔圈的直径大于 所述套筒直径。
3.根据权利要求2所述在在线监测的变压器油中溶解气体脱出的膜装置，其特征为， 所述超细管的一端设置在所述内圆孔圈或中圆孔圈中的某个圆孔内，另一端设置在外圆孔 圈的某个圆孔内。
4.根据权利要求2所述在在线监测的变压器油中溶解气体脱出的膜装置，其特征为， 所述金属支撑件的一个表面上还设置有环形凸榫。
5.根据权利要求1中所述在线监测的变压器油中溶解气体脱出的膜装置，其特征为， 所述出气接头和进气接头均为Swagelok卡套接头。
6.根据权利要求1中所述在线监测的变压器油中溶解气体脱出的膜装置，其特征为， 所述气室前盖的侧壁上还设置有采样接头，所述采样接头为Swagelok卡套接头。
7.根据权利要求1中所述在线监测的变压器油中溶解气体脱出的膜装置，其特征为， 所述进油口和出油口上均设置有SwageIok卡套接头。
8.根据权利要求1中所述在线监测的变压器油中溶解气体脱出的膜装置，其特征为， 所述超细管的材质为聚四氟乙烯PTFE。
9.根据权利要求1所述在线监测的变压器油中溶解气体脱出的膜装置，其特征为，所 述油室壳体侧面底部设置有安装卡槽，所述安装卡槽与安装卡扣配合将在线分离膜装置固 定到其他设备上，所述安装卡扣在所述安装卡槽内自由滑动，沿卡扣安装孔圆心半径任意 位置安装。
全文摘要
一种在线监测的变压器油中溶解气体脱出的膜装置，主要包括气室前盖，气室后盖、油室壳体，套筒、超细管；所述气室后盖设置在所述油室壳体上，气室前盖固定在气室后盖上，所述气室前盖内为气室，气室前盖的顶端设置有进气接头，气室前盖侧壁设置有出气接头，所述气室被与之同心的套筒分成内圈和外圈；所述超细管成“U”状设置在油室壳体内，超细管的一端与气室内圈气联通，另一端与气室外圈气联通；在进气接头-气室内圈-超细管内-气室外圈-出气接头之间形成气体循环通路；所述油室壳体的侧壁上设置有进油口和出油口，油室壳体与外界之间实现密封；所述气室与外界之间为气密封，所述气室内圈与外圈之间为隔离状态，两者之间气体不连通。
文档编号B01D63/06GK102139185SQ20101061647
公开日2011年8月3日 申请日期2010年12月31日 优先权日2010年12月31日
发明者安晨光, 曹建, 梁轩伟, 邢升 申请人:北京华电云通电力技术有限公司