一种自动校准热导检测器的变压器油色谱装置与校准方法与流程

1.本发明涉及变压器油色谱设备技术领域，尤其涉及一种自动校准热导检测器的变压器油色谱装置与校准方法。


背景技术：

2.变压器等油浸电力设备的安全稳定运行对保障供电可靠具有重要意义，油色谱检测分析是油浸式变压设备的重要检测方式之一，通过对特征气体的浓度、比值的分析，可以及时发现变压设备内部出现的过电、过热情况，为故障类型、故障点的推断提供可靠的数据基础。
3.由于热导检测器结构简单，性能稳定，几乎对所有物质都能响应，通用性好，而且线性范围宽，价格便宜等优点，仍是油色谱在线监测系统中使用较多的检测器。但热导检测器易被污染，在使用过一段时间后需进行校准，以使其满足精度要求。
4.传统的变压器在线油色谱装置热导检测器的校准，需要停电后由厂家派专门的技术人员到场检测，或将色谱柱、检测器等核心部件邮寄至厂家或第三方检测机构进行校准，增加了运维工作量，且校准时间长，极大影响了变压器油的在线监测，存在隐藏的安全风险。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种自动校准热导检测器的变压器油色谱装置与校准方法，解决了传统的变压器在线油色谱装置热导检测器的校准时间长且运维工作量较高的技术问题。
6.有鉴于此，本发明第一方面提供了一种自动校准热导检测器的变压器油色谱装置，包括：载气瓶、电控四通阀、标准样气瓶、油色谱监测模块、甲苯注射液、无水乙醇注射液、蒸馏水注射液、第一电控三通阀和检测分析主机；
7.所述载气瓶内装载有氦气，所述载气瓶通过管道与所述电控四通阀的第一端连接；
8.所述标准样气瓶内装载有氮中甲烷气体，所述标准样气瓶通过管道与所述电控四通阀的第二端连接；
9.所述甲苯注射液、所述无水乙醇注射液和所述蒸馏水注射液通过管道均与所述第一电控三通阀的第一端连接；
10.所述第一电控三通阀的第二端通过管道与所述电控四通阀的第三端连接；
11.所述油色谱监测模块内设有填充柱、热导检测器和第二电控三通阀，所述电控四通阀的第四端通过管道与所述填充柱连接，所述填充柱通过管道与所述第二电控三通阀的第一端连接，所述第一电控三通阀的第三端通过管道与所述第二电控三通阀的第二端连接，所述第二电控三通阀的第三端与所述热导检测器连接，所述热导检测器与所述检测分析主机连接。
12.优选地，本装置还包括流量控制阀，所述流量控制阀设于所述载气瓶和所述电控
四通阀之间的管道上。
13.优选地，本装置还包括第三电控三通阀，所述热导检测器通过管道与所述第三电控三通阀的第一端连接，所述所述检测分析主机通过管道与所述第三电控三通阀的第二端连接，所述第三电控三通阀的第三端连接有废液气存储罐。
14.优选地，本装置还包括：pc端，所述检测分析主机与所述pc端连接。
15.第二方面，本发明还提供了一种自动校准热导检测器的变压器油色谱装置的校准方法，应用上述的自动校准热导检测器的变压器油色谱装置，包括以下步骤：
16.s1、根据检测分析主机发出的清洗指令，控制电控四通阀的第一端和第二端的气阀关闭，开启第一电控三通阀和第二电控三通阀，通过甲苯注射液、无水乙醇注射液和蒸馏水注射液依次向热导检测器注射预设体积的甲苯、无水乙醇、蒸馏水；
17.s2、打开电控四通阀的第一端的气阀，以预设流速向所述热导检测器通入氦气，以吹出所述热导检测器中的杂质和残液；
18.s3、关闭电控四通阀的第三端，开启所述电控四通阀的第四端，关闭第二电控三通阀的第二端，通过控制填充柱和所述热导检测器的温度升至预设温度，通入预设体积的氦气至所述热导检测器中，直至所述检测分析主机所检测到的油色谱的基线稳定为止，下达清洗完毕指令；
19.s4、根据所述检测分析主机发出的校准指令，开启电控四通阀的第二端的气阀，并通过标准样气瓶向所述热导检测器通入氮中甲烷气体，获取所述热导检测器的灵敏度与油色谱的基线噪声；
20.s5、根据所述热导检测器的灵敏度与油色谱的基线噪声计算所述热导检测器的检测限值；
21.s6、判断所述检测限值是否大于预设的检测限阈值，若判断所述检测限值大于预设的检测限阈值，则重新执行步骤s1，若判断所述检测限值不大于预设的检测限阈值，则校准完成。
22.优选地，通过标准样气瓶向所述热导检测器通入氮中甲烷气体，获取所述热导检测器的灵敏度与油色谱的基线噪声的步骤具体包括：
23.通过标准样气瓶向所述热导检测器通入氮中甲烷气体，获取所述热导检测器的灵敏度为，
24.s＝afc/w
25.式中，s为灵敏度，a为氮中苯峰面积算术平均值，fc为校正后的载气流速，w是氮中甲烷的进样量；
26.获取在预设时间内的油色谱中的基线中噪声最大峰的峰高值对应的值作为油色谱的基线噪声。
27.优选地，步骤s5具体包括：
28.通过下式根据所述热导检测器的灵敏度与油色谱的基线噪声计算所述热导检测器的检测限值为，
29.d＝2n/s
30.式中，d为热导检测器的检测限值，n为油色谱的基线噪声，s为热导检测器的灵敏度。
31.优选地，步骤s6之前还包括：
32.重复执行步骤s3～s5若干次，求解所述热导检测器的检测限值的平均值，以所述热导检测器的检测限值的平均值作为步骤s6中的检测限值。
33.从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
34.本发明提供的自动校准热导检测器的变压器油色谱装置通过检测分析主机下达清洗和校准指令后，通过甲苯注射液、无水乙醇注射液和蒸馏水注射液对热导检测器进行清洗，再通过载气瓶向热导检测器通入载气进行吹气，以吹出热导检测器中的杂质和残液，待清洗完毕后，通过标准样气瓶向热导检测器通入氮中甲烷气体，从而对热导检测器进行校准，实现对热导检测器进行自动清洗和校准，极大的缩短了热导检测器的校准时间和运维工作量。
35.上述校准方法应用上述的自动校准热导检测器的变压器油色谱装置，通过检测分析主机下达清洗和校准指令后，通过甲苯注射液、无水乙醇注射液和蒸馏水注射液对热导检测器进行清洗，再通过载气瓶向热导检测器通入载气进行吹气，以吹出热导检测器中的杂质和残液，待清洗完毕后，通过标准样气瓶向热导检测器通入氮中甲烷气体，获取热导检测器的灵敏度与油色谱的基线噪声，根据热导检测器的灵敏度与油色谱的基线噪声计算热导检测器的检测限值，比较检测限值和预设的检测限阈值的大小关系，从而对热导检测器进行校准，实现对热导检测器进行自动清洗和校准，极大的缩短了热导检测器的校准时间和运维工作量。
附图说明
36.图1为本发明实施例提供的一种自动校准热导检测器的变压器油色谱装置的结构示意图；
37.图2为本发明实施例提供的一种自动校准热导检测器的变压器油色谱装置的校准方法的流程图。
具体实施方式
38.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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，都属于本发明保护的范围。
39.为了便于理解，请参阅图1，本发明提供的一种自动校准热导检测器的变压器油色谱装置，包括：载气瓶1、电控四通阀2、标准样气瓶3、油色谱监测模块6、甲苯注射液10、无水乙醇注射液11、蒸馏水注射液12、第一电控三通阀9和检测分析主机7；
40.载气瓶1内装载有氦气，载气瓶1通过管道与电控四通阀2的第一端连接；
41.其中，氦气的纯度优于99.999％。
42.标准样气瓶3内装载有氮中甲烷气体，标准样气瓶3通过管道与电控四通阀2的第二端连接；
43.其中，氮中甲烷气体的浓度10～100μmol/mol。
44.甲苯注射液10、无水乙醇注射液11和蒸馏水注射液12通过管道均与第一电控三通
阀9的第一端连接；
45.第一电控三通阀9的第二端通过管道与电控四通阀2的第三端连接；
46.油色谱监测模块6内设有填充柱4、热导检测器5和第二电控三通阀13，电控四通阀2的第四端通过管道与填充柱4连接，填充柱4通过管道与第二电控三通阀13的第一端连接，第一电控三通阀9的第三端通过管道与第二电控三通阀13的第二端连接，第二电控三通阀13的第三端与热导检测器5连接，热导检测器5与检测分析主机7连接。
47.需要说明的是，本装置对热导检测器5的自动校准的工作过程包括：
48.1)根据检测分析主机7发出的清洗指令，控制电控四通阀2的第一端和第二端的气阀关闭，开启第一电控三通阀9和第二电控三通阀13，通过甲苯注射液10、无水乙醇注射液11和蒸馏水注射液12依次向热导检测器5注射预设体积的甲苯、无水乙醇、蒸馏水。
49.其中，当检测分析主机7检测出基线波动较大时(即已超出了所设定波动范围的阈值)，或者已到了所设定的校准时间，检测分析主机7发出清洗指令。
50.其中，依次注射甲苯、无水乙醇、蒸馏水各50ml，反复注入10次。
51.2)打开电控四通阀2的第一端的气阀，以预设流速向热导检测器5通入氦气，以吹出热导检测器5中的杂质和残液；
52.其中，以流速5ml/min缓慢通入氦气，吹出杂质和残液。
53.3)、关闭电控四通阀2的第三端，开启电控四通阀2的第四端，关闭第二电控三通阀13的第二端，通过控制填充柱4和热导检测器5的温度升至预设温度，通入预设体积的氦气至热导检测器5中，直至检测分析主机7所检测到的油色谱的基线稳定为止，下达清洗完毕指令；
54.其中，控制填充柱4温升到200℃，热导检测器5的温度升到250℃，通入比分析操作气流大1～2倍的载气，直到基线稳定为止，也即基线波动小于所设定波动范围的阈值，清洗完毕。
55.4)根据检测分析主机7发出的校准指令，开启电控四通阀2的第二端的气阀，并通过标准样气瓶3向热导检测器5通入氮中甲烷气体，获取热导检测器5的灵敏度与油色谱的基线噪声；
56.其中，还通过将载气流量控制在5ml/min。
57.其中，获取热导检测器5的灵敏度为，
58.s＝afc/w
59.式中，s为灵敏度，a为氮中苯峰面积算术平均值，fc为校正后的载气流速，w是氮中甲烷的进样量；
60.其中，氮中苯峰面积算术平均值是连续测量7次计算氮中苯峰面积后求得的平均值，氮中甲烷的进样量由标准样气浓度决定，校正后的载气流速fc＝载气流量*(273+填充柱温)/(273+室温)。
61.获取在预设时间内的油色谱中的基线中噪声最大峰的峰高值对应的值作为油色谱的基线噪声。
62.5)根据热导检测器5的灵敏度与油色谱的基线噪声计算热导检测器5的检测限值。
63.检测限值的计算公式为，
64.d＝2n/s
65.式中，d为热导检测器5的检测限值，n为油色谱的基线噪声，s为热导检测器5的灵敏度。
66.6)判断检测限值是否大于预设的检测限阈值，若判断检测限值大于预设的检测限阈值，则重新执行步骤1)，若判断检测限值不大于预设的检测限阈值，则校准完成。
67.在一个示例中，持续上述校准，求解3次获得的检测限的平均值xd，当xd≤10ppm则校准完成，若xd≥10ppm，则需再重复清洗程序并进行校准工序。
68.在一个具体实施例中，本装置还包括流量控制阀，流量控制阀设于载气瓶1和电控四通阀2之间的管道上。
69.在一个具体实施例中，本装置还包括第三电控三通阀14，热导检测器5通过管道与第三电控三通阀14的第一端连接，检测分析主机7通过管道与第三电控三通阀14的第二端连接，第三电控三通阀14的第三端连接有废液气存储罐15。
70.在一个具体实施例中，本装置还包括：pc端8，检测分析主机7与pc端8连接。
71.本实施例提供了一种自动校准热导检测器的变压器油色谱装置，通过检测分析主机7下达清洗和校准指令后，通过甲苯注射液10、无水乙醇注射液11和蒸馏水注射液12对热导检测器进行清洗，再通过载气瓶1向热导检测器通入载气进行吹气，以吹出热导检测器中的杂质和残液，待清洗完毕后，通过标准样气瓶3向热导检测器通入氮中甲烷气体，从而对热导检测器进行校准，实现对热导检测器进行自动清洗和校准，极大的缩短了热导检测器的校准时间和运维工作量。
72.以上为本发明提供的一种自动校准热导检测器的变压器油色谱装置的实施例的详细描述，以下为本发明提供的一种自动校准热导检测器的变压器油色谱装置的校准方法的实施例的详细描述。
73.为了便于理解，请参阅图2，本发明提供的一种自动校准热导检测器的变压器油色谱装置的校准方法，应用上述的自动校准热导检测器的变压器油色谱装置，包括以下步骤：
74.s1、根据检测分析主机发出的清洗指令，控制电控四通阀的第一端和第二端的气阀关闭，开启第一电控三通阀和第二电控三通阀，通过甲苯注射液、无水乙醇注射液和蒸馏水注射液依次向热导检测器注射预设体积的甲苯、无水乙醇、蒸馏水；
75.s2、打开电控四通阀的第一端的气阀，以预设流速向热导检测器通入氦气，以吹出热导检测器中的杂质和残液；
76.s3、关闭电控四通阀的第三端，开启电控四通阀的第四端，关闭第二电控三通阀的第二端，通过控制填充柱和热导检测器的温度升至预设温度，通入预设体积的氦气至热导检测器中，直至检测分析主机所检测到的油色谱的基线稳定为止，下达清洗完毕指令；
77.s4、根据检测分析主机发出的校准指令，开启电控四通阀的第二端的气阀，并通过标准样气瓶向热导检测器通入氮中甲烷气体，获取热导检测器的灵敏度与油色谱的基线噪声；
78.s5、根据热导检测器的灵敏度与油色谱的基线噪声计算热导检测器的检测限值；
79.s6、判断检测限值是否大于预设的检测限阈值，若判断检测限值大于预设的检测限阈值，则重新执行步骤s1，若判断检测限值不大于预设的检测限阈值，则校准完成。
80.在一个具体实施例中，通过标准样气瓶向热导检测器通入氮中甲烷气体，获取热导检测器的灵敏度与油色谱的基线噪声的步骤具体包括：
81.通过标准样气瓶向热导检测器通入氮中甲烷气体，获取热导检测器的灵敏度为，
82.s＝afc/w
83.式中，s为灵敏度，a为氮中苯峰面积算术平均值，fc为校正后的载气流速，w是氮中甲烷的进样量；
84.获取在预设时间内的油色谱中的基线中噪声最大峰的峰高值对应的值作为油色谱的基线噪声。
85.在一个具体实施例中，步骤s5具体包括：
86.通过下式根据热导检测器的灵敏度与油色谱的基线噪声计算热导检测器的检测限值为，
87.d＝2n/s
88.式中，d为热导检测器的检测限值，n为油色谱的基线噪声，s为热导检测器的灵敏度。
89.在一个具体实施例中，步骤s6之前还包括：
90.重复执行步骤s3～s5若干次，求解热导检测器的检测限值的平均值，以热导检测器的检测限值的平均值作为步骤s6中的检测限值。
91.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
92.本方法通过检测分析主机下达清洗和校准指令后，通过甲苯注射液、无水乙醇注射液和蒸馏水注射液对热导检测器进行清洗，再通过载气瓶向热导检测器通入载气进行吹气，以吹出热导检测器中的杂质和残液，待清洗完毕后，通过标准样气瓶向热导检测器通入氮中甲烷气体，获取热导检测器的灵敏度与油色谱的基线噪声，根据热导检测器的灵敏度与油色谱的基线噪声计算热导检测器的检测限值，比较检测限值和预设的检测限阈值的大小关系，从而对热导检测器进行校准，实现对热导检测器进行自动清洗和校准，极大的缩短了热导检测器的校准时间和运维工作量。
93.在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
94.作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
95.另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
96.所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式
体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以通过一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(英文全称：read-only memory，英文缩写：rom)、随机存取存储器(英文全称：randomaccess memory，英文缩写：ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
97.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。