一種用於GIS設備的SF6氣體採樣裝置的製作方法
2023-09-19 19:50:20 9
本發明涉及一種氣體採樣裝置，特別是公開一種用於GIS設備的SF6氣體採樣裝置，是一種能採集現場GIS設備中具有代表性的六氟化硫導致故障的SF6樣品氣的氣體取樣器，方便採集後再送到實驗室的專用色譜儀上進行氣體組分分析。
背景技術：
SF6具有良好的電氣絕緣性能及優異的滅弧性能，是一種優於空氣和油之間的新一代超高壓絕緣介質材料。電氣工業利用其很高介電強度和良好的滅電弧性能，用作高壓開關、大容量變壓器、高壓電纜和氣體的絕緣材料。但是，六氟化硫氣體在電氣設備中經電暈、火花及電弧作用，還會產生多重有毒、腐蝕性氣體及固體分解產物，如：氟化亞硫醯、氟化硫醯、硫化氫、二氧化硫等。所以，對含六氟化硫氣體的電氣設備必須進行取樣檢測。
然而SF6設備分布在各個現場，設備分散且數量龐大，針對有狀況的設備進行單獨的樣品採集並分析是檢測SF6設備是否異常的一個重要的手段。但是，對於現有技術的普通的取樣器來說，由於取氣鋼瓶內壁對於分解出來的硫化物、氟化物會產生不可逆的吸附作用，從而使得原本含量很低的分解產物無法得到真實的分析。此外，現有技術的取樣過程通常是將洗氣的氣體直接排空，這樣的操作很不利於環境保護，造成環境汙染。因此，如何取得真實的六氟化硫樣品氣並能實現儀器分析，減少取樣過程中SF6樣品氣的排放，設計一個合適的氣體採樣裝置顯得尤為重要。
技術實現要素：
本發明的目的是解決現有技術的缺陷，設計一種用於GIS設備的SF6氣體採樣裝置，能夠方便、真實地採集到現場GIS設備中的SF6樣品氣到實驗室的專用色譜儀上進行組分分析，很大程度上解決了取氣難、分析難的問題。
本發明是這樣實現的：一種用於GIS設備的SF6氣體採樣裝置，其特徵在於：所述的採樣裝置包括洗取氣系統和回收系統，所述的洗取氣系統包括設置在一個小型儀表箱內的氣路切換系統、壓力顯示系統和氣路控制組件，所述氣路切換系統的氣體進口通過連接氣路順序連接一個進口針閥和一個進口三通閥，所述進口三通閥的另兩路中一路順序連接第二負壓表、取氣瓶、出口三通閥和出口針閥，另一路順序連接第一負壓表和洗氣瓶，最後連接至出口三通閥，各部件間通過相應的連接氣路連接，並通過所述的氣路控制組件實現氣路切換控制，所述的回收系統包括順序連接的開關閥、過濾器、真空泵和回收鋼瓶，在所述的採樣裝置進行回收及抽真空工作時，所述回收系統的開關閥一端通過連接氣路連接至所述洗取氣系統的出口針閥一端的氣體出口，回收所述洗取氣系統裡的SF6樣品氣，防止SF6樣品氣的排空造成的空氣汙染。
分別用於顯示所述洗氣瓶及取氣瓶壓力的第一負壓表、第二負壓表設置於所述儀表箱的面板上，所述的儀表箱面板上還分別設置有所述進口針閥的閥柄、進口三通閥的閥柄、出口三通閥的閥柄和出口針閥的閥柄，以及氣體進口和氣體出口，所述的氣體進口和氣體出口為不鏽鋼快速接頭，當不連接外氣路時處於常閉狀態，氣體進口和氣體出口的另一端分別和進口針閥和出口針閥相連。
所述的取氣瓶為壓力容器，採用316L不鏽鋼取氣瓶，瓶體頂部設有兩根3mm長度的氣路管分別作為取氣瓶進氣口和取氣瓶出氣口，所述取氣瓶的瓶體內壁經過拋光、清洗及塗層處理，所述的塗層處理為通過溶劑溶解烷硫基化合物後均勻噴塗在瓶體內部，並烘乾形成烷硫基化合物塗層，所述的烷硫基化合物塗層均勻地分布在所述取氣瓶的瓶體內壁，所述的烷硫基化合物塗層極大地減小硫化物的吸附。
所述的洗氣瓶採用316L不鏽鋼洗氣瓶，其內壁經過拋光、清洗處理，所述洗氣瓶的瓶體頂部設有兩根3mm長度的氣路管作為洗氣瓶進氣口和洗氣瓶出氣口。
本發明的有益效果是：本發明設計了一種用於採集GIS設備中SF6樣品氣的取樣裝置，本發明採樣裝置能夠準確現場採集指定GIS設備中的SF6樣品氣，且結構緊湊，便於攜帶回實驗室分析SF6樣品氣中各種組分的含量，從而判斷GIS設備的運行狀況、對故障分析提供強而有力的依據。本發明採樣裝置設計合理，利用洗氣瓶，暫時儲存了吹掃連接管路所用的SF6樣品氣，防止了SF6的排放，避免汙染環境。並且極大地減小了空氣的滲入，尤其是取氣瓶內壁的烷硫基化合物塗層設計，有效地防止了SF6樣品氣中特徵組分的吸附，從而增強了分析結果的可靠性。
附圖說明
圖1是本發明採樣裝置回收及抽真空時的氣路流程框圖。
圖2是本發明洗氣時的氣路流程框圖。
圖3是本發明取氣時的氣路流程框圖。
圖4是本發明進行SF6樣品氣分析時的氣路流程框圖。
圖中：1、進口針閥； 2、進口三通閥； 3、第一負壓表； 4、第二負壓表； 5、出口三通閥； 6、出口針閥； 7、開關閥。
具體實施方式
根據附圖1，本發明一種用於GIS設備的SF6氣體採樣裝置，包括洗取氣系統和回收系統，所述的洗取氣系統包括設置在一個小型儀表箱內的氣路切換系統、壓力顯示系統和氣路控制組件。所述氣路切換系統的氣體進口通過連接氣路順序連接一個進口針閥1和一個進口三通閥2，所述進口三通閥2的另兩路中一路順序連接第二負壓表4、取氣瓶、出口三通閥5和出口針閥6，另一路順序連接第一負壓表3和洗氣瓶，最後連接至出口三通閥5。各部件間通過相應的連接氣路連接，並通過所述的氣路控制組件實現氣路切換控制。所述的回收系統包括順序連接的開關閥7、過濾器、真空泵和回收鋼瓶。在所述的採樣裝置進行回收及抽真空工作時，所述回收系統的開關閥一端通過連接氣路連接至所述洗取氣系統的出口針閥一端的氣體出口，回收所述洗取氣系統裡的SF6樣品氣，防止SF6樣品氣的排空造成的空氣汙染。
本發明採樣裝置的具體操作步驟如下：
1、回收及抽真空：進行回收操作時，如附圖1所示，出口三通閥5分別選擇氣路切換至取氣瓶與洗氣瓶，將氣體出口與回收系統的開關閥7一端相連，真空泵的出口接通回收鋼瓶，進口針閥1關閉，出口針閥6開啟，開啟真空泵和回收鋼瓶瓶閥，抽到真空泵的極限負壓之後，關閉出口針閥6，關閉真空泵和回收鋼瓶瓶閥即完成操作。進行抽真空操作時，如附圖1所示，出口三通閥5分別選擇氣路切換至取氣瓶與洗氣瓶，將氣體出口與回收系統的開關閥7一端相連，真空泵的出口接放空，進口針閥1關閉，出口針閥6開啟，抽到真空泵的極限負壓之後，關閉出口針閥6。接著從氣體進口處吹入氦氣，利用進口三通閥2控制氦氣分別進入洗氣瓶和取氣瓶，同時利用進口針閥1控制氦氣流量，防止洗氣瓶及取氣瓶內壓力迅速上升。當第一負壓表3、第二負壓表4分別顯示洗氣瓶和取氣瓶內的氦氣壓力到0.4MPa左右時關閉進口針閥1，開啟出口針閥6和回收系統的開關閥7，控制出口三通閥5分別對洗氣瓶和取氣瓶進行抽真空。反覆上述過程2～3次，確保取氣瓶和洗氣瓶均清洗乾淨，並處於真空狀態。
2、洗氣及取氣：現場操作時，需要將採樣裝置的氣體進口和待採樣的GIS設備連接好，進口三通閥2選擇接通洗氣瓶方向，開啟進口針閥1，保持洗氣瓶壓力緩慢地增長，如附圖2所示。待第一負壓表3顯示洗氣瓶內壓力上升至0.3MPa後，連接氣路中的空氣基本被SF6樣品氣洗淨。然後旋轉進口三通閥2，GIS設備中的SF6樣品氣會由於壓力差進入到取氣瓶中，如附圖3所示。待第二負壓表4顯示取氣瓶內壓力上升至0.3MPa時，取樣結束，關閉進口針閥1，使採樣裝置處於密封狀態。
3、樣品分析：進行SF6樣品氣分析時，先將氣相色譜儀連接至採樣裝置的氣體出口，通過出口針閥6對SF6樣品氣的出口流量進行控制，將SF6樣品氣送入氣相色譜儀進行分析，如附圖4所示。氣體分析結束後，關閉出口針閥6，斷開採樣裝置與氣相色譜儀的連接，再將回收系統的開關閥7一端連接至氣體出口，利用回收系統對採樣裝置內殘留的六氟化硫氣體進行回收操作，防止SF6的放空和洩露，減小對環境的汙染。