一種液體油中腐蝕性硫的在線檢測裝置的製作方法

2024-02-18 05:20:15 1

專利名稱：一種液體油中腐蝕性硫的在線檢測裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及傳感器檢測領域，具體涉及一種液體油中腐蝕性硫的在線檢測裝置。
背景技術：
目前電力行業中使用的液體油多為石油(原油)經提煉精製而成的礦物油，其組成成分中除了大量烷烴、環烷烴和少量芳香烴等碳氫化合物外，同時還伴有原油中固有的硫、氧、氮等微量元素，其中「腐蝕性硫」是油中總硫成分的一部分，而且可能含有多種腐蝕性硫·其中包括硫元素，硫醇(THIOLS)、硫醚(THI0-ETHERS)、2硫化物(DISULFIDES)。在1990年代中期以前，世界範圍內由於腐蝕性硫而引起的變壓器的損壞比較少， 但是近年來，因變壓器油中的腐蝕性硫與銅繞組反應生成硫化亞銅而導致多起高壓設備發生故障，據統計，從2000年以來，國內外已有近百起大型電力變壓器(或電抗器)因變壓器油中的腐蝕性硫問題而發生故障；中國南方電網公司在2007年對整個南方電網在役 500kV變壓器(電抗器)用油進行普查的結果顯示，約有14. 4%的設備用油含有腐蝕性硫， 僅2005年便有5臺110 kV變壓器因此而發生故障。而以上問題都是由下列原因造成
1、精煉和提純石油的手段有了變化；
2、變壓器絕緣油的供應商有了變化，舊廠商離開，新廠商進入；
3、石油的來源有了很大變化，新的石油來源包含不一樣的各種硫和硫化物；
4、現代變壓器的設計有了變化，新型變壓器的絕緣油數量相對於變壓器中的金屬含量有所下降；
5、現代變壓器的工作溫度比過去有所提高，高溫會導致原來認為穩定的硫化物變成不穩定的具有腐蝕性的硫化物；高溫同時會加速氧化反應速度，使金屬硫化物更容易生成， 溶解在絕緣油中，附著在銅和絕緣紙的表面，從而造成變壓器的事故。針對以上液體油中含有「腐蝕性硫」而導致的設備故障問題，如何應對該問題已成為當前電力部門主要關注的熱點之一。而現有的檢測腐蝕性硫的方法是實驗室中使用的，比如美國標準ASTM D1275，其基本方法是首先獲取油樣和實驗用的拋光銅片，然後將銅片放置在油樣中加熱至140度，持續19小時左右，通過觀察銅片的顏色以判定油樣中是否含有腐蝕性硫，如果銅片呈橘黃色、紅色、淡藍色、銀色等，則說明油樣中不含腐蝕性硫； 但是如果銅片的顏色呈黑色、黑灰色、深棕色、或者表面有結塊的現象，則表示油樣中含有腐蝕性硫。該方法通過觀察銅片表面的顏色變化而判斷油樣被硫腐蝕的程度；變壓器油中氧氣濃度對二苄基二硫(DBDS)與銅導線在油中的反應無明顯影響，但會影響硫化亞銅 (Cu2S)在銅線、絕緣紙等表面的附著情況；Cu2S附著後會改變銅線的表面結構、絕緣紙的纖維分布，並導致油-紙複合絕緣介電性能下降等。該方法雖然能夠可以提供有效的實驗室檢測手段，但是由於不能進行實時在線監測，因此使得變壓器、發電機設備的運行安全得不到保障
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種液體油中腐蝕性硫的在線檢測裝置，以實現對變壓器油及發電機油中腐蝕性硫的在線實時檢測，從而對更換變壓器油及發電機油的時機提出科學有效的建議。本發明為了解決上述技術問題，公開了一種液體油中腐蝕性硫的在線檢測裝置， 所述液體油為設備液體油如變壓器絕緣油、發電機潤滑油、發動機潤滑油、變速器油或液壓油，其中，所述裝置包括與設備油箱相連接的用於對設備液體油中腐蝕性硫進行檢測的檢測模塊、用於接收並處理所述檢測模塊輸出的檢測信號並控制所述檢測模塊運行的處理器模塊。進一步，所述檢測模塊包括與設備油箱相連接的用於容納待檢測油的檢測油箱、 設置於檢測油箱內部對待檢測油中腐蝕性硫進行直接檢測的第一傳感器以及與第一傳感器對應設置的用於接收第一傳感器的反射光強度的第二傳感器。進一步，所述第一傳感器由多個電極及旋轉部件組成，所述各電極之間彼此不連接並固定在旋轉部件上。進一步，所述多個電極中的兩個電極構成待檢測油的體電阻電路、一個電極用於對待檢測油中腐蝕性硫進行直接檢測。進一步，所述用於對待檢測油中腐蝕性硫進行直接檢測的電極被腐蝕後，通過旋轉部件調節電極的位置，採用新的電極對待檢測油中腐蝕性硫進行直接檢測。進一步，所述電極為金屬材料、合金材料、陶瓷材料、半導體材料、複合材料、無機或有機材料製成。進一步，所述金屬材料為銅質或銀質材料。進一步，所述檢測模塊還包括加熱電路，所述加熱電路用於為對待檢測油中腐蝕性硫進行直接檢測的電極進行加熱。進一步，所述加熱電路的加熱溫度為80°C 250°C。進一步，所述第二傳感器為光顏色傳感器，所述光顏色傳感器檢測的是所述第一傳感器上被加熱的電極的顏色，通過比較不同波長的光從被加熱電極的反射光強度得到被加熱電極的顏色。進一步，所述第二傳感器為光強度傳感器，所述光強度傳感器檢測的是所述第一傳感器上被加熱的電極所反射回來的光的強度。進一步，所述檢測油箱通過導油管與變壓器油箱或發電機油箱相連接。進一步，所述處理器模塊為CPU、FPGA、DSP、ARM*ASIC。採用上述本發明技術方案的有益效果是通過本發明提供的檢測裝置，能夠實現對變壓器油及發電機油中腐蝕性硫的在線實時檢測，從而對更換變壓器油及發電機油的時機提出科學有效的建議，降低了因變壓器油及發電機/發動機油中含有腐蝕性硫而導致的高壓設備故障或者是因發電機/發動機的故障而導致的壽命減少。


圖I為本發明實施例中檢測裝置的邏輯結構圖2為本發明實施例中檢測模塊的內部結構圖3為本發明實施例中第一傳感器的邏輯結構圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明的原理和特徵進行描述，所舉實例只用於解釋本發明，並非用於限定本發明的範圍。本發明一實施例提供了一種液體油中腐蝕性硫的在線檢測裝置，如圖I所示所述裝置包括與設備油箱相連接的用於對設備液體油中腐蝕性硫進行檢測的檢測模塊101、 用於接收並處理所述檢測模塊101輸出的檢測信號並控制所述檢測模塊101運行的處理器模塊102。其中，所述液體油為設備液體油如變壓器絕緣油、發電機潤滑油、發動機潤滑油、 變速器油或液壓油等；所述設備油箱為變壓器油箱、發電機油箱、發動機油箱、變速器油箱
坐寸O在本發明實施例中，圖2為本發明實施例中檢測模塊的內部結構圖，如圖2所示， 所述檢測模塊101包括與設備油箱相連接的用於容納待檢測油的檢測油箱201、設置於檢測油箱201內部對待檢測油中腐蝕性硫進行直接檢測的第一傳感器202以及與第一傳感器 202對應設置的用於接收第一傳感器202的反射光強度的第二傳感器203。其中，所述檢測油箱通過導油管204與變壓器油箱或發電機油箱相連接。圖3為本發明實施例中第一傳感器的邏輯結構圖，如圖3所示，所述第一傳感器 202由多個電極301以及旋轉部件302組成，所述第一傳感器202上各電極301之間彼此不連接，並固定在旋轉部件302上。其中，由兩個電極301構成待檢測油的體電阻電路、由一個電極301用於對待檢測油中腐蝕性硫進行直接檢測。因此，在本發明實施例中，所述第一傳感器202上至少要設置3個電極301。但是在實際應用中，由於對待檢測油中腐蝕性硫進行直接檢測的電極容易被腐蝕性硫腐蝕，因此，為了增強第一傳感器202的壽命，通常會設置3個以上的電極如4個、5個、……8個、或是更多個，當進行檢測的一個電極被腐蝕後， 可以通過旋轉部件轉動第一傳感器，將第一傳感器上其他未被腐蝕的新的電極用於進行腐蝕性硫的檢測。在該實施例中，所述電極可以採用金屬材料、合金材料、陶瓷材料、半導體材料、複合材料、無機或有機材料製成；例如，在本實施例中，可以採用銅質或銀質的金屬材料製成第一傳感器的電極。在本發明實施例中，所述第二傳感器採用光顏色傳感器，所述光顏色傳感器檢測的是所述第一傳感器上被加熱的電極的顏色，通過比較不同波長的光從被加熱電極的反射光強度得到被加熱電極的顏色。由被加熱電極的顏色變化反應油中腐蝕性硫的含量變化， 例如，當電極採用銀質材料，若油中無腐蝕性硫時，銀電極不會產生明顯變色，或者在熱力作用，銀電極出現微弱的金黃色；而油中有腐蝕性硫時，則銀電極發生變色反應，從淺灰色或棕色變成深灰色或黑色。當採用銅質材料做為電極，若油中無腐蝕性硫時，銅電極呈現橙色、紅色、淡紫色、藍色或銀色覆蓋於紫紅色的多彩色、黃銅色或金色、洋紅色遍覆於黃銅色、顯示有紅色和綠色(孔雀藍色)的多彩色但沒有灰色；而油中有腐蝕性硫時，銅電極呈現透明的黑色、黑灰色或深褐色、石墨色或無光澤的黑色、光亮的黑色或漆黑色。當然，除了上述實施方式外，所述第二傳感器還可以採用光強度傳感器，所述光強度傳感器檢測的是所述第一傳感器上被加熱的電極所反射回來的光的強度，其中，所述光強度傳感器不區分不同波長的光的強度。在對待檢測油中腐蝕性硫進行檢測時，與第一傳感器對應設置並用於接收第一傳感器的反射光強度，通過反射光強度變化的速率判定油中腐蝕性硫的濃度。在本實施例中，所述與第一傳感器對應設置是指第一傳感器上對待檢測油中腐蝕性硫進行直接檢測的電極設置在光傳感器的上方，光強度傳感器發射光束，並接收光束通過電極而反射回的光強度，當反射光強度下降到一定值時，則說明油中腐蝕性硫的濃度已經達到了油需要處理或者更換的地步；當反射光下降到油需要處理的時候，第一傳感器需要旋轉一個新的電極至光強度傳感器的上方，當更換新的電極後，光強度傳感器將被初始化。在本發明實施例中，所述檢測模塊還包括加熱電路205，所述加熱電路205用於為對待檢測油中腐蝕性硫進行直接檢測的電極進行加熱。當一個新的電極轉到光傳感器上方時，該電極能夠自動接通加熱電路進行加熱，在該實施例中，所述加熱電路的加熱溫度為80°C 250°C，電極被加熱的溫度可以是90°C ±2°C、140°C ±2°C、150°C ±2°C、 160°C ±2°C、170°C ±2°C、180°C ±2°C、190°C ±2°C、200°C ±2°C或者是 240°C ±2°C等。在上述實施例中，當有腐蝕性硫腐蝕電極的時候，由此而引起的光強度的變化率由電極的溫度和腐蝕性硫的濃度有關。如果固定其中2個參數，溫度和時間，就能得到腐蝕性硫的濃度。因此本發明所述的檢測裝置既能定性測得腐蝕性硫的存在，也能定量測出腐蝕性硫的濃度。在使用本發明的檢測裝置時，首先將以下影響反射光強度變化的因素固定， 從而得到一個初始值，設定為100%，持續觀測光的強度，在一定溫度下，一定時間內，當光的強度下降到，例如30%的初始光強度時，則系統開始發出警報；當初始光強度下降到，例如 5%時，則廢棄該電極(一般下降到這種程度時，應該對油進行更換、過濾、提純或者去酸處理，也有可能此時變壓器已造成損壞)，因此，維修人員將現場處理完畢後，同時轉動另一個電極到光傳感器的上方，重新初始化從第二個電極的反射光的強度，並將其設定為100%。在本發明實施例中，電極表面的顏色和腐蝕性硫有關，如油中的腐蝕性硫越多，則電極的顏色越黑，反射光強度越小；電極表面的平滑度和腐蝕性硫有關，初始光強度和初始電極的光潔度有關，光強的變化和電極表面被腐蝕性硫侵蝕的情況有關，腐蝕性硫越多，電極表面越不光滑，反射光強度越小。所述影響反射光強度變化的因素包括
1、光傳感器到電極的距離，距離越遠，接收到的反射光強度越小；
2、電極的大小、電極和光傳感器的平行度；電極越大，平行度越好，反射光強度越
大；
3、光傳感器發光管的發光強度、波長、波長分布；發光強度越大，反射光強度越大；波長分布越發散，反射光強度越小(條件是當光接收管特性一定時)；
4、光傳感器接收管的靈明度、敏感波長分布，光敏感接收器波長和發光管越匹配，信號強度越高；
5、油的種類，不同油成分的配比，油中雜質含量如水、酸、顆粒度、氣泡等，油的顏色越清，雜質越少，反射光強度則越大。在本發明實施例中，所述處理器模塊102可以採用CPU、FPGA、DSP、ARM、ASIC，或者其他具有相同功能的微處理器晶片實現，可根據實際應用的具體情況進行選擇設計，此處不作贅述。 以上所述僅為本發明的較佳實施例，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種液體油中腐蝕性硫的在線檢測裝置，所述液體油為設備液體油如變壓器絕緣油、發電機潤滑油、發動機潤滑油、變速器油或液壓油，其特徵在於，所述裝置包括與設備油箱相連接的用於對設備液體油中腐蝕性硫進行檢測的檢測模塊、用於接收並處理所述檢測模塊輸出的檢測信號並控制所述檢測模塊運行的處理器模塊。
2.根據權利要求I所述的檢測裝置，其特徵在於，所述檢測模塊包括與設備油箱相連接的用於容納待檢測油的檢測油箱、設置於檢測油箱內部對待檢測油中腐蝕性硫進行直接檢測的第一傳感器以及與第一傳感器對應設置的用於接收第一傳感器的反射光強度的第二傳感器。
3.根據權利要求2所述的檢測裝置，其特徵在於，所述第一傳感器由多個電極及旋轉部件組成，所述各電極之間彼此不連接並固定在旋轉部件上。
4.根據權利要求3所述的檢測裝置，其特徵在於，所述多個電極中的兩個電極構成待檢測油的體電阻電路、一個電極用於對待檢測油中腐蝕性硫進行直接檢測。
5.根據權利要求4所述的檢測裝置，其特徵在於，所述用於對待檢測油中腐蝕性硫進行直接檢測的電極被腐蝕後，通過旋轉部件調節電極的位置，採用新的電極對待檢測油中腐蝕性硫進行直接檢測。
6.根據權利要求3至5任一項所述的檢測裝置，其特徵在於，所述電極為金屬材料、合金材料、陶瓷材料、半導體材料、複合材料、無機或有機材料製成。
7.根據權利要求6所述的檢測裝置，其特徵在於，所述金屬材料為銅質或銀質材料。
8.根據權利要求5所述的檢測裝置，其特徵在於，所述檢測模塊還包括加熱電路，所述加熱電路用於為對待檢測油中腐蝕性硫進行直接檢測的電極進行加熱。
9.根據權利要求8所述的檢測裝置，其特徵在於，所述加熱電路的加熱溫度為80°C 250。。。
10.根據權利要求9所述的檢測裝置，其特徵在於，所述第二傳感器為光顏色傳感器， 所述光顏色傳感器檢測的是所述第一傳感器上被加熱的電極的顏色，通過比較不同波長的光從被加熱電極的反射光強度得到被加熱電極的顏色。
11.根據權利要求9所述的檢測裝置，其特徵在於，所述第二傳感器為光強度傳感器， 所述光強度傳感器檢測的是所述第一傳感器上被加熱的電極所反射回來的光的強度。
12.根據權利要求2所述的檢測裝置，其特徵在於，所述檢測油箱通過導油管與變壓器油箱或發電機油箱相連接。
13.根據權利要求I所述的檢測裝置，其特徵在於，所述處理器模塊為CPU、FPGA、DSP、 ARM 或 ASIC。
全文摘要
本發明涉及一種液體油中腐蝕性硫的在線檢測裝置，所述裝置包括與設備油箱如變壓器油箱、發電機油箱、發動機油箱或變速器油箱等相連接的用於對設備液體油中腐蝕性硫進行檢測的檢測模塊、用於接收並處理所述檢測模塊輸出的檢測信號並控制所述檢測模塊運行的處理器模塊。通過本發明提供的檢測裝置，能夠實現對設備液體油中腐蝕性硫的在線實時檢測，從而對更換設備液體油的時機提出科學有效的建議，降低了因設備液體油中含有腐蝕性硫而導致的高壓設備故障或者是因設備液體油中含有腐蝕性硫而產生的設備故障從而導致的壽命減少。
文檔編號G01N27/416GK102608194SQ201210043579
公開日2012年7月25日 申請日期2012年2月24日 優先權日2012年2月24日
發明者詹姆斯·劉 申請人:北京盈勝泰科技術有限公司