Способ измерения концентрации газов, растворенных в трансформаторном масле
Использование: для контроля качества трансформаторного масла, в частности для измерения суммарного содержания растворенных газов. Сущность: десорбцию растворенных газов из пробы масла осуществляют путем барботирования через масло газа-носителя гелия с постоянным расходом, обеспечивающим полную десорбцию растворенных газов за время анализа. Поглощают пары воды из десорбированного газа и подают газ-носитель с десорбированным из масла газом в термокондуктометрическую ячейку, по выходному сигналу которой определяют концентрацию растворенных газов в трансформаторном масле. В качестве поглотителя воды предложен сорбционно-кулонометрический осушитель. Технический результат заключается в сокращении времени анализа, упрощении и повышении точности. 1 з.п. ф-лы.
Изобретение относится к области аналитического приборостроения и может быть использовано для контроля качества трансформаторного масла (далее масла), в частности для измерения суммарного содержания растворенных газов.
В масле в основном растворен воздух. Содержание прочих газов в масле обычно не превышает 1% суммарного газосодержания. Вследствие этого в нормативных документах электроэнергетики под суммарным газосодержанием подразумевается растворенный в масле воздух (РД 34.43.107-95. Методические указания по определению содержания воды и воздуха в трансформаторном масле/Утв. Департаментом науки и техники РАО "ЕЭС России" 26.12.95; Разраб. АО ВНИИЭ, АО ВТИ; Срок действ, установлен с 01.06.96.- М.: АО ВНИИЭ, 1996, 30 с.). В настоящее время для измерения суммарного содержания газов, растворенных в масле, используются преимущественно два метода: газохроматографический и манометрический. Газохроматографический метод реализуется в газовом хроматографе с детектором по теплопроводности (ДТП). В соответствии с РД 34.45.107-95 доза анализируемого масла объемом 1 мл вводится в испаритель хроматографа с температурой 250-300oС. При этом растворенные в масле воздух и вода потоком газа-носителя переносятся в хроматографическую колонку, где происходит их разделение. На выходе из колонки концентрации разделенных компонентов в газе-носителе преобразуются ДТП в электрический сигнал. Для определения концентрации воздуха в масле площадь пика воздуха, содержащегося в анализируемом масле, сравнивается с калибровочным пиком воздуха, полученным введением в испаритель либо дозы воздуха, либо дозы насыщенного воздухом масла. Пороговая чувствительность метода составляет 0,05 об.%. Расхождение между двумя параллельными измерениями не должно превышать 10% относительно меньшего значения. Недостатками хроматографического метода являются сложность аппаратурного оформления, длительность анализа, необходимость регенерации испарителя и колонок после серии анализов. Кроме того, хроматографический метод является лабораторным и требует для реализации высококвалифицированного персонала. Другим наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является манометрический метод определения суммарного газосодержания масла, реализованный как в лабораторных методиках (РД 34.43.107-95), так и в промышленных приборах (РД 34.43.105-89. Методические указания по эксплуатации трансформаторных масел /Утв. Главтехупр. Минэнерго СССР; Разраб. ПО "Союзтехэнерго", ВТИ; Срок действ. установлен с 01.12.89. - М.: СПО Союзтехэнерго, 1989, 86 с.). Сущность метода, использованного в приборе для определения объемного содержания воздуха в масле (абсорциометр), заключается в следующем (Маневич Л. О. , Долгов А.Н. Осушка масла цеолитами. - М.: Энергия, 1972 г., с.155-162). Стеклянный сосуд объемом VП вакуумируется до возможно более низкого остаточного давления (около 0,1 мм рт. ст.), после чего в сосуд вводится доза анализируемого масла VМ. В условиях вакуума происходит десорбция воздуха из масла. Поступая в сосуд, масло увеличивает в нем остаточное давление за счет изменения объема газового пространства и за счет десорбции воздуха из масла. Давление до и после ввода масла фиксируется вакуумером ВСБ-1. Объемное содержание (объемная доля) воздуха в масле, Х, %, рассчитывается по формуле
где VП - объем стеклянного сосуда, мл; VМ - объем дозы анализируемого масла, мл; Р2 - давление в сосуде после ввода масла, мм рт.ст.; Р1 - давление в сосуде перед вводом масла, мм рт.ст. Недостатками данного метода являются присущие вакуумной технике сложности аппаратурного оформления и обслуживания, длительность анализа (около 2 ч), а также невысокая точность. Так в области объемной доли воздуха в масле менее 1% показания прибора в 3-5 раз ниже по сравнению с действительными. Существенным недостатком метода является то, что на результаты измерений оказывает влияние вода, десорбирующаяся из масла одновременно с воздухом, а также неполнота десорбции воздуха из масла. Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. Газ-носитель гелий с постоянным расходом, поддерживаемым стабилизатором, при небольшом избыточном давлении подается на два противоположных (сравнительных) плеча термокондуктометрической ячейки (далее ТКЯ). Работа ТКЯ основана на зависимости электрического сопротивления проводника с большим температурным коэффициентом сопротивления (терморезистора) от теплопроводности окружающей его газовой среды. В мостовую схему включены четыре одинаковых терморезистора, из которых два противоположных расположены в сравнительных камерах, а два других - в рабочих камерах. В исходном состоянии (до проведения анализа) мост сбалансирован. После прохождения газа-носителя через сравнительные камеры ТКЯ он подается в десорбционную колонку. Десорбционная колонка, в которую вводится для анализа доза масла, является барботажным абсорбером. Газ-носитель барботирует через слой масла и, распределяясь в нем в виде струек и пузырьков, увеличивает поверхность раздела жидкой фазы (масла) и газа-носителя. Это способствует ускорению процесса массопередечи и обеспечению полноты десорбции растворенных в масле газов газом-носителем. Одновременно с воздухом в газ-носитель десорбируется и вода, растворенная в масле. Для исключения ее влияния на результаты измерений газ-носитель после десорбционной колонки подается на сорбционно-кулонометрический осушитель (далее СКО). В качестве СКО использован кулонометрический влагочувствительный элемент (Берлинер М.А. Измерение влажности. - М.: Энергия, 1973, с. 398-400; Кулаков М. В. Технологические измерения и приборы для химических производств. - М.: Машиностроение, 1983, с. 398-400), представляющий собой стеклянную трубку, в канале которой вплавлены несоприкасающиеся геликоидальные спиральные платиновые (или родиевые) электроды, поверх которых нанесена пленка частично гидратированной пятиокиси фосфора. К электродам подключен источник питания постоянного тока. Во время анализа обесточенный СКО поглощает влагу из газа-носителя с воздухом. После проведения анализа на СКО подается ток, под действием которого происходит электролитическое разложение поглощенной воды на водород и кислород с последующим удалением их потоком газа-носителя. Осушители других видов (цеолиты, молекулярные сита, пятиокись фосфора и др.) накапливают влагу в период эксплуатации и требуют либо замены, либо термической регенерации. В отличие от них СКО автоматически регенерируется после каждого анализа, что предотвращает его перенасыщение влагой. После СКО газ-носитель с десорбированными из масла газами подается на два других противоположных плеча ТКЯ, расположенных в рабочих камерах. Присутствие десорбированных газов в газе-носителе приводит к разбалансу мостовой схемы за счет изменения теплопроводности газовой смеси, что обуславливает функциональную связь выходного сигнала ТКЯ с концентрацией десорбированных газов в газе-носителе в каждый момент времени анализа. Время анализа выбирается из условия полной десорбции газов из дозы масла и определяется в основном конструкцией десорбционной колонки, объемом дозы и расходом газа-носителя. Выходной сигнал ТКЯ, интегрированный за время анализа, является функцией концентрации газов, растворенных в масле. Пример. Экспериментальная проверка предлагаемого способа проводилась следующим образом. В качестве газа-носителя использовался гелий, так как его теплопроводность в 5,9 раза превышает теплопроводность растворенных в масле газов. Расход гелия поддерживался равным (50
0,1) см3/мин с помощью стабилизатора расхода газа. Время анализа составило 3 мин с момента введения дозы масла объемом 2 мл. При этих условиях абсолютная погрешность измерения объемной доли воздуха в масле не превысила 0,1% в диапазоне от 0,1 до 1,0 об. % и 0,5% в диапазоне свыше 1 до 10 об.%. Пороговая чувствительность составила 0,01 об.%. Использование предлагаемого способа обеспечивает по сравнению с существующими способами: а) возможность упрощения процесса измерения и сокращения времени анализа; б) увеличение чувствительности и точности измерения; в) в случае практической реализации способа возможность создания прибора, пригодного как для лабораторного анализа, так и для применения в производственных условиях на предприятиях электроэнергетики.Формула изобретения
1. Способ измерения концентрации растворенных газов в трансформаторном масле путем десорбции их из дозы трансформаторного масла, отличающийся тем, что десорбцию растворенных газов из пробы масла осуществляют путем барботирования через масло газа-носителя гелия с постоянным расходом, обеспечивающим полную десорбцию растворенных газов за время анализа, поглощают пары воды из десорбированного газа и подают газ-носитель с десорбированным из масла газом в термокондуктометрическую ячейку, по выходному сигналу которой определяют концентрацию растворенных газов в трансформаторном масле. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве поглотителя паров воды из десорбированных газов используют сорбционно-кулонометрический осушитель.PC4A - Регистрация договора об уступке патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение
Прежний патентообладатель:
Общество с ограниченной ответственностью "Ангарское - ОКБА"
(73) Патентообладатель:
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие ОКБА"
Договор № РД0030724 зарегистрирован 21.12.2007
Извещение опубликовано: 10.02.2008 БИ: 04/2008
Похожие патенты:
Термокондуктометрический газовый датчик // 2173454
Изобретение относится к аналитическому приборостроению, а именно к конструкциям датчиков для измерения концентрации газов в окружающей среде
Детектор по теплопроводности // 2150106
Изобретение относится к аналитическому приборостроению и служит для газового анализа с помощью детекторов по теплопроводности
Способ определения кислорода // 1742700
Способ измерения теплопроводности газа // 1728762
Изобретение относится к области геологии нефти и газа и может быть использовано при разведке залежей углеводородов, открытых в нефтегазоносных комплексах, подвергнутых охлаждению
Катарометр // 1679340
Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано для количественного анализа состава газовых смесей
Способ поисков залежей углеводородов // 1670650
Изобретение относится к поисковой нефтегазовой геологии и может быть использовано для расширения возможностей базового метода поисков в областях распространения криогидратных толщ
Детектор по теплопроводности // 1670558
Изобретение относится к детектирующим устройствам и может найти применение в газовой хроматографии
Изобретение относится к газовому анализу при газокаротажных исследованиях
Болометрический гигрометр, плита или печь с его использованием и способ регулирования плиты или печи // 2267057
Изобретение относится к гигрометру с болометрическим термочувствительным элементом, к плите или печи с ним и к способу регулирования плиты или печи
Способ автоматического контроля сопротивления изоляции шин источников постоянного тока на корпус // 2351940
Изобретение относится к измерительной технике
Способ определения фазового состояния газожидкостного потока и устройство для его реализации // 2445611
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения фазового состояния газожидкостного потока в вертикальном сечении трубопровода, преимущественно для криогенных сред
Бытовой сигнализатор метана // 2488812
Изобретение относится к термохимическим (термокаталитическим) сигнализаторам метана, предназначенным для контроля довзрывных концентраций метана в воздухе
Использование: для измерения концентрации компонентов газовой смеси. Сущность изобретения заключается в том, что датчик для измерения концентрации одного из компонентов газовой смеси содержит канал в корпусе с насадком на входе и звуковым соплом на выходе, термоанемометрическим чувствительным элементом в канале, в стенке которого имеется отверстие для измерения давления. Насадок выполнен сменным с постоянным или переменным диаметром канала по длине насадка, а в канале датчика дополнительно установлен термочувствительный элемент для измерения температуры смеси внутри канала, при этом концентрацию газовой смеси определяют по тарировочным зависимостям, полученным в контролируемых условиях. Сменный насадок может быть выполнен конической или обтекаемой цилиндрической формы, а также в виде переходника для соединения с замкнутым источником исследуемой газовой смеси. Технический результат: возможность измерения концентрации в потоках смесей с градиентом температуры. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение относится к области анализа газовых сред. Способ измерения заключается в том, что в термокаталитическом сенсоре, работающем в статическом режиме, ограничивают диффузию анализируемой газовой смеси в реакционную камеру, пропуская ее через калиброванное отверстие малого сечения, и устанавливают диффузионное равновесие между потоками поступающего и окисляющегося горючего газа на ЧЭ при неполном (половина и менее) задействовании производительности рабочего ЧЭ, обеспечивая резерв производительности, который по мере постепенного снижения чувствительности автоматически вступает в действие, поддерживая стабильность измерений и продлевая срок службы сенсора. Реализация способа наиболее благоприятна при минимизированном объеме реакционной камеры и размерах чувствительных элементов. 2 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.
Изобретение может быть использовано при создании автоматических приборов контроля концентрации компонентов газовых смесей. Термокондуктометрический анализатор концентрации выполнен без применения подвижных механических элементов и содержит сенсорную камеру, размещенный в ней нагревательный элемент, датчик тока, источник питания, электронный коммутатор напряжения или тока нагревательного элемента и микропроцессорный контроллер со встроенным или подключенным к нему аналого-цифровым преобразователем, соединенный с устройством отображения информации и/или интерфейсным устройством. Микропроцессорный контроллер формирует широтно-импульсные сигналы управления электронным коммутатором, а также определяет концентрацию отдельных компонентов газовой смеси с использованием предварительно записанных в энергонезависимую память микропроцессорного контроллера зависимостей теплопроводности газовой смеси от концентрации этих компонентов газовой смеси, ее давления и температуры. Теплопроводность газовой смеси определяется путем обработки данных о величинах тока электронного коммутатора, напряжения на нагревательном элементе, его температуры и температуры сенсорной камеры. Давление измеряется путем контроля скорости изменения температуры нагревательного элемента или скорости выравнивания температуры газовой смеси в неравновесных тепловых процессах при импульсном управлении электронным коммутатором. Изобретение обеспечивает возможность длительной эксплуатации анализатора газовых смесей с высокой проникающей способностью без снижения точности измерений в широком диапазоне давлений этих смесей. 16 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к наноэлектронике и наноэлектромеханике. Для нагрева пленочного образца и измерения его электрического сопротивления помещают образец в корпус кварцевого реактора. Внутри корпуса образец размещают в С-образных зажимах с плоскими губками, выполненными из вольфрамовой проволоки. Образец устанавливают в плоских губках с натягом, величина которого достаточна для удержания образца в заданном положении при нагреве С-образных зажимов. С-образные зажимы раскрепляют на растяжках, выполненных в виде пружин из вольфрамовой проволоки меньшего диаметра. При помощи резистивного подогревателя, размещенного на поверхности корпуса, производят нагрев образца до заданной температуры. Через С-образные зажимы и растяжки на образец подают измерительный ток и определяют напряжение. Измерение температуры образца осуществляют при помощи термопары, которую предварительно устанавливают в центральной части корпуса. Необходимое расстояние от поверхности образца до измерительного элемента термопары и его центрирование по отношению к термопаре осуществляют при помощи упомянутых растяжек. Обеспечивается стабильность электрического контакта и равномерный прогрев образцов. 1 ил.
