CN102608194A

CN102608194A - 一种液体油中腐蚀性硫的在线检测装置

Info

Publication number: CN102608194A
Application number: CN2012100435790A
Authority: CN
Inventors: 詹姆斯·刘
Original assignee: BEIJING INSENTEK TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: BEIJING INSENTEK TECHNOLOGY CO., LTD.
Priority date: 2012-02-24
Filing date: 2012-02-24
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2032-02-24
Also published as: CN102608194B

Abstract

本发明涉及一种液体油中腐蚀性硫的在线检测装置，所述装置包括与设备油箱如变压器油箱、发电机油箱、发动机油箱或变速器油箱等相连接的用于对设备液体油中腐蚀性硫进行检测的检测模块、用于接收并处理所述检测模块输出的检测信号并控制所述检测模块运行的处理器模块。通过本发明提供的检测装置，能够实现对设备液体油中腐蚀性硫的在线实时检测，从而对更换设备液体油的时机提出科学有效的建议，降低了因设备液体油中含有腐蚀性硫而导致的高压设备故障或者是因设备液体油中含有腐蚀性硫而产生的设备故障从而导致的寿命减少。

Description

一种液体油中腐蚀性硫的在线检测装置

技术领域

本发明涉及传感器检测领域，具体涉及一种液体油中腐蚀性硫的在线检测装置。

背景技术

目前电力行业中使用的液体油多为石油(原油)经提炼精制而成的矿物油，其组成成分中除了大量烷烃、环烷烃和少量芳香烃等碳氢化合物外，同时还伴有原油中固有的硫、氧、氮等微量元素，其中“腐蚀性硫”是油中总硫成分的一部分，而且可能含有多种腐蚀性硫.其中包括硫元素,硫醇(THIOLS)、硫醚(THIO-ETHERS)、2硫化物(DISULFIDES)。

在1990年代中期以前,世界范围内由于腐蚀性硫而引起的变压器的损坏比较少, 但是近年来,因变压器油中的腐蚀性硫与铜绕组反应生成硫化亚铜而导致多起高压设备发生故障，据统计，从2000 年以来，国内外已有近百起大型电力变压器(或电抗器)因变压器油中的腐蚀性硫问题而发生故障；中国南方电网公司在2007年对整个南方电网在役500kV变压器(电抗器)用油进行普查的结果显示，约有14.4%的设备用油含有腐蚀性硫，仅2005 年便有5台110 kV变压器因此而发生故障。而以上问题都是由下列原因造成:

1、精炼和提纯石油的手段有了变化;

2、变压器绝缘油的供应商有了变化,旧厂商离开,新厂商进入;

3、石油的来源有了很大变化,新的石油来源包含不一样的各种硫和硫化物；

4、现代变压器的设计有了变化,新型变压器的绝缘油数量相对于变压器中的金属含量有所下降；

5、现代变压器的工作温度比过去有所提高，高温会导致原来认为稳定的硫化物变成不稳定的具有腐蚀性的硫化物；高温同时会加速氧化反应速度,使金属硫化物更容易生成,溶解在绝缘油中,附着在铜和绝缘纸的表面,从而造成变压器的事故。

针对以上液体油中含有“腐蚀性硫”而导致的设备故障问题，如何应对该问题已成为当前电力部门主要关注的热点之一。而现有的检测腐蚀性硫的方法是实验室中使用的,比如美国标准ASTM D1275，其基本方法是:首先获取油样和实验用的抛光铜片，然后将铜片放置在油样中加热至140度，持续19小时左右，通过观察铜片的颜色以判定油样中是否含有腐蚀性硫，如果铜片呈橘黄色、红色、淡蓝色、银色等，则说明油样中不含腐蚀性硫；但是如果铜片的颜色呈黑色、黑灰色、深棕色、或者表面有结块的现象，则表示油样中含有腐蚀性硫。该方法通过观察铜片表面的颜色变化而判断油样被硫腐蚀的程度;变压器油中氧气浓度对二苄基二硫（DBDS）与铜导线在油中的反应无明显影响,但会影响硫化亚铜（Cu₂S）在铜线、绝缘纸等表面的附着情况;Cu₂S附着后会改变铜线的表面结构、绝缘纸的纤维分布,并导致油-纸复合绝缘介电性能下降等。该方法虽然能够可以提供有效的实验室检测手段,但是由于不能进行实时在线监测,因此使得变压器、发电机设备的运行安全得不到保障。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种液体油中腐蚀性硫的在线检测装置，以实现对变压器油及发电机油中腐蚀性硫的在线实时检测，从而对更换变压器油及发电机油的时机提出科学有效的建议。

本发明为了解决上述技术问题，公开了一种液体油中腐蚀性硫的在线检测装置，所述液体油为设备液体油如变压器绝缘油、发电机润滑油、发动机润滑油、变速器油或液压油，其中，所述装置包括与设备油箱相连接的用于对设备液体油中腐蚀性硫进行检测的检测模块、用于接收并处理所述检测模块输出的检测信号并控制所述检测模块运行的处理器模块。

进一步，所述检测模块包括与设备油箱相连接的用于容纳待检测油的检测油箱、设置于检测油箱内部对待检测油中腐蚀性硫进行直接检测的第一传感器以及与第一传感器对应设置的用于接收第一传感器的反射光强度的第二传感器。

进一步，所述第一传感器由多个电极及旋转部件组成，所述各电极之间彼此不连接并固定在旋转部件上。

进一步，所述多个电极中的两个电极构成待检测油的体电阻电路、一个电极用于对待检测油中腐蚀性硫进行直接检测。

进一步，所述用于对待检测油中腐蚀性硫进行直接检测的电极被腐蚀后，通过旋转部件调节电极的位置，采用新的电极对待检测油中腐蚀性硫进行直接检测。

进一步，所述电极为金属材料、合金材料、陶瓷材料、半导体材料、复合材料、无机或有机材料制成。

进一步，所述金属材料为铜质或银质材料。

进一步，所述检测模块还包括加热电路，所述加热电路用于为对待检测油中腐蚀性硫进行直接检测的电极进行加热。

进一步，所述加热电路的加热温度为80℃～250℃。

进一步，所述第二传感器为光颜色传感器，所述光颜色传感器检测的是所述第一传感器上被加热的电极的颜色，通过比较不同波长的光从被加热电极的反射光强度得到被加热电极的颜色。

进一步，所述第二传感器为光强度传感器，所述光强度传感器检测的是所述第一传感器上被加热的电极所反射回来的光的强度。

进一步，所述检测油箱通过导油管与变压器油箱或发电机油箱相连接。

进一步，所述处理器模块为CPU、FPGA、DSP、ARM或ASIC。

采用上述本发明技术方案的有益效果是：通过本发明提供的检测装置，能够实现对变压器油及发电机油中腐蚀性硫的在线实时检测，从而对更换变压器油及发电机油的时机提出科学有效的建议，降低了因变压器油及发电机/发动机油中含有腐蚀性硫而导致的高压设备故障或者是因发电机/发动机的故障而导致的寿命减少。

附图说明

图1为本发明实施例中检测装置的逻辑结构图；

图2为本发明实施例中检测模块的内部结构图；

图3为本发明实施例中第一传感器的逻辑结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

本发明一实施例提供了一种液体油中腐蚀性硫的在线检测装置，如图1所示：所述装置包括与设备油箱相连接的用于对设备液体油中腐蚀性硫进行检测的检测模块101、用于接收并处理所述检测模块101输出的检测信号并控制所述检测模块101运行的处理器模块102。其中，所述液体油为设备液体油如变压器绝缘油、发电机润滑油、发动机润滑油、变速器油或液压油等；所述设备油箱为变压器油箱、发电机油箱、发动机油箱、变速器油箱等。

在本发明实施例中，图2为本发明实施例中检测模块的内部结构图，如图2所示，所述检测模块101包括与设备油箱相连接的用于容纳待检测油的检测油箱201、设置于检测油箱201内部对待检测油中腐蚀性硫进行直接检测的第一传感器202以及与第一传感器202对应设置的用于接收第一传感器202的反射光强度的第二传感器203。其中，所述检测油箱通过导油管204与变压器油箱或发电机油箱相连接。

图3为本发明实施例中第一传感器的逻辑结构图，如图3所示，所述第一传感器202由多个电极301以及旋转部件302组成，所述第一传感器202上各电极301之间彼此不连接，并固定在旋转部件302上。其中，由两个电极301构成待检测油的体电阻电路、由一个电极301用于对待检测油中腐蚀性硫进行直接检测。因此，在本发明实施例中，所述第一传感器202上至少要设置3个电极301。但是在实际应用中，由于对待检测油中腐蚀性硫进行直接检测的电极容易被腐蚀性硫腐蚀，因此，为了增强第一传感器202的寿命，通常会设置3个以上的电极如4个、5个、……8个、或是更多个，当进行检测的一个电极被腐蚀后，可以通过旋转部件转动第一传感器，将第一传感器上其他未被腐蚀的新的电极用于进行腐蚀性硫的检测。在该实施例中，所述电极可以采用金属材料、合金材料、陶瓷材料、半导体材料、复合材料、无机或有机材料制成；例如，在本实施例中，可以采用铜质或银质的金属材料制成第一传感器的电极。

在本发明实施例中，所述第二传感器采用光颜色传感器，所述光颜色传感器检测的是所述第一传感器上被加热的电极的颜色，通过比较不同波长的光从被加热电极的反射光强度得到被加热电极的颜色。由被加热电极的颜色变化反应油中腐蚀性硫的含量变化，例如，当电极采用银质材料，若油中无腐蚀性硫时，银电极不会产生明显变色，或者在热力作用，银电极出现微弱的金黄色；而油中有腐蚀性硫时，则银电极发生变色反应，从浅灰色或棕色变成深灰色或黑色。当采用铜质材料做为电极，若油中无腐蚀性硫时，铜电极呈现橙色、红色、淡紫色、蓝色或银色覆盖于紫红色的多彩色、黄铜色或金色、洋红色遍覆于黄铜色、显示有红色和绿色(孔雀蓝色)的多彩色但没有灰色；而油中有腐蚀性硫时，铜电极呈现透明的黑色、黑灰色或深褐色、石墨色或无光泽的黑色、光亮的黑色或漆黑色。

当然，除了上述实施方式外，所述第二传感器还可以采用光强度传感器，所述光强度传感器检测的是所述第一传感器上被加热的电极所反射回来的光的强度，其中，所述光强度传感器不区分不同波长的光的强度。在对待检测油中腐蚀性硫进行检测时，与第一传感器对应设置并用于接收第一传感器的反射光强度，通过反射光强度变化的速率判定油中腐蚀性硫的浓度。在本实施例中，所述与第一传感器对应设置是指第一传感器上对待检测油中腐蚀性硫进行直接检测的电极设置在光传感器的上方，光强度传感器发射光束，并接收光束通过电极而反射回的光强度，当反射光强度下降到一定值时，则说明油中腐蚀性硫的浓度已经达到了油需要处理或者更换的地步；当反射光下降到油需要处理的时候，第一传感器需要旋转一个新的电极至光强度传感器的上方，当更换新的电极后，光强度传感器将被初始化。

在本发明实施例中，所述检测模块还包括加热电路205，所述加热电路205用于为对待检测油中腐蚀性硫进行直接检测的电极进行加热。当一个新的电极转到光传感器上方时，该电极能够自动接通加热电路进行加热，在该实施例中，所述加热电路的加热温度为80℃～250℃，电极被加热的温度可以是90℃±2℃、140℃±2℃、150℃±2℃、160℃±2℃、170℃±2℃、180℃±2℃、190℃±2℃、200℃±2℃或者是240℃±2℃等。

在上述实施例中，当有腐蚀性硫腐蚀电极的时候，由此而引起的光强度的变化率由电极的温度和腐蚀性硫的浓度有关。如果固定其中2个参数，温度和时间，就能得到腐蚀性硫的浓度。因此本发明所述的检测装置既能定性测得腐蚀性硫的存在，也能定量测出腐蚀性硫的浓度。在使用本发明的检测装置时，首先将以下影响反射光强度变化的因素固定，从而得到一个初始值，设定为100%，持续观测光的强度，在一定温度下，一定时间内，当光的强度下降到，例如30% 的初始光强度时，则系统开始发出警报；当初始光强度下降到，例如5% 时，则废弃该电极（一般下降到这种程度时，应该对油进行更换、过滤、提纯或者去酸处理，也有可能此时变压器已造成损坏），因此，维修人员将现场处理完毕后，同时转动另一个电极到光传感器的上方，重新初始化从第二个电极的反射光的强度，并将其设定为100%。在本发明实施例中，电极表面的颜色和腐蚀性硫有关，如油中的腐蚀性硫越多,则电极的颜色越黑, 反射光强度越小；电极表面的平滑度和腐蚀性硫有关，初始光强度和初始电极的光洁度有关，光强的变化和电极表面被腐蚀性硫侵蚀的情况有关，腐蚀性硫越多,电极表面越不光滑, 反射光强度越小。

所述影响反射光强度变化的因素包括：

1、光传感器到电极的距离, 距离越远,接收到的反射光强度越小；

2、电极的大小、电极和光传感器的平行度; 电极越大,平行度越好,反射光强度越大；

3、光传感器发光管的发光强度、波长、波长分布; 发光强度越大,反射光强度越大;波长分布越发散,反射光强度越小(条件是当光接收管特性一定时)；

4、光传感器接收管的灵明度、敏感波长分布，光敏感接收器波长和发光管越匹配,信号强度越高；

5、油的种类，不同油成分的配比，油中杂质含量如水、酸、颗粒度、气泡等，油的颜色越清,杂质越少,反射光强度则越大。

在本发明实施例中，所述处理器模块102可以采用CPU、FPGA、DSP、ARM、ASIC，或者其他具有相同功能的微处理器芯片实现，可根据实际应用的具体情况进行选择设计，此处不作赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种液体油中腐蚀性硫的在线检测装置，所述液体油为设备液体油如变压器绝缘油、发电机润滑油、发动机润滑油、变速器油或液压油，其特征在于，所述装置包括与设备油箱相连接的用于对设备液体油中腐蚀性硫进行检测的检测模块、用于接收并处理所述检测模块输出的检测信号并控制所述检测模块运行的处理器模块。

2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述检测模块包括与设备油箱相连接的用于容纳待检测油的检测油箱、设置于检测油箱内部对待检测油中腐蚀性硫进行直接检测的第一传感器以及与第一传感器对应设置的用于接收第一传感器的反射光强度的第二传感器。

3.根据权利要求2所述的检测装置，其特征在于，所述第一传感器由多个电极及旋转部件组成，所述各电极之间彼此不连接并固定在旋转部件上。

4.根据权利要求3所述的检测装置，其特征在于，所述多个电极中的两个电极构成待检测油的体电阻电路、一个电极用于对待检测油中腐蚀性硫进行直接检测。

5.根据权利要求4所述的检测装置，其特征在于，所述用于对待检测油中腐蚀性硫进行直接检测的电极被腐蚀后，通过旋转部件调节电极的位置，采用新的电极对待检测油中腐蚀性硫进行直接检测。

6.根据权利要求3至5任一项所述的检测装置，其特征在于，所述电极为金属材料、合金材料、陶瓷材料、半导体材料、复合材料、无机或有机材料制成。

7.根据权利要求6所述的检测装置，其特征在于，所述金属材料为铜质或银质材料。

8.根据权利要求5所述的检测装置，其特征在于，所述检测模块还包括加热电路，所述加热电路用于为对待检测油中腐蚀性硫进行直接检测的电极进行加热。

9.根据权利要求8所述的检测装置，其特征在于，所述加热电路的加热温度为80℃～250℃。

10.根据权利要求9所述的检测装置，其特征在于，所述第二传感器为光颜色传感器，所述光颜色传感器检测的是所述第一传感器上被加热的电极的颜色，通过比较不同波长的光从被加热电极的反射光强度得到被加热电极的颜色。

11.根据权利要求9所述的检测装置，其特征在于，所述第二传感器为光强度传感器，所述光强度传感器检测的是所述第一传感器上被加热的电极所反射回来的光的强度。

12.根据权利要求2所述的检测装置，其特征在于，所述检测油箱通过导油管与变压器油箱或发电机油箱相连接。

13.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述处理器模块为CPU、FPGA、DSP、ARM或ASIC。