專利名稱：帶油氣分離功能的氣相色譜儀及測定絕緣油中微量水分的氣相色譜流程的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及ー種氣相色譜分析技術領域，具體涉及ー種基于反吹原理、帶油氣分離功能的氣相色譜儀及測定絕緣油中微量水分的氣相色譜流程。
背景技術：
電カ行業(yè)普遍采用絕緣油來保證變壓器和套管中相關部件間的絕緣。而隨著這些設備的運行，油中會混入ー些微量水分，進而大大降低了絕緣油的絕緣性能，縮短了變壓器及套管的正常使用壽命，還可能導致ー些事故的發(fā)生，造成巨大的損失和危害。因此，絕緣油中的微水監(jiān)測成為油質監(jiān)測的ー項重要指標，在GB/T 7595-2008 (運行中變壓器油質量)等標準中對油中水分都有明確的規(guī)定，并且GB/T 7601也是其中推薦的方法。GB/T7601-2008 (運行中變壓器油、汽輪機油水分測定氣相色譜法)中推薦帶油氣分離功能的進樣器作為氣化室。正常情況下，對這種進樣器的要求是①能長期耐受200°C的高溫所用的材料能讓水分子自由透過，而油樣能被有效截留在進樣器中；③每次進油樣后，殘油必須能夠及時排出進樣器，以防引起油水相互作用，影響微水瞬間氣化，而這過程中又不能影響氣路系統(tǒng)的氣密性水分子能接觸的進樣器內(nèi)部體積要盡量小，否則微水峰型展寬，無法定量。由于對進樣器性能要求高，市場上還沒有這種在高溫條件下，能瞬間有效地實現(xiàn)油水分離功能的微量進樣器。而采用一般的氣相色譜儀，僅進樣幾次，就使色譜柱嚴重污染，甚至污染熱導池，不僅使測定無法進行，還會損壞貴重的色譜儀。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供ー種氣路結構簡單、易于制造且油氣分離功能的效果好、基于反吹原理的帶油氣分離功能的氣相色譜儀，并公開了ー種測定絕緣油中微量水分的氣相色譜流程。為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是
設計ー種帶油氣分離功能的氣相色譜儀，其氣路結構中含有熱導檢測器(TCD)、分析色譜柱、保護色譜柱、六通閥、進樣器、三通閥、穩(wěn)壓閥A和B、針型閥、電磁閥A和B，所述三通閥的進氣ロ端連通載氣源，其兩出口分別接檢測氣路和反吹氣路，所述檢測氣路經(jīng)由對應的氣管或通道依次連接所述穩(wěn)壓閥A、針型閥、熱導檢測器的參考臂、六通閥接ロ①、六通閥接ロ②、進樣器、保護色譜柱、六通閥接ロ⑤、六通閥接ロ⑥、分析色譜柱、熱導檢測器的測量臂而形成，所述反吹氣路經(jīng)由對應的氣管或通道依次連接所述電磁閥A、穩(wěn)壓閥B、六通閥接ロ④和連通大氣的六通閥接ロ③而形成；所述進樣器包括由外殼體、位于頂部的進樣ロ、承載板所限定的腔體，該腔體被其中的內(nèi)管區(qū)分成樣品腔和外腔兩部分，所述樣品腔中填充有擔體，且其上開ロ端對應于所述進樣ロ，其下出ロ端對接于所述承載板中部所設置的透氣孔，所述外殼體下部設置有向所述外腔通載氣的進氣ロ，其上部設置有供所述外腔向外排氣的排氣ロ，且該排氣ロ后接有電磁閥B，所述進氣ロ經(jīng)由對應的管道連接至所述六通閥接ロ②，該進樣器的下端經(jīng)由對應的管道與所述保護色譜柱相連通；進行樣品測定吋，所述電磁閥A和B關閉，且所述六通閥接ロ①和②、③和④、⑤和⑥分別相連通；進行氣路反吹時，所述電磁閥A和B開啟，且所述六通閥接ロ①和⑥，②和③，④和⑤相連通。利用上述氣相色譜儀測定絕緣油中微量水分的氣相色譜流程，包括
(1)設定所述氣相色譜儀進樣器的氣化室溫度為200°C、內(nèi)含所述保護色譜柱和分析色譜柱的柱箱溫度為120 150°C，熱導檢測器的熱導池溫度為150 160°C，所述六通閥溫度為100 120°C，載氣(高純氮氣或氦氣)流速28 32mL/min ；
(2)關所述閉電磁閥A和B，分別使所述六通閥接ロ①和②、③和④、⑤和⑥相連通，從進樣器的進樣ロ處快速注入待測樣品，從氣源出來的高純氮氣經(jīng)三通閥分支出ロ進入檢測氣路中，依次通過穩(wěn)壓閥A、針型閥、熱導檢測的參考臂、六通閥接ロ①和②后進入所述進樣器，并攜帶被氣化的待測成分依次流經(jīng)所述保護色譜柱、六通閥接ロ⑤和⑥、分析色譜柱，進入熱導檢測器的測量臂進行檢測，尾氣排空；
(3)當所述待測成分流過所述六通閥接ロ⑥后，所述電磁閥A和B同時開啟，且切換六通閥連接接ロ，使所述六通閥接ロ①和⑥，②和③，④和⑤分別相連通，使從所述三通閥流出的高純載氣依次經(jīng)過電磁閥A、穩(wěn)壓閥B、六通閥接ロ④和⑤，再依次進入所述保護色譜柱、進樣器后排空而形成反吹氣路，進而對所述保護色譜柱、進樣器進行反向吹掃；
(4)當待測成分完全流出TCD的測量臂，且待基線平穩(wěn)后，所述六通閥及電磁閥A、B均同時切換至初始位置，準備下次進樣分析。所述樣品腔所填充的擔體為硅烷化的玻璃微球擔體或經(jīng)惰性化處理的硅藻土擔體。所述保護色譜柱或分析色譜柱中的填料為⑶X502、⑶X301、⑶X102中的至少ー種。所述保護色譜柱和分析色譜柱均設置于柱箱中，其內(nèi)徑均為2mm，所述分析色譜柱柱長不低于1. 8m，且所述保護色譜柱柱長是所述分析色譜柱的十分之一。本發(fā)明具有積極有益的效果
(I)既能保證分析時，水分峰型不受影響，又能使所進的油樣及油蒸氣被及時反吹出色譜系統(tǒng)，避免殘油污染分析柱及檢測器池體。(2)所設計的進樣ロ結構，能有效地保證進樣時難氣化的油樣滯留在進樣ロ ；而反吹時，便于殘油順利排出色譜系統(tǒng)。⑶氣路結構簡單，比高溫直接進行油氣分離的進樣器易于制造，且實現(xiàn)油氣分離功能的效果明顯；系統(tǒng)整體的密封性好。


圖1為進樣狀態(tài)下的氣相色譜流程 圖2為分析狀態(tài)下的進樣器組裝流程 圖3為本發(fā)明氣相色譜儀的氣路中所用進樣器的結構示意 圖4為本發(fā)明氣相色譜儀測定絕緣油中微量水分的某次結果圖譜。圖中I為三通閥，2為穩(wěn)壓閥A，3為針型閥，4為熱導檢測器的參考臂，5為六通閥，6為進樣器，7為保護色譜柱，8為分析色譜柱，9為熱導檢測器的測量臂，10為電磁閥A，11為穩(wěn)壓閥B，12為外鋼殼體，13為填料，14為樣品腔，15為開ロ端，16為排氣ロ，17為進氣ロ，18為內(nèi)鋼管，19為外腔，20為承載板，21為透氣孔。
具體實施例方式以下結合具體實施例進ー步闡述本發(fā)明。下述實施例中的各參數(shù)測定方法或檢查方法，如無特別說明，均為常規(guī)方法。實施例1 一種帶油氣分離功能的氣相色譜儀，參見圖1、圖2、圖3，其氣路結構中含有熱導檢測器、分析色譜柱8 (內(nèi)徑2mm，柱長不低于1. 8m，采用高分子多孔微球類填料，如⑶X502，⑶X301或⑶X102)、保護色譜柱7 (內(nèi)徑2mm，柱長是分析柱的十分之一左右，采用高分子多孔微球類填料，如⑶X502，⑶X301或⑶X102)、六通閥5、進樣器6、三通閥1、穩(wěn)壓閥A 2和穩(wěn)壓閥B 11、帶壓カ表的針型閥3、電磁閥A 10和電磁閥B 22，三通閥I的進氣ロ端連通載氣源，其兩出ロ分別接檢測氣路和反吹氣路，所述檢測氣路經(jīng)由對應的氣管或通道依次連接穩(wěn)壓閥A 2、針型閥3、熱導檢測器的參考臂4、六通閥5接ロ①、六通閥5接ロ②、進樣器6、保護色譜柱7、六通閥5接ロ⑤、六通閥5接ロ⑥、分析色譜柱8、熱導檢測器的測量臂9而形成，所述反吹氣路經(jīng)由對應的氣管或通道依次連接電磁閥A 10、穩(wěn)壓閥B 11、六通閥5接ロ④和連通大氣的六通閥5接ロ③而形成；進行樣品測定時，電磁閥A10和電磁閥B 22關閉，且六通閥5接ロ①和②、③和④、⑤和⑥分別相連通；進行氣路反吹時，電磁閥A 10和電磁閥B 22開啟，且六通閥5接ロ①和接ロ⑥、②和③、④和⑤分別相連通，在這種狀態(tài)下，進樣器6及保護色譜柱7處于反吹狀態(tài)。六通閥的切換方式可以采用氣動或電動驅動，但一般情況下，采用氣動的驅動方式較方便。所述進樣器6包括由外鋼殼體12、位于頂部的進樣ロ、承載板20所限定的腔體，該腔體被其中的內(nèi)鋼管18 (內(nèi)徑4 5mm,長度30 40mm的不銹鋼管)區(qū)分成樣品腔14和外腔19兩部分，樣品腔14中填充有擔體(可以是硅烷化的玻璃微球擔體或者是其它經(jīng)惰性化處理的硅藻土擔體)，且其上開ロ端15對應于進樣ロ，其下出口端對接于承載板20中部所設置的透氣孔21，外鋼殼體12下部設置有向外腔19通載氣的進氣ロ 17，其上部設置有供外腔19向外排氣的排氣ロ 18，且該排氣ロ 18后接有電磁閥B 22，進氣ロ 17經(jīng)由對應的管道連接至六通閥5接ロ②，該進樣器的下端經(jīng)由對應的管道與保護色譜柱7相連通；樣品用微量注射針從進樣口上邊的開ロ端15注入，并且在樣品腔14的上端氣化。氣路中的TCD檢測器是高靈敏度的雙池四臂檢測器，在氮氣做載氣情況下，對微水的靈敏度能小于0. 5ppm。所述的氣路流程中T⑶池體位于能保持恒定高溫的環(huán)境中，進樣器6溫度至少能加熱到200°C，六通閥5處于不低于100°C的環(huán)境中，保護色譜柱7和分析色譜柱8設置于柱箱中，柱箱溫度應能自由設定。利用上述氣相色譜儀測定絕緣油中微量水分的氣相色譜流程，包括
(1)設定所述氣相色譜儀進樣器的氣化室(進樣器)溫度為180 220°C、內(nèi)含所述保護色譜柱和分析色譜柱的柱箱溫度為120°C，熱導檢測器的熱導池溫度為150°C，所述六通閥溫度為100°C，載氣(高純氮氣)流速30mL/min ；
(2)關所述閉電磁閥A和B，分別使所述六通閥接ロ①和②、③和④、⑤和⑥相連通，從進樣器的進樣ロ處快速注入待測樣品，從氣源出來的高純載氣經(jīng)三通閥分支出ロ進入檢測氣路中，依次通過穩(wěn)壓閥A、針型閥、熱導檢測的參考臂、六通閥接ロ①和②后進入所述進樣器，并攜帶被氣化的待測成分依次流經(jīng)所述保護色譜柱、六通閥接ロ⑤和⑥、分析色譜柱，進入熱導檢測器的測量臂進行檢測(檢測結果參見圖4)，尾氣排空；
(3)當所述待測成分流過所述六通閥接ロ⑥后，所述電磁閥A和B同時開啟，且切換六通閥連接接ロ，使所述六通閥接ロ①和⑥，②和③，④和⑤分別相連通，使從所述三通閥流出的高純氮氣依次經(jīng)過電磁閥A、穩(wěn)壓閥B、六通閥接ロ④和⑤，再依次進入所述保護色譜柱、進樣器后排空而形成反吹氣路，進而對所述保護色譜柱、進樣器進行反向吹掃；
(4)當待測成分完全流出TCD的測量臂，且待基線平穩(wěn)后，所述六通閥及電磁閥A、B均同時切換至初始位置，準備下次進樣分析。上述檢測流程符合國標GB/T 7601-2008中對色譜儀需具有進樣氣化，分離和排除殘油的要求。雖然，上文中已經(jīng)用一般性說明及具體實施方案對本發(fā)明作了詳盡的描述，但在本發(fā)明基礎上，可以對之作ー些修改或改進，這對本領域技術人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎上所做的這些修改或改進，均屬于本發(fā)明要求保護的范圍。
權利要求
1.一種帶油氣分離功能的氣相色譜儀，其氣路結構中含有熱導檢測器、分析色譜柱、保護色譜柱、六通閥、進樣器、三通閥、穩(wěn)壓閥A和穩(wěn)壓閥B、針型閥、電磁閥A和電磁閥B，其特征在于，所述三通閥的進氣口端連通載氣源，其兩出口分別接檢測氣路和反吹氣路，所述檢測氣路經(jīng)由對應的氣管或通道依次連接所述穩(wěn)壓閥A、針型閥、熱導檢測器的參考臂、六通閥接口①、六通閥接口②、進樣器、保護色譜柱、六通閥接口⑤、六通閥接口⑥、分析色譜柱、熱導檢測器的測量臂而形成，所述反吹氣路經(jīng)由對應的氣管或通道依次連接所述電磁閥A、穩(wěn)壓閥B、六通閥接口④和連通大氣的六通閥接口③而形成；所述進樣器包括由外殼體、位于頂部的進樣口、承載板所限定的腔體，該腔體被其中的內(nèi)管區(qū)分成樣品腔和外腔兩部分，所述樣品腔中填充有擔體，且其上開口端對應于所述進樣口，其下出口端對接于所述承載板中部所設置的透氣孔，所述外殼體下部設置有向所述外腔通載氣的進氣口，其上部設置有供所述外腔向外排殘油的排氣口，且該排氣口后接有電磁閥B，所述進氣口經(jīng)由對應的管道連接至所述六通閥接口②，該進樣器的下端經(jīng)由對應的管道與所述保護色譜柱相連通；進行樣品測定時，所述電磁閥A和電磁閥B關閉，且所述六通閥接口①和接口②、接口③和接口④、接口⑤和接口⑥分別相連通；進行氣路反吹時，所述電磁閥A和電磁閥B開啟，且所述六通閥接口①和接口⑥、接口②和接口③、接口④和接口⑤分別相連通。
2.根據(jù)權利要求1所述的帶油氣分離功能的氣相色譜儀，其特征在于，所述樣品腔所填充的擔體為硅烷化的玻璃微球擔體或經(jīng)惰性化處理的硅藻土擔體。
3.根據(jù)權利要求1所述的帶油氣分離功能的氣相色譜儀，其特征在于，所述保護色譜柱或分析色譜柱中的填料為⑶X502、⑶X301、⑶X102中的至少一種。
4.根據(jù)權利要求1所述的帶油氣分離功能的氣相色譜儀，其特征在于，所述保護色譜柱和分析色譜柱均設置于柱箱中，其內(nèi)徑均為1. 5 2. 5mm，所述分析色譜柱柱長不低于1.Sm,且所述保護色譜柱柱長是所述分析色譜柱的O.1 O. 2倍。
5.利用權利要求1所述氣相色譜儀測定絕緣油中微量水分的氣相色譜流程，包括 (O設定權利要求1所述氣相色譜儀進樣器的氣化室溫度為180 220°C、內(nèi)含所述保護色譜柱和分析色譜柱的柱箱溫度為120 150°C，熱導檢測器的熱導池溫度為150 160°C，所述六通閥溫度為100 120°C，載氣高純氮氣流速為28 32ml/min ； (2)關所述閉電磁閥A和B，分別使所述六通閥接口①和②、接口③和④、接口⑤和⑥相連通，從進樣器的進樣口處快速注入待測樣品，從氣源出來的高純氮氣經(jīng)三通閥分支出口進入檢測氣路中，依次通過穩(wěn)壓閥A、針型閥、熱導檢測的參考臂、六通閥接口①和②后進入所述進樣器，并攜帶被氣化的待測成分依次流經(jīng)所述保護色譜柱、六通閥接口⑤和⑥、分析色譜柱，進入熱導檢測器的測量臂進行檢測，尾氣排空； (3)當所述待測成分流過所述六通閥接口⑥后，所述電磁閥A和B同時開啟，且切換六通閥連接接口，使所述六通閥接口①和⑥、接口②和③、接口④和⑤分別相連通，使從所述三通閥流出的高純氮氣依次經(jīng)過電磁閥A、穩(wěn)壓閥B、六通閥接口④和⑤，再依次進入所述保護色譜柱、進樣器后排空而形成反吹氣路，進而對所述保護色譜柱、進樣器進行反向吹掃； (4)當待測成分分完全流出熱導檢測器的測量臂，且待基線平穩(wěn)后，所述六通閥及電磁閥A、B均同時切換至初始位置，準備下次進樣分析。
6.根據(jù)權利要求5所述的測定絕緣油中微量水分的氣相色譜流程，其特征在于，所述樣品腔所填充的擔體為硅烷化的玻璃微球擔體或經(jīng)惰性化處理的硅藻土擔體。
7.根據(jù)權利要求5所述的測定絕緣油中微量水分的氣相色譜流程，其特征在于，所述保護色譜柱或分析色譜柱中的填料為⑶X502、⑶X301、⑶X102中的至少一種。
8.根據(jù)權利要求5所述的測定絕緣油中微量水分的氣相色譜流程，其特征在于，所述保護色譜柱和分析色譜柱均設置于柱箱中，其內(nèi)徑均為1. 5 2. 5mm，所述分析色譜柱柱長不低于1. 8m，且所述保護色譜柱柱長是所述分析色譜柱的O.1 O. 2倍。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種帶油氣分離功能的氣相色譜儀及測定絕緣油中微量水分的氣相色譜流程。該色譜儀中由三通閥、穩(wěn)壓閥、電磁閥、六通閥、進樣器、色譜柱及連接管線、接頭等按照一定的順序連接，再經(jīng)六通閥通道的轉換和電磁閥的通斷來構成測量氣路和反吹氣路。本發(fā)明具有積極有益的效果既能保證分析時，水分峰型不受影響，又能使所進的油樣及油蒸氣被及時反吹出色譜系統(tǒng)，避免殘油污染分析柱及檢測器池體；所設計的進樣口結構能有效地保證進樣時難氣化的油樣滯留在進樣口；而反吹時，便于殘油順利排出色譜系統(tǒng)；氣路結構簡單，比高溫直接進行油氣分離的進樣器易于制造，且實現(xiàn)油氣分離功能的效果明顯；系統(tǒng)整體的密封性好。
文檔編號G01N30/20GK103018378SQ20131000158
公開日2013年4月3日 申請日期2013年1月4日 優(yōu)先權日2013年1月4日
發(fā)明者朱燕超, 韓有華, 李楓林, 孔紅偉, 侯豐偉, 高承德, 苗坤鋒 申請人:河南中分儀器股份有限公司