專利名稱：一種用于模擬變電設(shè)備絕緣油配比進(jìn)氣系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于模擬變電設(shè)備絕緣油配比進(jìn)氣系統(tǒng)，主要用于絕緣油中溶解氣體配制裝置的自動(dòng)化配比進(jìn)氣。
背景技術(shù)：
電力行業(yè)對(duì)絕緣油色譜在線監(jiān)測裝置的測量誤差試驗(yàn)、測量穩(wěn)定性檢驗(yàn)等專項(xiàng)檢驗(yàn)時(shí)需要多組包含不同組分、不同濃度的油樣。目前的做法通常是取油樣回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析，但該種方法僅能夠分析一個(gè)特定組分的含量，無法實(shí)現(xiàn)對(duì)絕緣油色譜分析在線監(jiān)測裝置的全量程標(biāo)定。且該種方法存在試驗(yàn)周期長，操作繁瑣，人為失誤較多等等諸多不理想因素。因此設(shè)計(jì)一種專門配制一定特征氣體含量絕緣油的裝置，將特征氣體與絕緣油以一定配比混合，自動(dòng)配制出已知組分含量的標(biāo)準(zhǔn)油樣，屏蔽人為干擾因素，直接用于校驗(yàn)變壓器色譜在線監(jiān)測裝置，以提高檢測的準(zhǔn)確性，具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。配制標(biāo)準(zhǔn)油樣的過程是氣液兩相達(dá)到溶解平衡的過程，根據(jù)奧斯特瓦爾德方程和質(zhì)量守恒原理，當(dāng)絕緣油組分及濃度、配油樣用特征氣體濃度、標(biāo)準(zhǔn)油樣理論濃度已定時(shí)，如何精確控制進(jìn)氣組分和體積，成為配制標(biāo)準(zhǔn)油樣多樣性和重復(fù)性的重要問題。目前，人工操作試驗(yàn)時(shí)，主要為手動(dòng)進(jìn)氣，一個(gè)濃度的標(biāo)準(zhǔn)油的配置需要多種標(biāo)準(zhǔn)氣體，依照不同的的量進(jìn)行注入配氣室內(nèi)。操作比較繁瑣。雖依靠精密針管定量進(jìn)氣，不同的人或同一個(gè)人在不同的實(shí)驗(yàn)中控制加入的各組分氣體體積不一致，導(dǎo)致最終分析結(jié)果存在一定偏差，使多次試驗(yàn)的定量重復(fù)性難以保證。過去的人工進(jìn)氣操作不但費(fèi)時(shí)費(fèi)力，不同人員之間操作，勢必會(huì)造成人為誤差。本發(fā)明涉及一種絕緣油配制裝置的自動(dòng)化配比進(jìn)氣結(jié)構(gòu)，集自動(dòng)配氣、進(jìn)氣、自動(dòng)流量控制與一體，消除了人為誤差，滿足標(biāo)準(zhǔn)油樣多樣性和重復(fù)性要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供了一種集自動(dòng)配氣、自動(dòng)進(jìn)氣、自動(dòng)控制流量于一體的省時(shí)省力又精確的用于模擬變電設(shè)備絕緣油配比進(jìn)氣系統(tǒng)。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案:
本發(fā)明由2個(gè)以上具有不同組分含量的標(biāo)氣瓶和電磁閥、氣體質(zhì)量流量控制器、配比控制器組成；所述標(biāo)氣瓶均通過裝有電磁閥的管道與裝有氣體質(zhì)量流量控制器的主管道相連通，所述氣體質(zhì)量流量控制器右端的主管道與油缸的進(jìn)氣口相連通；所述配比控制器通過藍(lán)牙或USB接口模塊與裝有控制軟件的上位機(jī)通信；
所述配比控制器包括單片機(jī)控制電路、I/O驅(qū)動(dòng)電路、A/D轉(zhuǎn)換器和通信模塊；所述A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端接氣體質(zhì)量流量控制器的輸出端，所述A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端接單片機(jī)控制電路的相應(yīng)輸入端，所述單片機(jī)控制電路的輸出端接I/O驅(qū)動(dòng)電路的輸入端；所述I/O驅(qū)動(dòng)電路的輸出端分別控制2個(gè)以上電磁閥的通斷；所述通信模塊與單片機(jī)控制電路雙向連接。
所述各標(biāo)氣瓶中的氣體根據(jù)需要可以是含有單組分的特征氣體或含有多組分特征氣的混合氣。本發(fā)明所產(chǎn)生的積極效果如下:
本發(fā)明針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)油樣多樣性和重復(fù)性的要求，結(jié)合配氣控制器、氣體質(zhì)量流量控制器和各電磁閥實(shí)現(xiàn)集自動(dòng)配氣、自動(dòng)進(jìn)氣、自動(dòng)控制流量于一體，完成自動(dòng)配比標(biāo)準(zhǔn)氣體，省時(shí)省力，減少了人為操作誤差，確保流量的精確控制。解決了氣體混合的定性化和定量化計(jì)量，滿足標(biāo)準(zhǔn)油樣配制多樣性和準(zhǔn)確度的需求，可為同類定性定量氣液混合提供一種精確配比方法。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意 圖2為本發(fā)明中配比控制器的電路原理塊 圖3為本發(fā)明中配 比控制器的電路原理圖(單片機(jī)控制電路)；
圖4為本發(fā)明中配比控制器的電路原理圖(A/D轉(zhuǎn)換器)；
圖5為本發(fā)明中配比控制器的電路原理圖(I/O驅(qū)動(dòng)電路)；
圖6為本發(fā)明中配比控制器的電路原理圖(通信模塊)；
其中，I標(biāo)氣瓶，2電磁閥，3氣體質(zhì)量流量控制器，4配比控制器，5管道，6主管道，7油缸，8進(jìn)氣口。圖1中實(shí)線代表輸氣管道，虛線代表信號(hào)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明:
由圖1飛所示的實(shí)施例可知，它由2個(gè)以上具有不同組分含量的標(biāo)氣瓶I和電磁閥2、氣體質(zhì)量流量控制器3、配比控制器4組成；所述標(biāo)氣瓶I均通過裝有電磁閥2的管道5與裝有氣體質(zhì)量流量控制器3的主管道6相連通，所述氣體質(zhì)量流量控制器3右端的主管道6與油缸7的進(jìn)氣口 8相連通；所述配比控制器4通過藍(lán)牙或USB接口模塊與裝有控制軟件的上位機(jī)通信；
所述配比控制器4包括單片機(jī)控制電路、I/O驅(qū)動(dòng)電路、A/D轉(zhuǎn)換器和通信模塊；所述A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端接氣體質(zhì)量流量控制器3的輸出端，所述A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端接單片機(jī)控制電路的相應(yīng)輸入端，所述單片機(jī)控制電路的輸出端接I/O驅(qū)動(dòng)電路的輸入端；所述I/O驅(qū)動(dòng)電路的輸出端分別控制2個(gè)以上電磁閥2的通斷；所述通信模塊與單片機(jī)控制電路雙向連接。所述各標(biāo)氣瓶I中的氣體根據(jù)需要可以是含有單組分的特征氣體或含有多組分特征氣的混合氣。所述單片機(jī)控制電路由單片機(jī)仍及其外圍元器件晶振￥1、電容(:1飛3、09飛10、電阻Rl組成；所述晶振Yl和電容Cf C2組成的晶振電路接在單片機(jī)Ul的18和19腳之間；電容C3和電阻Rl串聯(lián)后接在+5V電源和地之間，單片機(jī)Ul的9腳接在電容C3和電阻Rl的節(jié)點(diǎn)上，組成自動(dòng)復(fù)位電路；電容CfClO并聯(lián)后接在+5V電源和地之間，單片機(jī)Ul的40腳接+5V，單片機(jī)Ul的20腳接地。所述A/D轉(zhuǎn)換器由集成塊U2及其外圍元器件晶振Y2、電容C4 C8、電阻R4 R5、插座Zl組成；所述氣體質(zhì)量流量控制器3，接在集成塊U2的I腳和4腳之間，所述插座Zl的2^3腳分別接集成塊U6的71腳，所述集成塊U2的I腳接單片機(jī)Ul的I腳，所述晶振Y2和電容C4 C5組成的晶振電路接在集成塊U6的2腳和3腳之間；集成塊U2的12 14腳分別對(duì)應(yīng)接單片機(jī)Ul的2腳、3腳、13腳，電容C6接在+5V電源和地之間，電阻R4 R5串聯(lián)后接在+5V電源和地之間，集成塊U2的9腳接在R4和R5的節(jié)點(diǎn)上，電容C7 C8并聯(lián)后接在R4和R5的節(jié)點(diǎn)與地之間，集成塊U2的10腳接地。所述I/O驅(qū)動(dòng)電路由復(fù)合晶體管陣列U3及插座Z2組成；所述各電磁閥2的一端接插座Z2的I腳，各電磁閥2的另一端分別接插座Z2與復(fù)合晶體管陣列U3對(duì)應(yīng)的輸出腳；所述復(fù)合晶體管陣列U3的Γ7腳依次接單片機(jī)Ul的27腳；復(fù)合晶體管陣列U3的8腳接地，復(fù)合晶體管陣列U3的9腳接+5V。所述電磁閥2數(shù)量和標(biāo)氣瓶I數(shù)量相匹配，對(duì)應(yīng)的插座Z2的管腳數(shù)量也要相匹配。所述通信模塊由藍(lán)牙模塊U4、USB模塊U5和雙刀雙擲開關(guān)SI組成；所述雙刀雙擲開關(guān)SI的2個(gè)靜觸點(diǎn)接單片機(jī)Ul的l(Tll腳，雙刀雙擲開關(guān)SI的動(dòng)臂選擇性接入藍(lán)牙模塊U4或USB模塊U5的2 3腳；所述藍(lán)牙模塊U4和USB模塊U5的I腳均接+5V，其4腳均接地。在本實(shí)施例中，所述氣體質(zhì)量流量控制器3的型號(hào)為MV-Alicat ;所述單片機(jī)Ul的型號(hào)為AT89C51 ;所述集成塊U2的型號(hào)為AD7705 ;所述復(fù)合晶體管陣列U3的型號(hào)為ULN2003A(16);所述藍(lán)牙集成塊U4的型號(hào)為GC-04 ;所述USB集成塊U5的型號(hào)為ZF-23V4.0。 給帶有控制程序的上位機(jī)輸入所需混合氣體數(shù)據(jù)后，上位機(jī)依據(jù)空白油樣的體積，根據(jù)物料平衡定律自動(dòng)計(jì)算出所需標(biāo)樣氣體的各種組分體積，下發(fā)命令通過I/o驅(qū)動(dòng)電路控制相應(yīng)的標(biāo)氣瓶I的電磁閥2開啟，氣體通過主管道6時(shí)由氣體質(zhì)量流量控制器3收集流速和時(shí)間信息，傳送至A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換，再傳輸至帶有控制程序的上位機(jī)處理數(shù)據(jù)，當(dāng)達(dá)到氣體體積要求值時(shí)，關(guān)閉相應(yīng)電磁閥2，換下一種氣體進(jìn)氣，直至所有組分定量進(jìn)氣完畢，完成配油樣用混合氣體的定性和定量控制。
權(quán)利要求
1.一種用于模擬變電設(shè)備絕緣油配比進(jìn)氣系統(tǒng)，其特征在于由2個(gè)以上具有不同組分含量的標(biāo)氣瓶(I)和電磁閥(2)、氣體質(zhì)量流量控制器(3)、配比控制器(4)組成；所述標(biāo)氣瓶(I)均通過裝有電磁閥(2)的管道(5)與裝有氣體質(zhì)量流量控制器(3)的主管道(6)相連通，所述氣體質(zhì)量流量控制器(3)右端的主管道(6)與油缸(7)的進(jìn)氣口(8)相連通；所述配比控制器(4)通過藍(lán)牙或USB接口模塊與裝有控制軟件的上位機(jī)通信； 所述配比控制器(4)包括單片機(jī)控制電路、I/O驅(qū)動(dòng)電路、A/D轉(zhuǎn)換器和通信模塊；所述A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端接氣體質(zhì)量流量控制器(3)的輸出端，所述A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端接單片機(jī)控制電路的相應(yīng)輸入端，所述單片機(jī)控制電路的輸出端接I/O驅(qū)動(dòng)電路的輸入端；所述I/O驅(qū)動(dòng)電路的輸出端分別控制2個(gè)以上電磁閥(2)的通斷；所述通信模塊與單片機(jī)控制電路雙向連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于模擬變電設(shè)備絕緣油配比進(jìn)氣系統(tǒng)，其特征在于所述各標(biāo)氣瓶(I)中的氣體根據(jù)需要可以是含有單組分的特征氣體或含有多組分特征氣的混I=IO
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于模擬變電設(shè)備絕緣油配比進(jìn)氣系統(tǒng)，其特征在于所述單片機(jī)控制電路由單片機(jī)Ul及其外圍元器件晶振Y1、電容Cf C3、C9 C10、電阻Rl組成；所述晶振Yl和電容Cf C2組成的晶振電路接在單片機(jī)Ul的18和19腳之間；電容C3和電阻Rl串聯(lián)后接在+5V電源和地之間，單片機(jī)Ul的9腳接在電容C3和電阻Rl的節(jié)點(diǎn)上，組成自動(dòng)復(fù)位電路；電容C9 C10并聯(lián)后接在+5V電源和地之間，單片機(jī)Ul的40腳接+5V，單片機(jī)Ul的20腳接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于模擬變電設(shè)備絕緣油配比進(jìn)氣系統(tǒng)，其特征在于所述A/D轉(zhuǎn)換器由集成塊U2及其外圍元器件晶振Y2、電容C4 C8、電阻R4 R5、插座Zl組成；所述氣體質(zhì)量流量控制器(3)接在集成塊U2的I腳和4腳之間，所述插座Zl的2 3腳分別接集成塊U6的7 8腳，所述集成塊U2的I腳接單片機(jī)Ul的I腳，所述晶振Y2和電容C4 C5組成的晶振電路接在集成塊U6的2腳和3腳之間；集成塊U2的12 14腳分別對(duì)應(yīng)接單片機(jī)Ul的2腳、3腳、13腳，電容C6接在+5V電源和地之間，電阻R4 R5串聯(lián)后接在+5V電源和地之間，集成塊U2的9腳接在R4和R5的節(jié)點(diǎn)上，電容C7 C8并聯(lián)后接在R4和R5的節(jié)點(diǎn)與地之間，集成塊U2的10腳接地。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于模擬變電設(shè)備絕緣油配比進(jìn)氣系統(tǒng)，其特征在于所述I/O驅(qū)動(dòng)電路由復(fù)合晶體管陣列U3及插座Z2組成；所述各電磁閥(2)的一端接插座Z2的I腳，各電磁閥(2)的另一端分別接插座Z2與復(fù)合晶體管陣列U3對(duì)應(yīng)的輸出腳；所述復(fù)合晶體管陣列U3的f 7腳依次接單片機(jī)Ul的2廣27腳；復(fù)合晶體管陣列U3的8腳接地，復(fù)合晶體管陣列U3的9腳接+5V。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于模擬變電設(shè)備絕緣油配比進(jìn)氣系統(tǒng)，其特征在于所述通信模塊由藍(lán)牙模塊U4、USB模塊U5和雙刀雙擲開關(guān)SI組成；所述雙刀雙擲開關(guān)SI的2個(gè)靜觸點(diǎn)接單片機(jī)Ul的l(Tll腳，雙刀雙擲開關(guān)SI的動(dòng)臂選擇性接入藍(lán)牙模塊U4或USB模塊U5的2 3腳；所述藍(lán)牙模塊U4和USB模塊U5的I腳均接+5V，其4腳均接地。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于模擬變電設(shè)備絕緣油配比進(jìn)氣系統(tǒng)，它由2個(gè)以上具有不同組分含量的標(biāo)氣瓶和電磁閥、氣體質(zhì)量流量控制器、配比控制器組成；所述標(biāo)氣瓶均通過裝有電磁閥的管道與裝有氣體質(zhì)量流量控制器的主管道相連通，所述氣體質(zhì)量流量控制器右端的主管道與油缸的進(jìn)氣口相連通；所述配比控制器通過藍(lán)牙或USB接口模塊與裝有控制軟件的上位機(jī)通信；所述配比控制器包括單片機(jī)控制電路、I/O驅(qū)動(dòng)電路、A/D轉(zhuǎn)換器和通信模塊。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是集自動(dòng)配氣、自動(dòng)進(jìn)氣、自動(dòng)控制流量于一體，省時(shí)省力，減少人為操作誤差，確保流量的精確控制。滿足標(biāo)準(zhǔn)油樣配制多樣性和準(zhǔn)確度的需求，可為同類定性定量氣液混合提供一種精確配比系統(tǒng)。
文檔編號(hào)G01N30/00GK103175902SQ20131010144
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2013年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月27日
發(fā)明者劉克成, 馬慧芳, 王娟怡, 楊彥肖, 張若飛 申請(qǐng)人:國家電網(wǎng)公司, 河北省電力公司電力科學(xué)研究院, 河北省電力建設(shè)調(diào)整試驗(yàn)所