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DF-8000ZN变压器油光谱智能在线监测装置

DF-8000ZN光声光谱检测原理，是利用一束强度可调制的单色光源照射到密闭的光声池中的被测样品上，样品吸收光能，并立即以释放热能的方式退激。释放的热能使样品和周围介质按光的调制频率产生周期性加热，从而导致介质产生周期性压力波动，这种压力波动可用微音拾音器和压电陶瓷传声器检测，并通过放大得到光声信号。由于每种化合物都有其特有的红外光谱（通常指吸收光谱），若入射单色光波长可变，则可检测到随波长变化的光声信号图谱从而实现对被测物的结构鉴定与定性定量分析。 如图 1所示，光声池中间一侧的电容型驻极体拾音器按照光声池的谐振频率的光脉冲的调制频率检测到这些微小的压力波，信号的强弱对应着该种故障气体的多少，最终得出油中溶解的不同组分故障气体的含量。

图 1 光声光谱检测原理图

由于对于一种化合物，其吸收光谱在不同的波长有不同的吸收强度，而不同的吸收强度也就对应着不同的检测精度，因此选择一个吸收强度高的波长对于检测的精度有着很好的保障，同时为了降低不同气体之间的交叉干扰，采用波长准确、带宽很窄的半导体激光器作为光源，将更一步提高检测的精度。同时，相对于通过机械转动的方式对光束进行调制，采用半导体激光器的直接调制技术更加的先进和方便，而且可以根据不同气体的特性，采用不同的调制方式，从而实现更好的检测精度和可靠性。

三、关键技术和科技创新

1、关键技术

1.1、国内首次将可调谐半导体激光吸收谱法（TDLAS）技术应用于变压器油中全组分气体（标配C2H2、CH4、C2H4、C2H6、CO、CO2、H2），选配（微水）的全量程在线检测，系统测量精度0.1ppm，可完全替代离线检测设备，装置抗干扰性强，可在-40℃至85℃安装使用。

1.2、和传统的气相色谱分析仪比较，本装置设计了领先的“负压-恒温-动态顶空平衡”法进行油气分离。对于变压器监测来说，油气分离环节十分关键，是实现监测的前提，本装置采用动态顶空法的脱气方法，操作和装置相对简单，更适用于在线设备；而且脱气时间短，重复性好，能够满足在线检测的要求。

1.3、本装置无需载气、免标定、免维护、无耗材，采用循环油系统，对被测设备无污染，无安全隐患，无需排油。

1.4、本装置可配备物联网功能，实现远程数据监控，可将大范围分散变压器数据显示至物联网云平台，在手机或PC端即可查看变压器运行数据。

2、可调谐半导体激光吸收光谱法（TDLAS）

可调谐半导体激光吸收光谱法是利用激光器的窄线宽特性和可调谐特性，扫描被测气体的特征吸收谱线，从而实现痕量气体的定性和定量测量。TDLAS使用线宽远小于气体吸收谱线宽度的激光器，如图2.4所示，并利用激光器的可调谐性对气体的单条特征谱线进行扫描测量，利用其高光谱分辨率特性，可以排除其他气体谱线对待测气体谱线的交叉干扰。工作波长位于中红外的可调谐激光器，可以获得气体分子的基频振动谱线，吸收信号强，加上长光程设计和谐波检测技术可以达到ppb量级以上精度，近红外可调谐激光器可以在室温下工作，且体积小巧，而此波段的气体振动谱线位于“泛频”、“和频”带，其吸收峰强度一般较基频带低2到3个数量级，然而，配合长光程吸收池和调制扫描技术，TDLAS测量仍然可以达到ppm量级以上。

图1 激光线宽和扫描范围示意图

TDLAS检测系统：根据研究表明，实验室所具备的设备，只要将激光器选择可以用于检测C₂H₆，CO，CO₂，C₂H₄，CH₄，C₂H₂即可。TDLAS检测系统所具备的优势有以下几点：

（1）与在线色谱相比，TDLAS不消耗被测样品，不需要消耗性载气和易污染老化的色谱柱和复杂的气路控制系统，其灵敏度更高，造价也足够低。

（2）与FTIR傅立叶红外相比，与所有测量透过量改变的光学方法相比，TDLAS可以提高气体池光程，从而极大地提高了检测灵敏度。灵敏度的提高产生了许多积极的影响，可以放宽对油气分离装置设计上的要求

（3）在常温条件下其灵敏度漂移可保证在20年内小于1%。

3、监测系统的组成

本装置的多组分气体检测的多路技术采用基于分时扫描的时分多路技术来实现对多组分气体的实时检测。它通过控制模块来控制和切换激光驱动器的工作状态，因而从一系列的激光器中依次选择测量光束导入到检测光路，实现对多组分气体的分时顺序检测。

图2 多组分检测系统原理图

本装置尺寸500*600*900，外壳采用2mm毫米不锈钢喷塑壳体，防护等级IP65。体型小巧。内部采用模块化设计，由电源单元、检测单元及油气单元构成，油气单元由整体阀组构成，气密性好。装置整体稳定性高。

3、产品参数

4、产品优势

变压器油光谱在线监测系统与传统油色谱在线监测系统对比

变压器油光谱在线监测系统与光声光谱在线监测系统对比