[发明专利]溶解气体在线智能监测诊断装置及其方法

摘要

一种溶解气体在线智能监测诊断方法及装置，涉及充油电气设备油中溶解气体的在线智能监测及故障诊断方法及装置。该方法包括其在线智能监测方法和故障诊断方法；其装置包括油气分离机构，与油气分离机构连接的气体检测机构，与气体检测机构连接的微机控制诊断机构。本发明可直接在充油电气设备现场实现定时高灵敏度和高精度、抗干扰、监测周期短的在线智能监测，及时掌握其运行情况，及时发现和跟踪潜伏性故障，并对设备故障进行自动诊断，以便及时排除故障，提高其运行的可靠性。

主权项

1.一种溶解气体在线智能监测诊断装置，包括与油气分离机构连接，并受微机控制的载气机构和抽 真空机构；其特征在于该装置包括油气分离机构，与该油气分离机构连接的气体检测机构，与气体检测机 构连接的微机控制诊断机构；气体检测机构包括气体恒温分离机构，与气体恒温分离机构连接的气电转换 机构，使油气分离机构产生的气体经气体分离恒温机构进入气电转换机构；微机控制诊断机构包括与气电 转换机构中的信号初始处理板上的接线电路的输出端连接的前置信号处理电路，与该前置信号处理电路的 输出端对应连接的信号采样储存电路，与信号采样储存电路对应连接的数据处理诊断电路，与数据处理诊 断电路连接的自动控制电路和软件复位电路，与自动控制电路连接的气体检测机构的电气接线电路；所属 油气分离机构包括空心底座，装在该空心底座上且与其密封的气体渗透机构，装在该气体渗透机构上的电 磁六通阀和4号电磁二通阀，并使二者均与气体渗透机构中的渗透气室连通，电磁六通阀[7]上装有测量管 和两个密封接口，4号电磁二通阀上也装有密封接口；所属气体渗透机构包括夹在左、右补强板之间的气体 渗透膜，并通过连接件固定在空心支座的台阶孔内，每一补强板上分布有直径为3-7mm的圆形通孔，空心 支座的台阶孔上装有密封的盖板，且使补强板与盖板之间形成渗透气室，通过连接件，将盖板上的支承板、 盖板、空心支座固定在空心底座上；所属气体检测机构包括气体恒温分离机构，气体恒温分离机构包括恒 温箱，装在该箱内的加热器和气体分离柱，气体分离柱的一端连接电磁六通阀上的密封接口，其另一端接 三通组件，装在恒温箱上的温度传感器和风扇，使温度传热器与温度表连接，由微机控制恒温箱内的工作温 度；与气体恒温分离机构连接的气电转换机构，气电转换机构包括与三通组件连接的2号电磁二通阀和3 号电磁二通阀，这两个阀分别接密封的1号检测室和2号检测室，这两个检测室的旁边装有检测主板，在 每一检测室所对应的检测主板上互成120°的位置各装了一气体传感器组成一组气体传感器，各传感器 的输入端与对应的检测室内的气体接触，各输出端分别与信号初始处理板上接线电路的输入端连接；所属 信号初始处理板上的接线电路由6个与对应气体传感器匹配的跟随器和6个对应的放大器分别连接而成， 使每一跟随器的输入端接对应的一个气体传感器的信号输出端，每一放大器的信号输出端接前置信号处理 电路对应的一个输入端；所属微机控制诊断机构包括与气电转换机构中信号初始处理板上的接线电路输出 端连接的前置信号处理电路，前置信号处理电路包括放大器LM1458、数字开关4051，电阻、电容、二极 管及接插件，信号初始处理板上的接线电路的输出信号经前置信号处理电路信号输入端输入，由放大器和 电阻组成的信号放大电路后，经由放大器、电阻、电容组成的信号滤波处理电路，再经二极管组成的钳压 电路后接数字开关4051，数字开关4051的A、B、C脚分别与信号采样储存电路的地址锁存器74HC75的 第10、第15、第16脚连接，其IN脚与采样片的第13脚连接；与前置信号处理电路的输出端对应连接的 信号采样储存电路，信号采样储存电路包括采样片AD574A、储存片62256、地址锁存器74HC75、逻辑芯 片74HC00、74HC02，电阻、电容和接插件，采样片AD574A的各数据端DB₀-DB₁₁通过相应的数据总线与储 存片62256的数据端D₀-D₇和电阻排RR₁的8个相应的电阻连接，8个电阻的另一端同时连接后接+5V电源， 其控制脚CE、R/C分别与逻辑芯片74HC00的输出脚3、6相连；其控制管脚 AO/SC、CS₁、STATUS通过控制线分别与数据处理、诊断电路的AO/SC、CS₁、STATU脚 相连，其第10、12脚各接一电位器W₂、W₃，均与其第8脚连接组成校正电路，储存片62256的 A₀-A₁₃地址脚通过各自的地址线与数据处理、诊断电路的地址脚A₀-A₁₃对应连接，其控制脚 OE、 WE作为两个逻辑芯片74HC00的输入端控制其输出，其选通端通过选通线与数据处理、诊断电路 的端连接，地址锁存器74HC75的D₀-D₂脚与数据总线的D₀-D₂连接，分别对应控制地址锁存器 74HC75的输出端A、B、C，其第13、4脚均与逻辑芯片74HC02的输出第4脚连接，逻辑芯片 74HC02的输入端的第6脚与数据处理、诊断电路中的译码器74HC138的第13脚连接， 其第5脚与数据处理、诊断电路中的储存片62256的 WE脚连接；与信号采样储存电路对应连接的数 据处理诊断电路，数据处理诊断电路包括CPU80C31、逻辑芯片74HC04、74HC02、地 址锁存器74HC75、74HC373、译码器74HC138、程序存贮器27C64、电阻及接插件，CPU80C31 的第1组I/O线P₁₀-P₁₇分别通过逻辑芯片74HC04与控制脚C₁-C₈连接，其第0组I/O线 P₀₀-P₀₇与数据总线和地址锁存器74HC373和程序存贮器27C64的数据端D₀-D₇对应连接，其第2组I/O 线P₂₀-P₂₂分别与地址总线A₈-A₁₀，地址锁存器74HC75的第2、3、6脚、程序存贮器的第25、24、 21脚连接，地址锁存器74HC75的第16、15、10脚对应接地址总线A₁₂-A₁₄，其第2组I/O线 中的P₂₃与程序存贮器27C64的第23脚、地址总线A₁₁连接，第2组I/O线P₂₄与译码器 74HC138的第1脚、程序存贮器27C64的第2脚连接，第2组I/O线P₂₅-P₂₆与译码器74HC138 的第2、3脚连接，其第2组I/O线中的P₂₇与译码器74HC138的第4、5脚连接，CPU80C31的第30脚 与地址锁存器74HC373的第11脚连接，80C31的第29脚接程序存贮器27C64的第22脚， CPU80C31的第16脚与逻辑芯片74HC02的第2脚连接，地址锁存器74HC373的输出端Q₀-Q₇与程序存 贮器的A₀-A₇对应连接后接地址线，CPU80C31的x₁、x₂脚与一晶片及电容C₁₃、C₁₄共同组成一个晶振 回路，地址锁存器74HC75的第13、4脚均与逻辑芯片74HC02的第1脚连接，地址锁存器74HC75的 第5脚接+5V电源和电容后再接地址锁存器74HC75的第12脚后接地，译码器 74HC138第16脚接+5V电源，其通过不同的逻辑关系使其输出端Y₀-Y₇具有不同的电平，其中Y₂-Y₆端分别与接插件的Y₂、3770E、CS、CS₁脚连接，其Y₅端与逻辑芯片74HC02的第3脚连 接；与数据处理诊断电路连接的自动控制电路和软件复位电路，自动控制 电路包括显示芯片74HC377，两片逻辑芯片74HC03、两片隔离芯片TLP521-4、驱动芯片MC1413、 电阻、电容、二极管和接插件，显示芯片74HC377的输入端D₅-D₇脚分别与数据处 理、诊断电路的数据总线D₅-D₇连接，其控制脚CLK、 OE分别与数据处理、诊断 电路中CPU80C31的 WR、译码器的3770E脚连接，其输出端分别与发光二极管的低压端连接，控 制发光二极管发光，两片逻辑芯片74HC03的输入端C₁-C₈分别受数据处理、诊断电路的C₁-C₈控制 端的控制，两片逻辑芯片74HC03的输出端通过逻辑关系与两片隔离芯片TLP521-4的输入端对应脚连 接，两片隔离芯片TLP521-4的输出端通过控制关系与驱动芯片MC1413的输入端对应连接， 其输出端分别与检测机构的电气接线电路的dy、rt₁、rt₂、rt₃、rt₄、ltv、+24V电源对应连接，所 有逻辑芯片74HC03、隔离芯片TLP521-4的弱电高电平通过各自的150Ω上拉电阻接+5V电源，强电高电平 通过各自的4.7KΩ上拉电阻接入+24V电源，第2片隔离芯片TLP521-4的第8脚与检测机构的电气接线电 路的WK端连接；软件复位电路包括4片逻辑芯片74HC00、电阻、电容、开关及二极管，该电路的C₉、 C₁₀端分别与数据处理及诊断机构中的CPU80C31的第12、9脚连接，四片逻辑芯片74HC00组成一组复位电 路，第1片逻辑芯片74HC00的第1脚与二极管的负极连接，其第2脚与一电阻一端、电容和其第1脚连 接，电容的另一端接地，二极管的正极接C₉端，电阻的另一端线接电阻后接+5V电源，二极管的正极接 在两个电阻的连线上，其第3脚与逻辑芯片74HC00的第4、5脚和逻辑芯片74HC00的第10脚连接，其第 6脚接一电阻的一端，电阻的另一端接一电容的正极和逻辑芯片74HC00的第9脚，电 容的另一端接地，逻辑芯片74HC00的第8脚接逻辑芯片74HC00的第12、13脚，其第11脚接二极管的正 极，其负极接一电阻和C₁₀端，该电阻的另一端接另一电阻和电容负极，电容的正极接+5V电源后与开关 S₁连接；电气接线电路：与自动控制电路连接的气体检测机构中的电气接线电路， 电气接线电路包括继电器KA₁-KA₈，开关元件K′A₁-K′A₈，发光二极管EL₁₁-EL₁₈、电源保险、电源开关及 接插件，继电器KA₁-KA₈分别对应控制开关元件K′A₁-K′A₈，K′A₁-K′A₈开关分别控制主电源、微型空气 泵、2号电磁二通阀、3号电磁二通阀、电磁六通阀、4号电磁二通阀及真空泵的开通或关闭，恒温箱的温 度和风扇的开关，发光二极管EL₁₁-EL₁₈的正极分别与继电器KA₅、KA₅、KA₇、KA₈、KA₁-KA₄对应连接， 二极管EL₁₁-EL₁₈的负极分别与自动控制电路的接插件的dy、rt₁、rt₂、rt₃、rt₄、wk端对应连 接。