專利名稱：一種有機(jī)油中重金屬在線檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于有機(jī)油中重金屬檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種有機(jī)油中重金屬在線檢測(cè)裝置。
技術(shù)背景許多大型設(shè)備的運(yùn)行保護(hù)，如高壓和超高壓變壓器冷卻、航空發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑等，均采用有機(jī)油作為冷卻、絕緣、潤(rùn)滑的介質(zhì)。這些介質(zhì)在運(yùn)行過程中，不可避免地會(huì)與金屬銅、鐵、銀、鉛、錫等金屬材料接觸。例如，跟不銹鋼管接觸，會(huì)將鉛、錫、鎘、鈦等重金屬溶入油中；老化的線圈會(huì)使得油中的銅、鐵離子增加。抗氧化劑的使用會(huì)對(duì)銅、鐵等材料產(chǎn)生腐蝕，也會(huì)增加油中重金屬的含量。研究發(fā)現(xiàn)，油中重金屬的存在，特別是金屬銅和鐵的存在，對(duì)油的氧化將起到催化作用，能使油的酸值和介損值增加，對(duì)油的介損值影響尤為顯著。而且，其他重金屬離子的大量存在，也會(huì)增加油中導(dǎo)電“架橋現(xiàn)象”形成的可能性，從而使油中局部電場(chǎng)改變，并降低油的絕緣電阻，從而導(dǎo)致變壓器局部過熱及局部放電等故障的產(chǎn)生。因此，對(duì)這些冷卻、潤(rùn)滑油必須進(jìn)行定期、不定期的檢測(cè)，以保證設(shè)備的正常運(yùn)行。針對(duì)油中重金屬的檢測(cè)，目前主要局限于實(shí)驗(yàn)室，且大多采用化學(xué)溶出法，該方法不僅麻煩、檢測(cè)效率低，而且使用強(qiáng)酸進(jìn)行有機(jī)物消解，會(huì)破壞油樣品結(jié)構(gòu)，不能循環(huán)使用，造成油樣損失，而且也會(huì)造成環(huán)境污染，影響儲(chǔ)油設(shè)備的運(yùn)行安全。有的采用X射線熒光光譜法檢測(cè)油中重金屬不會(huì)破壞油樣品結(jié)構(gòu)，但是現(xiàn)有的X射線熒光光譜儀存在單元裝置體積龐大、對(duì)油中重金屬的分辨率低、設(shè)備維護(hù)繁瑣、價(jià)格昂貴等問題。同時(shí)，目前普通的X光管功率大、需要水或者油冷卻。也有的采用Si、Li半導(dǎo)體探測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)，而傳統(tǒng)的Si,Li半導(dǎo)體探測(cè)器必須在液氮溫度下使用和保存，使整個(gè)裝置的體積和重量都明顯增大，且存在頻繁補(bǔ)充液氮的麻煩，其分辨率也較差。再有普通的多道分析儀存在著對(duì)原子序數(shù)相近的元素的有效核信號(hào)甄別能力不強(qiáng)的問題。截止目前，對(duì)上述冷卻、潤(rùn)滑介質(zhì)的檢測(cè)技術(shù)尚沒有得到較為理想的解決。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提出一種有機(jī)油中重金屬在線檢測(cè)裝置，該裝置易于實(shí)施、對(duì)原子序數(shù)相近的元素的核信號(hào)的甄別度好，檢測(cè)精度高。實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的所采取的技術(shù)方案是一種有機(jī)油中重金屬在線檢測(cè)裝置，包括一個(gè)測(cè)試真空單元，用于為有機(jī)油檢測(cè)提供真空環(huán)境；—個(gè)有機(jī)油油路循環(huán)單元，用于有機(jī)油的檢測(cè)取樣和檢測(cè)油樣的回用；一個(gè)可控X射線激發(fā)源單元，用于檢測(cè)所需X射線的發(fā)生和發(fā)射；一個(gè)檢測(cè)信號(hào)采集單元，用于有機(jī)油檢測(cè)信號(hào)的采集；一個(gè)檢測(cè)信號(hào)分析單元，將有機(jī)油檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行處理和分析；一個(gè)檢測(cè)控制單元，用于有機(jī)油在線檢測(cè)單元的控制及檢測(cè)信號(hào)的處理、存儲(chǔ)和顯示，并按設(shè)定程序進(jìn)行各部動(dòng)作的控制；所述有機(jī)油油路循環(huán)單元通過有機(jī)油回路分別與所述測(cè)試真空單元和有機(jī)油冷卻或潤(rùn)滑設(shè)備連接，所述可控X射線激發(fā)源單元和檢測(cè)信號(hào)采集單元位于所述測(cè)試真空單元內(nèi)，所述可控X射線激發(fā)源單元通過信號(hào)傳輸線與檢測(cè)控制單元連接，所述檢測(cè)信號(hào)分析單元通過信號(hào)傳輸線分別與檢測(cè)信號(hào)采集單元和檢測(cè)控制單元連接；所述測(cè)試真空單元由真空測(cè)試室和抽真空機(jī)構(gòu)組成，其中抽真空機(jī)構(gòu)由通過輸氣管線與真空測(cè)試室連接的抽真空電磁閥、真空釋壓電磁閥和真空泵構(gòu)成，真空測(cè)試室內(nèi)設(shè)有樣品托架，真空電磁閥和真空泵分別通過信號(hào)傳輸線與所述檢測(cè)控制單元連接，并接受檢測(cè)控制單元的動(dòng)作指令，真空測(cè)試室上設(shè)有壓力傳感器；所述有機(jī)油油路循環(huán)單元包括分別與使用有機(jī)油冷卻、潤(rùn)滑的充油設(shè)備和所述真空測(cè)試室連接的油樣輸油管和回油管，所述油樣輸油管上設(shè)有取油三通閥、過濾器、手動(dòng)閥、微型磁力油泵和測(cè)試給油電磁閥，所述回油管上設(shè)有回油電磁閥、回油止回閥、手動(dòng)閥、緩沖池和回油三通閥，所述油樣輸油管和回油管均伸進(jìn)真空測(cè)試室內(nèi)，并與所述樣品托架連接，其中微型磁力油泵、測(cè)試給油電磁閥和回油電磁閥分別通過信號(hào)傳輸線與所述檢測(cè)控制單兀連接；所述可控X射線激發(fā)源單元包括高壓發(fā)生器、微型X光管和準(zhǔn)直器，其中高壓發(fā)生器通過高壓回路與微型X光管連接，并通過信號(hào)傳輸線與所述檢測(cè)控制單元連接，微型X光管和準(zhǔn)直器均設(shè)置在所述真空測(cè)試室內(nèi)；所述檢測(cè)信號(hào)采集單元由探測(cè)器和準(zhǔn)直器組成，其中檢測(cè)信號(hào)分析單元包括通過信號(hào)傳輸線連接的一個(gè)程控放大器和一個(gè)多道分析儀，所述程控放大器的通過信號(hào)傳輸線分別與所述探測(cè)器和有機(jī)油檢測(cè)控制單元連接，多道分析儀的一端通過信號(hào)傳輸線與有機(jī)油檢測(cè)控制單元連接；所述檢測(cè)控制單元包括一個(gè)工控機(jī)、一個(gè)顯示器、一個(gè)壓力傳感器和遠(yuǎn)傳終端上位機(jī)，其中，壓力傳感器與所述真空測(cè)試室連接，用于真空測(cè)試室內(nèi)壓力信號(hào)的采集；工控機(jī)內(nèi)設(shè)有一個(gè)程控放大器模塊，用于所述程控放大器的控制；一個(gè)多道分析儀模塊，用于所述多道分析儀的控制；一個(gè)電機(jī)控制模塊，用于所述微型磁力油泵和真空泵啟停的控制；一個(gè)信號(hào)采集及數(shù)據(jù)處理模塊，用于有機(jī)油檢測(cè)分析信號(hào)的處理和存儲(chǔ)，并通過顯示器予以顯示；一個(gè)狀態(tài)指示及故障處理模塊，用于有機(jī)油中重金屬在線檢測(cè)單元運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控、顯示以及發(fā)生故障的處理；一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸模塊，利用RS485接口將計(jì)算結(jié)果遠(yuǎn)傳至上位終端機(jī)的在線監(jiān)測(cè)單元軟件，并時(shí)刻等待在線監(jiān)測(cè)單元軟件的命令。所述真空釋壓電磁閥的數(shù)量為I 2個(gè)。所述探測(cè)器采用電致冷的Si-PIN半導(dǎo)體探測(cè)器。所述多道分析儀采用基于ARM處理器的多道分析儀。所述油樣輸油管和回油管采用SWAGEL0K不銹鋼管材制件。所述微型X光管的激發(fā)源采用下照射式，并與所述探測(cè)器的入射光路成90°夾、角，微型X光管的激發(fā)源與樣品表面分別成45°夾角布置；微型X光管采用負(fù)高壓結(jié)構(gòu)，陰極接負(fù)高壓，并在負(fù)高壓上疊加有一個(gè)低壓交流信號(hào)，用于加熱燈絲，微型X光管的陽(yáng)極接地，與所述真空測(cè)試室的基座固定連接。一種有機(jī)油中重金屬在線檢測(cè)方法，是按以下步驟進(jìn)行步驟I:初始化將所述有機(jī)油油路循環(huán)單元中的手動(dòng)閥、測(cè)試給油電磁閥和回油電磁閥打開，啟動(dòng)微型磁力油泵，使檢測(cè)油樣由所述充油設(shè)備中流入所述真空測(cè)試室內(nèi)，再?gòu)恼婵諟y(cè)試室流回充油設(shè)備，至少完成一個(gè)循環(huán)，使有機(jī)油油路循環(huán)單元處于初始化狀態(tài)；步驟2 :抽真空及檢測(cè)檢測(cè)前對(duì)真空測(cè)試室進(jìn)行抽真空，先關(guān)閉真空釋壓電磁閥，打開抽真空電磁閥，啟 動(dòng)真空泵開始抽氣,抽到一定時(shí)間后,關(guān)閉抽真空電磁閥,停止抽氣；然后,關(guān)閉測(cè)試給油電磁閥和回油電磁閥，并關(guān)閉微型磁力油泵使之停止運(yùn)轉(zhuǎn)；保證被測(cè)油樣穩(wěn)定后，開始檢測(cè)在所述檢測(cè)控制單元的自動(dòng)控制下，逐漸增加高壓發(fā)生器的電壓使之達(dá)到設(shè)定值時(shí)，通過檢測(cè)信號(hào)采集單元、檢測(cè)信號(hào)分析單元檢測(cè)分析并轉(zhuǎn)換為油樣中的重金屬含量數(shù)據(jù)信號(hào)，再將檢測(cè)重金屬含量數(shù)據(jù)信號(hào)通過檢測(cè)控制單元進(jìn)行處理、記錄、存儲(chǔ)和在線顯示，即完成油樣中的重金屬含量的檢測(cè)；步驟3 :釋真空步驟待油樣中的重金屬含量檢測(cè)完畢后，打開真空釋壓電磁閥，待真空測(cè)試室內(nèi)壓力達(dá)到常壓時(shí)關(guān)閉真空釋壓電磁閥，同時(shí)啟動(dòng)微型磁力油泵，使油路處于循環(huán)流動(dòng)狀態(tài)即可。所述步驟2中，高壓發(fā)生器的電壓設(shè)定值為30kV 50kV。所述步驟3中，油路循環(huán)過程的油流速度控制在200mL/min以下。本實(shí)用新型的有機(jī)油中重金屬在線檢測(cè)單元及方法，能夠快速達(dá)到被測(cè)油樣的均勻穩(wěn)定，并通過可控的X射線激發(fā)源使得微型X光管產(chǎn)生足夠強(qiáng)的X光，以及真空閥的自動(dòng)控制，提高了探測(cè)效率；采用基于高性能處理器的多道分析儀檢測(cè)和處理探測(cè)器電信號(hào)，并且通過高性能處理器對(duì)整個(gè)流程進(jìn)行控制和狀態(tài)檢測(cè)，結(jié)合遠(yuǎn)程終端上位機(jī)的軟件進(jìn)行故障診斷，檢測(cè)精度可以達(dá)到O. Ippm,分辨率為O. 05ppm。與現(xiàn)有的油中重金屬在線監(jiān)測(cè)單元相比本實(shí)用新型設(shè)置了高質(zhì)量的5kV 50kV的高壓發(fā)生器，配合使用由微型X光管構(gòu)成的可控X射線激發(fā)源，其激發(fā)源的能量范圍及強(qiáng)度均可調(diào)，擺脫了傳統(tǒng)X熒光分析對(duì)同位素源的依賴，避免了同位素源對(duì)環(huán)境和人員可能造成的危咅;本實(shí)用新型采用了電致冷的Si-PIN半導(dǎo)體探測(cè)器，使得探測(cè)器原有的工作溫度由-200°C升高到-30°C，大大降低了探測(cè)器的制冷要求，且分辨率高、工作穩(wěn)定；本實(shí)用新型采用了內(nèi)置樣品托架控制單元、微型X光管和Si-PIN探測(cè)器的真空測(cè)試室，利用真空閥、壓力傳感器、真空泵等保持真空測(cè)試室的真空狀態(tài)，提高了測(cè)試腔體的真空度及探測(cè)器的探測(cè)效率；本實(shí)用新型采用了基于ARM處理器的多道分析儀(MCA)，提高了儀器對(duì)有效信號(hào)的甄別。集成了 X射線產(chǎn)生單元、樣品X射線熒光探測(cè)單元、MCA信號(hào)處理單元和控制單元使得單元裝置體積大大縮小，且增強(qiáng)了單元的穩(wěn)定性，便于安裝和維護(hù)。本實(shí)用新型選用強(qiáng)度高的高壓發(fā)生器和微型X光管，輸出X射線強(qiáng)度可調(diào)可控的X射線激發(fā)源；采用體積小、重量輕，能在常溫下進(jìn)行工作，且分辨率高、長(zhǎng)期工作穩(wěn)定的半導(dǎo)體探測(cè)器；采用高質(zhì)量的真空測(cè)試室；運(yùn)用現(xiàn)代電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)的多道分析儀，并將這些單元集成化，減小有機(jī)油中重金屬在線檢測(cè)單元的體積及重量，提高了系統(tǒng)的工作性能和穩(wěn)定性。

圖I是本實(shí)用新型中套裝式氧化鋅避雷器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
參看圖1，本實(shí)用新型的有機(jī)油中重金屬在線檢測(cè)裝置，包括測(cè)試真空單元，有機(jī)油油路循環(huán)單元，可控X射線激發(fā)源單元，檢測(cè)信號(hào)采集單元，檢測(cè)信號(hào)分析單元和檢測(cè) 控制單元，其中有機(jī)油油路循環(huán)單元通過有機(jī)油回路分別與所述測(cè)試真空單元和有機(jī)油冷卻或潤(rùn)滑設(shè)備I連接，所述可控X射線激發(fā)源單元和檢測(cè)信號(hào)采集單元位于所述測(cè)試真空單元內(nèi)，所述可控X射線激發(fā)源單元通過信號(hào)傳輸線與檢測(cè)控制單元連接，所述檢測(cè)信號(hào)分析單元通過信號(hào)傳輸線分別與檢測(cè)信號(hào)采集單元和檢測(cè)控制單元連接。測(cè)試真空單元用于為有機(jī)油檢測(cè)提供真空環(huán)境，該測(cè)試真空單元由真空測(cè)試室8和抽真空機(jī)構(gòu)組成，其中抽真空機(jī)構(gòu)由通過輸氣管線與真空測(cè)試室8連接的抽真空電磁閥13、真空釋壓電磁閥10、11和真空泵12構(gòu)成。其中，可以設(shè)置I個(gè)真空釋壓電磁閥10，通過三通設(shè)置在抽真空電磁閥13與真空測(cè)試室8之間，用于真空測(cè)試室8在檢測(cè)后的釋真空；也可設(shè)置2個(gè)真空釋壓電磁閥10、11，通過三通分別設(shè)置在抽真空電磁閥13的兩側(cè)。位于抽真空電磁閥13與真空泵12之間的真空釋壓電磁閥11在抽真空完畢后用于真空泵12的釋真空，使真空泵12兩端的壓力恢復(fù)到常壓，利于延長(zhǎng)真空泵12的使用壽命。真空測(cè)試室8內(nèi)設(shè)有樣品托架7，抽真空電磁閥13、真空釋壓電磁閥10、11和真空泵12分別通過信號(hào)傳 輸線與所述檢測(cè)控制單元連接，并接受檢測(cè)控制單元的動(dòng)作指令。所述真空泵12可采用德國(guó)KNF氣體真空泵，配合真空樣品測(cè)試室8，使得在氣路側(cè)形成負(fù)壓，進(jìn)一步加快抽真空速度。真空測(cè)試室8上還設(shè)有壓力傳感器14，壓力傳感器14通過信號(hào)傳輸線與檢測(cè)控制單元連接，對(duì)真空測(cè)試室8內(nèi)的壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，利于保持真空測(cè)試室8的真空狀態(tài)，提高測(cè)試腔體的真空度及探測(cè)器17的探測(cè)效率。有機(jī)油油路循環(huán)單元用于有機(jī)油的在線檢測(cè)取樣和檢測(cè)油樣的回用，該有機(jī)油油路循環(huán)單元包括分別與用有機(jī)油絕緣冷卻、潤(rùn)滑的充油設(shè)備I和所述真空測(cè)試室8連接的油樣輸油管和回油管。其中，油樣輸油管和回油管采用SWAGEL0K不銹鋼管制作，可以防止油樣在循環(huán)過程中的污染變質(zhì)，保證所述充油設(shè)備I本體的安全運(yùn)行和油路與氣路的安全運(yùn)行。油樣輸油管上設(shè)有取油三通閥26、過濾器25、手動(dòng)閥4、微型磁力油泵24和測(cè)試給油電磁閥6 ;回油管上設(shè)有回油電磁閥9、回油止回閥5、手動(dòng)閥4、緩沖池3和回油三通閥2，取油三通閥26和回油三通閥2分別作為備用檢油口，供油品實(shí)驗(yàn)室分析取樣。油樣輸油管和回油管均伸進(jìn)真空測(cè)試室8內(nèi)，并與所述樣品托架7連接。微型磁力油泵24、測(cè)試給油電磁閥6和回油電磁閥9分別通過信號(hào)傳輸線與所述檢測(cè)控制單元連接，接受檢測(cè)控制單元的動(dòng)作指令。所述取油三通閥26和過濾器25構(gòu)成有機(jī)油預(yù)處理裝置，用過濾器25將油樣中的固體顆粒雜質(zhì)濾除所述微型磁力油泵用來對(duì)油回路進(jìn)行強(qiáng)制循環(huán)，在控制單元的控制下以適當(dāng)速度將預(yù)處理后的有機(jī)油送入真空測(cè)試室8。測(cè)試給油電磁閥6和回油電磁閥9在控制單元的控制下對(duì)真空測(cè)試室8內(nèi)檢測(cè)油路和油路循環(huán)油路進(jìn)行隔離，為油樣檢測(cè)提供一個(gè)穩(wěn)定的環(huán)境。緩沖池3與手動(dòng)閥4及回油三通閥2的直通管連接，以保證高速油路循環(huán)不會(huì)對(duì)設(shè)備本體及樣品托架7造成損害；回油止回閥5用于防止有機(jī)油倒流?？煽豖射線激發(fā)源單元包括高壓發(fā)生器21、微型X光管20和準(zhǔn)直器23，用于檢測(cè)所需X射線的發(fā)生和發(fā)射。其中，高壓發(fā)生器21通過高壓回路與微型X光管20連接，并通過信號(hào)傳輸線與所述檢測(cè)控制單元連接，微型X光管20和準(zhǔn)直器23均設(shè)置在所述真空測(cè)試室8內(nèi)。微型X光管20的激發(fā)源采用下照射式，并與探測(cè)器17的探測(cè)光路成90°夾角，微型X光管20的激發(fā)源與探測(cè)器17的探測(cè)光路分別與樣品托架7上的樣品表面成45°夾角布置。微型X光管20采用負(fù)高壓結(jié)構(gòu)，其陰極接負(fù)高壓，并在負(fù)高壓上疊加有一個(gè)低
壓交流信號(hào)，用于加熱燈絲；微型X光管20的陽(yáng)極接地，并與所述真空測(cè)試室8的基座固定連接，通過提高微型X光管20管流的彌補(bǔ)，可以提高測(cè)量的效率。準(zhǔn)直器23設(shè)在微型X光管20激發(fā)源的出射窗口處，用于射線的準(zhǔn)直。所述高壓發(fā)生器21的額定電壓為5kV 50kV,配合使用由微型X光管20構(gòu)成的可控X射線激發(fā)源，其激發(fā)源的能量范圍及強(qiáng)度均可調(diào)，擺脫了傳統(tǒng)X熒光分析對(duì)同位素源的依賴，避免了同位素源對(duì)環(huán)境和人員可能造成的危害。檢測(cè)信號(hào)采集單元由探測(cè)器17和準(zhǔn)直器22組成，用于有機(jī)油檢測(cè)信號(hào)的采集。所述探測(cè)器17采用電致冷的Si-PIN半導(dǎo)體探測(cè)器，使得探測(cè)器17原有的工作溫度由_200°C升高到-30°C，大大降低了探測(cè)器17的制冷要求，且分辨率高、工作穩(wěn)定；準(zhǔn)直器22位于探測(cè)器17的前端，采用2_直徑的鋁合金管材制件，可以明顯提高儀器的分辨率。檢測(cè)信號(hào)分析單元包括通過信號(hào)傳輸線連接的一個(gè)程控放大器19和一個(gè)多道分析儀18，用于將有機(jī)油檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行處理和分析，其中，程控放大器19通過信號(hào)傳輸線分別與所述探測(cè)器17和有機(jī)油檢測(cè)控制單元連接，多道分析儀18的一端通過信號(hào)傳輸線與有機(jī)油檢測(cè)控制單元連接。所述多道分析儀18可采用基于ARM處理器的多道分析儀。多道分析儀18用于實(shí)時(shí)分析處理探測(cè)器產(chǎn)生電信號(hào)，并通過控制單元的協(xié)調(diào)控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)有機(jī)油中重金屬的在線檢測(cè)。檢測(cè)控制單元，用于有機(jī)油在線檢測(cè)單元的控制及檢測(cè)信號(hào)的處理、存儲(chǔ)和顯示，并按設(shè)定程序進(jìn)行各部動(dòng)作的控制。該檢測(cè)控制單元包括一個(gè)工控機(jī)15、一個(gè)顯示器、一個(gè)壓力傳感器14和遠(yuǎn)傳終端上位機(jī)27，其中，壓力傳感器14與所述真空測(cè)試室8連接，用于真空測(cè)試室8內(nèi)壓力信號(hào)的采集。在工控機(jī)15內(nèi)設(shè)有一個(gè)程控放大器模塊，用于所述程控放大器19的控制；一個(gè)多道分析儀模塊，用于所述多道分析儀18的控制；一個(gè)電機(jī)控制模塊，用于所述微型磁力油泵24和真空泵12啟停的控制；一個(gè)信號(hào)采集及數(shù)據(jù)處理模塊，用于有機(jī)油檢測(cè)分析信號(hào)的處理和存儲(chǔ)，并通過顯示器在線顯示；—個(gè)狀態(tài)指示及故障處理模塊，用于有機(jī)油中重金屬在線檢測(cè)單元運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控、顯示以及發(fā)生故障的處理；一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸模塊，利用RS485接口將計(jì)算結(jié)果遠(yuǎn)傳至終端上位機(jī)27的在線監(jiān)測(cè)單元軟件，并時(shí)刻等待在線監(jiān)測(cè)單元軟件的命令。[0059]所述電機(jī)控制模塊采用電磁繼電器(由ARM處理器的GPIO管腳高低電平進(jìn)行控制)對(duì)系統(tǒng)中的測(cè)試給油電磁閥測(cè)6、回油電磁閥9、微型磁力油泵24、抽真空電磁閥13、真空釋壓電磁閥10、11和真空泵12的動(dòng)作進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)油中重金屬的在線檢測(cè)整體流程；狀態(tài)指示及故障處理模塊用來指示系統(tǒng)工作流程中出現(xiàn)的各種錯(cuò)誤并及時(shí)做出報(bào)警和處理。[0060]一種有機(jī)油中重金屬在線檢測(cè)方法，是按以下步驟進(jìn)行步驟I:初始化首先對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行初始化，包括微型磁力油泵24、測(cè)試給油電磁閥6、回油電磁閥9、抽真空電磁閥13、真空釋壓電磁閥10、11、真空泵12、壓力表14、高壓發(fā)生器21、探測(cè)器17和程控放大器19的調(diào)試以及工控機(jī)15及其外圍接口的初始化，防止上次的誤操作，檢測(cè)真空測(cè)試室8內(nèi)的壓力是否正常并能進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作，檢測(cè)環(huán)境溫、濕度，檢測(cè)微型磁力油泵24的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率，該頻率過高會(huì)導(dǎo)致油流帶靜電，影響設(shè)備的正常運(yùn)行。然后將所述有機(jī)油油路循環(huán)單元中的手動(dòng)閥4、測(cè)試給油電磁閥6和回油電磁閥9打開，啟動(dòng)微型磁力油泵24，使檢測(cè)油樣由所述充油設(shè)備I中流入所述真空測(cè)試室8內(nèi)，再?gòu)恼婵諟y(cè)試室8流回充油設(shè)備I，并調(diào)整微型磁力油泵24轉(zhuǎn)速，使油路循環(huán)過程的油流速度控制在200mL/min以下，避免油流帶電的發(fā)生；至少完成一個(gè)循環(huán)，使有機(jī)油油路循環(huán)單元處于初始化狀態(tài)。在初始狀態(tài)下，抽真空電磁閥13與真空泵12之間的真空釋壓電磁閥11常開，抽真空電磁閥13及其與真空檢測(cè)室8之間的真空釋壓電磁閥10常閉。其中抽真空電磁閥13與真空泵12之間的真空釋壓電磁閥11為常開型，抽真空電磁閥13及其與真空檢測(cè)室8之間的真空釋壓電磁閥10為常閉型。這樣，避免了長(zhǎng)時(shí)間工作，抽真空電磁閥13與真空泵12之間的真空釋壓電磁閥11與抽真空電磁閥13只在抽氣瞬間工作，抽真空電磁閥13與真空檢測(cè)室8之間的真空釋壓電磁閥10只在放氣釋壓瞬間工作。步驟2 :抽真空及檢測(cè)檢測(cè)前對(duì)真空測(cè)試室8進(jìn)行抽真空，先關(guān)閉真空釋壓電磁閥10，打開抽真空電磁閥13，啟動(dòng)真空泵12開始抽氣，抽到一定時(shí)間后，關(guān)閉抽真空電磁閥13和真空泵12停止抽氣；然后，關(guān)閉測(cè)試給油電磁閥6和回油電磁閥9，并關(guān)閉微型磁力油泵24使之停止運(yùn)轉(zhuǎn)；保證被測(cè)油樣穩(wěn)定后，在所述檢測(cè)控制單元的自動(dòng)控制下開始檢測(cè)逐漸增加高壓發(fā)生器21的電壓使之達(dá)到設(shè)定值時(shí)，使微型X光管20產(chǎn)生足夠強(qiáng)的X光，并通過準(zhǔn)直器23照射在油樣上，產(chǎn)生反射熒光；反射熒光被探測(cè)器17檢測(cè)，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的電信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)程控放大器19放大后由多道分析儀18采集和處理，通過檢測(cè)信號(hào)采集單元、檢測(cè)信號(hào)分析單元的檢測(cè)分析，并轉(zhuǎn)換為油樣中的重金屬含量數(shù)據(jù)信號(hào)，再將檢測(cè)重金屬含量數(shù)據(jù)信號(hào)通過檢測(cè)控制單元進(jìn)行處理、記錄、存儲(chǔ)和在線顯示，即完成油樣中的重金屬含量的檢測(cè)。有機(jī)油中重金屬在線監(jiān)測(cè)自動(dòng)控制流程具體如下①設(shè)定系統(tǒng)檢測(cè)的自動(dòng)流程開始時(shí)間，在等待定時(shí)達(dá)到時(shí)間段內(nèi)，若接收到遠(yuǎn)程終端上位機(jī)27在線監(jiān)控軟件的命令則響應(yīng)。定時(shí)時(shí)間達(dá)到后，先關(guān)閉數(shù)據(jù)接收中斷，再次進(jìn)行外圍設(shè)備是否正常、微型磁力油泵24的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率是否正常等檢驗(yàn)，其中任何一項(xiàng)檢驗(yàn)出現(xiàn)問題，系統(tǒng)均會(huì)自動(dòng)跳出自動(dòng)流程；②真空樣品測(cè)試室初始化打開24VDC給工控機(jī)15外圍供電，檢測(cè)壓力傳感器14，若顯示上次放氣未充分，則打開真空釋壓電磁閥10，待壓力傳感器14顯示真空測(cè)試室8內(nèi)與大氣壓力相同時(shí)，關(guān)閉真空釋壓電磁閥10 ；③抽真空過程關(guān)閉真空釋壓電磁閥10，打開抽真空電磁閥13和真空泵12，抽真空5min后，等待IOs使系統(tǒng)穩(wěn)定，關(guān)閉抽真空電磁閥13和真空泵12，停止抽真空，打開真空釋壓電磁閥111，使得真空系統(tǒng)保持真空而真空泵12兩端的壓力恢復(fù)到常壓；④油樣檢測(cè)過程等待5min，待系統(tǒng)穩(wěn)定后打開220VAC電源16，關(guān)閉測(cè)試給油電磁閥6、回 油電磁閥9、微型磁力油泵24，開啟微型X光管20、探測(cè)器17及多道分析儀18。逐漸增加高壓發(fā)生器21的電壓，并將其輸出電壓值控制在30 50kW，使微型X光管20產(chǎn)生足夠強(qiáng)的X光，并通過準(zhǔn)直器23照射在油樣上，產(chǎn)生反射熒光；反射熒光被探測(cè)器17檢測(cè)，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的電信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)放大后由多道分析儀18采集和處理，分析出油樣中的重金屬含量；⑤停止油樣檢測(cè)關(guān)閉微型X光管20、探測(cè)器17及多道分析儀18，打開測(cè)試給油電磁閥6、回油電磁閥9、微型磁力油泵24，打開真空釋壓電磁閥10，待壓力傳感器14檢測(cè)真空測(cè)試室8內(nèi)的壓力等于大氣壓時(shí)，關(guān)閉真空釋壓電磁閥10。最后關(guān)閉220V電源16，等待Imin讓系統(tǒng)穩(wěn)定，然后關(guān)閉24VDC電源；打開RS485中斷，等待響應(yīng)遠(yuǎn)程終端上位機(jī)27的在線監(jiān)控軟件命令；⑥數(shù)據(jù)傳輸及瀏覽油樣中的重金屬檢測(cè)數(shù)據(jù)通過ARM發(fā)送給遠(yuǎn)程終端上位機(jī)27的軟件，遠(yuǎn)程終端上位機(jī)27的軟件形成重金屬能量譜圖形及重金屬含量報(bào)告，通過GSM無線傳輸?shù)较嚓P(guān)管理和維護(hù)人員的手機(jī)或配備的手持?jǐn)?shù)據(jù)終端，同時(shí)也可以通過GSM發(fā)送命令到系統(tǒng)上，瀏覽歷史數(shù)據(jù)等。步驟3:釋真空步驟待油樣中的重金屬含量檢測(cè)完畢后，打開真空釋壓電磁閥，待真空測(cè)試室內(nèi)壓力達(dá)到常壓時(shí)關(guān)閉真空釋壓電磁閥，同時(shí)啟動(dòng)微型磁力油泵，使油路處于循環(huán)流動(dòng)狀態(tài)。重復(fù)步驟2、3，即可實(shí)現(xiàn)有機(jī)油中重金屬的在線檢測(cè)。
權(quán)利要求1.一種有機(jī)油中重金屬在線檢測(cè)裝置，其特征在于它包括 一個(gè)測(cè)試真空單元，用于為有機(jī)油檢測(cè)提供真空環(huán)境； 一個(gè)有機(jī)油油路循環(huán)單元，用于有機(jī)油的檢測(cè)取樣和檢測(cè)油樣的回用； 一個(gè)可控X射線激發(fā)源單元，用于檢測(cè)所需X射線的發(fā)生和發(fā)射； 一個(gè)檢測(cè)信號(hào)采集單元，用于有機(jī)油檢測(cè)信號(hào)的采集； 一個(gè)檢測(cè)信號(hào)分析單元，將有機(jī)油檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行處理和分析； 一個(gè)檢測(cè)控制單元，用于有機(jī)油在線檢測(cè)單元的控制及檢測(cè)信號(hào)的處理、存儲(chǔ)和顯示， 并按設(shè)定程序進(jìn)行各部動(dòng)作的控制； 所述有機(jī)油油路循環(huán)單元通過有機(jī)油回路分別與所述測(cè)試真空單元和有機(jī)油冷卻或潤(rùn)滑設(shè)備連接，所述可控X射線激發(fā)源單元和檢測(cè)信號(hào)采集單元位于所述測(cè)試真空單元內(nèi)，所述可控X射線激發(fā)源單元通過信號(hào)傳輸線與檢測(cè)控制單元連接，所述檢測(cè)信號(hào)分析單元通過信號(hào)傳輸線分別與檢測(cè)信號(hào)采集單元和檢測(cè)控制單元連接； 所述測(cè)試真空單元由真空測(cè)試室和抽真空機(jī)構(gòu)組成，其中抽真空機(jī)構(gòu)由通過輸氣管線與真空測(cè)試室連接的抽真空電磁閥、真空釋壓電磁閥和真空泵構(gòu)成，真空測(cè)試室內(nèi)設(shè)有樣品托架，真空電磁閥和真空泵分別通過信號(hào)傳輸線與所述檢測(cè)控制單元連接，并接受檢測(cè)控制單元的動(dòng)作指令，真空測(cè)試室上設(shè)有壓力傳感器； 所述有機(jī)油油路循環(huán)單元包括分別與使用有機(jī)油冷卻、潤(rùn)滑的充油設(shè)備和所述真空測(cè)試室連接的油樣輸油管和回油管，所述油樣輸油管上設(shè)有取油三通閥、過濾器、手動(dòng)閥、微型磁力油泵和測(cè)試給油電磁閥，所述回油管上設(shè)有回油電磁閥、回油止回閥、手動(dòng)閥、緩沖池和回油三通閥，所述油樣輸油管和回油管均伸進(jìn)真空測(cè)試室內(nèi)，并與所述樣品托架連接，其中微型磁力油泵、測(cè)試給油電磁閥和回油電磁閥分別通過信號(hào)傳輸線與所述檢測(cè)控制單元連接； 所述可控X射線激發(fā)源單元包括高壓發(fā)生器、微型X光管和準(zhǔn)直器，其中高壓發(fā)生器通過高壓回路與微型X光管連接，并通過信號(hào)傳輸線與所述檢測(cè)控制單元連接，微型X光管和準(zhǔn)直器均設(shè)置在所述真空測(cè)試室內(nèi)； 所述檢測(cè)信號(hào)采集單元由探測(cè)器和準(zhǔn)直器組成，其中檢測(cè)信號(hào)分析單元包括通過信號(hào)傳輸線連接的一個(gè)程控放大器和一個(gè)多道分析儀，所述程控放大器的通過信號(hào)傳輸線分別與所述探測(cè)器和有機(jī)油檢測(cè)控制單元連接，多道分析儀的一端通過信號(hào)傳輸線與有機(jī)油檢測(cè)控制單元連接； 所述檢測(cè)控制單元包括一個(gè)工控機(jī)、一個(gè)顯示器、一個(gè)壓力傳感器和遠(yuǎn)傳終端上位機(jī)，其中，壓力傳感器與所述真空測(cè)試室連接，用于真空測(cè)試室內(nèi)壓力信號(hào)的采集； 工控機(jī)內(nèi)設(shè)有 一個(gè)程控放大器模塊，用于所述程控放大器的控制； 一個(gè)多道分析儀模塊，用于所述多道分析儀的控制； 一個(gè)電機(jī)控制模塊，用于所述微型磁力油泵和真空泵啟停的控制； 一個(gè)信號(hào)采集及數(shù)據(jù)處理模塊，用于有機(jī)油檢測(cè)分析信號(hào)的處理和存儲(chǔ)，并通過顯示器予以顯示； 一個(gè)狀態(tài)指示及故障處理模塊，用于有機(jī)油中重金屬在線檢測(cè)單元運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控、顯示以及發(fā)生故障的處理； 一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸模塊，利用RS485接口將計(jì)算結(jié)果遠(yuǎn)傳至上位終端機(jī)的在線監(jiān)測(cè)單元軟件，并時(shí)刻等待在線監(jiān)測(cè)單元軟件的命令。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的有機(jī)油中重金屬在線檢測(cè)裝置，其特征在于所述真空釋壓電磁閥的數(shù)量為I 2個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的有機(jī)油中重金屬在線檢測(cè)裝置，其特征在于所述探測(cè)器采用電致冷的Si-PIN半導(dǎo)體探測(cè)器。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的有機(jī)油中重金屬在線檢測(cè)裝置，其特征在于所述多道分析儀采用基于ARM處理器的多道分析儀。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的有機(jī)油中重金屬在線檢測(cè)裝置，其特征在于所述油樣輸油管和回油管采用SWAGELOK不銹鋼管材制件。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的有機(jī)油中重金屬在線檢測(cè)裝置，其特征在于所述微型X光·管的激發(fā)源采用下照射式，并與所述探測(cè)器的入射光路成90°夾角，微型X光管的激發(fā)源與樣品表面分別成45°夾角布置；微型X光管采用負(fù)高壓結(jié)構(gòu)，陰極接負(fù)高壓，并在負(fù)高壓上疊加有一個(gè)低壓交流信號(hào)，用于加熱燈絲，微型X光管的陽(yáng)極接地，與所述真空測(cè)試室的基座固定連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種有機(jī)油中重金屬在線檢測(cè)裝置，所述檢測(cè)裝置包括測(cè)試真空單元、有機(jī)油油路循環(huán)單元、可控X射線激發(fā)源單元、檢測(cè)信號(hào)采集單元、檢測(cè)信號(hào)分析單元和檢測(cè)控制單元。采用本實(shí)用新型的檢測(cè)裝置能夠快速達(dá)到被測(cè)油樣的均勻穩(wěn)定，并通過可控的X射線激發(fā)源使得微型X光管產(chǎn)生足夠強(qiáng)的X光，以及真空閥的自動(dòng)控制，提高了探測(cè)效率；采用基于高性能處理器的多道分析儀檢測(cè)和處理探測(cè)器電信號(hào)，并且通過高性能處理器對(duì)整個(gè)流程進(jìn)行控制和狀態(tài)檢測(cè)，結(jié)合遠(yuǎn)程終端上位機(jī)的軟件進(jìn)行故障診斷，檢測(cè)精度可以達(dá)到0.1ppm，分辨率為0.05ppm。
文檔編號(hào)G01N23/223GK202421093SQ20112048753
公開日2012年9月5日 申請(qǐng)日期2011年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月30日
發(fā)明者劉守明, 史宏偉 申請(qǐng)人:河南省電力公司周口供電公司