一种光谱系统和直接测量变压器油中糠醛浓度的方法技术方案

本申请属于电力设备运行状态监测领域，具体涉及一种光谱系统和直接测量变压器油中糠醛浓度的方法。本发明专利技术所公开的光谱系统，包括：第一光学透镜、吸收池、第二光学透镜和光学架；设计巧妙，结构简单，灵敏度高，操作方便。基于该光谱系统，本发明专利技术还公开了一种直接测定变压器油中糠醛浓度的方法，通过采用所述光谱系统测定所述待测油样的吸光度，从而得到待测油样中的糠醛含量；无需对油中糠醛进行萃取，操作简便，省时省力，检测结果真实可靠，满足油中糠醛检测的要求，而且在显色过程无需要加热，操作简便。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力设备运行状态监测
，具体涉及一种光谱系统和直接测量变压器油中糠醛浓度的方法。
技术介绍
变压器是电力系统最重要的电力设备之一，它的安全稳定运行与绝缘子的老化程度密切相关。随着变压器运行年限的增加，变压器绝缘子将不断老化，绝缘性能也随之下降。分析判断变压器绝缘子老化程度的一个重要手段是检测变压器油中的糠醛含量，目前变压器油中糠醛含量的检测方法主要有高效液相色谱法(HPLC法)。高效液相色谱法采用甲醇或乙腈系统富集油中的糠醛，常选择甲醇水溶液作为流动相，根据实验结果选择最佳的流动相比例和流速，在波长275nm处进行检测，然后根据色谱峰的面积或峰高大小对油中的糠醛进行定量。糠醛在深紫外光区275nm左右有明显的特征吸收峰，但油中还存在多种在275nm有紫外吸收的物质，对糠醛检测有较大干扰。采用高效液相法进行测定变压器油中的糠醛浓度需要昂贵的设备，操作技术水平要求也较高，不仅需要复杂的前处理，操作过程也较为复杂，而且对仪器及操作环境要求较高。现有的油中糠醛光谱检测技术均需要对油中糠醛进行萃取，操作过程复杂，且存在萃取率是否稳定及萃取效率是否足够高等问题。因此，本专利技术目的在于建立一种无需对变压器油中的糠醛进行萃取，直接对糠醛油样进行快速检测的光谱法。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术公开了一种光谱系统和直接测定变压器油中糠醛浓度的方法，实现了无需对变压器油中的糠醛进行萃取，在10min以内即可直接测定变压器油中的糠醛浓度。本专利技术公开了一种用于直接测定变压器油中糠醛浓度的光谱系统，包括：第一光学透镜、吸收池、第二光学透镜和光学架；所述第一光学透镜和第二光学透镜分别设置在所述光学架的两侧，所述第一光学透镜的轴线和所述第二光学透镜的轴线互相重合；所述吸收池设置在所述光学架内，位于所述第一光学透镜和第二光学透镜之间。优选的，所述轴线与所述光学架的底座之间的距离小于或等于所述吸收池高度的三分之一。优选的，所述吸收池包括本体和盖；所述盖的外缘设置有硅胶密封垫；所述吸收池为石英玻璃吸收池。优选的，所述光学架为加盖密封系统。本专利技术所提供的光谱系统还包括：光源、输入光纤、输出光纤、微型光谱仪和计算机；所述光源连接所述输入光纤；所述输入光纤和输出光纤分别连接所述第一透镜和第二透镜；所述微型光谱仪分别连接所述输出光纤和所述计算机；所述光源的波长范围为200-1100nm。基于上述光谱系统，本专利技术还公开了一种直接测量变压器油中糠醛浓度的方法，包括以下步骤：配制不同糠醛浓度的标准油样，分别与显色剂混合均匀，静置，采用所述光谱系统测定所述标准油样的吸光度，绘制标准曲线；将待测油样与显色剂混合均匀，静置，采用所述光谱系统测定所述待测油样的吸光度；根据所述标准曲线计算得到所述待测油样中的糠醛浓度。优选的，所述显色剂包括冰醋酸和苯胺；所述冰醋酸和所述苯胺的体积比为9:1。优选的，所述吸光度为波长范围在512-520nm之间的最大吸光度。优选的，所述静置的时间为4-6min。优选的，所述标准油样的糠醛浓度为0.1-5mg/L。本专利技术所公开的一种光谱系统，设计巧妙，结构简单，灵敏度高，操作方便；基于该光谱系统，本专利技术所公开的一种直接测定变压器油中糠醛浓度的测定方法，该法无需对油中糠醛进行萃取，直接对油样中糠醛进行显色及检测，而且能避开变压器油中复杂成分的干扰，操作简便，省时省力；在本专利技术方法的实施过程中，无需考虑萃取步骤是否将待测油样中的糠醛完全萃取出来的问题，测量精度较高，重复性好，而且在显色过程无需要加热，操作简便，特别适合于经过简单培训人员在现场进行变压器油中糠醛的快速测量。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术方法所采用的测量系统的结构示意图；图2为吸收池的结构示意图；图3为糠醛浓度与吸光度的线性回归曲线图。具体实施方式下面将结合本专利技术说明书附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例只是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域技术人员应当理解，对本专利技术的具体实施例进行修改或者对部分技术特征进行同等替换，而不脱离本专利技术技术方案的精神，均应涵盖在本专利技术保护的范围中。DL/T702-1999《矿物绝缘油中糠醛含量测定方法(分光光度法)》规定了矿物绝缘油中糠醛含量的测定方法，适用于运行中矿物绝缘油的糠醛含量的检测，该方法采用水为萃取剂，蒸馏富集油中的糠醛，以醋酸苯胺(体积比醋酸：苯胺＝9:1)作显色剂，常温下显色，采用分光光度法在波长520nm处对绝缘油中糠醛进行测定。《光谱法排除BHT干扰检测变压器油中糠醛浓度的深入研究》给出了一种快速检测变压器油中糠醛浓度的方法，该方法以甲醇为萃取剂，富集油中糠醛，排除油中烃类物质的干扰。通过在油样萃取液中加入一定量的2-硫代巴比妥酸(TBA)溶液，利用TBA与糠醛发生显色反应，在390nm处出现吸收峰，根据峰高与糠醛浓度呈良好线性关系，检测变压器油中糠醛含量。现有的糠醛光谱检测技术均需要对油中糠醛进行萃取，操作过程复杂，且存在萃取是否稳定以及萃取效率是否足够高等问题。因此，本专利技术的目的在于建立一种用于直接测量变压器油中的糠醛浓度的方法，在进行测量前无需对油中的糠醛进行萃取，通过显色剂与油样中的糠醛直接反应，并能有效排除油样中其他杂质的干扰。不同物质对于不同波长的光的吸收、投射、反射和折射的程度不一样，这种现象称为物质对光的选择性吸收。糠醛又名2-呋喃甲醛，是呋喃化合物其中的一种最重要的衍生物，与苯胺反应可生成一种亮红色的化合物，该化合物为一种吸收波长为512-520nm的羟基戊烯双苯胺染料。因此，通过紫外分光光度法即可对变压器油中的糠醛进行测定并测量变压器油中的糠醛浓度。采用该方法测定样品时，不必加入任何显色剂和其他试剂进行处理，可直接进行测定，有效避免了其他杂质的干扰。然而，该染料长时间放置会引起氧化、颜色变深、影响测定结果，应尽快测量吸光度。本专利技术测量变压器油中的糠醛浓度是所采用的系统如图1所示，该系统中的光源(1)范围包含200-1100nm，输入光纤(2)和输出光纤(3)分别连接第一光学透镜(4)和第二光学透镜(5)，第一光学透镜(4)和第二光学透镜(5)分别设置在光学架(6)的两侧，吸光池(8)可拆卸安装在光学架底座(7)上，输出光纤(3)的出口连接微型光谱仪(9)，微型光谱仪(9)与计算机(10)通过USB接口连接，计算机(10)控制微型光谱仪(9)并进行数据采集。在实际检测过程中，光学架(6)及其底座(7)构成一个加盖密封系统，光源的光引入输入光纤(2)并通过第一光学透镜(4)后射到吸收池(8)再射到与第一光学透镜相对的第二光学透镜(5)，微型光谱仪(9)通过输出光纤(3)接收从第二光学透镜射出来的光源，微型光谱仪(9)与计算机(10)通过USB接口连接，计算机(10)控制微型光谱仪(9)并进行数据采集。图2为吸收池(8)的结构示意图，如图2所示，吸收池包括本体(B)和盖(A)组成，本体和盖之间加硅胶密本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光谱系统，其特征在于，包括：第一光学透镜、吸收池、第二光学透镜和光学架；所述第一光学透镜和第二光学透镜分别设置在所述光学架的两侧，所述第一光学透镜的轴线和所述第二光学透镜的轴线互相重合；所述吸收池设置在所述光学架内，位于所述第一光学透镜和第二光学透镜之间。

【技术特征摘要】
1.一种光谱系统，其特征在于，包括：第一光学透镜、吸收池、第二光学透镜和光学架；所述第一光学透镜和第二光学透镜分别设置在所述光学架的两侧，所述第一光学透镜的轴线和所述第二光学透镜的轴线互相重合；所述吸收池设置在所述光学架内，位于所述第一光学透镜和第二光学透镜之间。2.根据权利要求1所述的光谱系统，其特征在于，所述轴线与所述光学架的底座之间的距离小于或等于所述吸收池高度的三分之一。3.根据权利要求1所述的光谱系统，其特征在于，所述吸收池包括本体和盖；所述盖的外缘设置有硅胶密封垫；所述吸收池为石英玻璃吸收池。4.根据权利要求1所述的光谱系统，其特征在于，所述光学架为加盖密封系统。5.根据权利要求1至4任意一项所述的光谱系统，其特征在于，还包括：光源、输入光纤、输出光纤、微型光谱仪和计算机；所述光源连接所述输入光纤；所述输入光纤和输出光纤分别连接所述第一透镜和第二透镜；所述微型光...

【专利技术属性】
技术研发人员：付强，王梦君，林木松，张丽，钱艺华，刘世念，赵耀洪，吕旺燕，苏伟，陈天生，范圣平，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44