JP2002130202 | SERVO VALVE CONTROL METHOD AND DEVICE |
WO/2021/099473 | DEVICE AND METHOD FOR SETTING A PRESSURE IN A SYSTEM |
FAN HUI (CN)
MA HUIFANG (CN)
WANG JUANYI (CN)
LONG XIAO (CN)
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HEBEI ELECTRIC POWER COMMISSIONING INSTITUDE (CN)
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权 利 要 求 书 1. 一种用于模拟变电设备绝缘油的压力控制系统, 其包括循环泵(1 )、循环电磁阀(2)、进 油电磁阀(4)、 回油电磁阀(7)、 油缸(6)和出油电磁阀(8); 其特征在于它还包括进气电 磁阀 (3)、 出气电磁阀 (5)、 压力传感器(9)、 压缩空气源(16) 以及压力控制器(17); 所述油缸(6)上部为带有进油孔(18) 的油腔, 其下部为设有出气口 (13)和进气口 (14) 的气腔;在油缸(6)的活塞杆的轴线位置设有通孔;在所述气腔的底部安装有压力传感器(9); 所述压缩空气源(16)通过装有进气电磁阀(3) 的管道与进气口 (14)相连通, 所述出气口 ( 13)与装有出气电磁阀 (5) 的管道相连通; 活塞杆下端的出油孔(19)通过依次装有出油电磁阀 (8)、 第二三通(21 )和四通(15 ) 的 管道与取油设备(11 )相连通, 所述四通(15) 的下端口通过装有进油电磁阀(4) 的管道与 油箱(10)相连通, 所述四通(15) 的上端口通过管道与在线监测设备(12) 的进油口相连 通, 所述在线监测设备(12) 的出油口与油缸(6)上部的进油孔(18)之间通过依次装有回 油电磁阀(7)、第一三通(20)的管道相连通;所述第一三通(20)的下端口和第二三通(21 ) 的上端口之间通过依次装有循环泵(1)、循环电磁阀(2)的管道相连通;所述压力控制器(17) 通过蓝牙或 USB模块与装有控制软件的上位机通信; 所述压力控制器(17)包括单片机控制电路、 I/O驱动电路、 A/D转换器、 液晶显示电路、通 信模块; 所述 A/D转换器的输出端接单片机控制电路的相应输入端, 所述单片机控制电路的 相应输出端分别接 I/O驱动电路和液晶显示电路的输入端; 所述通信模块与单片机控制电路 双向连接; 所述 A/D转换器的相应输入端压力传感器(9)的输出端, 所述 I/O驱动电路的输 出端分别控制循环泵(1 )、 循环电磁阀 (2)、 出气电磁阀 (3)、 进油电磁阀 (4)、 进气电磁 阀 (5)、 回油电磁阀 (7) 以及出油电磁阀 (8) 的通断; 所述回油电磁阀(7)、出油电磁阀(8)为常开电磁阀,所述循环电磁阀(2)、进气电磁阀(3)、 进油电磁阀 (4)和出气电磁阀 (5) 为常闭电磁阀。 2. 根据权利要求 1所述的一种用于模拟变电设备绝缘油的压力控制系统,其特征在于所述单 片机控制电路由单片机 U4及其外围元器件晶振 Yl、 电容 C1~C3、 电阻 Rl、 排阻 RP1组成; 所述晶振 Y1和电容 C1~C2组成的晶振电路接在单片机 U4的 18和 19脚之间;电容 C3和电阻 R1串联后接在 +5V电源和地之间,单片机 U4的 9脚接在电容 C3和电阻 R1的节点上,组成自 动复位电路; 单片机 U4的 32~39脚依次接排阻 RP1的 9~2脚, 单片机 U4的 40脚和排阻 RP1 的 1脚均接 +5V, 单片机 U4的 20脚接地。 3. 根据权利要求 2所述的一种用于模拟变电设备绝缘油的压力控制系统,其特征在于所述液 晶显示电路由液晶模块 U3及其外围元器件电阻 R2、 滑动变电阻 R3组成; 所述电阻 R2和滑 权 利 要 求 书 动变电阻 R3串联后接在液晶模块 U3的 18~19脚之间, 液晶模块 U3的 3脚接滑动变阻器 R3 的滑动端, 液晶模块 U3的 7~14脚依次接单片机 U4的 39~32脚, 液晶模块 U3的 2脚接 +5V, 液晶模块 U3的 1脚和 20脚接地。 4. 根据权利要求 3所述的一种用于模拟变电设备绝缘油的压力控制系统, 其特征在于所述 I/O驱动电路由复合晶体管阵列 U2及其外围元器件继电器 Jl、插座 Z1~Z2组成;所述循环泵 ( 1 )接在插座 Z1的 1脚和 5脚之间, 所述循环电磁阀 (2)、 进气电磁阀 (3)、 进油电磁阀 (4)、 出气电磁阀(5)、 回油电磁阀(7)和出油电磁阀(8)分别对应接在插座 Z2的 2~7脚 和 1脚之间, 所述复合晶体管阵列 U2的广 7脚依次接单片机 U4的 2广 27脚; 复合晶体管阵 列 U2的 16脚接循环泵(1 ) 的继电器控制电路, 其继电器控制电路包括继电器 J1和循环泵 ( 1 ) 的插座 Z1 , 所述继电器 J1的线圈接在复合晶体管阵列 U2的 16脚和 +5V之间, 继电器 J1的常开触点 J1-1接在插座 Z1的 3脚和 5脚之间, 插座 Z1的 2脚和 3脚相连接, 插座 Z1 的 1脚和 4脚相连接, 连接后的两脚接 220V交流电; 所述插座 Z2的 2~7脚依次接复合晶体 管阵列 U2的 15~10脚, 插座 Z2的 1脚接 +24V; 复合晶体管阵列 U2的 8脚接地, 复合晶体管 阵列 U2的 9脚接 +5V。 5. 根据权利要求 4所述的一种用于模拟变电设备绝缘油的压力控制系统, 其特征在于所述 A/D转换器由集成块 U6及其外围元器件晶振 Y2、 电容 C4~C8、 电阻 R4~R5、插座 Z3组成; 所 述压力传感器(9)接在插座 Z3的 1脚和 4脚之间; 所述集成块 U6的 1脚接单片机 U4的 1 脚,集成块 U6的 14~12脚分别对应接单片机 U4的 13脚、 3脚、 2脚,集成块 U6的 5脚接 +5V; 所述插座 Z3的 2~3脚分别接集成块 U6的 7~8脚, 插座 Z3的 1脚接 +5V, 4脚接地; 所述晶 振 Y2和电容 C4~C5组成的晶振电路接在集成块 U6的 2脚和 3脚之间; 电容 C6接在 +5V电源 和地之间, 电阻 R4~R5串联后接在 +5V电源和地之间, 集成块 U6的 9脚接在 R4和 R5的节点 上, 电容 C7~C8并联后接在 R4和 R5的节点与地之间, 集成块 U6的 10脚接地。 6. 根据权利要求 5所述的一种用于模拟变电设备绝缘油的压力控制系统,其特征在于所述通 信模块由蓝牙模块 Ul、 USB模块 U5和双刀双掷开关 S1组成;所述双刀双掷开关 S1的 2个静 触点接单片机 U4的 10脚、 11脚, 双刀双掷开关 S1的动臂选择性接入蓝牙模块 U1或 USB模 块 U5的 2~3脚; 所述蓝牙模块 U1和 USB模块 U5的 1脚均接 +5V, 其 4脚均接地。 |
[0001] 本发明涉及一种用于模拟变电设备绝缘油的压 力控制系统, 属于压力控 制领域。
背景技术
[0002] 目前, 对于绝缘油中溶解气体在线监测装置数据的准 确性、 检测精度等 测试指标,通常是现场取油样带回试验室内, 使用气相色谱仪进行比对分析。整 个过程标定时间长、操作过程繁琐、人为误差 较多, 且不能对运行中变压器色谱 在线监测进行现场校验,不能够真实的反应出 绝缘油中溶解气体在线装置的现场 运行环境, 因此设计一种专门配制一定特征气体含量绝缘 油的装置,将特征气体 与绝缘油以一定配比混合,配制出不同组分含 量的标准油样,用于直接校验绝缘 油色谱在线监测装置。
[0003] 标准油样配制过程是在常压下利用气液两相溶 解平衡的原理制备。 由亨 利定律 C A =H*P A 知: 压力是气液两相溶解平衡的重要因素, 当温度一定时, 压力 P决定着组分浓度 C的大小, 压力变大组分浓度 C大, 压力变小组分浓度 C随之 变小。 压力波动影响气液两相溶解平衡稳定性, 当环境压力偏离原平衡压力时, 压力变小, 形成负压环境, 已溶解气体组分大量析出; 压力变大, 气体组分溶解 量将增大。校验过程中,取样后油缸因失去部 分液相体积而总体积不变气相压力 因此形成负压,标准油样中特征气体会因此大 量析出,改变标准油样溶解气体组 成含量,影响色谱在线监测装置校验的准确性 。标准油样配制过程中的油缸注油、 自动进气、 油缸上部排气、 取样、 回油等基本操作都与压力息息相关。
[0004] 针对油中溶解气体在线监测装置的校验装置, 目前国内只有个别电科院 和研究机构开展了类似科技项目的研究, 且都不成熟, 存在着大小不同的问题, 其中密封式或半密封式油箱设计,存在油压不 稳、不可控制的问题, 油样含量易 受压力不稳及外界大气的影响。
[0005] 本发明为标准油样配制装置设计一种控制准确 , 反应快速的压力控制系 统, 以实现标准油样配制装置的稳压控制,保证标 准油样作为标准物质的准确性 和校验变压器色谱在线监测装置的准确性和稳 定性。
发明内容 , 说 明 书
[0006] 本发明所要解决的技术问题是提供了一种用于 模拟变电设备绝缘油的压 力控制系统,在额定范围内可任意调节压力, 稳定配油装置的油缸压力, 保证所 配置油样含气量的稳定, 从而保证校验结果的准确性和稳定性。
[0007] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案:
本发明包括循环泵、循环电磁阀、进油电磁阀 、 回油电磁阀、油缸和出油电 磁阀; 其特征在于它还包括进气电磁阀、 出气电磁阀、压力传感器、压缩空气源 以及压力控制器;
所述油缸上部为带有进油孔的油腔,其下部 为设有出气口和进气口的气腔;在油 缸的活塞杆的轴线位置设有通孔;在所述气腔 的底部安装有压力传感器;所述压 缩空气源通过装有进气电磁阀的管道与进气口 相连通,所述出气口与装有出气电 磁阀的管道相连通;
活塞杆下端的出油孔通过依次装有出油电磁 阀、第二三通和四通的管道与取油设 备相连通,所述四通的下端口通过装有进油电 磁阀的管道与油箱相连通,所述四 通的上端口通过管道与在线监测设备的进油口 相连通,所述在线监测设备的出油 口与油缸上部的进油孔之间通过依次装有回油 电磁阀、 第一三通的管道相连通; 所述第一三通的下端口和第二三通的上端口之 间通过依次装有循环泵、循环电磁 阀的管道相连通;所述压力控制器通过蓝牙或 USB模块与装有控制软件的上位机 通信;
所述压力控制器包括单片机控制电路、 I/O驱动电路、 A/D转换器、 液晶显示电 路、通信模块; 所述 A/D转换器的输出端接单片机控制电路的相应输 入端, 所述 单片机控制电路的相应输出端分别接 I/O驱动电路和液晶显示电路的输入端;所 述通信模块与单片机控制电路双向连接;所述 A/D转换器的相应输入端压力传感 器的输出端,所述 I/O驱动电路的输出端分别控制循环泵、循环电 磁阀、 出气电 磁阀、 进油电磁阀、 进气电磁阀、 回油电磁阀以及出油电磁阀的通断; 所述回油电磁阀、 出油电磁阀为常开电磁阀, 所述循环电磁阀、进气电磁阀、进 油电磁阀和出气电磁阀为常闭电磁阀。
[0008] 本发明所产生的积极效果如下: 本压力控制系统通过压力传感器测量气 室压力,结合压力控制器自动控制各电磁阀开 闭,调节气室压力恒定,操作简单, 反应灵敏,在额定范围内方便调节压力至设定 值,稳定了标准油样配制装置内油 说 明 书 缸压力, 保证所配置油样含气量的稳定, 为进出油缸的流体提供合适压力环境, 保证校验结果的准确性和稳定性;满足标准油 样配制装置的油缸注油、取样等基 本功能。
附图说明
[0009] 图 1为本发明的结构原理图;
图 2为本发明中压力控制器的电路原理块图;
图 3为本发明中压力控制器的电路原理图 (单片机控制电路、 显示电路); 图 4为本发明中压力控制器的电路原理图 (I/O驱动电路);
图 5为本发明中压力控制器的电路原理图 (A/D转换器);
图 6为本发明中压力控制器的电路原理图 (通信模块)。
[0010] 其中, 1循环泵, 2循环电磁阀, 3进气电磁阀, 4进油电磁阀, 5出气 电磁阀, 6油缸, 7回油电磁阀, 8出油电磁阀, 9压力传感器, 10油箱, 11取 油设备, 12在线检测装置, 13出气口, 14进气口, 15四通, 16压缩空气源, 17压力控制器, 18进油孔, 19出油孔, 20第一三通, 21第二三通。 图 1中实 线代表输油、 输气管道, 虚线代表信号。
具体实施方式
[0011] 下面结合附图和实施例对本发明进行进一步说 明:
由图广 6所示的实施例可知, 它包括循环泵 1、 循环电磁阀 2、 进油电磁阀 4、 回油电磁阀 7、 油缸 6和出油电磁阀 8; 其特征在于它还包括进气电磁阀 3、 出 气电磁阀 5、 压力传感器 9、 压缩空气源 16以及压力控制器 17;
所述油缸 6上部为带有进油孔 18的油腔, 其下部为设有出气口 13和进气口 14 的气腔;在油缸 6的活塞杆的轴线位置设有通孔;在所述气腔 底部安装有压力 传感器 9;所述压缩空气源 16通过装有进气电磁阀 3的管道与进气口 14相连通, 所述出气口 13与装有出气电磁阀 5的管道相连通;
活塞杆下端的出油孔 19通过依次装有出油电磁阀 8、 第二三通 21和四通 15的 管道与取油设备 11相连通,所述四通 15的下端口通过装有进油电磁阀 4的管道 与油箱 10相连通, 所述四通 15的上端口通过管道与在线监测设备 12的进油口 相连通,所述在线监测设备 12的出油口与油缸 6上部的进油孔 18之间通过依次 装有回油电磁阀 7、第一三通 20的管道相连通; 所述第一三通 20的下端口和第 说 明 书 二三通 21的上端口之间通过依次装有循环泵 1、 循环电磁阀 2的管道相连通; 所述压力控制器 17通过蓝牙或 USB模块与装有控制软件的上位机通信; 所述压力控制器 17包括单片机控制电路、 I/O驱动电路、 A/D转换器、液晶显示 电路、通信模块; 所述 A/D转换器的输出端接单片机控制电路的相应输 入端, 所 述单片机控制电路的相应输出端分别接 I/O驱动电路和液晶显示电路的输入端; 所述通信模块与单片机控制电路双向连接;所 述 A/D转换器的相应输入端压力传 感器 9的输出端,所述 I/O驱动电路的输出端分别控制循环泵 1、循环电磁阀 2、 出气电磁阀 3、 进油电磁阀 4、 进气电磁阀 5、 回油电磁阀 7以及出油电磁阀 8 的通断;
所述回油电磁阀 7、 出油电磁阀 8为常开电磁阀, 所述循环电磁阀 2、 进气电磁 阀 3、 进油电磁阀 4和出气电磁阀 5为常闭电磁阀。
[0012] 所述单片机控制电路由单片机 U4及其外围元器件晶振 Yl、 电容 C1~C3、 电阻 Rl、 排阻 RP1组成; 所述晶振 Y1和电容 C1~C2组成的晶振电路接 在单片机 U4的 18和 19脚之间; 电容 C3和电阻 R1串联后接在 +5V电源和地之 间, 单片机 U4的 9脚接在电容 C3和电阻 R1的节点上, 组成自动复位电路; 单 片机 U4的 32~39脚依次接排阻 RP1的 9~2脚, 单片机 U4的 40脚和排阻 RP1的 1脚均接 +5V, 单片机 U4的 20脚接地。
[0013] 所述液晶显示电路由液晶模块 U3及其外围元器件电阻 R2、 滑动变 电阻 R3组成; 所述电阻 R2和滑动变电阻 R3串联后接在液晶模块 U3的 18~19 脚之间, 液晶模块 U3的 3脚接滑动变阻器 R3的滑动端, 液晶模块 U3的 7~14 脚依次接单片机 U4的 39~32脚, 液晶模块 U3的 2脚接 +5V, 液晶模块 U3的 1 脚和 20脚接地。
[0014] 所述 I/O驱动电路由复合晶体管阵列 U2及其外围元器件继电器 Jl、 插座 Z1~Z2组成; 所述循环泵 1接在插座 Z1的 1脚和 5脚之间, 所述循环电磁 阀 2、进气电磁阀 3、进油电磁阀 4、 出气电磁阀 5、 回油电磁阀 7和出油电磁阀 8分别对应接在插座 Z2的 2~7脚和 1脚之间,所述复合晶体管阵列 U2的广 7脚 依次接单片机 U4的 2广 27脚; 复合晶体管阵列 U2的 16脚接循环泵 1的继电器 控制电路, 其继电器控制电路包括继电器 J1和循环泵 1的插座 Zl, 所述继电器 J1的线圈接在复合晶体管阵列 U2的 16脚和 +5V之间,继电器 J1的常开触点 J1-1 说 明 书 接在插座 Z1的 3脚和 5脚之间, 插座 Z1的 2脚和 3脚相连接, 插座 Z1的 1脚 和 4脚相连接,连接后的两脚接 220V交流电;所述插座 Z2的 2~7脚依次接复合 晶体管阵列 U2的 15~10脚, 插座 Z2的 1脚接 +24V; 复合晶体管阵列 112的8脚 接地, 复合晶体管阵列 U2的 9脚接 +5V。
[0015] 所述 A/D转换器由集成块 U6及其外围元器件晶振 Y2、 电容 C4~C8、 电阻 R4~R5、 插座 Z3组成; 所述压力传感器 9接在插座 Z3的 1脚和 4脚之间; 所述集成块 U6的 1脚接单片机 U4的 1脚, 集成块 U6的 14~12脚分别对应接单 片机 U4的 13脚、 3脚、 2脚, 集成块 U6的 5脚接 +5V; 所述插座 Z3的 2~3脚分 别接集成块 U6的 7~8脚, 插座 Z3的 1脚接 +5V, 4脚接地; 所述晶振 Y2和电容 C4~C5组成的晶振电路接在集成块 U6的 2脚和 3脚之间; 电容 C6接在 +5V电源 和地之间, 电阻 R4~R5串联后接在 +5V电源和地之间, 集成块 U6的 9脚接在 R4 和 R5的节点上, 电容 C7~C8并联后接在 R4和 R5的节点与地之间, 集成块 U6 的 10脚接地。
[0016] 所述通信模块由蓝牙模块 U1、USB模块 U5和双刀双掷开关 S1组成; 所述双刀双掷开关 S1的 2个静触点接单片机 U4的 10脚、 11脚, 双刀双掷开关 S1的动臂选择性接入蓝牙模块 U1或 USB模块 U5的 2~3脚;所述蓝牙模块 U1和 USB模块 U5的 1脚均接 +5V, 其 4脚均接地。
[0017]
在实施例中,所述复合晶体管阵列 U2的型号为 ULN2003A (16) ; 所述液晶模块 U3 的型号为 SMG12864; 所述单片机 U4的型号为 AT89c51 ; 所述集成块 U6的型号 为 AD7705; 所述蓝牙集成块 U1的型号为 GC-04; 所述 USB集成块 U5的型号为 ZF-23V4. 0。
[0018] 本发明的工作原理如下:
1 )油缸注油: 循环电磁阀 2、进油电磁阀 4、 出气电磁阀 5为常闭电磁阀, 此时 上电打开, 回油电磁阀 7和出油电磁阀 8为常开电磁阀, 此时上电关闭, 然后循 环泵 1上电, 外置空白油样流经进油电磁阀 4、循环电磁阀 2后由循环泵 1抽送 至油缸 6, 随着上部空白油的加入, 为平衡油缸 6上下压力, 活塞将向下缓慢运 动, 油缸内压力超过设定的恒压值时, 油缸 6下部多余气体通过出气电磁阀 5 排至外界, 直至注油体积达到所需要值, 所有电磁阀断电, 循环泵断电。 说 明 书
[0019] 2 ) 油缸取油: 出油电磁阀 8此时不上电常开, 其他电磁阀不上电关闭, 外接取油设备 11时, 一般不伴随回油流程, 标准油从活塞杆通孔经出油电磁阀 8流至取油设备 11后不回油, 故回油电磁阀 7此时上电关闭, 随着油缸 6油样 减少,油缸 6内部压力将变小,降至设定的恒压值以下时 气电磁阀 3上电打开, 压缩空气源对油缸 6下部充气, 推动活塞上移保证油腔内部的压力恒定。
[0020] 3 )油缸回油: 油样经过在线检测设备后通过依次装有回油电 磁阀 7和第 一三通 20的管道流回油腔, 回油电磁阀 7和出油电磁阀 8此时不上电打开, 其 他电磁阀不上电关闭, 随着上部油样增多, 油缸 6内部压力变大, 超过设定的恒 压值时, 出气电磁阀 5上电, 把油缸 6下部的压缩空气排出一部分, 活塞下降, 降低油腔内部的压力, 保证油腔内部的压力恒定。
[0021] 所述压力控制器 17与装有控制软件的上位机通过蓝牙或 USB相连接,在 所述装有控制软件的上位机中设定恒压值, 将设定的恒压值发送给压力控制器 17。油缸 6的活塞以下进气、活塞以上进油, 活塞上下的油、气压力最终保持平 衡,油缸 6上部油压通过下部空气推动活塞上下运动控 ,进气电磁阀 3打开时, 压缩空气源 16从油缸 6下部进气口 14充气,下部压力增大使活塞向上运动,从 而减小油缸 6上部空间以增大上部压力; 当出气电磁阀 5打开时, 空气从油缸 6 下部出气口 13排出, 下部压力减小使活塞向下运动, 从而增大油缸 6上部空间 以减小上部压力。 压力控制器 17根据压力传感器 9的反馈值, 判断油缸 6内部 压力是否在设定值,从而调节控制进气电磁阀 3和出气电磁阀 5的开闭,完成压 力调节和稳定压力的功能。
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