一次进样双检测器气相色谱及变压器油分析气相色谱流程

摘要

本发明涉及一种一次进样双检测器变压器油分析气相色谱流程。该气相色谱包括进样口、三根色谱柱A、B、C，双臂催化燃烧检测器，氢焰检测器，镍触媒转化器及载气系统，色谱柱A、B并联于进样口之后，色谱柱A后串接氢焰检测器，色谱柱B后依次串接催化燃烧检测器第一臂、镍触媒转化器、色谱柱C、催化燃烧检测器；色谱柱A至少能分离CH

说明书

技术领域

 本发明涉及一种气相色谱分析方法，具体涉及一种一次进样双检测器变压器油分析气相色谱流程。

背景技术

在正常状态下，充油电气设备内的油、纸绝缘材料在热和电的作用下，会逐渐老化和分解，产生少量低分子烃类及二氧化碳、一氧化碳。若设备存在潜伏性过热或放电故障时，会加快这些气体产生的速度，并会出现一些特征气体。绝缘油中溶解气体组分及含量的分析测定，对充油电气设备制造、运行部门是十分重要的检测项目之一，是充油电气设备出厂检验和运行监督过程中判断设备潜伏性故障的有效手段。电力系统气相色谱法就是基于此特点来预测充油电气设备内部故障。它和直流泄漏、绝缘电阻、介损测量、局部放电测量等电气绝缘特性试验相比，具有被试设备不需停运、且准确、灵敏度高的特点。实践表明运用气相色谱分析技术对保证电力设备安全可靠运行起到了重要作用。

现有色谱流程主要有双柱二次进样流程、双柱分流一次进样流程、双柱串联切换一次进样流程等。其中的双柱分流二次进样流程通常采用夹针进样操作法，此方法对试验人员操作素质要求较高，工作中由于采用夹针进样操作法，常常出现基线跳跃不稳定现象；双柱分流一次进样流程采用一次进样，按一定比例分流，一部分经TDX01柱分离出H₂、0₂、CO、C0₂，另一部分经GDX502柱分离出C1—C2烃类物质，各组分经各自检测器检出，此流程分析速度快，操作简单，但仪器为三个检测器，增加仪器成本；双柱串联切换一次进样流程对仪器要求较高，一是增加了昂贵的六通阀部件，二是切换时问要求严格，工作中在六通阀切换后，因为平衡柱与13X分子筛柱阻力不同，常常出现基线上跳，长时间不回落现象。

电力行业标准 DL/T722-2000《变压器油中溶解气体分析和判断导则》和国家标准GB/T17623-1998中推荐的气路流程均采用FID（氢火焰离子化检测器）检测被镍触媒转化器转化成甲烷的一氧化碳和二氧化碳，采用TCD（热导检测器）检测氢，其流程如图1所示。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种操作维护简单、测试成本低的一次进样双检测器气相色谱，并公开了一种变压器油分析气相色谱流程。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

设计一种一次进样双检测器气相色谱，包括一个进样口、三根色谱柱A、B、C，一个双臂催化燃烧检测器，一个氢焰检测器，镍触媒转化器及载气系统，所述色谱柱A、B并联于所述进样口之后的位置，其中色谱柱A之后串接所述氢焰检测器形成第一检测气路，色谱柱B之后依次串接所述催化燃烧检测器第一臂、镍触媒转化器、色谱柱C、催化燃烧检测器第二臂形成第二检测气路；所述色谱柱A至少能分离甲烷（CH₄）、乙烷（C₂H₆）、乙烯（C₂H₄）、乙炔（C₂H₂）；所述色谱柱B至少能分离氢（H₂）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO₂）；所述色谱柱C至少能分离氢与甲烷。

一种变压器油分析气相色谱流程，包括：

（1）由上述一次进样双检测器气相色谱的进样口一次进样，再分别分流至其并联的色谱柱A和色谱柱B中；

（2）由所述色谱柱A分离出甲烷（CH₄）、乙烷（C₂H₆）、乙烯（C₂H₄）、乙炔（C₂H₂）并经由对应的气路送至氢焰检测器检测；

（3）由所述色谱柱B分离出氢（H₂）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO₂）后，在该色谱柱B之后由载气系统通入空气后再经由对应的气路送至所述催化燃烧检测器第一臂检测氢（H₂），一氧化碳（CO）；

（4）由载气系统向上步检测后的余气中根据CO、CO₂的保留时间同步通入一定量的H₂后送至所述镍触媒转化器中，将余气中的一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO₂）转化成甲烷（CH₄）后，再通至所述色谱柱C中将残余氢与甲烷分离，最后送至所述催化燃烧检测器的第二臂检测甲烷（CH₄）。

所述色谱柱A填充的担体为高分子多孔小球，固定相为GDX502。

所述色谱柱B填充的担体为碳分子筛，固定相为TDX01。

所述色谱柱C填充的担体为分子筛，固定相为5A、13X、TDX01中的至少一种。

所述催化燃烧检测器第二臂的工作温度＞100℃。

本发明具有积极有益的效果：

1.相比一次进样三检测器流程，减少了一个检测器，降低了色谱仪成本，而性能指标并没有下降。

2.即使不通入载气，催化燃烧检测器上电后也不会损坏，但热导检测器如果不通入载气保护，将会很快烧坏。使用催化燃烧检测器替换娇贵的热导检测器，既减少了成本，又降低了色谱仪操作与维护的难度。

3.相比原流程，本流程降低了氢气和空气的用量，减少了气源成本。

附图说明

图1为国家标准GB/T17623-1998中推荐的气路流程图；

图2为本发明的变压器油分析气相色谱流程图。

具体实施方式

以下结合具体实施例进一步阐述本发明。下述实施例中的各参数测定方法或检查方法，如无特别说明，均为常规方法。

实施例1  一种一次进样双检测器气相色谱，参见图2，包括一个进样口、三根色谱柱A、B、C，一个双臂催化燃烧检测器，一个氢焰检测器，镍触媒转化器及载气系统，所述色谱柱A、B并联于所述进样口之后的位置，其中色谱柱A之后串接所述氢焰检测器形成第一检测气路，色谱柱B之后依次串接所述催化燃烧检测器第一臂、镍触媒转化器、色谱柱C、催化燃烧检测器第二臂形成第二检测气路；所述色谱柱A至少能分离甲烷（CH₄）、乙烷（C₂H₆）、乙烯（C₂H₄）、乙炔（C₂H₂）；所述色谱柱B至少能分离氢（H₂）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO₂）；所述色谱柱C至少能分离氢与甲烷。色谱柱A填充的担体为高分子多孔小球，固定相为GDX502；色谱柱B填充的担体为碳分子筛，固定相为TDX01；色谱柱C填充的担体为分子筛，固定相为TDX01。

利用上述气相色谱进行变压器油分析的气相色谱流程，参见图2，包括：

（1）由上述一次进样双检测器气相色谱的进样口一次进样，再分别分流至其并联的色谱柱A和色谱柱B中；

（2）由所述色谱柱A分离出甲烷（CH₄）、乙烷（C₂H₆）、乙烯（C₂H₄）、乙炔（C₂H₂）并经由对应的气路送至氢焰检测器检测；

（3）由所述色谱柱B分离出氢（H₂）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO₂）后，在该色谱柱B之后由载气系统通入空气后再经由对应的气路送至所述催化燃烧检测器第一臂检测氢（H₂），一氧化碳（CO）；

（4）由载气系统向上步检测后的余气中根据CO、CO₂的保留时间同步通入一定量的H₂后送至所述镍触媒转化器中，将余气中的一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO₂）转化成甲烷（CH₄）后，再通至所述色谱柱C中将残余氢与甲烷分离，最后送至所述催化燃烧检测器的第二臂检测甲烷（CH₄）。

上述色谱仪工况如下：

柱箱温度：60℃；催化燃烧检测器温度：120℃；镍触媒转化器温度：360℃；氢焰检测器温度150℃。

色谱柱A：柱长3.5米，主要担体为GDX502，载气流速20mL/min。

色谱柱B：柱长0.4米，主要担体为TDX01，载气流速25mL/min。

色谱柱C：柱长0.5米，主要担体为5A，载气流速30mL/min。

标准样气浓度如表1。

表1标准样气浓度

组分H₂COCO₂CH₄C₂H₄C₂H₆C₂H₂浓度(μL/L）10501030298020120320951

根据GB/T 17623-1998中规定，采用峰高法定量，进标样1mL，各组分峰高如表2。检测器基线噪声为10μV。

表2 各组分峰高法定量

组分H₂COCO₂CH₄C₂H₄C₂H₆C₂H₂峰高20201144474812最小检测浓度(μL/L）1.11.260.090.090.090.09

表3是双柱分流一次进样流程，进标样1mL的组分峰高结果。检测器基线噪声为10μV。

表3双柱分流一次进样流程的组分峰高结果（进标样1mL）

组分H₂COCO₂CH₄C₂H₄C₂H₆C₂H₂峰高（mV)11232545474812最小检测浓度(μL/L）1.90.92.40.090.090.090.09

注：最小检测浓度一般定义为基线噪声的2倍。

通过表2和表3的对比可以看出：除二氧化碳（CO₂）外，本发明的色谱流程均达到了与双柱分流一次进样流程的效果，GB/T 17623-1998中规定的二氧化碳（CO₂）最小检测浓度为10μL/L，所以本专利中的色谱流程仍然能够达到国标要求。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。