Применение и преимущества фотоакустической спектроскопии для мониторинга газов в трансформаторных маслах

• Технические принципы: Метод фотоакустической спектроскопии использует свойства поглощения молекулами газа света определенных длин волн для обнаружения. Газовая смесь, выходящая из масла, облучается модулированным светом, молекулы газа поглощают световую энергию и затем выделяют тепло за счет нерадиационного перехода, вызывая расширение микрорегиона газа и создавая акустические сигналы, интенсивность сигнала пропорциональна концентрации газа.
• Основные достоинства: Отсутствие необходимости в газе-носителе и колонках, исключение потребления расходных материалов и необходимости регулярной замены традиционных хроматографов, что приводит к значительному снижению объема технического обслуживания и долгосрочных эксплуатационных расходов.
• Диапазон обнаруженияОсновные продукты могут охватывать 3~7 видов газов, характерных для неисправностей, которые могут быть обнаружены путем переключения различных длин волн фильтров.
• Применимые сценарии: Особенно подходит для необслуживаемых объектов с ограниченными условиями обслуживания, где персонал часто находится в труднодоступных местах, а также для компактных установок, где размер оборудования и потребляемая мощность имеют решающее значение.

1. Как работает фотоакустическая спектроскопия

Фотоакустическая спектроскопия основана на фотоакустическом эффекте - когда молекулы газа поглощают модулированный свет определенной длины волны, они переходят в высокоэнергетическое состояние, впоследствии выделяя энергию в виде тепла в результате молекулярных столкновений, что приводит к периодическому расширению и сжатию микрорегионов газа с образованием детектируемых звуковых волн. Каждая молекула газа имеет свой уникальный спектральный отпечаток поглощения (характерную длину волны поглощения), поэтому каждый целевой газ может быть обнаружен поочередно путем выбора различных длин волн фильтра.

В отличие от обычной газовой хроматографии, которая требует разделения смеси газов в колонке перед раздельным детектированием, фотоакустическая спектроскопия не требует физического разделения и использует спектральные характеристики для непосредственной идентификации газов. Это устраняет необходимость в колонке и системе газа-носителя и значительно упрощает конструкцию оборудования.

2. Сравнение с газовой хроматографией

3. Технические преимущества фотоакустической спектроскопии

3.1 Эксплуатация без технического обслуживания

Отсутствие зависимости от газа-носителя и колонок сводит к минимуму техническое обслуживание на объекте. Для удаленных подстанций, высокогорных районов или объектов с ограниченным доступом функция необслуживания означает значительное сокращение трудозатрат и частоты обслуживания.

3.2 Быстрое обнаружение

Благодаря отсутствию необходимости в хроматографическом разделении, одиночное обнаружение обычно происходит быстрее, чем хроматография. В экстренных ситуациях, когда требуется быстрое принятие решения, более короткие циклы обнаружения означают более своевременное предупреждение о неисправности.

3.3 Компактность

Благодаря отказу от системы газопроводов и колоночного термостата устройство может быть уменьшено в размерах и весе. Он подходит для применения в условиях жестких ограничений на монтажное пространство, например, в компактных помещениях для распределения электроэнергии или мобильных платформах мониторинга.

4. Технические ограничения

4.1 Ограниченный диапазон обнаруживаемых газов

В настоящее время основные приборы для фотоакустической спектроскопии могут обнаруживать меньше газов, чем высококлассные системы газовой хроматографии, из-за диапазона длин волн доступных фильтров и проблем со спектральным перекрытием. В частности, чувствительность обнаружения CO и CO₂ в некоторых приборах может быть улучшена.

4.2 Перекрестные спектральные помехи

Различные газы могут иметь перекрывающиеся пики поглощения в области схожих длин волн, что приводит к перекрестным помехам. Хотя это может быть компенсировано и исправлено программными алгоритмами, в сценариях, где сосуществуют сложные газовые компоненты, эффект перекрестных помех сложнее полностью устранить, чем физическое разделение с помощью хроматографии.

4.3 Стандартная система продолжает совершенствоваться

Газовая хроматография используется в энергетике уже несколько десятилетий, и система стандартов совершенна. Фотоакустическая спектроскопия - относительно новая технология, соответствующие отраслевые стандарты все еще находятся в процессе разработки и совершенствования, что в определенной степени влияет на принятие некоторыми пользователями.

5. часто задаваемые вопросы

5.1 В. Может ли фотоакустическая спектроскопия быть такой же точной, как хроматография?

О: Точность основных продуктов фотоакустической спектроскопии близка к уровню хроматографии в соответствующих диапазонах обнаружения. Однако хроматографические системы высокого класса все же имеют определенные преимущества в плане богатства определяемых газовых видов и соотношения сигнал/шум при очень низких концентрациях.

5.2 В. Правда ли, что оборудование для фотоакустической спектроскопии не требует технического обслуживания?

О: Отсутствие газа-носителя и замены колонок является его самым большим преимуществом в обслуживании, но он не является полностью необслуживаемым. Источник света имеет определенный срок службы, фильтры необходимо содержать в чистоте, а блок дегазации и детали масляного контура по-прежнему нуждаются в регулярной проверке. Просто общее обслуживание значительно меньше, чем при хроматографии.

5.3 Вопрос: В каких сценариях уместна фотоакустическая спектроскопия?

О: Наиболее типичные сценарии: удаленные беспилотные станции, станции с жесткими ограничениями по частоте обслуживания, компактные сценарии с ограничениями по площади и весу для установки, а также проекты, где необходимо контролировать долгосрочные расходы на эксплуатацию и обслуживание. Центральные узловые подстанции по-прежнему требуют полного функционального охвата метода хроматографии.

5.4 В. Каковы будущие тенденции в фотоакустической спектроскопии?

О: С развитием микроспектральных устройств и алгоритмов обработки сигнала, все еще остается много возможностей для улучшения типов определяемых газов и чувствительности. Ожидается, что в ближайшие несколько лет фотоакустическая спектроскопия постепенно сократит разрыв с хроматографией по диапазону обнаружения, что приведет к усилению тенденции замещения на рынках низкого и среднего ценового сегмента.

5.5 Вопрос: Выбрать фотоакустическую спектроскопию или хроматографию? Как принять решение?

О: Если на станции работает профессиональный эксплуатационный и обслуживающий персонал и требуется наиболее полная диагностическая информация, выбирайте хроматографию. Если станция удаленная и беспилотная, а требования к отсутствию необходимости в обслуживании высоки, выбирайте фотоакустическую спектроскопию. Если речь идет о главном трансформаторе ключевого узла, рекомендуется выбрать хроматографию; если речь идет о распределенном распределительном трансформаторе, фотоакустическая спектроскопия имеет более заметные преимущества, связанные с низким уровнем технического обслуживания.

6. Рекомендации по выбору

6.1 Решения в области оптоакустической спектроскопии предпочтительны для сценариев с ограниченными условиями обслуживания.

6.2 В сценариях, требующих высокой глубины диагностики, по-прежнему доминирует хроматография.

6.3 Оба варианта можно использовать в одной системе сетки, чтобы сопоставить высокие и низкие уровни и дополнить сильные стороны друг друга.

Отказ от ответственности: Содержание этой статьи предназначено только для технического обмена и ссылок, и не является какой-либо формой обязательств по закупкам или предложением контракта. Технические параметры, конфигурация и цена продукта определяются фактическим контрактом и техническим соглашением. Технические данные и примеры, приведенные в данной статье, взяты из публичной информации и инженерной практики, если они обновляются без уведомления.

Вам нужно сравнить решения для фотоакустической спектроскопии или газовой хроматографии для онлайн-мониторинга? Добро пожаловать в Inotera для получения профессиональной технической консультации по выбору. Горячая линия: 13959168359 (Wechat с номером).