Nguyên lý giám sát quang phổ dầu biến áp

Giám sát quang phổ dầu biến áp trực tuyến là gì?

Giám sát quang phổ dầu biến áp trực tuyếnĐây là một công nghệ phân tích không tiếp xúc tiên tiến, dựa trên nguyên lý tương tác giữa vật chất và ánh sáng. Công nghệ này có sự khác biệt cơ bản so với các phương pháp giám sát truyền thống dựa trên phản ứng hóa học hoặc phân tách sắc ký. Công nghệ này hoạt động bằng cách chiếu một chùm ánh sáng có bước sóng cụ thể vào mẫu dầu biến áp hoặc khí được tách ra từ dầu, sau đó phân tích những thay đổi xảy ra khi ánh sáng đi qua mẫu (như hiện tượng hấp thụ, tán xạ), từ đó xác định chính xác các chất hòa tan trong dầuKhí đặc trưng cho sự cố“dấu vân tay phân tử” của nó, đồng thời tính toán định lượng nồng độ của nó.

Điểm cốt lõi của công nghệ này nằm ở chỗ mỗi loại phân tử khí (như H₂, CH₄, C₂H₂...) đều có đặc điểm quang phổ riêng biệt, giống như dấu vân tay của con người. Bằng cách phân tích các thông tin quang phổ này, hệ thống có thể phát hiện các sự cố tiềm ẩn bên trong máy biến áp (như quá nhiệt, phóng điện)Chẩn đoán trực tuyến theo thời gian thực和Cảnh báo sớm, là công nghệ tiên tiến giúp thực hiện bảo trì dựa trên tình trạng (CBM) và bảo trì dự đoán (PdM) cho máy biến áp.

Tại sao cần tiến hành giám sát quang phổ đối với dầu biến áp?

Phân tích khí hòa tan trong dầu biến áp (DGA) là phương pháp hiệu quả và hoàn thiện nhất để đánh giá tình trạng hoạt động bên trong biến áp. Khi xảy ra hiện tượng quá nhiệt hoặc sự cố phóng điện bên trong biến áp, dầu cách điện và giấy cách điện sẽ bị phân hủy, tạo ra nhiều loại khí đặc trưng. Thông qua việc phân tích thành phần và nồng độ của các loại khí này, có thể xác định chính xác loại sự cố và mức độ nghiêm trọng của nó.

Những hạn chế của phương pháp truyền thống

Phương pháp DGA truyền thống chủ yếu dựa vào phòng thí nghiệmPhương pháp sắc ký khí (Gas Chromatography, GC). Mặc dù có độ chính xác cao, nhưng nó vẫn có những nhược điểm rõ rệt:

• Không theo thời gian thực: Thông thường, cần phải lấy mẫu định kỳ để gửi đi kiểm tra, chu kỳ giám sát kéo dài (vài tháng hoặc thậm chí một năm), do đó không thể phát hiện kịp thời các sự cố phát sinh nhanh chóng.
• Chi phí bảo trì cao: Máy sắc ký khí trực tuyến có cấu trúc phức tạp, đòi hỏi phải thay thế định kỳ khí mang (như khí argon tinh khiết cao) và khí hiệu chuẩn, v.v.Vật tư tiêu hao, và cần có nhân viên chuyên môn để bảo trì.
• Vấn đề về độ tin cậy: Các bộ phận cơ khí phức tạp (như van, cột sắc ký) có nguy cơ hỏng hóc trong quá trình vận hành lâu dài.

Công nghệ giám sát quang phổ ra đời chính là để khắc phục những nhược điểm này; công nghệ này mang đến một giải pháp giám sát không cần vật tư tiêu hao, ít bảo trì và thực sự theo thời gian thực.

Nguyên lý giám sát cốt lõi: “Cuộc đối thoại” giữa ánh sáng và khí”

Hệ thống giám sát quang phổ dầu biến áp thường tiến hành tách các khí hòa tan trong dầu ra trước bằng màng tách khí hiệu quả cao, sau đó đưa vào bộ phận đo quang học. Các công nghệ phân tích quang phổ chủ yếu bao gồm những loại sau:

1. Phương pháp quang phổ hồng ngoại không phân tán (NDIR) và phương pháp quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR)

Đây là kỹ thuật quang phổ được ứng dụng rộng rãi nhất, đặc biệt phù hợp để phát hiện các khí hydrocacbon cũng như CO và CO₂. Nguyên lý hoạt động của nó dựa trênPhổ hấp thụ dao động phân tử。

Nguyên lý hoạt động

Khi tia hồng ngoại đi qua mẫu khí, nếu tần số của ánh sáng trùng khớp với tần số dao động của các phân tử khí, các phân tử sẽ hấp thụ năng lượng ánh sáng ở tần số đó, tạo ra mộtĐỉnh hấp thụ. TheoĐịnh luật Lambert-Beer, cường độ hấp thụ tỷ lệ thuận với nồng độ khí.NDIRCông nghệ này sử dụng bộ lọc dải hẹp dành riêng cho từng loại khí cụ thể, có cấu trúc đơn giản và độ ổn định cao. Trong khi đó,FTIRNhờ đó, thiết bị có thể đo đồng thời dải phổ hồng ngoại rất rộng, phân tích nhiều thành phần khí cùng lúc và có khả năng chống nhiễu chéo tốt hơn.

2. Phương pháp quang âm (PAS - Photoacoustic Spectroscopy)

Đây là một công nghệ quang phổ có độ nhạy cực cao, đặc biệt phù hợp để phát hiện các dấu vết của các khí gây sự cố quan trọng như acetylen (C₂H₂).

Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý hoạt động của PAS rất tinh tế:

1. Một chùm tia laser đã được điều chỉnh với bước sóng cụ thể chiếu vào mẫu khí.
2. Sau khi hấp thụ năng lượng ánh sáng, nhiệt độ của các phân tử khí mục tiêu tăng lên, khiến thể tích của chúng giãn nở và co lại theo chu kỳ.
3. Sự giãn nở và co lại theo chu kỳ này tạo ra một sóng âm (sóng áp suất) yếu ớt trong khoang khí kín.
4. Một chiếc micro có độ nhạy cao sẽ đo cường độ của sóng âm này, và cường độ đó tỷ lệ thuận trực tiếp với nồng độ khí.

Do thiết bị này trực tiếp phát hiện sóng âm thanh được tạo ra từ năng lượng hấp thụ thay vì những biến đổi nhỏ của tín hiệu ánh sáng, nên tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu của nó rất cao, và giới hạn phát hiện có thể đạt tớimức ppb (phần tỷ), điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc phát hiện lượng nhỏ C₂H₂ ở giai đoạn đầu của sự cố.

3. Phổ Raman (Raman Spectroscopy) – Công cụ hữu hiệu để giám sát khí hydro

Đối với các phân tử đối xứng và không hấp thụ tia hồng ngoại như hydro (H₂), phương pháp NDIR/FTIR không thể áp dụng được. Phương pháp quang phổ Raman lại mang đến giải pháp hoàn hảo.

Nguyên lý hoạt động

Khi tia laser cường độ cao chiếu vào phân tử hydro, phần lớn ánh sáng sẽ bị tán xạ đàn hồi (tần số không đổi), nhưng có một phần rất nhỏ bị tán xạ không đàn hồi; tần số của ánh sáng tán xạ sẽ có một sự thay đổi nhỏ, và độ thay đổi này được gọi làDịch chuyển Raman, là dấu vân tay đặc trưng của phân tử hydro. Bằng cách đo cường độ của tín hiệu tán xạ Raman đặc trưng này, ta có thể đo lường chính xácNồng độ hydro。

Từ phổ quang học đến chẩn đoán: Phân tích và ứng dụng dữ liệu

Kết quả đầu ra trực tiếp của thiết bị giám sát quang phổ là đồ thị quang phổ chứa thông tin về các đỉnh hấp thụ. Thuật toán thông minh tích hợp sẵn sẽ tính toán dữ liệu quang phổ này theo thời gian thực để chuyển đổi thành giá trị nồng độ của các loại khí khác nhau (đơn vị: ppm). Tuy nhiên, đây mới chỉ là bước đầu tiên. Quan trọng hơn, hệ thống sẽ tự động áp dụng các dữ liệu nồng độ này vào các phương pháp chẩn đoán sự cố được quốc tế công nhận, chẳng hạn như:

• Hình tam giác Duval
• Phương pháp tỷ lệ Rogers (Rogers Ratio Method)
• Phương pháp khí chỉ thị (Key Gas Method)

Nhờ các thuật toán này, hệ thống có thể tự động đưa ra kết luận chẩn đoán rõ ràng, chẳng hạn như “quá nhiệt ở nhiệt độ thấp”, “phóng điện hồ quang công suất cao” hoặc “thiết bị hoạt động bình thường”, đồng thời phát cảnh báo xu hướng dựa trên tốc độ tăng nồng độ khí.

Ưu điểm của công nghệ giám sát quang phổ

1. Tính thời gian thực và tính liên tục: Có thể cập nhật dữ liệu theo từng phút, giám sát liên tục 24/7, đảm bảo không bỏ sót bất kỳ dấu hiệu nào của sự cố.
2. Không cần vật tư tiêu hao và ít bảo trì: Toàn bộ quá trình đo lường không xảy ra bất kỳ phản ứng hóa học nào và không tiêu thụ khí, không cần thay thế khí mang và khí hiệu chuẩn, giúp giảm đáng kể chi phí vận hành và bảo trì.
3. Độ ổn định lâu dài: Các thành phần quang học cốt lõi có tuổi thọ cao, chu kỳ hiệu chuẩn có thể kéo dài đến vài năm, đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy của dữ liệu giám sát trong thời gian dài.
4. Độ nhạy cao và độ chính xác: Đặc biệt là công nghệ PAS, với ngưỡng phát hiện cực thấp đối với các loại khí quan trọng, có thể thực hiện cảnh báo sự cố sớm một cách thực sự.
5. Phân tích đồng thời nhiều thành phần: Các công nghệ như FTIR có thể phân tích đồng thời nhiều loại khí trong một chu kỳ đo, từ đó phản ánh đầy đủ thông tin về sự cố.

Tại sao nên chọn giải pháp giám sát quang phổ dầu biến áp của Innotongda?

Công ty TNHH Kinh doanh INNOTD (Fuzhou) Sử dụng công nghệ phân tích quang phổ hàng đầu thế giới, chúng tôi cung cấp cho khách hàng hệ thống giám sát trực tuyến khí hòa tan trong dầu biến áp ổn định, chính xác và thông minh.

• • Sự kết hợp công nghệ tiên tiến: Hệ thống của chúng tôi đã tối ưu hóa sự kết hợp dựa trên các đặc tính của từng loại khí,Phổ quang âm (PAS) 和Hồng ngoại không phân tán (NDIR) cùng nhiều công nghệ quang phổ khác, đảm bảo có thể đo lường với độ chính xác cao tất cả 9 loại khí gây sự cố quan trọng, bao gồm H₂ và C₂H₂.
  • Các thành phần quang học và thuật toán có độ chính xác cao: Chúng tôi sử dụng các thành phần quang học có tuổi thọ cao và độ ổn định cao, đồng thời trang bị công nghệ do chính chúng tôi nghiên cứu và phát triểnThuật toán chẩn đoán thông minhvà các mô hình bù nhiệt độ, áp suất, đảm bảo cung cấp kết quả chẩn đoán chính xác trong mọi điều kiện vận hành phức tạp.

-

• Tích hợp nền tảng tích hợp: Thiết bị giám sát DGA của chúng tôi có thể tích hợp liền mạch vào nền tảng giám sát trực tuyến tổng hợp của Innotongda, từ đó cho phép thu thập dữ liệu về phóng điện cục bộ, hàm lượng nước vi lượng, dòng điện tiếp đất của lõi sắt, v.v.Phân tích tích hợp đa nguồn thông tin, cung cấp đánh giá toàn diện nhất về tình trạng hoạt động của máy biến áp và phân tích nguyên nhân sự cố.
• Độ tin cậy và tính ổn định lâu dài: Sản phẩm của chúng tôi được thiết kế chuyên biệt cho môi trường điện từ mạnh tại các trạm biến áp, sở hữu khả năng chống nhiễu vượt trội và độ ổn định hoạt động lâu dài, là lựa chọn lý tưởng để thay thế các máy sắc ký trực tuyến truyền thống, giúp hiện thực hóa mô hình trạm biến áp vận hành với ít nhân viên hoặc không cần nhân viên trực.

Chọn Innotongda, tức là chọn sự thông minh của ánh sáng để bảo vệ tài sản cốt lõi về điện của quý vị.

【Nội dung bài viết này chỉ mang tính chất phổ biến kiến thức kỹ thuật chung, không phản ánh tính năng và thông số kỹ thuật của bất kỳ sản phẩm cụ thể nào của công ty chúng tôi. Nếu quý khách cần thông tin chi tiết về sản phẩm, giải pháp hoặc báo giá, vui lòng liên hệ với chúng tôi để được hỗ trợ.】

Hãy liên hệ với chúng tôi ngay hôm nay để tìm hiểu về giải pháp giám sát DGA trực tuyến thế hệ mới dựa trên công nghệ quang phổ.