一种密度继电器在线校验用的压力调节机构
技术领域
本实用新型涉及电力技术领域，具体涉及一种应用在高压、中压电气设备上的密度继电器在线校验用的压力调节机构。
背景技术
SF6气体在高压电气设备中的作用是灭弧和绝缘，高压电气设备内SF6气体的密度降低和微水含量如果超标将严重影响SF6高压电气设备的安全运行：SF6气体密度降低至一定程度将导致绝缘和灭弧性能的丧失。
随着中国智能电网的不断大力发展，智能高压电气设备作为智能变电站的重要组成部分和关键节点，对智能电网的安全起着举足轻重的作用。高压电气设备目前大多为SF6气体绝缘设备，如果气体密度降低(如泄漏等引起)将严重影响设备的电气性能，对安全运行造成严重隐患。目前在线监测SF6高压电气设备中的气体密度值已经非常普遍了，为此气体密度监测系统(气体密度继电器)应用将蓬勃发展。而目前的气体密度监测系统(气体密度继电器)基本上是：1)应用远传式SF6气体密度继电器实现密度、压力和温度的采集，上传，实现气体密度在线监测。2)应用气体密度变送器实现密度、压力和温度的采集，上传，实现气体密度在线监测。SF6气体密度继电器是核心和关键部件。对电气设备上的气体密度继电器进行定期检验，是防患于未然，保障电气设备安全可靠运行的必要措施。《电力预防性试验规程》和《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》都要求要定期地对气体密度继电器进行校验。从实际运行情况来看，对气体密度继电器进行定期校验是保障电力设备安全、可靠运行的必要手段之一。因此，目前气体密度继电器的校验在电力系统已经非常重视和普及，各供电公司、发电厂、大型厂矿企业都已经实施。而供电公司、发电厂、大型厂矿企业为完成气体密度继电器的现场校验检测工作需配备测试人员、设备车辆和高价值的SF6气体。包括检测时的停电营业损失在内，粗略计算，每个高压开关站的每年分摊的检测费用约在数万到几十万元左右。另外，检测人员现场校验如果不规范操作，还存在安全隐患。为此，非常必要在现有的气体密度自校验气体密度继电器，尤其是气体密度在线自校验气体密度继电器或系统中，进行创新，使实现气体密度在线监测的气体密度继电器或组成的监测系统中还具有气体密度继电器的校验功能，进而完成(机械式)气体密度继电器的定期校验工作，无须检修人员到现场，大大提高工作效率，降低成本。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种应用在高压、中压电气设备上的密度继电器在线校验用的压力调节机构，用于对气体绝缘或灭弧的电气设备的气体密度进行监测的同时，还完成对气体密度继电器的在线校验，提高效率，降低运行维护成本，保障电网安全运行。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种密度继电器在线校验用的压力调节机构，包括：阀和压力调节机构本体；
所述压力调节机构本体，包括一端开口的第一腔体和可伸缩的第二腔体，所述第一腔体的侧壁上设有与气体密度继电器的气路相连通的第一接口，以及与电气设备相连接的第二接口，所述第一接口和所述第二接口的相对位置为错开设置；所述第一腔体内设有一中轴，所述中轴的一端自所述开口伸出第一腔体后与驱动部件相连接；所述第二腔体套设于所述中轴伸出第一腔体的一段，所述第二腔体的一端密封连接在所述开口处，且所述第二腔体与所述第一腔体通过所述开口连通，所述第二腔体的另一端与驱动部件的驱动端密封连接；
所述阀，设置在所述第一腔体内的第二接口处，所述阀包括阀体，所述阀体为中通结构，所述中通结构的两端设有与第二接口相连接的进气口和与第一腔体相连通的出气口；所述中通结构中滑动设置有用于封堵出气口的阀芯，所述阀芯的一端贯穿出气口后延伸至第一腔体内，且与所述中轴正对设置，所述阀芯的另一端固定连接弹性件的一端，弹性件的另一端固定连接在进气口处；
所述驱动部件驱动所述中轴在第一腔体和第二腔体内移动，以控制所述阀芯沿进气口、出气口方向活动于所述阀体内；所述第一腔体、第二腔体内的气体压力随所述中轴的位置变化而变化。
优选地，所述第二腔体为波纹管或气囊。
优选地，所述第一腔体和第二腔体为一体化设计。
优选地，所述第二腔体密封在一个腔体或壳体内。
更优选地，所述驱动部件设于所述腔体或壳体内。
优选地，所述阀芯具有沿所述阀体轴向方向运动的第一位置和第二位置；所述阀芯位于所述第一位置时将所述出气口封堵，从而隔断所述压力调节机构本体的第一接口和第二接口之间的气路；所述阀芯位于所述第二位置时将所述进气口与所述出气口连通，从而连通所述压力调节机构本体的第一接口和第二接口之间的气路。
优选地，所述阀芯包括密封球和顶杆，所述顶杆的一端贯穿所述出气口后延伸至所述第一腔体内，且所述顶杆穿设在所述出气口内的部分与所述出气口的内壁之间留有间隙；所述顶杆的另一端与所述密封球的一端固定连接，所述密封球的另一端与所述弹性件固定连接。
更优选地，所述顶杆、密封球、弹性件、中轴位于同一轴线上。
更优选地，所述顶杆为T型，所述顶杆的长段的端部贯穿所述出气口后延伸至所述第一腔体内，所述顶杆的短段背向长段的一侧与所述密封球的一端固定连接。
进一步地，所述短段为密封盘，用于封堵所述出气口。
进一步地，所述顶杆的短段用于封堵所述出气口的工作面上还设有弹性橡胶材质的垫片。
更优选地，所述出气口的内径沿所述顶杆的轴线自所述阀体内部向所述第一腔体递减，所述密封球的外缘面与所述出气口的倾斜面密封贴合，封堵所述阀的出气口。
进一步地，所述出气口所在的阀体内壁上还设有弹性橡胶材质的垫片，所述垫片的中部开有与所述出气口同轴的密封孔，所述密封孔的内径小于所述密封球的直径。
优选地，所述弹性件为复位弹簧。
优选地，所述阀的进气口处设有固定件，所述弹性件夹设于所述阀芯与所述固定件之间，所述固定件上设有供气体通过的贯通孔。
优选地，所述第一腔体内设有固定导向件，所述固定导向件垂直于所述第一腔体的轴向设置，所述固定导向件上设有供所述中轴穿过的导向孔。
更优选地，所述固定导向件为隔板，所述隔板将密封连接的第一腔体和第二腔体分隔为两个气室，所述隔板上设有至少一个通孔，所述通孔将两个气室连通。
优选地，所述驱动部件包括磁力、电机、电动中轴电机、步进电机、往复运动机构、卡诺循环机构、空压机、压缩机、放气阀、造压泵、增压泵、增压阀、电动气泵、电磁气泵、气动元件、磁耦合推力机构、加热产生推力机构、电加热产生推力机构、化学反应产生推力机构中的一种。
优选地，所述压力调节机构本体的第一接口上还设有连接气体密度继电器的连接管。
优选地，所述压力调节机构还包括：多通接头，所述压力调节机构本体的第二接口通过所述多通接头与电气设备的气路相连通。
优选地，所述压力调节机构本体的第一腔体上还设有连接气体密度检测传感器的第三接口。
更优选地，所述气体密度检测传感器包括至少一个压力传感器和至少一个温度传感器；或者，所述气体密度检测传感器采用由压力传感器和温度传感器组成的气体密度变送器；或者，所述气体密度检测传感器采用石英音叉技术的密度检测传感器。
与现有技术相比，本实用新型的技术方案具有以下有益效果：
本申请提供了一种密度继电器在线校验用的压力调节机构，包括压力调节机构本体和阀；所述压力调节机构本体包括密封连接的第一腔体和可伸缩的第二腔体，第一腔体上设有第一接口和第二接口，压力调节机构本体的气路通过第一接口与气体密度继电器的气路相连通，通过第二接口与电气设备相连接；所述阀的进气口设于第一腔体内的第二接口处，阀的出气口连通第一腔体；驱动部件驱动中轴在第一腔体、第二腔体内移动，以开启所述阀，进而连通所述电气设备与气体密度继电器的气路，或关闭所述阀，进而隔断所述电气设备与气体密度继电器的气路；同时，第二腔体的体积根据中轴的位置变化而变化，进而调节了气体密度继电器的压力升降，使气体密度继电器发生报警、和/或闭锁接点信号动作，实现了对气体密度继电器的在线校验。本申请通过压力调节机构本体控制阀的开关，保证了工作状态时气体密度继电器在气路上与电气设备相连通，气体密度继电器安全监控电气设备的气体密度，使电气设备安全可靠地工作；校验状态下，气体密度继电器在气路上与电气设备不连通，在线校验气体密度继电器不会影响电气设备的安全运行。
附图说明
构成本申请的一部分附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是实施例一的压力调节机构的工作状态结构示意图；
图2是实施例一的压力调节机构的校验状态结构示意图；
图3是实施例二的压力调节机构的工作状态结构示意图；
图4是实施例三的压力调节机构的校验状态结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
实施例一：
如图1～图2所示，一种密度继电器在线校验用的压力调节机构，包括阀4和压力调节机构本体5，所述阀4内嵌于所述压力调节机构本体5内。所述阀4在所述压力调节机构本体5的控制下关闭或开启，同时，所述压力调节机构本体5调节与其气路连通的气体密度继电器的压力升降，使气体密度继电器发生报警和/或解锁接点信号动作。
图1为一种密度继电器在线校验用的压力调节机构的工作状态结构示意图，图2为一种密度继电器在线校验用的压力调节机构的校验状态结构示意图。
具体地，所述压力调节机构本体5包括：一端开口的第一腔体501和可伸缩的第二腔体503，所述第一腔体501的侧壁上设有与气体密度继电器的气路相连通的第一接口506，以及与电气设备相连接的第二接口507，所述第一接口506和所述第二接口507的相对位置为错开设置。所述第一腔体501内设有一中轴5S，所述中轴5S的一端自所述开口伸出第一腔体501后与驱动部件505相连接；所述第二腔体503套设于所述中轴5S伸出第一腔体501的一段，所述第二腔体503的一端密封连接在所述开口处，且所述第二腔体503与所述第一腔体501通过所述开口连通，所述第二腔体503的另一端与驱动部件505的驱动端密封连接。本实施例中，驱动部件505可以是磁力、电机、电动中轴电机、步进电机、往复运动机构、卡诺循环机构、空压机、压缩机、放气阀、造压泵、增压泵、增压阀、电动气泵、电磁气泵、气动元件、磁耦合推力机构、加热产生推力机构、电加热产生推力机构、化学反应产生推力机构中的一种。加热产生推力机构如加热双金属片，就会产生推力的机构。所述第一腔体501和所述第二腔体503为一体化设计，所述第二腔体503为波纹管，具有可以拉伸延长和挤压缩短的性质，所述第二腔体503在所述中轴5S的带动下做伸缩运动，从而改变与压力调节机构本体5相连通的气体密度继电器的气体压力。
所述第一腔体501内设有固定导向件5C，所述固定导向件5C垂直于所述第一腔体501的轴向设置，所述固定导向件5C上设有供所述中轴5S穿过的导向孔。所述固定导向件5C主要用于对所述中轴5S起导向作用，使所述中轴5S在运动中能够稳当、可靠。本实施例中，所述固定导向件5C为隔板，所述隔板将密封连接的第一腔体501和第二腔体503分隔为两个气室，所述隔板上设有至少一个通孔，所述通孔将两个气室连通。
在一种优选实施例中，所述第一腔体501的侧壁上还设有连接气体密度检测传感器的第三接口509。所述气体密度检测传感器包括至少一个压力传感器和至少一个温度传感器；或者，所述气体密度检测传感器采用由压力传感器和温度传感器组成的气体密度变送器；或者，所述气体密度检测传感器采用石英音叉技术的密度检测传感器。所述气体密度检测传感器用于采集所述第一腔体501和所述第二腔体503内的压力值和温度值、和/或气体密度值。
所述阀4，设置在所述第一腔体内501的第二接口507处，所述阀4包括阀体，所述阀体为中通结构，所述中通结构的两端设有与第二接口507相连接的进气口4B和与第一腔体501相连通的出气口4A；所述中通结构中滑动设置有用于封堵出气口4A的阀芯，所述阀芯的一端贯穿出气口4A后延伸至第一腔体501内，且与所述中轴5S正对设置。所述阀芯穿设于所述出气口4A的部分与所述出气口4A的内壁之间留有间隙。
所述阀芯的另一端固定连接弹性件401(本实施例为复位弹簧)的一端，弹性件401的另一端固定连接在进气口4B处。所述驱动部件505驱动所述中轴5S在第一腔体501和第二腔体503内移动，以控制所述阀芯沿进气口4B、出气口4A方向活动于所述阀体内，从而实现阀的打开或关闭。
本实施例中，所述阀芯包括密封球402和T型的顶杆403，所述顶杆403的长段的端部贯穿所述出气口4A后延伸至所述第一腔体501内，所述顶杆403的短段背向长段的一侧与所述密封球402的一端固定连接。所述顶杆403、密封球402、弹性件401、中轴5S位于同一轴线上。其中，所述短段可以为一密封盘，密封盘的面积大于所述出气口4A，用于封堵所述出气口4A。中轴5S的往复运动会使密封盘与出气口4A朝向阀体内部的端面发生间断性的碰撞，密封盘用于封堵所述出气口4A的工作面可能会局部受损，即降低密封性能。在一种优选实施例中，可在密封盘用于封堵出气口4A的工作面上设置橡胶材质的垫片，当密封盘发生间断性的往复运动而与出气口4A朝向阀体内部的端面接触前，密封盘上的垫片先与阀体的内壁发生柔性接触，使得密封盘向右移动的趋势相对减缓，直至密封盘的工作面与出气口4A接触后，密封球402在弹性件401的回复力的作用下对密封盘形成一定的挤压，垫片通过形变将密封盘紧固在阀体的内壁上，进而加强密封盘对出气口4A的密封性能。
如图1所示，正常工作状态时，所述压力调节机构本体5的中轴5S推动顶杆403在所述阀体的空腔内向所述进气口4B的方向运动，所述弹性件401处于压缩状态，所述顶杆403的短段与所述阀体的内壁分离，所述阀4的进气口4B和所述出气口4A连通，即所述阀4处于开启状态。如图2所示，校验时，顶杆403的短段密封贴合在阀体的内壁上，封堵所述阀4的出气口4A，进气口4B和出气口4A之间被封隔，即所述阀4处于关断状态。
一种密度继电器在线校验用的压力调节机构的工作原理如下：
工作状态时，所述压力调节机构本体5的中轴5S推动密封球402和顶杆403在所述阀体的空腔内向所述进气口4B的方向运动，所述弹性件401处于压缩状态，所述顶杆403的短段的外缘面与所述阀体的内壁分离，所述阀4的进气口4B和所述出气口4A连通，即所述阀4处于开启状态，所述压力调节机构本体5的第一腔体501与气体密度继电器和电气设备的气路相连通，保证了工作状态时气体密度继电器在气路上与电气设备相连通，气体密度继电器安全监控电气设备的气体密度，使电气设备安全可靠地工作。
当需要校验气体密度继电器时，驱动部件505带动中轴5S向右运动(远离阀4的方向)，第二腔体503拉伸，如图2所示。且在运动中，中轴5S远离阀4的顶杆403，弹性件401恢复拉伸状态，密封球402在弹性件401的作用下向右运动，所述顶杆403的短段在密封球402的挤压下与阀体的内壁密封贴合，封堵所述阀4的出气口4A，即隔断了所述阀4的进气口4B与压力调节机构本体5的第一接口506之间的气路。
随着中轴5S的运动，第二腔体503的体积增大，能够调节所述气体密度继电器的压力，使其气体压力缓慢下降，使得气体密度继电器发生接点动作，实现了对气体密度继电器的接点信号动作值的校验工作。待气体密度继电器的报警和/或闭锁信号的接点动作值全部检测出来后，驱动部件505再驱动压力调节机构本体5的中轴5S往左方向运动(即往阀4方向运动)，第二腔体503的体积减小，能够调节所述气体密度继电器的压力，使其气体压力缓慢上升，使得气体密度继电器发生接点复位，检测出气体密度继电器的接点信号返回值，完成气体密度继电器的接点信号返回值的校验工作。可以如此反复校验多次(例如2～3次)，然后计算其平均值，这样就方便完成气体密度继电器的在线校验工作，同时在线校验气体密度继电器时，气体密度继电器在气路上与电气设备不连通，从而不会影响电气设备的安全运行。
当所有的接点信号校验工作完成后，所述压力调节机构本体5的中轴5S在驱动部件505的作用下向左运动，对阀4的顶杆403施加作用力，使阀4开启，电气设备和气体密度继电器的气路相互连通。如图1所示：此时，阀4开启，第一接口506与第二接口507在气路上连通，则气体密度继电器在气路上与电气设备相连通，气体密度继电器正常监控电气设备的气室的气体密度，以及能够在线监测电气设备的气体密度。即气体密度继电器的密度监控回路正常工作，气体密度继电器安全监控电气设备的气体密度，使电气设备安全可靠地工作。
实施例二：
图3是实施例二的压力调节机构的工作状态结构示意图。如图3所示，本实施例与实施例一有区别的是：
本实施例中，所述第二腔体503采用气囊。所述第二腔体503密封在一个腔体512内，所述驱动部件505密封在腔体512中。
所述固定导向件5C上可以设置多个通孔，使得固定导向件5C所分隔的两个气室之间的气体流通更为流畅。其工作原理或工作过程与实施例一样，在此就不重复阐述了。
实施例三：
图4是实施例三的压力调节机构的校验状态结构示意图。如图4所示，本实施例与实施例一有区别的是：
所述阀4的出气口4A的内径沿所述顶杆403的轴线自所述阀体内部向所述第一腔体501递减，所述密封球402的外缘面与所述出气口4A的倾斜面密封贴合，封堵所述阀4的出气口4A。出气口4A的倾斜面设置有利于提高密封性。
在一种优选实施例中，所述出气口4B所在的阀体内壁上还设有弹性橡胶材质的垫片404，所述垫片404的中部开有与所述出气口4A同轴的密封孔，且所述密封孔的内径小于所述密封球402的直径。即密封球402发生间断性的往复运动而与出气口4A朝向阀体内部的端面接触前，密封球402先与垫片404发生柔性接触，使得密封球402向右运动的趋势相对减缓，直至密封球402的工作面与出气口4A接触后，密封球402的内径大于密封孔的内径，使得密封球402的外壁会对密封孔的内壁形成一定的挤压，垫片404通过形变将密封球402夹持紧固，进而加强密封球402对出气口4A的密封性能。
所述阀可以是各种形式的逆止阀。还有，阀芯包括密封球和顶杆，所述顶杆的一端可以不用贯穿所述出气口后延伸至所述第一腔体内，而是中轴5S伸进阀体的出气口内部。密封球和顶杆可以一体化设计。
综上所述，本申请通过压力调节机构控制阀的开关，保证了工作状态时气体密度继电器在气路上与电气设备相连通，气体密度继电器安全监控电气设备的气体密度，使电气设备安全可靠地工作；校验状态下，气体密度继电器在气路上与电气设备不连通，在线校验气体密度继电器不会影响电气设备的安全运行。
以上对本实用新型的具体实施例进行了详细描述，但其只作为范例，本实用新型并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对该实用进行的等同修改和替代也都在本实用新型的范畴之中。因此，在不脱离本实用新型的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本实用新型的范围内。
