1.1 LYGC-6800電力專(zhuān)用色譜儀的工作原理
是按照中華人民共和國國家標準GB/T 17623-1998《絕緣油中溶解氣體組分含量的氣相色譜測定法》、中華人民共和國電力行業(yè)標準GB/T 7252-2001《變壓器油中溶解氣體分析和判斷導則》中推薦的氣相色譜儀流程而設計制造的電力系統專(zhuān)用氣相色譜儀。
采用三檢測器流程，一次進(jìn)樣，雙柱并聯(lián)，一次分流。在檢測靈敏度，色譜峰的分離度和定量準確性方面都優(yōu)于國標及行標的要求。連接網(wǎng)絡(luò )型專(zhuān)用色譜工作站，成為電力行業(yè)充油電氣設備的制造企業(yè)——變壓器廠(chǎng)、互感器廠(chǎng)、高壓電瓷廠(chǎng)、套管廠(chǎng)等；及使用企業(yè)——發(fā)電廠(chǎng)、供電局等單位性能*為優(yōu)越，操作*為簡(jiǎn)便、檢測*為靈敏的高效專(zhuān)用氣相色譜儀。
其工作原理簡(jiǎn)圖如下圖所示：
圖1.1 氣路圖
眾所周知，傳統電力氣相色譜儀是以1臺色譜儀、1臺AD轉換器、1套計算機、1套打印機的方式工作的。這種工作方式使得色譜儀配備較多的用戶(hù)在使用和管理上非常不便，并且設備重復投資、浪費嚴重。在當今技術(shù)高速發(fā)達的今天，計算機可以說(shuō)是貶值*嚴重的商品之一。配備大量的計算機也給用戶(hù)在設備管理和數據管理上帶來(lái)諸多不便。同時(shí)這種傳統的使用模式往往要采用一個(gè)廠(chǎng)家的電力氣相色譜儀，又要采用另外一個(gè)廠(chǎng)家的工作站配合才能使用，使得系統整體的功能難以發(fā)揮、系統的性能也難以提高，對于用戶(hù)提出的功能增加就更無(wú)從談起了（比如數據的遠程傳輸、多臺儀器的監控等）。
針對這一傳統電力氣相色譜儀的使用弊病，我公司利用其強大的技術(shù)開(kāi)發(fā)實(shí)力，采用了全新的工業(yè)造型、電子線(xiàn)路，并將當今的主流技術(shù)（IP技術(shù)）應用于電力氣相色譜儀，開(kāi)發(fā)出的新型電力氣相色譜儀。儀器徹底摒棄了停產(chǎn)芯片或拆機芯片以及即將淘汰的RS232通信串口，采用了*新的高集成度的工業(yè)級芯片、總線(xiàn)技術(shù)、以太網(wǎng)技術(shù)、微流量氣體控制技術(shù)以及數據處理技術(shù)、優(yōu)化了溫控程序和氣路控制，從根本上提高了儀器的可靠性和可維護性。
由于采用了網(wǎng)絡(luò )技術(shù)并內置了譜圖數據處理技術(shù)，徹底打破了現有國產(chǎn)色譜儀的繁瑣笨重的工作模式。使得多臺色譜儀共用1套計算機完成數據分析、打印、存儲成為現實(shí),并實(shí)現了儀器的遠距離監控和色譜數據的遠距離傳輸，*大程度的降低了用戶(hù)的實(shí)驗室投資以及運行費用，方便了企業(yè)管理人員對產(chǎn)品質(zhì)量的實(shí)時(shí)跟蹤管理。下圖1.2為 色譜儀工作運行簡(jiǎn)圖。
色譜儀有如下功能和特點(diǎn)：
★ 色譜儀采用了技術(shù)先進(jìn)的10/100M自適應以太網(wǎng)通信接口、并內置IP協(xié)議棧、使儀器可以輕松的通過(guò)企業(yè)內部局域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現遠距離的數據傳輸；方便了實(shí)驗室的架設、簡(jiǎn)化了實(shí)驗室的配置、方便了分析數據的管理；
★ 色譜儀內部設計3個(gè)獨立的連接進(jìn)程，可以連接到本地處理（實(shí)驗室現場(chǎng)）、單位主管、以及上級主管，可以方便地使單位主管和上級主管實(shí)時(shí)監控儀器的運行以及分析數據結果；
★ 色譜儀配備的網(wǎng)絡(luò )版工作站可以同時(shí)支持多臺色譜儀工作（253臺），實(shí)現數據處理以及反控，簡(jiǎn)化了文檔管理，并*大程度的降低了用戶(hù)的實(shí)驗室投資以及運行費用；
★ 色譜儀可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)連接到生產(chǎn)廠(chǎng)家，實(shí)現遠程診斷、遠程程序更新等（需用戶(hù)許可）；
★ 色譜儀配備的5.7寸彩色液晶屏，操作滿(mǎn)足不同的用戶(hù)需求；
★ 系統具有中、英文2套操作系統，可自由切換；
★ 色譜儀采用了多處理器并行工作方式，使儀器更加穩定可靠；可滿(mǎn)足復雜樣品分析，可選配多種高性能檢測器選擇，如FID、TCD，*多可同時(shí)安裝三種檢測器；
★ 色譜儀采用模塊化的結構設計，設計明了、更換升級方便，保護了投資的有效性；
★ 全新的微機溫度控制系統，控溫精度高，可靠性和抗干擾性能優(yōu)越；具有六路完全獨立的溫度控制系統，可實(shí)現十六階程序升溫，使該設備能勝任更大范圍的樣品分析；具有柱箱自動(dòng)后開(kāi)門(mén)系統，使低溫控制精度得到提高，升/降溫速度更快；
★ 色譜儀設計定時(shí)自啟動(dòng)程序，可以輕松的完成氣體樣品的在線(xiàn)分析（需配備在線(xiàn)自動(dòng)進(jìn)樣部件）；
★ 全微機控制鍵盤(pán)的操作系統，操作簡(jiǎn)單、方便；并設計檢測器自動(dòng)識別技術(shù)；具有故障診斷以及斷電數據保護的功能，可自動(dòng)記憶設定參數；
★ 色譜機內置低噪聲、高分辨率24位AD電路，并具有基線(xiàn)存儲、基線(xiàn)扣除的功能；
★ 色譜儀配備國內主流“變壓器油氣體分析工作站”，功能強大、操作簡(jiǎn)潔；
由進(jìn)樣器、檢測器、色譜柱箱、鎳轉化爐、氣體流量控制系統、電路控制檢測系統及網(wǎng)絡(luò )版專(zhuān)用工作站等組成。
LYGC-6800網(wǎng)絡(luò )化電力氣相色譜儀外觀(guān)大氣、結構合理的設計，同時(shí)加載了我公司自主研發(fā)的彩屏顯示技術(shù)、氣體電子流量控制技術(shù)。使其的自動(dòng)化水平和整體性能得到了大幅提高?？s短了國產(chǎn)機型與進(jìn)口機型的差距，加之本儀器獨特的網(wǎng)絡(luò )遠程傳輸及控制功能，使儀器在無(wú)人值守、分散監測、集中控制成為現實(shí)。
圖1.5 LYGC-6800Ⅲ電力氣相色譜儀外觀(guān)圖
主要技術(shù)指標：
●操作顯示：5.7寸點(diǎn)陣漢化彩色液晶（可配備觸摸屏）
●溫控區域：6路
●溫控范圍：室溫以上8℃～450℃，增量： 1℃， 精度：±0.1℃
●程序升溫階數：16階
●程升速率：0.1～39℃/min（普通型）；0.1～80℃/min（高速型）
●氣體控制：機械閥控制方式、電子流量壓力控制方式任選
●外部事件：4路；輔助控制輸出4路
●進(jìn)樣器種類(lèi)：填充柱進(jìn)樣、毛細管進(jìn)樣、六通閥氣體進(jìn)樣、自動(dòng)頂空進(jìn)樣任選
●檢測器數目：3個(gè)（*多）；
●啟動(dòng)進(jìn)樣：手動(dòng)、自動(dòng)任選
●通信接口：以太網(wǎng)：IEEE802.3
氫火焰離子化檢測器（FID）
●檢測限：Mt≤3×10-12g/s （正十六烷）；
●噪音：≤5×10-14A
●漂移：≤1×10-13A/30min
●線(xiàn)性范圍： ≥106
●*高使用溫度：≤450℃
熱導檢測器（TCD）
●靈敏度：S≥4000mV?ml/mg(正十六烷)（放大1、2、4、8倍任選）
●噪聲：≤10μV
●基線(xiàn)漂移：≤30μv/30min
1．4 LYGC-6800主要配置說(shuō)明
色譜儀的柱箱容積大，可方便安裝填充柱或毛細管柱；內置大功率加熱絲并具有后開(kāi)門(mén)結構，使升降溫速度大為提高；柱箱控溫保護采用雙重軟件（見(jiàn)鍵盤(pán)設定設置部分）及硬件保護（熔斷片，見(jiàn)附錄D中配件29），以保色譜柱的**；柱箱加熱絲隱藏在網(wǎng)板后面，以避免熱輻射引起彈性石英毛細管柱的峰形分裂；柱箱采用低噪聲電機及上等不銹鋼風(fēng)頁(yè)加速柱箱內溫度平衡，儀器運行平穩且機器震動(dòng)小。
YGC-6800電力專(zhuān)用色譜儀的進(jìn)樣器安裝在柱箱頂部左前側，其結構如圖1.7所示。由微機控制器設置并控制其溫度。進(jìn)樣器的*上部是一個(gè)散熱帽，散熱帽的下部嵌裝有硅橡膠進(jìn)樣墊。進(jìn)樣器的載氣進(jìn)口和氣路控制系統中的穩流閥輸出口相連接。
圖1. 7 YGC-6800電力專(zhuān)用色譜儀進(jìn)樣器結構示意圖
注：1.LYGC-6800電力氣相色譜儀配備多個(gè)進(jìn)樣器安裝，可以同時(shí)安裝多根填充色譜柱；
2. LYGC-6800電力氣相色譜儀的進(jìn)樣器可以直接安裝外經(jīng)為Φ5mm的填充柱，通過(guò)安裝不同的襯管，還可以安裝外經(jīng)為Φ3、Φ4mm的填充柱；
3. LYGC-6800電力氣相色譜儀的進(jìn)樣器亦可通過(guò)安裝毛細管分流襯管附件或毛細管不分流襯管附件，組成分流進(jìn)樣器或不分流進(jìn)樣器。這樣色譜儀的進(jìn)樣器就可安裝各種不同口徑的不銹鋼、玻璃或柔性石英玻璃毛細管柱；
4. LYGC-6800電力氣相色譜儀可以安裝專(zhuān)用的毛細管隔膜清掃分流進(jìn)樣器來(lái)實(shí)現毛細管分流/不分流進(jìn)樣。如圖1.8所示。
圖1.8 隔膜清掃分流進(jìn)樣器結構示意圖
YGC-6800電力專(zhuān)用色譜儀可配備熱導檢測器（TCD）。TCD檢測器結構如圖1.9所示。
1 外殼蓋 2 上蓋 3 TCD盒 4 TCD檢測器 5 導熱體 6 底座 7 螺釘 8 壓片 9 鉑電阻
10 加熱絲 11 螺母 12 石棉墊圈 13 玻璃珠 14 螺母 15 墊圈 16 鎢絲 17 保溫棉
圖1.9 TCD檢測器結構示意圖
它的結構及工作原理是：在一個(gè)導熱體中加工四個(gè)對稱(chēng)的腔室，每個(gè)腔室中各放一個(gè)熱敏元件。其中，兩個(gè)腔室是測量池，另外兩個(gè)是參比室。測量池和參比池內的熱敏元件組成了惠斯登電橋的四個(gè)臂。該電橋接入熱導檢測器信號處理板以控制電橋的工作及色譜數據的處理。在熱導檢測器內還裝有電熱元件和溫度測量傳感器，與溫度控制系統相接以控制其加熱溫度。
TCD參比池僅通過(guò)載氣氣流，從色譜柱流出的組份同載氣一起進(jìn)入測量池。當參比池和測量池只流過(guò)載氣時(shí)，同一氣體其導熱系數相同，這時(shí)電橋平衡，色譜儀輸出基線(xiàn)信號。當進(jìn)樣的時(shí)候，
樣品被分離后，由載氣攜帶進(jìn)入測量池，由于載氣的導熱系數和組份的導熱系數不同，造成電橋平衡破壞，色譜儀輸出譜峰信號。
FID檢測器屬于質(zhì)量型檢測器，不僅具有靈敏度高、線(xiàn)形范圍寬的特點(diǎn)，而且對操作條件變化相對不敏感，穩定性好。特別適合做常量或微量的常規分析，因為響應快所以與毛細管分析技術(shù)配合使用可完成痕量的快速分析，是電力氣相色譜儀器中應用*廣泛的檢測器之一。LYGC-6800電力氣相色譜儀可配備兩個(gè)獨立的氫火焰離子化檢測器。圖1.10為FID檢測器結構示意圖。
1 防塵帽 2 信號線(xiàn) 3 壓板 4收集極 5絕緣片 6 極化電壓 7 噴嘴 8 離子室底座
圖1.10 FID檢測器結構示意圖
FID檢測器置于主機的頂部前端。其基座安裝在一個(gè)導熱體內，該導熱體同時(shí)還裝有電熱元件和溫度測量傳感器，與溫度控制系統相接以控制其加熱溫度。極化極接至FID高壓輸出。收集極輸出信號是通過(guò)低噪聲電纜線(xiàn)與FID微電流放大器相連。氫氣和空氣由不銹鋼管從主機上方的氣路控制系統的接頭處進(jìn)入。
火焰離子化檢測器的原理是：被測樣品在氫火焰中燃燒，產(chǎn)生離子流，在極化電場(chǎng)的作用下使正負離子定向的移動(dòng)，到達收集極從而產(chǎn)生了微弱的電流信號，經(jīng)過(guò)微電流放大器放大、處理后，再輸送到色譜數據處理系統。
LYGC-6800電力專(zhuān)用色譜儀氫火焰離子化檢測器可以作為單檢測器用，亦作為相互補償的雙檢測器用（如執行程序升溫分析時(shí)）。
注：
1、 在沒(méi)有接上色譜柱時(shí)，不要打開(kāi)氫氣閥，以免氫氣進(jìn)入柱箱。儀器關(guān)閉時(shí)應當先關(guān)閉氫氣，降溫后，再關(guān)閉載氣；
2、 FID是高靈敏度檢測器，必須用經(jīng)過(guò)凈化的高純度載氣、氫氣以及經(jīng)過(guò)干燥的空氣；
3、 為了防止檢測器被污染，柱子老化時(shí)不要把柱子與檢測器連接，檢測器用螺母封??；
4、 通電前檢查電路連接是否正確，氣路連接是否完整，氣體種類(lèi)是否與要求相符合。
警告：在儀器工作時(shí)，極化電壓為200～250V高壓，請防止電擊！
鎳觸媒轉化爐是將被測樣品中微量的一氧化碳和二氧化碳轉化為甲烷的轉化裝置。在色譜柱和氫焰離子化檢測器之間安裝上本裝置，可容易地分析10ppm以下的在熱導檢測器（TCD）不能完成的CO、CO2微量分析。在本電力專(zhuān)用色譜儀中，采用了在爐箱內FID檢測器下直接安裝的方式，減小樣品轉化后的氣路體積，改善了峰型。
LYGC-6800電力專(zhuān)用色譜儀主要技術(shù)指標：
轉化爐控溫范圍：0～400℃
甲烷化轉化溫度：350℃～380℃；
控溫方式：PT100鉑電阻；
轉化管尺寸：N型Φ3×160mm；
加熱功率：90W；
甲烷化轉化率：≥98%；
注：轉化爐應在氫氣的保護下加熱。這樣可以保護Ni不受氧化，同時(shí)已氧化的Ni（NiO），能夠被H2還原為Ni（NiO + H2 =Ni +H2O）。
注：關(guān)閉儀器時(shí)，應在轉化爐溫度降低至室溫附近時(shí)，再關(guān)閉氫氣。