CN117205824A - 一种六氟化硫和氮气混气及分离循环方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种六氟化硫和氮气混气及分离循环方法，属于六氟化硫和氮气混气技术领域。包括混气步骤和分离循环步骤，混气步骤为通过压力计一和压力计二分别检测SF6输气管路和N2输气管路的的压力变化，通过控制压力变化的比例控制SF6和N2输气比例以满足混气要求，混气完成后输送至充气设备；分离循环步骤为充气设备执行完操作后将混气抽出输送至低温提纯设备，控制低温提纯设备的温度使得SF6固化后，将处于气态的N2排出，并将固态SF6进行回收循环使用。检测压力计一和压力计二的数值比例来进行输气调节满足SF6和N2输气比例要求，从而实现准确控制，且可以控制管路的压力大小来实时调节输气比例，比例调节更加灵活。
Description
技术领域
本发明属于六氟化硫和氮气混气技术领域，具体来说是一种六氟化硫和氮气混气及分离循环方法。
背景技术
SF6(六氟化硫)气体具有优良的电气绝缘性能，在电力设备绝缘技术中得到了广泛应用，特别是在GIS(气体绝缘金属封闭式组合电器的简称)设备中应用了大量的SF6气体作为绝缘介质，SF6气体的温室效应为CO2分子的25000倍。同时，排放在大气中的SF6气体难以降解，存在时间长，对全球变暖具有累积效应。在***气候变化公约缔约方于1997年签订的《京都议定书》中，SF6被列为6种限制使用的温室气体之一。目前，SF6/N2混合气体常被使用于替代纯SF6气体作为绝缘气体。
SF6/N2混合气体中SF6的比例低于30％时仍具有较好的绝缘强度，而此时能节省大部分SF6的使用，具有较高的推广价值。
在现有技术中，国内外在研究混合气体绝缘性能以及现场应用混合气体时，仍采用先充入SF6，再充入N2的方法，此时存在充气效率低，两种气体比例不易把控，且在充气过程中容易混入空气中的水分等缺点。因此，有效的SF6与N2混合气体的灌充方法对于SF6与N2混合气体的应用至关重要。
现有混气***均是采用质量流量计进行混合，但是缺点为混气过程复杂且不能实时方便的调节混气比例，且随着温度等影响气体密度的变化容易造成混气比例不准确的问题。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于解决现有的混气设备混气比例难以实时调节且无法循环使用的问题。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种六氟化硫和氮气混气及分离循环方法，包括混气步骤和分离循环步骤，所述混气步骤为通过压力计一和压力计二分别检测SF6输气管路和N2输气管路的的压力变化，通过控制压力变化的比例控制SF6和N2输气比例以满足混气要求，混气完成后输送至充气设备；所述分离循环步骤为充气设备执行完操作后将混气抽出输送至低温提纯设备，控制低温提纯设备的温度使得SF6固化后，将处于气态的N2排出，并将固态SF6进行回收循环使用。
优选的，所述低温提纯设备的温度控制范围为-60～-80℃，在低温提纯设备进行分离的过程中，先将温度降温至-60～-80℃，待SF6固化完成后，将低温提纯设备内的剩余气体进行抽真空，抽真空完成后低温提纯设备温度升高至10～20℃使得SF6液化后再排出完成提纯。
优选的，所述方法采用如下设备进行：
包括混气模块和分离模块，所述混气模块和分离模块均通过管路连接充气设备的接口，所述混气模块包括一SF6输气管路和一N2输气管路，所述SF6输气管路和N2输气管路分别设有压力计一和压力计二用于检测气压；
所述SF6输气管路包括SF6接口、与所述SF6接口相连接的压缩机一，所述压缩机一与SF6接口的连接管路上设有所述压力计一；
所述N2输气管路包括N2接口、与所述N2接口出气口相连接的压缩机二，所述压缩机二与N2接口的连接管路上设有压力计二；
检测压力计一和压力计二的数值变化控制SF6和N2的比例。
优选的，所述压缩机一的出口管路和压缩机二的出口管路连通后的混气管路分流，且分别连接并联的恒温混气设备一的进气口和恒温混储气设备二的进气口，所述恒温混气设备一的出气口和恒混储气设备二的出气口管路汇合后分流两路管路，其中一路管路连接真空压缩机后再连接压缩机三的入口，另外一路直接连接所述压缩机三的入口。
优选的，所述压缩机三的出口管路依次连接干燥过滤器和充气设备的接口，所述干燥过滤器的出口管路设有压力计四。
优选的，所述分离模块包括低温提纯设备，所述低温提纯设备连接有用于提供冷气的冷冻机，所述低温提纯设备连接充气设备的接口并设有电磁阀十用于排气时进行通路，所述低温提纯设备设有N2出口和SF6出口，所述N2出口连接有膜分离装置的入口，所述膜分离装置的出口分别连接外排口和检测口。
优选的，所述SF6出口连接打液泵，所述打液泵的出口连接SF6存储设备，所述SF6存储设备连接所述SF6接口。
优选的，所述干燥过滤器和充气设备连接管路上设有支路，所述支路依次连接有电磁阀七和真空泵，所述支路还设有压力计三。
优选的，所述膜分离装置与低温提纯设备连接的管路设有电磁阀十八和电磁阀十九，所述电磁阀十八和电磁阀十九之间设有管路支路并依次连接电磁阀十三、压力机七、电磁阀十二、压力机六后回流至充气设备的接口。
优选的，所述打液泵的出口与SF6存储设备之间管路上设有电磁阀十五，所述SF6存储设备与电磁阀十五之间管路设有支路，该支路连接电磁阀十四后分别设支路连接电磁阀十三和充气设备的接口。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
本发明的一种六氟化硫和氮气混气及分离循环方法，包括混气步骤和分离循环步骤，混气步骤为通过压力计一和压力计二分别检测SF6输气管路和N2输气管路的的压力变化，通过控制压力变化的比例控制SF6和N2输气比例以满足混气要求，混气完成后输送至充气设备；分离循环步骤为充气设备执行完操作后将混气抽出输送至低温提纯设备，控制低温提纯设备的温度使得SF6固化后，将处于气态的N2排出，并将固态SF6进行回收循环使用。通过压力计一和压力计二检测SF6输气管路和N2输气管路的的压力变化，压力变化可以反应气体输送量的关系，控制压力计一和压力计二的数值比例来满足SF6和N2输气比例要求，从而实现准确控制，且可以控制管路的压力大小来实时调节输气比例，比例调节更加灵活且反应更加灵敏。
附图说明
图1为本发明的方法采用的设备结构示意图。
示意图中的标号说明：
100、混气模块；200、分离模块；1、SF6接口；2、压力计一；3、电磁阀一；4、压缩机一；5、电磁阀二；6、恒温混气设备一；7、电磁阀三；8、备用接口；9、电磁阀四；10、恒温混气设备二；11、电磁阀五；12、压缩机二；13、电磁阀六；14、压力计二；15、N2接口；16、充气设备；17、压力计三；18、电磁阀七；19、真空泵；20、压力计四；21、干燥过滤器；22、压缩机三；23、真空压缩机；24、电磁阀八；25、电磁阀九；26、电磁阀十；27、电磁阀十一；28、压力计五；29、压力机六；30、电磁阀十二；31、压力机七；32、电磁阀十三；33、电磁阀十四；34、电磁阀二十；35、电磁阀十五；36、打液泵；37、电磁阀十六；38、低温提纯设备；39、电磁阀十七；40、冷冻机；41、电磁阀十八；42、压力机八；43、电磁阀十九；44、膜分离装置；45、外排口；46、检测口；47、压力机九；48、SF6存储设备。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。
此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
实施例1
参照附图1，本实施例的一种六氟化硫和氮气混气及分离循环方法，包括混气步骤和分离循环步骤，所述混气步骤为通过压力计一2和压力计二14分别检测SF6输气管路和N2输气管路的的压力变化，通过控制压力变化的比例控制SF6和N2输气比例以满足混气要求，混气完成后输送至充气设备16；所述分离循环步骤为充气设备16执行完操作后将混气抽出输送至低温提纯设备38，控制低温提纯设备38的温度使得SF6固化后，将处于气态的N2排出，并将固态SF6进行回收循环使用。本实施例的方法通过压力计一2和压力计二14检测SF6输气管路和N2输气管路的的压力变化，压力变化可以反应气体输送量的关系，控制压力计一2和压力计二14的数值比例来满足SF6和N2输气比例要求，从而实现准确控制，且可以控制管路的压力大小来实时调节输气比例，比例调节更加灵活且反应更加灵敏。
所述低温提纯设备38的温度控制范围为-60～-80℃。在低温提纯设备38进行分离的过程中，先将温度降温至-60～-80℃，待SF6固化完成后，将低温提纯设备38内的剩余气体进行抽真空，抽真空完成后低温提纯设备38温度升高至10～20℃使得SF6液化后再排出完成提纯。
本实施例的方法采用如下设备进行：
包括混气模块100和分离模块200，所述混气模块100和分离模块200均通过管路连接充气设备16的接口，所述混气模块100包括一SF6输气管路和一N2输气管路，所述SF6输气管路和N2输气管路大小尺寸相同，所述SF6输气管路和N2输气管路分别设有压力计一2和压力计二14用于检测气压；
所述SF6输气管路包括SF6接口1、与所述SF6接口1相连接的压缩机一4，所述压缩机一4与SF6接口1的连接管路上设有所述压力计一2；
所述N2输气管路包括N2接口15、与所述N2接口15出气口相连接的压缩机二12，所述压缩机二12与N2接口15的连接管路上设有压力计二14；
检测压力计一2和压力计二14的数值变化控制SF6和N2的比例。
本实施例的压力计一2和压力计二14持续采集信号，并以设定时间T作为一个周期，测量该周期内的平均压力作为输出，降低误差，且按照时间序列记录每个周期的压力值，并生成变化曲线，分析变化曲线当波动率大于设定阈值时反馈并调节SF6和N2输气比例，保证进入恒温混气设备一6和恒混储气设备二10内的气体比例满足需求。
所述压缩机一4的出口管路和压缩机二12的出口管路连通后的混气管路分流，且分别连接并联的恒温混气设备一6的进气口和恒混储气设备二10的进气口，恒温混气设备一6和恒混储气设备二10交替接入***进行混气，当恒温混气设备一6混气完成时，恒温混气设备一6的进气口阀门关闭，开启电磁阀三7将恒温混气设备一6内混好的气体通过管路输送至充气设备16，此时，开启恒混储气设备二10的进气口阀门并关闭出气口电磁阀四9，开始恒混储气设备二10混气，待混气完成后再切换恒温混气设备一6进行交替混气，保证***源源不断输出混好的气体，且保证混气效果。
具体的，恒温混气设备一6和恒混储气设备二10均连接有压力检测机构，在混气过程中通过压力检测机构检测恒温混气设备一6和恒混储气设备二10内的压力变化，并根据压力变化率和压力计一2和压力计二14的压力进行对比从而判断混气是否满足需求，并根据比对结果反馈调节SF6和N2的输气比例。且恒温混气设备一6和恒混储气设备二10的压力检测机构实时记录每个混气放气周期内的压力变化并生成数据曲线进行对比，且与压力计一2和压力计二14的数据曲线进行对比从而实时更新压力调节规则和逻辑。
恒温混气设备一6和恒混储气设备二10均设有压力机用于检测设备内气体压力，所述恒温混气设备一6的出气口和恒混储气设备二10的出气口管路汇合后分流两路管路且两路管路分别设有电磁阀八24和电磁阀九25，其中一路管路经电磁阀八24连接真空压缩机23后再连接压缩机三22的入口，另外一路经电磁阀九25直接连接所述压缩机三22的入口。所述恒温混气设备一6的出气口和恒混储气设备二10的出气口管路分别设有阀门进行控制恒温混气设备一6和恒混储气设备二10进行交替混气，所述恒温混气设备一6的出气口和恒混储气设备二10的出气口管路分别设有电磁阀三7和电磁阀四9，电磁阀三7和电磁阀四9用于控制恒温混气设备一6和恒混储气设备二10交替接入***进行混气输出。当恒温混气设备一6和恒混储气设备二10压力较高时，电磁阀八24关闭且电磁阀九25开启，此时恒温混气设备一6和恒混储气设备二10的气体直接输送至压缩机三22，当恒温混气设备一6和恒混储气设备二10压力较低时，电磁阀八24开启且电磁阀九25关闭，此时恒温混气设备一6和恒混储气设备二10的气体被真空压缩机23抽出后再输送至压缩机三22，除了降低能耗外还可以保证恒温混气设备一6和恒混储气设备二10的气体被完全输送至***内，保证混气效果。
所述压缩机三22的出口管路依次连接干燥过滤器21和充气设备16的接口，所述干燥过滤器21的出口管路设有压力计四20。
所述分离模块200包括低温提纯设备38，所述低温提纯设备38连接有用于提供冷气的冷冻机40，所述低温提纯设备38连接充气设备16的接口并设有电磁阀十26用于排气时进行通路，所述低温提纯设备38的进气管路还设有电磁阀十七39，所述低温提纯设备38设有N2出口和SF6出口，所述N2出口连接有膜分离装置44的入口，所述膜分离装置44的出口分别连接外排口45和检测口46。低温提纯设备38将气体输送至膜分离装置44后，其中的N2可以穿过所述膜分离装置44，而气体中残余的少量SF6则被分离出来输送至低温提纯设备38进行二次回收。
所述SF6出口连接打液泵36，打液泵36与SF6出口连接管路上设有电磁阀十六37，所述打液泵36的出口连接SF6存储设备48，所述SF6存储设备48连接所述SF6接口1。
所述干燥过滤器21和充气设备16连接管路上设有支路，所述支路依次连接有电磁阀七18和真空泵19，所述支路还设有压力计三17。所述膜分离装置44与低温提纯设备38连接的管路设有电磁阀十八41和电磁阀十九43，所述电磁阀十八41和电磁阀十九43之间设有管路支路并依次连接电磁阀十三32、压力机七31、电磁阀十二30、压力机六29后回流至充气设备16的接口，所述压力机六29与磁阀十26回流的管路上设有支路并依次连接有电磁阀十一27和压力机五28。所述电磁阀十九43的入口管路还设有压力机八42。所述SF6存储设备48的入口管路设有压力机九47。
所述打液泵36的出口与SF6存储设备48之间管路上设有电磁阀十五35，所述SF6存储设备48与电磁阀十五35之间管路设有支路，该支路连接电磁阀二十34后分别设支路连接电磁阀十三32和充气设备16的接口，所述连接电磁阀十三32的支路上设有电磁阀十四33。
本实施例的方法先对***进行抽真空，将其中的空气进行排除后，再通过SF6输气管路和N2输气管路输送SF6和N2。
以上所述实施例仅表达了本发明的某种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种六氟化硫和氮气混气及分离循环方法，其特征在于：包括混气步骤和分离循环步骤，所述混气步骤为通过压力计一(2)和压力计二(14)分别检测SF6输气管路和N2输气管路的的压力变化，通过控制压力变化的比例控制SF6和N2输气比例以满足混气要求，混气完成后输送至充气设备(16)；所述分离循环步骤为充气设备(16)执行完操作后将混气抽出输送至低温提纯设备(38)，控制低温提纯设备(38)的温度使得SF6固化后，将处于气态的N2排出，并将固态SF6进行回收循环使用。
2.根据权利要求1所述的一种六氟化硫和氮气混气及分离循环方法，其特征在于：所述低温提纯设备(38)的温度控制范围为-60～-80℃，在低温提纯设备(38)进行分离的过程中，先将温度降温至-60～-80℃，待SF6固化完成后，将低温提纯设备(38)内的剩余气体进行抽真空，抽真空完成后低温提纯设备(38)温度升高至10～20℃使得SF6液化后再排出完成提纯。
3.根据权利要求1所述的一种六氟化硫和氮气混气及分离循环方法，其特征在于，所述方法采用如下设备进行：
包括混气模块(100)和分离模块(200)，所述混气模块(100)和分离模块(200)均通过管路连接充气设备(16)的接口，所述混气模块(100)包括一SF6输气管路和一N2输气管路，所述SF6输气管路和N2输气管路分别设有压力计一(2)和压力计二(14)用于检测气压；
所述SF6输气管路包括SF6接口(1)、与所述SF6接口(1)相连接的压缩机一(4)，所述压缩机一(4)与SF6接口(1)的连接管路上设有所述压力计一(2)；
所述N2输气管路包括N2接口(15)、与所述N2接口(15)出气口相连接的压缩机二(12)，所述压缩机二(12)与N2接口(15)的连接管路上设有压力计二(14)；
检测压力计一(2)和压力计二(14)的数值变化控制SF6和N2的比例。
4.根据权利要求3所述的一种六氟化硫和氮气混气及分离循环方法，其特征在于：所述压缩机一(4)的出口管路和压缩机二(12)的出口管路连通后的混气管路分流，且分别连接并联的恒温混气设备一(6)的进气口和恒混储气设备二(10)的进气口，所述恒温混气设备一(6)的出气口和恒混储气设备二(10)的出气口管路汇合后分流两路管路，其中一路管路连接真空压缩机(23)后再连接压缩机三(22)的入口，另外一路直接连接所述压缩机三(22)的入口。
5.根据权利要求4所述的一种六氟化硫和氮气混气及分离循环方法，其特征在于：所述压缩机三(22)的出口管路依次连接干燥过滤器(21)和充气设备(16)的接口，所述干燥过滤器(21)的出口管路设有压力计四(20)。
6.根据权利要求5所述的一种六氟化硫和氮气混气及分离循环方法，其特征在于：所述分离模块(200)包括低温提纯设备(38)，所述低温提纯设备(38)连接有用于提供冷气的冷冻机(40)，所述低温提纯设备(38)连接充气设备(16)的接口并设有电磁阀十(26)用于排气时进行通路，所述低温提纯设备(38)设有N2出口和SF6出口，所述N2出口连接有膜分离装置(44)的入口，所述膜分离装置(44)的出口分别连接外排口(45)和检测口(46)。
7.根据权利要求6所述的一种六氟化硫和氮气混气及分离循环方法，其特征在于：所述SF6出口连接打液泵(36)，所述打液泵(36)的出口连接SF6存储设备(48)，所述SF6存储设备(48)连接所述SF6接口(1)。
8.根据权利要求4所述的一种六氟化硫和氮气混气及分离循环方法，其特征在于：所述干燥过滤器(21)和充气设备(16)连接管路上设有支路，所述支路依次连接有电磁阀七(18)和真空泵(19)，所述支路还设有压力计三(17)。
9.根据权利要求6所述的一种六氟化硫和氮气混气及分离循环方法，其特征在于：所述膜分离装置(44)与低温提纯设备(38)连接的管路设有电磁阀十八(41)和电磁阀十九(43)，所述电磁阀十八(41)和电磁阀十九(43)之间设有管路支路并依次连接电磁阀十三(32)、压力机七(31)、电磁阀十二(30)、压力机六(29)后回流至充气设备(16)的接口。
10.根据权利要求9所述的一种六氟化硫和氮气混气及分离循环方法，其特征在于：所述打液泵(36)的出口与SF6存储设备(48)之间管路上设有电磁阀十五(35)，所述SF6存储设备(48)与电磁阀十五(35)之间管路设有支路，该支路连接电磁阀十四(34)后分别设支路连接电磁阀十三(32)和充气设备(16)的接口。
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