基于称重法的梯度放气式SF6气室容积测定方法技术

基于称重法的梯度放气式SF6气室容积测定方法，属于SF6测量设备技术领域，解决如何准确地对电气设备的SF6气室内部的气体量进行精确测算的问题；根据气室压力设定值分配多个阶段放气阈值，分阶段对气室进行放气并测量数据，各个阶段分别计算气室的体积与内部原有的气体质量，再区各个阶段测得的数据的平均值，消除了由于压力传感器的测量精度限制，对气室进行放气时，一次性从初始值放到设定值进行一次测量存在的较大偶然误差问题，提高了计算结果的精确度；能够精确测量气体实时压力，在接近设定压力数值时能控制放气流量，使得压力传感器能在气体稳定时进行检测，不会出现气室内气体放出过多，导致气室内压力下降至报警值发出报警的情况。报警的情况。报警的情况。

【技术实现步骤摘要】
基于称重法的梯度放气式SF6气室容积测定方法


[0001]本专利技术属于SF6测量设备
，涉及基于称重法的梯度放气式SF6气室容积测定方法。

技术介绍

[0002]六氟化硫(SF6)气体因优良的绝缘和灭弧性能，已广泛应用于高、中压电气设备中。据统计，全球每年六氟化硫(SF6)气体产量在2万吨左右，约80％应用于电力行业。随着交/直特高压工程大量开建、投运，SF6气体的用量越来越大。但SF6气体温室效应是CO2的23900多倍，在空气中能够存在3200多年，是京都协议书禁止排放的六种气体之一。
[0003]电力行业六氟化硫电气设备数量巨大，大部分在运行设备铭牌未标注气体用量和设备容积(设备内含多种复杂结构，难以通过外形估算)，SF6气体放气量未知；部分新投运设备铭牌标注的SF6气体放气量不准确，且实际运行压力普遍高于额定压力值，因此，电气设备六氟化硫用气量的准确数据难以掌握，设备检修、退役时气体回收率无法管控，回收率不达标情况时有发生。
[0004]为控制和减少六氟化硫气体排放，已形成了“分散回收、集中处理、统一检测、循环利用”的工作模式，实现了现场六氟化硫气体的回收、回充和净化处理。现有技术中，申请号为201821892226.7、公开日期为2019年6月7日的中国技术专利《一种SF6气体计量装置》，如图4所示，具体包括称重装置1、质量流量计2、自封接头3、连接头4、调压针阀5、第一压力表6、第二压力表7、加热装置8、气体钢瓶9。该装置可实时获取放气钢瓶重量、气体流量、钢瓶温度、操作前后的设备压力等数据，实现对SF6电气设备充补气数据以及气体钢瓶使用量的实时监控管理。该装置如对已被抽真空的气室进行充补气，可根据称重装置确定补放气后气室内存有SF6气体的量。
[0005]现有技术存在的缺点：
[0006](1)由于压力传感器的测量精度限制，对气室进行放气时，如果一次性从初始值放到设定值、进行一次测量并计算气室体积以及气室内初始气体质量，测量必然存在较大的偶然误差，难以精确的得出实时的压力数值，计算结果的精确度难以保证。
[0007](2)在放气测量过程中，现有装置容易出现气室内气体放出过多，导致气室内压力下降至报警值发出报警的情况。
[0008](3)测量装置放气的动态过程中，由于气体处于流动状态，气体压力不平衡，压力传感器难以判断当前的压力是否已经到达目标压力，在测量过程中容易出现测量误差。
[0009]因此，基于现场生产需求，如何准确地对电气设备的SF6气室内部的气体量进行精确测算成为当前亟待解决的难题。

技术实现思路

[0010]本专利技术所要解决的技术问题在于如何准确地对电气设备的SF6气室内部的气体量进行精确测算。
[0011]本专利技术是通过以下技术方案解决上述技术问题的：
[0012]基于称重法的梯度放气式SF6气室容积测定方法，包括以下步骤：
[0013]步骤一、对放气测量装置内部进行抽真空操作，抽真空以后，测量放气罐(6)的质量数值m1；
[0014]步骤二、检测SF6气室内部的初始气体压力和温度数值P0和T0，根据Beattie
‑
Bridgman经验公式计算得出此时SF6气室内气体密度数值ρ0；
[0015]步骤三、根据SF6气室压力设定值分配多个阶段放气阈值，打开流量调节阀(4)，分多个阶段将SF6气室内的部分气体放入放气罐(6)中，并实时监测SF6气室内的动态压力，此时分为两种情况：
[0016]情况一：若检测到SF6气室内的动态压力一直未下降至本阶段放气阈值，则等待SF6气室与放气罐(6)之间压力平衡，记录此时的气体压力、温度数值P1、T1；以及放气罐(6)的质量数值m2；
[0017]情况二：若检测到SF6气室内的动态压力有下降至本阶段放气阈值的危险时，则在SF6气室放气至一定压力时，通过流量调节阀(4)控制放入气体流量使得放气罐(6)内气体压力缓慢接近接近本阶段放气阈值，压力平衡后，记录此时SF6气室的气体压力、温度数值为P2、T2以及放气罐(6)的质量数值m3；
[0018]步骤四：根据步骤一至步骤三检测到的本阶段放气过程中的压力和质量数值，分别计算本阶段情况一或情况二下的SF6气室内的初始气体总质量m；
[0019]步骤五、重复步骤二、三、四，进行下一阶段放气，直至达到SF6气室压力设定值，记录每个阶段放气的检测数据，计算每个阶段下SF6气室内初始的气体总质量，再取其平均值；
[0020]步骤六、检测完成后，回收放气罐(6)内的气体。
[0021]由于压力传感器的测量精度限制，对气室进行放气时，如果一次性从初始值放到设定值、进行一次测量并计算气室体积以及气室内初始气体质量，测量必然存在较大的偶然误差，难以精确的得出实时的压力数值，计算结果的精确度难以保证。
[0022]作为本专利技术技术方案的进一步改进，所述的放气测量装置包括：放气接口(1)、压力传感器(2)、温度传感器(3)、流量调节阀(4)、放气罐(6)、称重装置(7)、第一电磁阀(8)、缓冲罐(9)、压缩机(10)、制冷单元(11)、废气出口(12)、第二电磁阀(13)、第三电磁阀(14)、第四电磁阀(15)、真空计(16)、真空泵(17)、抽真空排气口(18)；所述的放气接口(1)、压力传感器(2)、温度传感器(3)、流量调节阀(4)、放气罐(6)、称重装置(7)、第一电磁阀(8)、缓冲罐(9)、压缩机(10)、制冷单元(11)、废气出口(12)依次密封串联连接；第二电磁阀(13)的一端密封连接在缓冲罐(9)与压缩机(10)之间，第二电磁阀(13)的另一端密封连接在制冷单元(11)与废气出口(12)之间；在第一电磁阀(8)与缓冲罐(9)连接一条气路、依次密封串联连接第三电磁阀(14)、真空泵(17)、抽真空排气口(18)；真空计(16)通过电磁阀(15)密封连接在第三电磁阀(14)与真空泵(17)之间。
[0023]作为本专利技术技术方案的进一步改进，步骤一中所述的对放气测量装置内部进行抽真空操作，抽真空以后，测量放气罐(6)的质量数值m1，具体为：关闭流量调节阀(4)，打开所有电磁阀，启动真空泵(17)对放气装置内部进行抽真空，真空计(16)检测装置内部真空度，当真空度到达一定数值时关闭所有电磁阀、停止真空泵(17)，记录此时称重装置(7)检测的
放气罐(6)的质量数值m1。
[0024]作为本专利技术技术方案的进一步改进，步骤二中所述的检测SF6气室内部的初始气体压力和温度数值P0和T0，根据Beattie
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Bridgman经验公式计算得出此时SF6气室内气体密度数值ρ0，具体为：将放气接口(1)接入SF6气室，通过压力传感器(2)、温度传感器(3)检测SF6气室内压力、温度数值，记为P0、T0，将P0、T0代入Beattie
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Bridgman经验公式得：
[0025]P0＝(RT0B
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于称重法的梯度放气式SF6气室容积测定方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、对放气测量装置内部进行抽真空操作，抽真空以后，测量放气罐(6)的质量数值m1；步骤二、检测SF6气室内部的初始气体压力和温度数值P0和T0，根据Beattie
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Bridgman经验公式计算得出此时SF6气室内气体密度数值ρ0；步骤三、根据SF6气室压力设定值分配多个阶段放气阈值，打开流量调节阀(4)，分多个阶段将SF6气室内的部分气体放入放气罐(6)中，并实时监测SF6气室内的动态压力，此时分为两种情况：情况一：若检测到SF6气室内的动态压力一直未下降至本阶段放气阈值，则等待SF6气室与放气罐(6)之间压力平衡，记录此时的气体压力、温度数值P1、T1；以及放气罐(6)的质量数值m2；情况二：若检测到SF6气室内的动态压力有下降至本阶段放气阈值的危险时，则在SF6气室放气至一定压力时，通过流量调节阀(4)控制放入气体流量使得放气罐(6)内气体压力缓慢接近接近本阶段放气阈值，压力平衡后，记录此时SF6气室的气体压力、温度数值为P2、T2以及放气罐(6)的质量数值m3；步骤四：根据步骤一至步骤三检测到的本阶段放气过程中的压力和质量数值，分别计算本阶段情况一或情况二下的SF6气室内的初始气体总质量m；步骤五、重复步骤二、三、四，进行下一阶段放气，直至达到SF6气室压力设定值，记录每个阶段放气的检测数据，计算每个阶段下SF6气室内初始的气体总质量，再取其平均值；步骤六、检测完成后，回收放气罐(6)内的气体。2.根据权利要求1所述的基于称重法的梯度放气式SF6气室容积测定方法，其特征在于，所述的放气测量装置包括：放气接口(1)、压力传感器(2)、温度传感器(3)、流量调节阀(4)、放气罐(6)、称重装置(7)、第一电磁阀(8)、缓冲罐(9)、压缩机(10)、制冷单元(11)、废气出口(12)、第二电磁阀(13)、第三电磁阀(14)、第四电磁阀(15)、真空计(16)、真空泵(17)、抽真空排气口(18)；所述的放气接口(1)、压力传感器(2)、温度传感器(3)、流量调节阀(4)、放气罐(6)、称重装置(7)、第一电磁阀(8)、缓冲罐(9)、压缩机(10)、制冷单元(11)、废气出口(12)依次密封串联连接；第二电磁阀(13)的一端密封连接在缓冲罐(9)与压缩机(10)之间，第二电磁阀(13)的另一端密封连接在制冷单元(11)与废气出口(12)之间；在第一电磁阀(8)与缓冲罐(9)连接一条气路、依次密封串联连接第三电磁阀(14)、真空泵(17)、抽真空排气口(18)；真空计(16)通过电磁阀(15)密封连接在第三电磁阀(14)与真空泵(17)之间。3.根据权利要求2所述的基于称重法的梯度放气式SF6气室容积测定方法，其特征在于，步骤一中所述的对放气测量装置内部进行抽真空操作，抽真空以后，测量放气罐(6)的质量数值m1，具体为：关闭流量调节阀(4)，打开所有电磁阀，启动真空泵(17)对放气装置内部进行抽真空，真空计(16)检测装置内部真空度，当真空度到达一定数值时关闭所有电磁阀、停止真空泵(17)，记录此时称重装置(7)检测的放气罐(6)的质量数值m1。4.根据权利要求2所述的基于称重法的梯度放气式SF6气室容积测定方法，其特征在于，步骤二中所述的检测SF6气室内部的初始气体压力和温度数值P0和T0，根据Beattie
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Bridgman经验公式计算得出此时SF6气室内气体密度数值ρ0，具体为：将放气接口(1)接入SF6气室，通过压力传感器(2)、温度传感器(3)检测SF6气室内压力、温度数值，记为P0、T0，将
P0、T0代入Beattie
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Bridgman经验公式得：P0＝(RT0B
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A)ρ
02
+RT0ρ0ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)其中，A＝73.882
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‑5‑
5.132105
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10
‑7ρ，B＝2.50695
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10
‑3‑
2.12283
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10
‑6ρ，R＝56.9502
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10
‑5，ρ为标准状态下S...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵跃，袁小芳，李坚林，马凤翔，陈庆涛，谢佳，刘子恩，程伟，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：