用于低温环境核算气体总量的SF6气体设备补气装置及方法制造方法及图纸

一种用于低温环境核算气体总量的SF6气体设备补气装置及方法，属于六氟化硫气体回收技术领域，解决如何实现在冬季大规模补气作业时，精确获取在运SF6气体设备中SF6气体总量的问题，补气管路对SF6气体设备进行补气，在补气管路上设置了储气罐，SF6气体设备与储气罐之间的两次压力平衡，通过检测储气罐的气体压力代替直接检测SF6气体设备的气体压力来计算SF6气体设备内的气体总量，在补气的同时准确测量SF6气体设备内的气体总量；同时，补气管路中设置了恒温箱、换热器，使充入到SF6气体设备内部的SF6气体温度接近于环境温度，避免了由于液态的SF6气化吸热而造成的充入SF6气体设备内部SF6气体温度过低的现象，能够很好适应冬季补气的工作环境。冬季补气的工作环境。冬季补气的工作环境。

【技术实现步骤摘要】
用于低温环境核算气体总量的SF6气体设备补气装置及方法


[0001]本专利技术属于六氟化硫气体回收
，涉及一种用于低温环境核算气体总量的SF6气体设备补气装置及方法。

技术介绍

[0002]核算在运六氟化硫(SF6)气体设备中SF6气体总量，实现SF6气体全生命周期精益化管理，是践行减排目标的重要举措。目前核算SF6气体总量是在SF6气体设备进行回收回充作业时通过密闭空间气体总量测量装置测量气体总量。其原理为质量流量控制器来计算回收或补气量，并根据压力、温度传感器在回收回充前后监测的温度、压力数据，结合Beattie
‑
Bridgman密度经验模型来计算密闭空间有效容积和气体总量。然而，SF6气体设备往往数年才进行一次回收回充作业，利用上述装置来统计SF6使用量和排放量效率极低。
[0003]根据现场运维检修经验，中国北部等省份由于冬季气温低，为保证SF6气体的灭弧和绝缘性能，往往在冬季进行大规模补气作业，补气压力一般在0.02～0.03MPa左右，补气气量较小，远低于回收回充作业的补气气量和0.3～0.7MPa的补气压力。因此，若在冬季补气作业中应用现有的密闭空间气体总量测量装置，会存在由于质量流量控制器和压力传感器量程过大，在低流量和微小气压变化的情况下，控制或检测结果不精确的问题。另外，由于中国北部省份冬季气温较低，瓶装的SF6在灌充到气体设备中经历气化过程，会进一步降低SF6气体温度。由于温度传感器检测位置的局限性，检测到的温度数值无法代表气体设备内部SF6气体温度，从而导致根据该温度计算出的有效容积和气体气量可靠性不高。
[0004]总之，现有技术采用密闭空间气体总量测量装置测量在运六氟化硫气体设备的气体总量存在以下的缺点：
[0005](1)对于质量流量控制器来说，一般在满量程的80％左右时控制结果最为精确。冬季补气量较小，若采用大量程质量流量控制器，量程利用率不高，流量控制不准确。
[0006](2)对于压力传感器来说，常用的压力传感器测量误差为
±
0.001MPa，而冬季补气的压力差通常为0.02～0.03MPa，测量误差不可忽略。
[0007](3)对于温度传感器来说，钢瓶中SF6液体气化后温度会降低，灌充气体和设备内部原先的SF6气体温度差别较大，温度传感器靠近充放气接口，其温度不能代表气体设备内部温度，会导致补气量过多以及运SF6气体设备中SF6气体总量测量不准确的现象。

技术实现思路

[0008]本专利技术所要解决的技术问题在于如何设计一种用于低温环境核算气体总量的补气装置及方法，以实现在冬季大规模补气作业时，精确获取在运SF6气体设备中SF6气体总量。
[0009]本专利技术是通过以下技术方案解决上述技术问题的：
[0010]一种用于低温环境核算气体总量的SF6气体设备补气装置，包括：补气管路、辅助测量管路；所述的补气管路包括：第一温度传感器(1)、第一压力传感器(2)、第一电磁阀
(3)、第三电磁阀(9)、第四电磁阀(10)、质量流量控制器(11)、第三温度传感器(12)、恒温箱(14)、换热器(15)、第五电磁阀(16)；所述的辅助测量管路包括：半导体制冷器(4)、储气罐(5)、第二温度传感器(6)、第二压力传感器(7)、第二电磁阀(8)、排气口(13)；所述的第一温度传感器(1)、第一压力传感器(2)分别安装在第一电磁阀(3)的一端的管道上，第一电磁阀(3)的另一端与第三电磁阀(9)的一端密封连接，第三电磁阀(9)的另一端与质量流量控制器(11)的一端密封连接，质量流量控制器(11)的另一端与换热器(15)的一端密封连接，换热器(15)的另一端与第五电磁阀(16)的一端密封连接；所述的换热器(15)置于恒温箱(14)内；所述的第三温度传感器(12)安装在质量流量控制器(11)与换热器(15)之间，用于检测换热器(15)输出端的气体温度；所述的第二电磁阀(8)的一端密封连接在第一电磁阀(3)与第三电磁阀(9)之间，第二电磁阀(8)的另一端与储气罐(5)的输入端密封连接，储气罐(5)的输出端与第四电磁阀(10)的一端密封连接，第四电磁阀(10)的另一端与排气口(13)密封连接；所述的第二温度传感器(6)、第二压力传感器(7)分别密封安装在储气罐(5)的顶部，用于测量储气罐(5)内部的温度和压力；所述的储气罐(5)的壳体上安装有半导体制冷器(4)，用于给储气罐(5)加热或制冷。
[0011]一种应用于所述的用于低温环境核算气体总量的SF6气体设备补气装置的方法，包括以下步骤：
[0012]S1、测量SF6气体设备以及储气罐(5)内的初始温度和压力，计算SF6气体设备内的初始SF6气体密度ρ
s0
；
[0013]S2、SF6气体设备与储气罐(5)第一次压力平衡后，计算SF6气体设备内的SF6气体密度ρ
s1
；
[0014]S3、计算第一次压力平衡后储气罐(5)内的SF6气体质量m
k1
；
[0015]S4、补气管路向SF6气体设备充气，并计算向SF6气体设备充入的SF6气体质量m1；
[0016]S5、SF6气体设备与储气罐(5)第二次压力平衡后，再次计算SF6气体设备内的SF6气体密度ρ
s3
；
[0017]S6、计算第二次压力平衡后储气罐(5)内的SF6气体质量m
k4
；
[0018]S7、计算SF6气体设备的补气量；
[0019]S8、尾气回收。
[0020]进一步地，步骤S1中所述的测量SF6气体设备以及储气罐(5)内的初始温度和压力，计算SF6气体设备内的初始SF6气体密度ρ
s0
的方法具体如下：
[0021]S11、将装置分别与SF6气体设备以及SF6钢瓶密封连接，第一温度传感器(1)和第一压力传感器(2)测量SF6气体设备内部气体温度和压力为T
s0
和P
s0
；
[0022]S12、根据Beattie
‑
Bridgman密度经验模型来计算SF6气体设备内的初始SF6气体密度ρ
s0
；
[0023]所述的Beattie
‑
Bridgman密度经验模型的公式如下：
[0024][0025]其中，ρ为SF6气体的密度，单位kg/m3；T为六氟化硫气体的热力学温度，取值为293K。
[0026]进一步地，步骤S2中所述的SF6气体设备与储气罐(5)第一次压力平衡后，计算SF6气体设备内的SF6气体密度ρ
s1
的方法具体如下：打开第一电磁阀(3)、第二电磁阀(8)，其他电磁阀均关闭，SF6气体设备中SF6气体在压力差作用下进入储气罐(5)中，压力平衡后，此时第一温度传感器(1)和第一压力传感器(2)测得的SF6气体设备内部的温度、压力数值与第二温度传感器(6)和第二压力传感器(7)测本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于低温环境核算气体总量的SF6气体设备补气装置，其特征在于，包括：补气管路、辅助测量管路；所述的补气管路包括：第一温度传感器(1)、第一压力传感器(2)、第一电磁阀(3)、第三电磁阀(9)、第四电磁阀(10)、质量流量控制器(11)、第三温度传感器(12)、恒温箱(14)、换热器(15)、第五电磁阀(16)；所述的辅助测量管路包括：半导体制冷器(4)、储气罐(5)、第二温度传感器(6)、第二压力传感器(7)、第二电磁阀(8)、排气口(13)；所述的第一温度传感器(1)、第一压力传感器(2)分别安装在第一电磁阀(3)的一端的管道上，第一电磁阀(3)的另一端与第三电磁阀(9)的一端密封连接，第三电磁阀(9)的另一端与质量流量控制器(11)的一端密封连接，质量流量控制器(11)的另一端与换热器(15)的一端密封连接，换热器(15)的另一端与第五电磁阀(16)的一端密封连接；所述的换热器(15)置于恒温箱(14)内；所述的第三温度传感器(12)安装在质量流量控制器(11)与换热器(15)之间，用于检测换热器(15)输出端的气体温度；所述的第二电磁阀(8)的一端密封连接在第一电磁阀(3)与第三电磁阀(9)之间，第二电磁阀(8)的另一端与储气罐(5)的输入端密封连接，储气罐(5)的输出端与第四电磁阀(10)的一端密封连接，第四电磁阀(10)的另一端与排气口(13)密封连接；所述的第二温度传感器(6)、第二压力传感器(7)分别密封安装在储气罐(5)的顶部，用于测量储气罐(5)内部的温度和压力；所述的储气罐(5)的壳体上安装有半导体制冷器(4)，用于给储气罐(5)加热或制冷。2.一种应用于权利要求1所述的用于低温环境核算气体总量的SF6气体设备补气装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、测量SF6气体设备以及储气罐(5)内的初始温度和压力，计算SF6气体设备内的初始SF6气体密度ρ
s0
；S2、SF6气体设备与储气罐(5)第一次压力平衡后，计算SF6气体设备内的SF6气体密度ρ
s1
；S3、计算第一次压力平衡后储气罐(5)内的SF6气体质量m
k1
；S4、补气管路向SF6气体设备充气，并计算向SF6气体设备充入的SF6气体质量m1；S5、SF6气体设备与储气罐(5)第二次压力平衡后，再次计算SF6气体设备内的SF6气体密度ρ
s3
；S6、计算第二次压力平衡后储气罐(5)内的SF6气体质量m
k4
；S7、计算SF6气体设备的补气量；S8、尾气回收。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤S1中所述的测量SF6气体设备以及储气罐(5)内的初始温度和压力，计算SF6气体设备内的初始SF6气体密度ρ
s0
的方法具体如下：S11、将装置分别与SF6气体设备以及SF6钢瓶密封连接，第一温度传感器(1)和第一压力传感器(2)测量SF6气体设备内部气体温度和压力为T
s0
和P
s0
；S12、根据Beattie
‑
Bridgman密度经验模型来计算SF6气体设备内的初始SF6气体密度ρ
s0
；所述的Beattie
‑
Bridgman密度经验模型的公式如下：P＝(R
×
T
×
B
‑
A)ρ2+R
×
T
×
ρ
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)A＝73.882
×
10
‑5‑
5.132105
×
10
‑7ρB＝2.50695
×
10
‑3‑
2.12283
×
10
‑6ρ
R＝56.9502
×
10
‑5其中，ρ为SF6气体的密度，单位kg/m3；T为六氟化硫气体的热力学温度，取值为293K。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤S2中所述的SF6气体设备与储气罐(5)第一次压力平衡后，计算SF6气体设备内的SF6气体密度ρ
s1
的方法具体如下：打开第一电磁阀(3)、第二电磁阀(8)，其他电磁阀均关闭，SF6气体设备中SF6气体在压力差作用下进入储气罐(5)中，压力平衡后，此时第一温度传感器(1)和第一压力传感器(2)测得的SF6气体设备内部的温度、压力数值与第二温度传感器(6)和第二压力传感器(7)测得的储气罐(5)的内部的温度、压力数值相同，记为T
s1
、P
s1
；然后，关闭第一电磁阀(3)、第二电磁阀(8)，由公式(1)计算SF6气体设备的密度ρ
s
1。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤S3中所述的计算第一次压力平衡后储气罐(5)内的SF6气体质量m
k1
...

【专利技术属性】
技术研发人员：成诚，方济中，韩利，陈松，吴杨，刘启飞，陈巳阳，李文，严南征，丁五行，
申请(专利权)人：国网宁夏电力有限公司泰普联合科技开发北京有限公司，
类型：发明
国别省市：