專利名稱：一種特種氣體發生裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及氣體發生裝置領域，尤其涉及一種能夠根據試驗需求、利用已知濃度的少量幾種標準氣體配置各種濃度的氟化氫氣體，氟化氫和六氟化硫的混合氣體，甚至氟化氫、六氟化硫及其分解物的特種氣體發生裝置。
背景技術：
電力工業中，SF6氣體以其優異的絕緣性能及滅弧性能已經被廣泛地應用于各種中壓、高壓、超高壓電氣設備中作為絕緣和滅弧介質，從應用來看，SF6氣體絕緣斷路器和絕緣變電站GIS是最主要的領域。據不完全統計，全國SF6高壓開關和全封閉組合電器GIS達數十萬臺，已成為電力系統的主要設備，其應用對提高電力生產的安全經濟運行起到了很好的作用。SF6氣體絕緣性能雖然優越，但是，根據相關規程要求必須對對其進行嚴格的質量監督和安全管理。這是因為，SF6氣體在其生產過程中或者在高能因子的作用下，會分解產生若干有毒甚至劇毒、強腐蝕性有害雜質，當體系中存在水分、空氣(氧)、電極材料、設備材料等，則會導致分解過程的復雜化，致使分解產物的數量和種類明顯增加，其危害性也顯著加大。六氟化硫氣體雜質的危害主要表現在它的分解產物的毒性和腐蝕性，六氟化硫氣體中的雜質及分解產物中酸性物質特別是HF的存在可引起高壓開關設備材質的腐蝕；水分的存在，在一定條件下可能導致電氣性能劣化，甚至造成嚴重的設備事故。因此，為了監測六氟化硫高壓開關設備中的氣體，國家的多項法律法規(如:工業六氟化硫(GB12022-89)、《六氟化硫電氣設備中氣體管理和檢驗導則》(GB/T8905-1996)、《電力設備預防性試驗規程》(DL/T596-1996))中都規定了高壓開關中六氟化硫氣體的各項監測指標，其中就有氟化氫氣體。按照現行的國家標準，為了控制六氟化硫氣體的質量，對六氟化硫氣體要求做酸度(以HF計)測定、雜質組分(含可水解氟化物(以HF計))以及六氟化硫氣體純度等指標的測定。但是，六氟化硫氣體中的氟化氫氣體非常不容易檢測到，這主要是因為:1，氟化氫氣體在特定事件下的生成量非常少，一般情況下不超過IOppm ;2，氟化氫氣體在六氟化硫氣體中的存在時間比較短，氟化氫遇水極易形成氫氟酸。目前，氟化氫(HF)精確檢測仍然是GIS設備氣體檢測中的難點之一。要精確檢測氟化氫氣體，就要對氟化氫氣體的各種物理化學特性，各種濃度的氟化氫氣體對高壓開關設備造成的各種破壞性影響進行實驗分析，甚至對各種濃度的氟化氫和六氟化硫氣體混合中生產的復雜的化學反應進行分析實驗，那么，就需要大量的各種濃度的氟化氫氣體或者氟化氫和六氟化硫氣體混合氣體的各種標準氣體。近年來，電力部門對通過檢測SF6氣體分解物的成分(其中就包含氟化氫的檢測)來診斷GIS內部故障的儀器有越來越迫切的需求，但該領域的基礎研究和儀器研制還遠未滿足需要。據調查，現階段，各種電力部門對高壓開關氣體中氟化氫(HF)的各項研究和試驗都是通過大量的購置各種氟化氫標準物質來進行的，這樣，僅僅在購置各種氟化氫標準物質這一塊，就需要投入大量的研發資金，另一方面，大量的充裝標準物質的氣瓶堆積在實驗室，不僅占用實驗室的面積，降低了實驗室的利用率，也給實驗室的管理帶來了一定的安全隱患。若有一種氟化氫的氣體發生裝置，能根據試驗需求、利用已知濃度的少量幾種標準氣體(例如3 5種)配置各種濃度的氟化氫氣體，氟化氫和六氟化硫的混合氣體，甚至氟化氫、六氟化硫及其分解物的各種氣體，則將很大程度上改變這一狀況。
發明內容
本發明所要解決的技術問題在于，提供一種特種氣體發生裝置，能夠根據試驗需求、利用已知濃度的少量幾種標準氣體配置各種濃度的氟化氫氣體，氟化氫和六氟化硫的混合氣體，甚至氟化氫、六氟化硫及其分解物；重量輕，易于攜帶，進一步降低人工及運輸成本。為了解決上述技術問題，本發明實施例提供了一種特種氣體發生裝置，包括:用以供給稀釋氣體或組分氣體的第一進氣管路和第二進氣管路；分別與第一進氣管路和第二進氣管路相連接的第一質量流量計和第二質量流量計；第一三通閥，其具有三個閥口，其中兩個閥口通過管路分別連接在第一質量流量計和第二質量流量計上，另一閥口通過管路連接第二三通閥的一個閥口上，第二三通閥還具有另兩個閥口 ；分別通過管路連接在第二三通閥的另兩個閥口上的調節閥和流量計；以及連接在調節閥上的排空管路和連接在流量計上的出氣管路；其中:兩路輸入氣體分別經第一進氣管路和第二進氣管路流經第一質量流量計和第二質量流量計后，再經第一三通閥匯合成混合氣體，混合氣體經第二三通閥后被分為濃度相同的兩支路氣體。優選的，兩支路氣體中的一路氣體經流量計后，由出氣管路輸出一定濃度和流量的待配置氣體；兩支路氣體中的另一路氣體經用以調節出氣管路輸出氣體流量的調節閥后，由排空管路排出。優選的，特種氣體發生裝置還包括:分別與第一質量流量計和第二質量流量計相連接用以控制供給稀釋氣體或組分氣體流量的質量流量控制器。優選的，質量流量控制器通過一串口通信模塊與一動態配氣主控器相連接。優選的，動態配氣主控器分別連接一時鐘模塊和一顯不屏，動態配氣主控器對時鐘模塊進行數據采集，并把采集的數據信息在顯示屏上顯示。優選的，調節閥與動態配氣主控器連接。優選的，流量計與動態配氣主控器連接。優選的，稀釋氣體包括高純氮氣或純凈空氣。優選的，組分氣體包括已知濃度的混合標準氣體。實施本發明特種氣體發生裝置，具有如下有益效果:兩路輸入氣體分別經進氣管路流經質量流量計后，再經第一三通閥匯合成混合氣體，該混合氣體經第二三通閥后被分為濃度相同的兩支路氣體，其能根據試驗需求、利用已知濃度的少量幾種標準氣體配置各種濃度的氟化氫氣體，氟化氫和六氟化硫的混合氣體，甚至氟化氫、六氟化硫及其分解物氣體發生裝置；可以避免氣體分析儀表校準、試驗或檢定過程中需要購置或配置多種不同濃度標準氣體的弊端，可以減免現場檢定過程中多種氣瓶的運輸所造成的運輸和人工成本；重量輕，易于攜帶，應用廣泛，能夠提高標準氣體資源的利用率。
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發明實施例特種氣體發生裝置的結構示意圖。圖2為本發明實施例特種氣體發生裝置的控制系統結構示意圖。
具體實施例方式下面結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。參見圖1、圖2，為本發明特種氣體發生裝置的實施例一。本實施例中的氣體發生裝置，可利用已知濃度的少量幾種標準氣體配制各種濃度的氟化氫氣體，可廣泛應用于氟化氫氣體各種物理化學特性的分析、氟化氫氣體對高壓開關設備造成的各種破壞性影響的實驗分析，可應用于六氟化硫高壓開關氣體中氫氟酸(氟化氫溶于水)對高壓開關造成的各種隱形故障的實驗和分析。如圖1所示，為本實施例中特種氣體發生裝置的結構示意圖，包括:用以供給稀釋氣體或組分氣體的第一進氣管路11和第二進氣管路12 ；
分別與第一進氣管路11和第二進氣管路12相連接的第一質量流量計21和第二質量流量計22 ；
第一三通閥3，其具有三個閥口 3a、3b及3c，其中兩個閥口 3a、3b通過管路D1、D2分別連接在第一質量流量計21和第二質量流量計22上，另一閥口 3c通過管路A連接第二三通閥4的一個閥口 4a上，第二三通閥4還具有另兩個閥口 4b和4c ；
分別通過管路B、C連接在第二三通閥4的另兩個閥口 4b和4c上的調節閥5和流量計6 ;以及
連接在調節閥5上的排空管路7和連接在流量計6上的出氣管路8。本實施例中的配氣裝置是對不同的氣源進行稀釋或按一定濃度混合的儀器設備，是實驗室必不可少的設備，能夠為各種檢測儀的校準、檢測提供良好的基礎平臺。具體地，特種氣體發生裝置可以根據稀釋氣體和組分氣體連續不斷配置濃度一定的標準氣體，其中:稀釋氣體可以是高純氮氣或純凈空氣，組分氣體包括已知濃度的混合標準氣體。此外，還可以快速地改變由出氣管路8輸出的標準氣體的濃度。例如:通過控制調節閥5，可以使出氣管路8的氣體流量滿足使用需求。進一步的，圖1所示的箭頭方向為由第一進氣管路11和第二進氣管路12進行供給稀釋氣體或組分氣體后的氣流流動方向。本實施例的配氣裝置包括兩路輸入氣體，分別由第一進氣管路11和第二進氣管路12進入配氣裝置。由于第一質量流量計21和第二質量流量計22分別連接在第一進氣管路11和第二進氣管路12的末端，兩路氣體首先通過兩質量流量計21，22。如圖2所示，為本實施例特種氣體發生裝置的控制系統結構示意圖。其中:
第一質量流量計21和第二質量流量計22分別由質量流量控制器23進行控制，而質量流量控制器23通過一串口通訊模塊24與一動態配氣主控器25相連接。用戶輸入的待輸出溶度和流量氣體的數據信息通過動態配氣主控器25進行控制。例如:動態配氣主控器25將待輸出溶度、流量氣體的數據信息通過串口通信模塊24傳輸給質量流量控制器23，而質量流量控制器23對流經第一質量流量計21和第二質量流量計22的兩路氣體進行控制。進一步的，兩路輸入氣體分別通過第一質量流量計21和第二質量流量計22后進入第一三通閥3。其中:第一三通閥3具有三個閥口 3a、3b及3c，兩路氣體分別通過管路DU D2接入第一三通閥3的兩個閥口 3a、3b后，由另一閥口 3c輸出。在此過程中，兩路氣體匯合成一路氣體并最終由第一三通閥3的閥口 3c輸送至管路A中。第二三通閥4同樣具有三個閥口 4a、4b及4c，管路A連接至第二三通閥4的閥口4a上，上述混合氣體再經第二三通閥4后被分為濃度相同的兩支路氣體，其中一支路氣體由一閥口 4b輸送至管路B中，另一支路氣體由閥口 4c輸送至管路C中。進一步的，管路B的末端連接調節閥5，調節閥5的作用是使最終由出氣管路8輸出的氣體的流量達到預設的標準，該支路氣體通過調節閥5的調節，多余的氣體流量將通過與調節閥5相連的排空管路7排至大氣中。優選的，調節閥5在具體實施時與動態配氣主控器25連接，并受其控制。進一步的，管路C的末端連接流量計6，上述一支路的氣體經由流量計6后再流經出口管路8排出，該支路氣體便是待輸出濃度和流量的氣體。優選的，流量計6在具體實施時與動態配氣主控器25連接，并受其控制。綜上，兩路輸入氣體分別經第一進氣管路11和第二進氣管路12流經第一質量流量計21和第二質量流量計22后，再經所述第一三通閥3匯合成混合氣體。混合氣體經第二三通閥4后被分為濃度相同的兩支路氣體，該兩支路氣體中的一路氣體經流量計6后，由出氣管路8輸出；另一路氣體經用以調節出氣管路7輸出氣體流量的調節閥5后，由排空管路7排出。在此過程中，第一質量流量計21、第二質量流量計22、調節閥5以及流量計6分別受控于動態配氣主控器25。優選的,動態配氣主控器25分別連接一時鐘模塊26和一顯不屏27,動態配氣主控器25對時鐘模塊26進行數據采集，并把采集的數據信息在顯示屏27上顯示，其中，顯示屏27采用觸摸屏控制的方式。本實施例中，還包括分別與動態配氣主控器25和質量流量控制器23相連接的電源模塊28。其中:電源模塊28輸出電壓為+24V，可直接為兩質量流量計21、22供電，同時將該+24V電源經過穩壓穩流后輸出+5V和3.3V電源，為動態配氣主控器25和其他電路元件供電。 此外，動態配氣主控器25還連接一數據存儲模塊29，通過動態配氣主控器25的數據口對采集的氣體信號進行存儲和讀取。下面以稀釋氣體(如氮氣)和氟化氫標準氣體(已知濃度)合成不同濃度的氟化氫氣體為例進行說明。
配制氣體時，稀釋氣體和組分氣體(已知濃度的氟化氫氣體)分別經第一進氣管路
11和第二進氣管路12分別流經第一質量流量計21和第二質量流量計22，并經第一三通閥3后匯成一路混合氣體,此即為待配制的氣體。此過程中，
第一質量流量計21和第二質量流量計22分別控制稀釋氣體及組分氣體的流量。稀釋氣體可采用高純氮、純凈空氣等，組分氣可為純氣或已知濃度的氟化氫標氣，此時經三通閥合成的氣體可為10_8 10_2含量的各種與組分氣體相關的標準氣體。經第一三通閥3合成的混合氣體再經第二三通閥4后被分成濃度相同的2支氣路，其中一支氣路串聯流量計6再流經氣體管路連接到出氣口，作為待輸出一定濃度和流量的氣體，另一支氣路連接一個調節閥5后再經氣體管路連接到排空口。調節排空氣路中設置的調節閥5，使出氣口的氣體流量滿足需求，此時，多余的氣體流量經排空口排入大氣中，那么，出口管路8的氣體即為滿足質量流量要求的待配制氣體。進一步的，本發明特種氣體發生裝置在具體實施時，可配制多種標準氣體，在變更已知組分氣源的情況下，可實現氟化氫氣體不同組分不同濃度氣體的連續配置，如氮氣和氟化氫標氣的組合可以配置氟化氫氣體的不同濃度的氣體；六氟化硫氣體和氟化氫標準氣體的組合可以配置不同濃度的六氟化硫氣體和氟化氫混合氣體，氣體組分發生變化。此特點可以避免實驗、試驗或檢定過程中需要購置多種不同濃度氟化氫標準氣體的弊端。進一步的，本發明不僅適用于研制氟化氫(HF)精確檢測儀表的企業，還適用于開展各項氟化氫、六氟化硫高壓開關實驗的電力部門實驗室。由于本發明發生氣體的方式是連續配制，所以它不僅適用于便攜式氟化氫氣體分析儀表的試驗、校準，也同樣適用于在線氣體分析儀表的校準和檢定。實施本發明的特種氣體發生裝置，具有如下有益效果:兩路輸入氣體分別經進氣管路流經質量流量計后，再經第一三通閥匯合成混合氣體，該混合氣體經第二三通閥后被分為濃度相同的兩支路氣體。本發明特種氣體發生裝置，能根據試驗需求、利用已知濃度的少量幾種標準氣體配置各種濃度的氟化氫氣體，氟化氫和六氟化硫的混合氣體，甚至氟化氫、六氟化硫及其分解物。無論是對研制氟化氫(HF)精確檢測儀表的企業來說，還是對開展各項氟化氫、六氟化硫高壓開關實驗的電力部門來講，都可以大量節省投資在標準物質購置上的資金，從而把資金投入到更關鍵的研發環節；還可以避免實驗、試驗或檢定過程中需要購置多種不同濃度標準氣體的弊端。該裝置的推廣應用還可以提高實驗室的利用率，消除大量有毒標準氣體堆積在實驗室造成的安全隱患。可以廣泛應用于氣體分析儀表的校驗和試驗，也可作為氣體實驗室必備設備，為各種檢測儀的校準、檢測提供良好的基礎平臺。以上所揭露的僅為本發明一種較佳實施例而已，當然不能以此來限定本發明之權利范圍，因此依本發明權利要求所作的等同變化，仍屬本發明所涵蓋的范圍。
權利要求
1.一種特種氣體發生裝置，其特征在于，所述特種氣體發生裝置包括: 用以供給稀釋氣體或組分氣體的第一進氣管路和第二進氣管路； 分別與所述第一進氣管路和所述第二進氣管路相連接的第一質量流量計和第二質量流量計； 第一三通閥，其具有三個閥口，其中兩個閥口通過管路分別連接在所述第一質量流量計和所述第二質量流量計上，另一閥口通過管路連接第二三通閥的一個閥口上，所述第二三通閥還具有另兩個閥口； 分別通過管路連接在所述第二三通閥的所述另兩個閥口上的調節閥和流量計；以及連接在所述調節閥上的排空管路和連接在所述流量計上的出氣管路；其中: 兩路輸入氣體分別經所述第一進氣管路和所述第二進氣管路流經所述第一質量流量計和所述第二質量流量計后，再經所述第一三通閥匯合成混合氣體，所述混合氣體經所述第二三通閥后被分為濃度相同的兩支路氣體。
2.如權利要求1所述的特種氣體發生裝置，其特征在于，所述兩支路氣體中的一路氣體經所述流量計后，由所述出氣管路輸出一定濃度和流量的待配置氣體； 所述兩支路氣體中的另一路氣體經用以調節所述出氣管路輸出氣體流量的所述調節閥后，由所述排空管路排出。
3.如權利要求1或2所述的特種氣體發生裝置，其特征在于，所述氣體發生裝置還包括:分別與所述第一質量流量計和所述第二質量流量計相連接用以控制所述供給稀釋氣體或組分氣體流量的質量流量控制器。
4.如權利要求3所述的特種氣體發生裝置，其特征在于，所述質量流量控制器通過一串口通信模塊與一動態配氣主控器相連接。
5.如權利要求4所述的特種氣體發生裝置，其特征在于，所述動態配氣主控器分別連接一時鐘模塊和一顯示屏，所述動態配氣主控器對所述時鐘模塊進行數據采集，并把采集的數據信息在所述顯示屏上顯示。
6.如權利要求4所述的特種氣體發生裝置，其特征在于，所述調節閥與所述動態配氣主控器連接。
7.如權利要求4所述的特種氣體發生裝置，其特征在于，所述流量計與所述動態配氣主控器連接。
8.如權利要求1所述的特種氣體發生裝置，其特征在于，所述稀釋氣體包括高純氮氣或純凈空氣。
9.如權利要求1所述的特種氣體發生裝置，其特征在于，所述組分氣體包括已知濃度的混合標準氣體。
全文摘要
本發明公開了一種特種氣體發生裝置，兩路輸入氣體分別經進氣管路流經質量流量計后，再經第一三通閥匯合成混合氣體，該混合氣體經第二三通閥后被分為濃度相同的兩支路氣體，兩支路氣體中的一路氣體經流量計后，由出氣管路輸出一定濃度和流量的待配置氣體；兩支路氣體中的另一路氣體經用以調節出氣管路輸出氣體流量的調節閥后，由排空管路排出。實施本發明的特種氣體發生裝置，能根據試驗需求、利用已知濃度的少量幾種標準氣體配置各種濃度的氟化氫氣體，氟化氫和六氟化硫的混合氣體，甚至氟化氫、六氟化硫及其分解物；重量輕，易于攜帶，進一步降低人工及運輸成本。
文檔編號B01F5/00GK103143280SQ20131003790
公開日2013年6月12日 申請日期2013年1月31日 優先權日2013年1月31日
發明者胡紅紅, 胡子珩, 包淇天, 汪獻忠 申請人:深圳供電局有限公司, 河南省日立信股份有限公司