專利名稱：壓力體積自動配氣系統及其控制方法
技術領域：
本發明涉及一種配氣系統及其控制方法，尤指用于燃氣電氣，燃氣供熱與沐浴設備企業以及燃氣檢測部門用于準確連 續的同時配置多種不同種類燃氣的實驗及檢測用氣的一種壓力體積自動配氣系統及其控制方法。
背景技術：
目前，我國用的較多的是低壓橡膠袋配氣，低壓濕式儲氣罐配氣，高壓干式罐配氣，這三種裝置是靠容積計量法配氣的，其精度一般只能達到W± 2 %。但是低壓橡膠袋配氣配氣量小，配氣和混氣時間長，安全性能差；低壓濕式儲氣罐配氣系統占地面積大，制造費用較高，氣體置換繁瑣，配氣和混氣時間長；高壓干式罐配氣雖然克服了上述兩種缺陷，但是不能滿足連續配氣要求。此外還有連續式計量法配氣，該配氣方法可以滿足連續用氣要求，但是配氣精度不高，不能滿足高的檢驗要求。而歐美，日本等國多數為全自動配氣，由中央微機進行解析控制，通過在線的測試儀器提供修正數據，對配制比例進行調整，隨時顯示各種不同種類燃氣的熱值和比重的數據。但是，上述配氣系統價格昂貴，加上國內單一成分氣供應很少，價格也高，因此系統使用局限性很大，不能進行較為廣泛的使用。
發明內容
為了解決上述問題，本發明提供一種經濟的、新型的，融合了低壓濕式罐配氣。高壓干式罐配氣和連續式計量法配氣的優點，并結合了國外微機控制技術的壓力體積自動配氣系統及其控制方法。本發明的技術方案為壓力體積自動配氣系統，包括原料氣系統，其中，包括原料氣儲存裝置、減壓閥和截止閥，減壓閥和截止閥安裝在原料氣儲存裝置的出氣口，用于儲存原料氣；恒溫系統，用于提供原料氣由液態轉化為氣態過程中所需的熱量，使得原料氣溫度保持恒定，以減少由溫度影響所帶來的配氣誤差；調配系統，在配氣過程中采用低壓配氣，消除高壓配氣過程中由于氣體時壓縮性導致的配氣誤差；儲氣系統，用于將從上游進入的氣體混合均勻并儲存；控制系統，用于控制和監視原料氣系統、恒溫系統、調配系統和儲氣系統并能及時做出反應。所述恒溫系統包括封閉式儲水器，安裝在封閉式儲水器內的專用盤管，設置在封閉式儲水器上的熱機、溫度計以及溫度傳感器，專用盤管使高速氣流較長時間通過封閉式儲水器，以增加其換熱效果，溫度計用以輔助判斷溫度傳感器的精度。所述調配系統包括配氣灌組，安裝在配氣灌組進氣口的比例閥和安裝在配氣灌組出氣口的出氣氣控閥，所述配氣灌組至少有一組，每組配氣灌組均配有比例閥和出氣氣控閥；所述配氣灌組包括至少一個配氣灌，配氣灌上設置有高精度壓力傳感器；配氣灌的體積大小不統一且不超過O. 3m3。所述配氣灌組由兩個以上配氣灌串接而成，相鄰配氣灌之間使用體積控制閥進行連接，氣流最前端的配氣灌設置有出氣口。所述配氣灌組由兩個以上配氣灌并接而成，每個配氣灌的進氣口安裝有進氣氣控閥，每個配氣灌的出氣口安裝有單向閥。所述配氣灌先通過體積控制閥進行串接，形成串接支路，再由兩個以上串接支路進行并接，每個串接支路的首個配氣灌的進氣口安裝有進氣氣控閥，出氣口安裝有單向閥，至少有一個串聯支路含有兩個以上配氣灌。所述儲氣系統包括至少一組儲氣罐組，所述儲氣罐組中包括至少一個儲氣罐，每個儲氣罐的進氣端安裝有混氣氣控閥，出氣端安裝有出氣閥；所述儲氣罐組由兩·個以上的儲氣罐進行并聯；所述儲氣罐的進氣口裝有伸入儲氣罐內部的噴管，噴管上設置有噴嘴，噴管根據深入儲氣罐的深度不同，其上的噴嘴的密度不同；所述噴嘴的結構采用文丘里管原理進行設置。所述調配系統與儲氣系統之間還安裝有分配管，分配管連接調配系統的出氣口和儲氣系統的進氣口，分配管還連接有真空泵。所述控制系統的核心是工業控制計算機和數據采集卡，配氣罐上的高精度壓力傳感器通過變送器、數據采集卡將其數據送入工業控制計算機，由控制軟件處理后反饋至比例閥、進氣氣控閥、體積控制閥、出氣氣控閥和混氣氣控閥。壓力體積自動配氣系統的控制方法，其特征在于步驟如下，步驟1，在控制系統中選定需要配置的氣體類別，控制系統自動確定所需配氣灌組和每組配氣灌組所需的配氣灌；步驟2，測試的配氣灌壓力< 5KPa，檢測配氣灌是否漏氣；測試的配氣灌壓力彡5KPa，進入步驟3 ；步驟3，配氣灌中與上次配氣類別不一致，真空泵啟動抽除配氣灌中的余氣，然后進入步驟4 ;配氣灌中與上次配氣類別一致，直接進入步驟4 ；步驟4，配氣灌進氣進行配氣，控制系統控制已選中的配氣灌組上游氣路的比例閥開啟，已選中的配氣灌的進氣氣控閥或體積控制閥開啟；步驟5，控制系統采集配氣灌中的壓力信號，發出控制指令，對比例閥的開啟進行比例調節，配氣灌壓力達到設定值后，比例閥關閉；步驟6，配氣灌壓力彡5KPa，進氣氣控閥關閉；配氣灌壓力< 5KPa，進氣氣控閥打開，然后進入步驟7;步驟7，氣體混合并進行儲存，混氣氣控閥開啟，氣體通入儲氣罐中進行混合，至儲氣罐中的壓力值達到設定值5KPa時，該儲氣罐的混氣氣控閥關閉。本發明的有益效果為提供一種經濟的、新型的，融合了壓力配氣和體積配氣的優點，并由微電腦控制，可以準確連續的同時配備多種燃氣。最大程度上經濟的解決了配氣精度與壓力波動，環境溫度，系統溫度，混氣不均之間的矛盾，結構簡單、可靠，可以滿足各種場所用氣要求。
圖I為本發明的系統結構框圖；圖2為本發明的配氣原理圖3為圖2中配氣灌組的第一實施例原理圖；圖4為圖2中配氣灌組的第二實施例原理圖；圖5為圖2中配氣灌組的第三實施例原理圖；圖6為圖2中儲氣灌組的原理圖；圖7為本發明的噴管的結構圖；圖8為本發明的噴嘴的結構圖；圖9為本發明的控制柜結構圖；圖10為本發明配氣流程圖。
具體實施例方式為了使本發明實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體圖示，進一步闡述本發明。如圖1、2所示，壓力體積自動配氣系統，包括原料氣系統100，其中，包括原料氣儲存裝置110、減壓閥120和截止閥130，減壓閥120和截止閥130安裝在原料氣儲存裝置110的出氣口，用于儲存原料氣；恒溫系統200，用于提供原料氣由液態轉化為氣態過程中所需的熱量，使得原料氣溫度保持恒定，以減少由溫度影響所帶來的配氣誤差；調配系統300，·在配氣過程中采用低壓配氣，消除高壓配氣過程中由于氣體可壓縮性導致的配氣誤差；儲氣系統400，用于將從上游進入的氣體混合均勻并儲存；控制系統500，用于控制和監視原料氣系統100、恒溫系統200、調配系統300和儲氣系統400并能及時做出反應。恒溫系統200包括封閉式儲水器210，安裝在封閉式儲水器內的專用盤管240，設置在封閉式儲水器210上的熱機220、溫度計230以及溫度傳感器250，專用盤管240使高速氣流較長時間通過封閉式儲水器210，以增加其換熱效果，溫度計230用以輔助判斷溫度傳感器250的精度。調配系統300包括配氣灌組310，安裝在配氣灌組310進氣口的比例閥320和安裝在配氣灌組出氣口的出氣氣控閥330，配氣灌組310至少有一組，每組配氣灌組310均配有比例閥320和出氣氣控閥330。調配系統300與儲氣系統400之間還安裝有分配管，分配管連接調配系統300的出氣口和儲氣系統400的進氣口，分配管還連接有真空泵600。當需要配置另外一種不同于上次類型的氣體時，計算機根據需要打開或關閉所需閥門，真空泵600啟動，將余氣排空，這樣使得管道及罐組內雜氣盡可能少，從而保證了配氣精度。如圖3、4、5所示，配氣灌組310包括至少一個配氣灌311，配氣灌311上設有高精度壓力傳感器313，配氣灌311的體積大小不統一且不超過O. 3m3。主要是由于氣體的可壓縮性，隨著壓力的增高，其誤差增大，為此，在配氣過程中采用低壓配氣(配氣壓力不大于
O.IMPa)，來消除高壓配氣過程中由于氣體可壓縮性導致的配氣誤差；在此基礎上，為了進一步消除由于壓力差異帶來的配氣誤差，通過不同體積的配氣灌使得其配氣壓力盡可能一致，最大程度的降低了不同配氣罐311中氣體可壓縮性帶來的配氣誤差。如圖3所示，為配氣灌組310的第一實施例，配氣灌組310由兩個以上配氣灌311串接而成，相鄰配氣灌311之間使用體積控制閥312進行連接，氣流最前端的配氣灌311設置有出氣口。如圖4所示，為配氣灌組310的第二實施例，配氣灌組310由兩個以上配氣灌311并接而成，每個配氣灌311的進氣口安裝有進氣氣控閥315，每個配氣灌的出氣口安裝有單向閥314。如圖5所示，為配氣灌組310的第三實施例，配氣灌311先通過體積控制閥312進行串接，形成串接支路，再由兩個以上串接支路進行并接，每個串接支路的首個配氣灌311的進氣口安裝有進氣氣控閥315，出氣口安裝有單向閥314，至少有一個串聯支路含有兩個以上配氣灌311。
如圖6、7、8所示，儲氣系統400包括至少一組儲氣罐組410，儲氣罐組410中包括至少一個儲氣罐411，每個儲氣罐411的進氣端安裝有混氣氣控閥412，出氣端安裝有出氣閥414 ;儲氣罐組410由兩個以上的儲氣罐411進行并聯；儲氣罐411的進氣口裝有伸入儲氣罐411內部的噴管413，噴管413上設置有噴嘴415，噴管413根據深入儲氣罐411的深度不同，其上的噴嘴415的密度不同，使得混合氣在不同的層面以不同的速率噴射而出，對配氣罐中已經存在的氣體產生較強的擾動，增強氣體分子擴散速度，達到混氣均勻的目的。噴嘴415的結構采用文丘里管原理進行設置。如圖9所示，由于操作要求，控制系統400和其他系統處于不同的空間位置，整個控制系統原件均置于控制柜18中，其核心是工業控制計算機19和數據采集卡20，配氣罐311上的高精度壓力傳感器313通過變送器21，數據采集卡20將其數據送入工業控制計算機10，控制軟件處理后反饋至比例閥320、進氣氣控閥315、體積控制閥312、出氣氣控閥330和混氣氣控閥412，以控制各種閥的開合。開關電源22用以提供低壓電源。在運行過程中，控制軟件的操作界面能將配氣狀況通過顯示器24實時顯示給操作人員，若發生故障，報警指示燈23可以提醒操作人員。如圖10所示，壓力體積自動配氣系統的控制方法，其特征在于步驟如下，步驟1，即SI，在控制系統中選定需要配置的氣體類別，控制系統自動確定所需配氣灌組和每組配氣灌組所需的配氣灌；步驟2，即S2，測試的配氣灌壓力< 5KPa，檢測配氣灌是否漏氣；測試的配氣灌壓力彡5KPa，進入步驟3 ;步驟3，即S3，配氣灌中與上次配氣類別不一致，真空泵啟動抽除配氣灌中的余氣，然后進入步驟4 ;配氣灌中與上次配氣類別一致，直接進入步驟4 ;步驟4，即S4，配氣灌進氣進行配氣，控制系統控制已選中的配氣灌組上游氣路的比例閥開啟，已選中的配氣灌的進氣氣控閥或體積控制閥開啟；步驟5，即S5，控制系統采集配氣灌中的壓力信號，發出控制指令，對比例閥的開啟進行比例調節，配氣灌壓力達到設定值后，比例閥關閉；步驟6，即S6，配氣灌壓力彡5KPa，進氣氣控閥關閉；配氣灌壓力< 5KPa，進氣氣控閥打開，然后進入步驟7;步驟7，即S7，氣體混合并進行儲存，混氣氣控閥開啟，氣體通入儲氣罐中進行混合，至儲氣罐中的壓力值達到設定值5KPa時，該儲氣罐的混氣氣控閥關閉。本發明的有益效果為提供一種經濟的、新型的，融合了壓力配氣和體積配氣的優點，并由微電腦控制，可以準確連續的同時配備多種燃氣。最大程度上經濟的解決了配氣精度與壓力波動，環境溫度，系統溫度，混氣不均之間的矛盾，結構簡單、可靠，可以滿足各種場所用氣要求。以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特征和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明范圍內。本發 明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
權利要求
1.壓力體積自動配氣系統，其特征在于包括 原料氣系統，包括原料氣儲存裝置、減壓閥和截止閥，減壓閥和截止閥安裝在原料氣儲存裝置的出氣口，用于儲存原料氣； 恒溫系統，用于提供原料氣由液態轉化為氣態過程中所需的熱量，使得原料氣溫度保持恒定，以減少由溫度影響所帶來的配氣誤差； 調配系統，在配氣過程中采用低壓配氣，消除高壓配氣過程中由于氣體可壓縮性導致的配氣誤差； 儲氣系統，用于將從上游進入的氣體混合均勻并儲存； 控制系統，用于控制和監視原料氣系統、恒溫系統、調配系統和儲氣系統并能及時做出反應。
2.根據權利要求I所述的自動配氣系統，其特征在于所述恒溫系統包括封閉式儲水器，安裝在封閉式儲水器內的專用盤管，設置在封閉式儲水器上的熱機、溫度計以及溫度傳感器，專用盤管使高速氣流較長時間通過封閉式儲水器，以增加其換熱效果，溫度計用以輔助判斷溫度傳感器的精度。
3.根據權利要求I所述的自動配氣系統，其特征在于:所述調配系統包括配氣灌組，安裝在配氣灌組進氣口的比例閥和安裝在配氣灌組出氣口的出氣氣控閥，所述配氣灌組至少有一組，每組配氣灌組均配有比例閥和出氣氣控閥；所述配氣灌組包括至少一個配氣灌，配氣灌上設置有高精度壓力傳感器；配氣灌的體積大小不統一且不超過O. 3m3。
4.根據權利要求3所述的自動配氣系統，其特征在于所述配氣灌組由兩個以上配氣灌串接而成，相鄰配氣灌之間使用體積控制閥進行連接，氣流最前端的配氣灌設置有出氣□。
5.根據權利要求3所述的自動配氣系統，其特征在于所述配氣灌組由兩個以上配氣灌并接而成，每個配氣灌的進氣口安裝有進氣氣控閥，每個配氣灌的出氣口安裝有單向閥。
6.根據權利要求3所述的自動配氣系統，其特征在于所述配氣灌先通過體積控制閥進行串接，形成串接支路，再由兩個以上串接支路進行并接，每個串接支路的首個配氣灌的進氣口安裝有進氣氣控閥，出氣口安裝有單向閥，至少有一個串聯支路含有兩個以上配氣灌。
7.根據權利要求I所述的自動配氣系統，其特征在于所述儲氣系統包括至少一組儲氣罐組，所述儲氣罐組中包括至少一個儲氣罐，每個儲氣罐的進氣端安裝有混氣氣控閥，出氣端安裝有出氣閥；所述儲氣罐組由兩個以上的儲氣罐進行并聯；所述儲氣罐的進氣口裝有伸入儲氣罐內部的噴管，噴管上設置有噴嘴，噴管根據深入儲氣罐的深度不同，其上的噴嘴的密度不同；所述噴嘴的結構采用文丘里管原理進行設置。
8.根據權利要求I所述的自動配氣系統，其特征在于所述調配系統與儲氣系統之間還安裝有分配管，分配管連接調配系統的出氣口和儲氣系統的進氣口，分配管還連接有真空泵。
9.根據權利要求I所述的自動配氣系統，其特征在于所述控制系統的核心是工業控制計算機和數據采集卡，配氣罐上的高精度壓力傳感器通過變送器、數據采集卡將其數據送入工業控制計算機，由控制軟件處理后反饋至比例閥、進氣氣控閥、體積控制閥、出氣氣控閥和混氣氣控閥。
10.壓力體積自動配氣系統的控制方法，其特征在于步驟如下， 步驟1，在控制系統中選定需要配置的氣體類別，控制系統自動確定所需配氣灌組和每組配氣灌組所需的配氣灌； 步驟2，測試的配氣灌壓力< 5KPa，檢測配氣灌是否漏氣；測試的配氣灌壓力彡5KPa，進入步驟3 ； 步驟3，配氣灌中與上次配氣類別不一致，真空泵啟動抽除配氣灌中的余氣，然后進入步驟4 ;配氣灌中與上次配氣類別一致，直接進入步驟4 ； 步驟4，配氣灌進氣進行配氣，控制系統控制已選中的配氣灌組上游氣路的比例閥開啟，已選中的配氣灌的進氣氣控閥或體積控制閥開啟； 步驟5，控制系統采集配氣灌中的壓力信號，發出控制指令，對比例閥的開啟進行比例調節，配氣灌壓力達到設定值后，比例閥關閉； 步驟6，配氣灌壓力> 5KPa，進氣氣控閥關閉；配氣灌壓力< 5KPa，進氣氣控閥打開，然后進入步驟7 ； 步驟7，氣體混合并進行儲存，混氣氣控閥開啟，氣體通入儲氣罐中進行混合，至儲氣罐中的壓力值達到設定值5KPa時，該儲氣罐的混氣氣控閥關閉。
全文摘要
本發明公開了一種壓力體積自動配氣系統及其控制方法，包括原料氣系統，用于儲存原料氣；恒溫系統，用于提供原料氣由液態轉化為氣態過程中所需的熱量，使得原料氣溫度保持恒定，以減少由溫度影響所帶來的配氣誤差；調配系統，在配氣過程中采用低壓配氣，消除高壓配氣過程中由于氣體可壓縮性導致的配氣誤差；儲氣系統，用于將從上游進入的氣體混合均勻并儲存；控制系統，用于控制和監視原料氣系統、恒溫系統、調配系統和儲氣系統并能及時做出反應。本發明最大程度上經濟的解決了配氣精度與壓力波動，環境溫度，系統溫度，混氣不均之間的矛盾，結構簡單、可靠，可以滿足各種場所用氣要求。
文檔編號F17D1/04GK102913757SQ201110222880
公開日2013年2月6日 申請日期2011年8月5日 優先權日2011年8月5日
發明者李懂利, 姜鳴 申請人:上海夢地儀器制造有限公司