CN1027795C

CN1027795C - 动态配气装置

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Publication number: CN1027795C
Application number: CN89101673.2A
Authority: CN
Inventors: 刘忠卿; 郭建明; 侯振业; 房世富
Original assignee: SCIENCE INST XISHAN MINE OFFICE
Current assignee: SCIENCE INST XISHAN MINE OFFICE
Priority date: 1989-03-21
Filing date: 1989-03-21
Publication date: 1995-03-08
Anticipated expiration: 2004-03-21
Also published as: CN1039734A

Abstract

动态配气装置属气体混合配制技术，是利用喷嘴和异径混流、稳定均化、综合反馈、渐近调节等，将动态配气经产率相对最小容积限定，引入可燃易爆危险气体的常压配制领域，并以比较法定值和微机控制实现精确配比输出，其构思严密巧妙、控制简单可靠、配气浓度标准、输出连续可调、操作方便、成本较低、简化了对工作环境的特殊限制，不仅能用于多种配气场合，还可满足对易爆气体源的多种配用要求。

Description

本发明属气体混合配制技术，适用于动态直接混合，尤其在有易燃易爆的使用场合。

公知动态配气是常用混合方式，大多经过不同的混合部件即可满足使用要求，被广泛用于各种场合，但其混合强度一般较低，混合质量较差。

可燃易爆混合气的配气工艺，国际上已有配制二级标准气的方法，如沈阳光学电子仪器厂产的JYZ-1型精密气样压力配气装置即采用此工艺方法。它是利用单个组分的纯净气体在惰性气氛中混合后，再逐项配入所要求的组分。这种方法可以避开可燃易爆气体有爆炸危险的混合配比区，实现所要求配比的混合;但制造和使用各单个组份、创造惰性气氛都需要专用设备与特殊条件，操作比较复杂、成本高、又难于满足不同使用者的要求;为使远离配制点的用户用气，气体产品需用高压瓶装，亦增加制造使用和运输上的困难，带来投资、运输和安全的多种考虑，配制和使用状态的差异也会给使用带来影响。

目前，标准气体的配制多由气样的压力配气装置完成，这种设备可以满足不同配比气样的要求，达到规定的精度，并按不同容量加压分装，提供气样使用点使用。但由于其工作程序较多，设备构成复杂，工作条件严格，对工作环境有特殊要求，为安全及正常工作的需要，常需置于独立建筑中工作，其设备和工艺均较复杂;高压气样的转移又需专门的运输条件，而且对配制过程和使用状态的差异，气样的生产和使用部门还需予以必要的注意。以上这些因素大大增加了设备的成本，提高了对制造和使用部门的要求，限制了该设备的使用和推广。

动态配气能降低易爆可燃气体在危险配比区域的危险程度，或可较迅速地越过危险区，但受多种环境因素影响，为实现精确配气，往往需要复杂的检测和控制手段，使人望而却步。至今未见成功地将动态配气用于标准混合易爆气体配制的报导。

标准组份的混合气用于各种工业生产及仪表校验等场合，使用范围很广，因此如何简化配制方法流程、装置，保证生产安全、指标精确一直是所属领域内需要解决的问题。

美国4781467号专利说明书公开了一种液体混合发泡剂发生设备，可经文氏管使不同液体混合得到符合要求的发泡剂产品，但其混合流程较为复杂，有两个文氏管，两级配制，复式并联，流程的细颈在后，混合能力较弱，工作物质仅限液体，难于在配气中适用，更不能用于易爆气体配制。

本发明的目的是提出用于动态配气的高效装置。

本发明目的是这样实现的，动态配气装置包括喷嘴、与喷嘴相联的混合室、混合组分供给源，联接上述部件的管路，管路中联有用于测量流体流动参数的部件，调节管路中流体流动参数的部件，及各部联接固定部件。其中本装置有一个喷嘴，在喷嘴混合作用区内还设有与之配合的异径混合管。这样，喷嘴是公知的气体混合作用部件之一，异径混合管亦为创造气体混合条件的部件，将两个混合区相叠加，必将提高混合能力，增加混合效果，使本发明目的得以实现。

本发明装置由喷嘴与异径混合管组成的混合室，采取产率相对最小容积原则确定。这样，由于异径混合管配气室本身有较强的混合功能，动态配气保证各组分即时混合，因此只要强化异径混合管的配气功能，限制瞬时参与混合组分流量并及时反馈调节，配制过程即会很快通过有可能爆炸的危险配比区，配制出符合要求的混合气来。

本发明装置在邻近配气混合室前各组分通道中，和在配气混合室后与检测部件前的通道中，设有联于其中的稳压稳流部件，其中后者含其前后联接管路或部件，亦以产率相对最小容积原则确定。这样系统的工作稳定性提高，测量部件的显示值更接近实际。

本发明的配气混合部件前可采取相对指标计量显示部件，利用所显示相对指标，如相对流量比，可以更直接地反映调节指标和最终产品质量指标间的对应关系，减少系统在共同条件下所形成误差对调节和反馈的影响。

本发明装置为弱化各单因素系统的误差影响，建立相关综合指标测定指示乃至比较体系，如各组分间流量指标的比例计量，根据综合指标与产品规定指标的对应关系，决定调节控制措施，更直接地控制输出指标的精度。

本发明设备还设有与通往混合气配比测定仪表通路相并联的输出通路。这样测量标定部件不仅可以提出配气部件工作的瞬时指标，经比较得出的偏差作为反馈指标的依据，而且测量指标亦可作为另一并联支路工作指标的同步显示。

本发明设备对需控参数采用借助微机手段，对配气过程中相应的动态参数测量结果与给定值进行比较运算，并给出修正指令，以确定反馈后的调节。如对背景气流量的给定值与其测量值经微机运算后，控制背景气流量调节阀;根据混合气浓度给定值与其测量值经微机比较运算后，决定对易爆组分及其它欲加入组分流量的调节。即微机接受配气过程中有关动态参数测定结果，并按予置程序和指令将产品要求指标与瞬时实际指标进行运算后，对相应参数给出修正指令。这样微机本身即可保证本设备的反应速度、缩短了反馈的滞后期，提高了设备动作的准确性。从而实现定值定量配气的自动控制。

本发明还可以是上述各方案的多种组合。

本发明利用常规气体混流技术中公知手段的合理组合，较理想地建立了可燃易爆危险气体的常压动态定值配制装置的结构，其构思严密巧妙，控制简单可靠、配气精度符合标准，输出结果连续可调，简化了对工作环境的特殊要求。本发明所用装置为常规气体配制、控制、测定等部件或总成的组合，结构简单、使用方便、自动化程度较高、工作可靠。本发明简化了危险易爆气体的配制过程及其对工作环境和设备的要求，极大地改善了操作条件和降低了配气成本，可满足多种要求。

附图介绍了本发明的一个实施例。

图1为工作流程框图;

图2为配气混合室结构图示;

图3为工作流程图;

图4设备整体结构示图。

图中编号说明：

1、空气入口 16、流量调节阀

2、喷嘴 17、流量计

3、异径混合管 18、被校仪表

4、配气室贮气缸 19、红外线气体分析仪

5、出口管路 20、流量计

6、甲烷入口 21、对比样气

7、纯甲烷气瓶 22、流量调节阀

8、无油气泵 23、流量计

9、安全阀 24、流量调节阀

10、压力表

11、稳压阀 26、稳压阀

12、流量调节阀 27、减压阀

13、流量计 28、校验仪

14、异径混合管配气室 29、测量显示仪

15、流量调节阀 30、工作台

现结合实施例对本发明作进一步说明。

本例为用于甲烷测量仪表校验仪的标准气配制设备，本设备在5-40℃、湿度＜90%的环境下工作，混合气常压输出，输出气体浓度波动误差≤0.03%CH₄，输出流量为1000ml/min，输出甲烷浓度0-5%CH₄浓度连续可调，电源电压AC₂₂₀V、消耗功率＜350W。

本例的工作流程如下，见图1。

空气由无油气泵加压，经稳压和稳流后送入配气混合室的喷嘴2，由喷嘴高速喷出，喷入混合室内的异径混合管3的入口，在入口处形成负压区，与由高压瓶7经减压、稳压稳流后输入的甲烷气体迅速混合，在极小的区域内迅速通过爆炸界限，完成危险易爆气体的配制工作，并分两路输出，一路配出的气体质量浓度，由检测仪随机测量显示，另一路输出供使用。

本例的工作路线和设备布置如图3所示。

本例的输出是以空气为背景气的甲烷混合气，背景气由带有安全阀9的无油气泵8提供。经稳压阀11流量调节阀12流量计13送入异径混合管配气混合室14。甲烷气由钢瓶装高压纯甲烷气瓶7提供，由减压阀27减压后输出，经稳压阀26、流量调节阀24、流量计23送入配气室14的喷嘴2，各气路中相应处设置压力表10。配气室中喷嘴周围的负压值为0.002MPa左右，经配气室后混合气进入贮气缸4稳流均化，贮气缸容积8cm³，内径9mm。贮气缸的混合气分流输出，分别送入红外线气体分析仪19和通往被校仪表18的分路，两分路中均设有流量调节阀15、16和流量计20、17。本系统所采用稳压阀均带有逆止功能，稳压精度为0.025MPa，稳流精度为2%，测量仪精度1%，主要用于仪表校验。

工作时，确认各部处于准备工作状态，启动无油气泵，由安全阀维持其最高工作压力，经除水过滤器，稳压阀11、流量调节阀12、流量计13、进入混合器14的喷嘴2。同时高压钢瓶7中的甲烷经减压阀27、稳压阀26、流量调节阀24、流量计23、进入混合器14负压区，经混合器混合后进入贮气缸4，然后分流输出。其输出通道一路经流量调节阀15、流量计20进入红外仪19。另一路经流量调节阀16、流量计17与被校表18接通。在通往红外测定仪的支路中，还有一与红外仪并联的分路，接在流量调节阀15与流量计20之间，再经流量调节阀22与管路接通，此通路可用作联接校验红外仪时所依据的对比样气21的通路。

本设备的混合器为异径混合管结构，见图2，该图将图3中的配气室14和贮气缸4联为一体。其空气入口1直接与空气喷嘴2相通，在喷嘴出口处，喷出的空气流形成负压区，借以与经甲烷入口6处进入的甲烷气体混合，混合中的混合气经异径混合管3和贮气缸4联通，使混合气进一步均化与稳流，经管路5与后续部件联通。

本设备的各部分可以组成钢瓶27、无油气泵8、校验仪28、测量显示仪29和工作台30几个部分或总成，集中在一个工作台上进行工作，完成标准气体配制或仪表校验，即图3中被校表18改作标准气体输出端，为提供标准气体的使用状态。

Claims

1、动态配气装置包括：喷嘴、与喷嘴相联的混合室，混合组分供给源，联接上述部件的管路，管路中联有用于检测流体流动参数的部件、调节管路中流体流动参数的部件，以及各部件联接固定部件，其特征在于：本装置有一个喷嘴(2)，在喷嘴混合作用区内还设有与之配合的异径混合管(3)。

2、如权利要求1所述装置，其特征在于：由喷嘴与异径混合管组成的混合室（14）的容积采取产率相对最小容积原则确定。

3、如权利要求1或2所述装置，其特征在于：在邻近配气混合室（14）前各组分通道中，和在配气混合室后与检测部件（17、20）前的通道中，还设有联于其中的稳压稳流部件（4、11），其中后者含其前后联接管路及部件容积，亦以产率相对最小容积原则确定。

4、如权利要求1或2所述装置，其特征在于：检测部件（13）中含有流动参数相关综合指标、相对指标的测定、指示部件。

5、如权利要求3所述装置，其特征在于：检测部件（13）中含有流动参数相关综合指标、相对指标的测定、指示部件。

6、如权利要求1或2所述装置，其特征在于：在配气混合室之后还设有与通往混合气参数检测部件相并联的另一输出通路（16、17）。

7、如权利要求3所述装置，其特征在于：在配气混合室之后还设有与通往混合气参数检测部件相并联的另一输出通路（16、17）。

8、如权利要求4所述装置，其特征在于：在配气混合室之后还设有与通往混合气参数检测部件相并联的另一输出通路（16、17）。

9、如权利要求5所述装置，其特征在于：在配气混合室之后还设有与通往混合气参数检测部件相并联的另一输出通路（16、17）。

10、如权利要求1或2所述装置，其特征在于：还含有接受相应动态参数检测结果，按预置程序和指令，将产品要求指标与瞬时实际指标进行比较运算后，给出修正指令的微机系统。

11、如权利要求3所述装置，其特征在于：还含有接受相应动态参数检测结果，按预置程序和指令，将产品要求指标与瞬时实际指标进行比较运算后，给出修正指令的微机系统。

12、如权利要求4所述装置，其特征在于：还含有接受相应动态参数检测结果，按预置程序和指令，将产品要求指标与瞬时实际指标进行比较运算后，给出修正指令的微机系统。

13、如权利要求5所述装置，其特征在于：还含有接受相应动态参数检测结果，按预置程序和指令，将产品要求指标与瞬时实际指标进行比较运算后，给出修正指令的微机系统。

14、如权利要求6所述装置，其特征在于：还含有接受相应动态参数检测结果，按预置程序和指令，将产品要求指标与瞬时实际指标进行比较运算后，给出修正指令的微机系统。

15、如权利要求7所述装置，其特征在于：还含有接受相应动态参数检测结果，按预置程序和指令，将产品要求指标与瞬时实际指标进行比较运算后，给出修正指令的微机系统。

16、如权利要求8所述装置，其特征在于：还含有接受相应动态参数检测结果，按预置程序和指令，将产品要求指标与瞬时实际指标进行比较运算后，给出修正指令的微机系统。