CN102913757A - 压力体积自动配气系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种压力体积自动配气系统及其控制方法，包括原料气系统，用于储存原料气；恒温系统，用于提供原料气由液态转化为气态过程中所需的热量，使得原料气温度保持恒定，以减少由温度影响所带来的配气误差；调配系统，在配气过程中采用低压配气，消除高压配气过程中由于气体可压缩性导致的配气误差；储气系统，用于将从上游进入的气体混合均匀并储存；控制系统，用于控制和监视原料气系统、恒温系统、调配系统和储气系统并能及时做出反应。本发明最大程度上经济的解决了配气精度与压力波动，环境温度，系统温度，混气不均之间的矛盾，结构简单、可靠，可以满足各种场所用气要求。

Description

压力体积自动配气系统及其控制方法

技术领域：

本发明涉及一种配气系统及其控制方法，尤指用于燃气电气，燃气供热与沐浴设备企业以及燃气检测部门用于准确连续的同时配置多种不同种类燃气的实验及检测用气的一种压力体积自动配气系统及其控制方法。

背景技术：

目前，我国用的较多的是低压橡胶袋配气，低压湿式储气罐配气，高压干式罐配气，这三种装置是靠容积计量法配气的，其精度一般只能达到W±2％。但是低压橡胶袋配气配气量小，配气和混气时间长，安全性能差；低压湿式储气罐配气系统占地面积大，制造费用较高，气体置换繁琐，配气和混气时间长；高压干式罐配气虽然克服了上述两种缺陷，但是不能满足连续配气要求。此外还有连续式计量法配气，该配气方法可以满足连续用气要求，但是配气精度不高，不能满足高的检验要求。

而欧美，日本等国多数为全自动配气，由中央微机进行解析控制，通过在线的测试仪器提供修正数据，对配制比例进行调整，随时显示各种不同种类燃气的热值和比重的数据。但是，上述配气系统价格昂贵，加上国内单一成分气供应很少，价格也高，因此系统使用局限性很大，不能进行较为广泛的使用。

发明内容：

为了解决上述问题，本发明提供一种经济的、新型的，融合了低压湿式罐配气。高压干式罐配气和连续式计量法配气的优点，并结合了国外微机控制技术的压力体积自动配气系统及其控制方法。

本发明的技术方案为：压力体积自动配气系统，包括原料气系统，其中，包括原料气储存装置、减压阀和截止阀，减压阀和截止阀安装在原料气储存装置的出气口，用于储存原料气；恒温系统，用于提供原料气由液态转化为气态过程中所需的热量，使得原料气温度保持恒定，以减少由温度影响所带来的配气误差；调配系统，在配气过程中采用低压配气，消除高压配气过程中由于气体时压缩性导致的配气误差；储气系统，用于将从上游进入的气体混合均匀并储存；控制系统，用于控制和监视原料气系统、恒温系统、调配系统和储气系统并能及时做出反应。

所述恒温系统包括封闭式储水器，安装在封闭式储水器内的专用盘管，设置在封闭式储水器上的热机、温度计以及温度传感器，专用盘管使高速气流较长时间通过封闭式储水器，以增加其换热效果，温度计用以辅助判断温度传感器的精度。

所述调配系统包括配气灌组，安装在配气灌组进气口的比例阀和安装在配气灌组出气口的出气气控阀，所述配气灌组至少有一组，每组配气灌组均配有比例阀和出气气控阀；所述配气灌组包括至少一个配气灌，配气灌上设置有高精度压力传感器；配气灌的体积大小不统一且不超过0.3m³。

所述配气灌组由两个以上配气灌串接而成，相邻配气灌之间使用体积控制阀进行连接，气流最前端的配气灌设置有出气口。

所述配气灌组由两个以上配气灌并接而成，每个配气灌的进气口安装有进气气控阀，每个配气灌的出气口安装有单向阀。

所述配气灌先通过体积控制阀进行串接，形成串接支路，再由两个以上串接支路进行并接，每个串接支路的首个配气灌的进气口安装有进气气控阀，出气口安装有单向阀，至少有一个串联支路含有两个以上配气灌。

所述储气系统包括至少一组储气罐组，所述储气罐组中包括至少一个储气罐，每个储气罐的进气端安装有混气气控阀，出气端安装有出气阀；所述储气罐组由两个以上的储气罐进行并联；所述储气罐的进气口装有伸入储气罐内部的喷管，喷管上设置有喷嘴，喷管根据深入储气罐的深度不同，其上的喷嘴的密度不同；所述喷嘴的结构采用文丘里管原理进行设置。

所述调配系统与储气系统之间还安装有分配管，分配管连接调配系统的出气口和储气系统的进气口，分配管还连接有真空泵。

所述控制系统的核心是工业控制计算机和数据采集卡，配气罐上的高精度压力传感器通过变送器、数据采集卡将其数据送入工业控制计算机，由控制软件处理后反馈至比例阀、进气气控阀、体积控制阀、出气气控阀和混气气控阀。

压力体积自动配气系统的控制方法，其特征在于：步骤如下，

步骤1，在控制系统中选定需要配置的气体类别，控制系统自动确定所需配气灌组和每组配气灌组所需的配气灌；

步骤2，测试的配气灌压力＜5KPa，检测配气灌是否漏气；测试的配气灌压力≥5KPa，进入步骤3；

步骤3，配气灌中与上次配气类别不一致，真空泵启动抽除配气灌中的余气，然后进入步骤4；配气灌中与上次配气类别一致，直接进入步骤4；

步骤4，配气灌进气进行配气，控制系统控制已选中的配气灌组上游气路的比例阀开启，已选中的配气灌的进气气控阀或体积控制阀开启；

步骤5，控制系统采集配气灌中的压力信号，发出控制指令，对比例阀的开启进行比例调节，配气灌压力达到设定值后，比例阀关闭；

步骤6，配气灌压力≥5KPa，进气气控阀关闭；配气灌压力＜5KPa，进气气控阀打开，然后进入步骤7；

步骤7，气体混合并进行储存，混气气控阀开启，气体通入储气罐中进行混合，至储气罐中的压力值达到设定值5KPa时，该储气罐的混气气控阀关闭。

本发明的有益效果为：提供一种经济的、新型的，融合了压力配气和体积配气的优点，并由微电脑控制，可以准确连续的同时配备多种燃气。最大程度上经济的解决了配气精度与压力波动，环境温度，系统温度，混气不均之间的矛盾，结构简单、可靠，可以满足各种场所用气要求。

附图说明：

图1为本发明的系统结构框图；

图2为本发明的配气原理图；

图3为图2中配气灌组的第一实施例原理图；

图4为图2中配气灌组的第二实施例原理图；

图5为图2中配气灌组的第三实施例原理图；

图6为图2中储气灌组的原理图；

图7为本发明的喷管的结构图；

图8为本发明的喷嘴的结构图；

图9为本发明的控制柜结构图；

图10为本发明配气流程图。

具体实施方式：

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

如图1、2所示，压力体积自动配气系统，包括原料气系统100，其中，包括原料气储存装置110、减压阀120和截止阀130，减压阀120和截止阀130安装在原料气储存装置110的出气口，用于储存原料气；恒温系统200，用于提供原料气由液态转化为气态过程中所需的热量，使得原料气温度保持恒定，以减少由温度影响所带来的配气误差；调配系统300，在配气过程中采用低压配气，消除高压配气过程中由于气体可压缩性导致的配气误差；储气系统400，用于将从上游进入的气体混合均匀并储存；控制系统500，用于控制和监视原料气系统100、恒温系统200、调配系统300和储气系统400并能及时做出反应。恒温系统200包括封闭式储水器210，安装在封闭式储水器内的专用盘管240，设置在封闭式储水器210上的热机220、温度计230以及温度传感器250，专用盘管240使高速气流较长时间通过封闭式储水器210，以增加其换热效果，温度计230用以辅助判断温度传感器250的精度。调配系统300包括配气灌组310，安装在配气灌组310进气口的比例阀320和安装在配气灌组出气口的出气气控阀330，配气灌组310至少有一组，每组配气灌组310均配有比例阀320和出气气控阀330。调配系统300与储气系统400之间还安装有分配管，分配管连接调配系统300的出气口和储气系统400的进气口，分配管还连接有真空泵600。当需要配置另外一种不同于上次类型的气体时，计算机根据需要打开或关闭所需阀门，真空泵600启动，将余气排空，这样使得管道及罐组内杂气尽可能少，从而保证了配气精度。

如图3、4、5所示，配气灌组310包括至少一个配气灌311，配气灌311上设有高精度压力传感器313，配气灌311的体积大小不统一且不超过0.3m3。主要是由于气体的可压缩性，随着压力的增高，其误差增大，为此，在配气过程中采用低压配气(配气压力不大于0.1MPa)，来消除高压配气过程中由于气体可压缩性导致的配气误差；在此基础上，为了进一步消除由于压力差异带来的配气误差，通过不同体积的配气灌使得其配气压力尽可能一致，最大程度的降低了不同配气罐311中气体可压缩性带来的配气误差。

如图3所示，为配气灌组310的第一实施例，配气灌组310由两个以上配气灌311串接而成，相邻配气灌311之间使用体积控制阀312进行连接，气流最前端的配气灌311设置有出气口。

如图4所示，为配气灌组310的第二实施例，配气灌组310由两个以上配气灌311并接而成，每个配气灌311的进气口安装有进气气控阀315，每个配气灌的出气口安装有单向阀314。

如图5所示，为配气灌组310的第三实施例，配气灌311先通过体积控制阀312进行串接，形成串接支路，再由两个以上串接支路进行并接，每个串接支路的首个配气灌311的进气口安装有进气气控阀315，出气口安装有单向阀314，至少有一个串联支路含有两个以上配气灌311。

如图6、7、8所示，储气系统400包括至少一组储气罐组410，储气罐组410中包括至少一个储气罐411，每个储气罐411的进气端安装有混气气控阀412，出气端安装有出气阀414；储气罐组410由两个以上的储气罐411进行并联；储气罐411的进气口装有伸入储气罐411内部的喷管413，喷管413上设置有喷嘴415，喷管413根据深入储气罐411的深度不同，其上的喷嘴415的密度不同，使得混合气在不同的层面以不同的速率喷射而出，对配气罐中已经存在的气体产生较强的扰动，增强气体分子扩散速度，达到混气均匀的目的。喷嘴415的结构采用文丘里管原理进行设置。

如图9所示，由于操作要求，控制系统400和其他系统处于不同的空间位置，整个控制系统原件均置于控制柜18中，其核心是工业控制计算机19和数据采集卡20，配气罐311上的高精度压力传感器313通过变送器21，数据采集卡20将其数据送入工业控制计算机10，控制软件处理后反馈至比例阀320、进气气控阀315、体积控制阀312、出气气控阀330和混气气控阀412，以控制各种阀的开合。开关电源22用以提供低压电源。在运行过程中，控制软件的操作界面能将配气状况通过显示器24实时显示给操作人员，若发生故障，报警指示灯23可以提醒操作人员。

如图10所示，压力体积自动配气系统的控制方法，其特征在于：步骤如下，步骤1，即S1，在控制系统中选定需要配置的气体类别，控制系统自动确定所需配气灌组和每组配气灌组所需的配气灌；

步骤2，即S2，测试的配气灌压力＜5KPa，检测配气灌是否漏气；测试的配气灌压力≥5KPa，进入步骤3；

步骤3，即S3，配气灌中与上次配气类别不一致，真空泵启动抽除配气灌中的余气，然后进入步骤4；配气灌中与上次配气类别一致，直接进入步骤4；

步骤4，即S4，配气灌进气进行配气，控制系统控制已选中的配气灌组上游气路的比例阀开启，已选中的配气灌的进气气控阀或体积控制阀开启；

步骤5，即S5，控制系统采集配气灌中的压力信号，发出控制指令，对比例阀的开启进行比例调节，配气灌压力达到设定值后，比例阀关闭；

步骤6，即S6，配气灌压力≥5KPa，进气气控阀关闭；配气灌压力＜5KPa，进气气控阀打开，然后进入步骤7；

步骤7，即S7，气体混合并进行储存，混气气控阀开启，气体通入储气罐中进行混合，至储气罐中的压力值达到设定值5KPa时，该储气罐的混气气控阀关闭。

本发明的有益效果为：提供一种经济的、新型的，融合了压力配气和体积配气的优点，并由微电脑控制，可以准确连续的同时配备多种燃气。最大程度上经济的解决了配气精度与压力波动，环境温度，系统温度，混气不均之间的矛盾，结构简单、可靠，可以满足各种场所用气要求。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.压力体积自动配气系统，其特征在于：包括

原料气系统，包括原料气储存装置、减压阀和截止阀，减压阀和截止阀安装在原料气储存装置的出气口，用于储存原料气；

恒温系统，用于提供原料气由液态转化为气态过程中所需的热量，使得原料气温度保持恒定，以减少由温度影响所带来的配气误差；

调配系统，在配气过程中采用低压配气，消除高压配气过程中由于气体可压缩性导致的配气误差；

储气系统，用于将从上游进入的气体混合均匀并储存；

控制系统，用于控制和监视原料气系统、恒温系统、调配系统和储气系统并能及时做出反应。

2.根据权利要求1所述的自动配气系统，其特征在于：所述恒温系统包括封闭式储水器，安装在封闭式储水器内的专用盘管，设置在封闭式储水器上的热机、温度计以及温度传感器，专用盘管使高速气流较长时间通过封闭式储水器，以增加其换热效果，温度计用以辅助判断温度传感器的精度。

3.根据权利要求1所述的自动配气系统，其特征在于：所述调配系统包括配气灌组，安装在配气灌组进气口的比例阀和安装在配气灌组出气口的出气气控阀，所述配气灌组至少有一组，每组配气灌组均配有比例阀和出气气控阀；所述配气灌组包括至少一个配气灌，配气灌上设置有高精度压力传感器；配气灌的体积大小不统一且不超过0.3m³。

4.根据权利要求3所述的自动配气系统，其特征在于：所述配气灌组由两个以上配气灌串接而成，相邻配气灌之间使用体积控制阀进行连接，气流最前端的配气灌设置有出气口。

5.根据权利要求3所述的自动配气系统，其特征在于：所述配气灌组由两个以上配气灌并接而成，每个配气灌的进气口安装有进气气控阀，每个配气灌的出气口安装有单向阀。

6.根据权利要求3所述的自动配气系统，其特征在于：所述配气灌先通过体积控制阀进行串接，形成串接支路，再由两个以上串接支路进行并接，每个串接支路的首个配气灌的进气口安装有进气气控阀，出气口安装有单向阀，至少有一个串联支路含有两个以上配气灌。

7.根据权利要求1所述的自动配气系统，其特征在于：所述储气系统包括至少一组储气罐组，所述储气罐组中包括至少一个储气罐，每个储气罐的进气端安装有混气气控阀，出气端安装有出气阀；所述储气罐组由两个以上的储气罐进行并联；所述储气罐的进气口装有伸入储气罐内部的喷管，喷管上设置有喷嘴，喷管根据深入储气罐的深度不同，其上的喷嘴的密度不同；所述喷嘴的结构采用文丘里管原理进行设置。

8.根据权利要求1所述的自动配气系统，其特征在于：所述调配系统与储气系统之间还安装有分配管，分配管连接调配系统的出气口和储气系统的进气口，分配管还连接有真空泵。

9.根据权利要求1所述的自动配气系统，其特征在于：所述控制系统的核心是工业控制计算机和数据采集卡，配气罐上的高精度压力传感器通过变送器、数据采集卡将其数据送入工业控制计算机，由控制软件处理后反馈至比例阀、进气气控阀、体积控制阀、出气气控阀和混气气控阀。

10.压力体积自动配气系统的控制方法，其特征在于：步骤如下，

步骤1，在控制系统中选定需要配置的气体类别，控制系统自动确定所需配气灌组和每组配气灌组所需的配气灌；

步骤2，测试的配气灌压力＜5KPa，检测配气灌是否漏气；测试的配气灌压力≥5KPa，进入步骤3；

步骤3，配气灌中与上次配气类别不一致，真空泵启动抽除配气灌中的余气，然后进入步骤4；配气灌中与上次配气类别一致，直接进入步骤4；

步骤4，配气灌进气进行配气，控制系统控制已选中的配气灌组上游气路的比例阀开启，已选中的配气灌的进气气控阀或体积控制阀开启；

步骤5，控制系统采集配气灌中的压力信号，发出控制指令，对比例阀的开启进行比例调节，配气灌压力达到设定值后，比例阀关闭；

步骤6，配气灌压力≥5KPa，进气气控阀关闭；配气灌压力＜5KPa，进气气控阀打开，然后进入步骤7；

步骤7，气体混合并进行储存，混气气控阀开启，气体通入储气罐中进行混合，至储气罐中的压力值达到设定值5KPa时，该储气罐的混气气控阀关闭。

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