CN107390577A - 容器内气体状态监控方法、装置及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种容器内气体状态监控方法、装置及系统，通过传感器实时监控容器内气体氧含量和气压值，并与预先设定的临界值进行比对，进而执行对应的操作策略，达到实时监控、随时按策略调整的目的，保证了粉末存放的安全。

Description

容器内气体状态监控方法、装置及系统
技术领域
本发明属于电力基础设备领域，尤其涉及到一种容器内气体状态监控方法、装置及系统。
背景技术
粉末冶金产品广泛应用到现代科技中，例如：航天领域、航海领域等。目前对于粉末冶金产品在粉末存放时，大多采用密封容器内充入氮气等惰性气体的方式。
为了保证粉末在低氧正压环境中存储，现有技术中一般由操作人员定期拿着气体检测设备检查容器内气压并补充惰性气体。但是，操作人员对容器内气体情况监测的时效性不强，很有可能在容器发生泄漏很长一段时间才发现问题，不能够及时采取对应策略，增大了容器内粉末氧化的风险。
发明内容
本发明提供了一种容器内气体状态监控方法、装置及系统，用于解决现有人工检测的方式所存在的监测时效性低、容器内粉末氧化风险高的问题。
本发明提供一种容器内气体状态监控方法，其包括以下步骤：
提供一存储有低氧粉末的目标容器，获取所述目标容器内的氧含量值和气压值；
将所述氧含量值与所述气压值别与预先设定的氧含量临界值和气压临界值进行比较，并根据比较结果在预先设定的操作策略表中查找对应的操作指令；
执行该操作指令。
优选的是，所述的容器内气体状态监控方法中，所述操作指令包括：蜂鸣器报警、LED点亮和补充惰性气体。
优选的是，所述的容器内气体状态监控方法中，所述操作策略表中包括：
当氧含量小于氧含量临界值、气压值小于气压临界值时，控制蜂鸣器不工作、LED处于熄灭状态、惰性气体开关阀处于打开状态；
当氧含量小于氧含量临界值、气压值大于气压临界值时，控制蜂鸣器不工作、LED处于熄灭状态、惰性气体开关阀处于关闭状态；
当氧含量大于氧含量临界值、气压值小于气压临界值时，控制蜂鸣器不工作、LED处于点亮状态、惰性气体开关阀处于打开状态；
当氧含量大于氧含量临界值、气压值大于气压临界值时，控制蜂鸣器工作、LED处于点亮状态、惰性气体开关阀处于关闭状态。
本发明还提供一种容器内气体状态监控装置，其包括：
数据获取单元，其用于获取目标容器内的氧含量值和气压值，所述目标容器内存储有低氧粉末；
数据处理单元，其用于将所述氧含量值和所述气压值与预先设定的氧含量临界值和气压临界值进行比较，并根据比较结果在预先设定的操作策略表中查询相对应的操作命令；
执行单元，其用于接收并执行所述操作命令。
本发明还提供一种容器内气体状态监控系统，其包括：
传感器，用于采集目标容器内的氧含量值和气压值，所述目标容器内存储有低氧粉末；
单片机，用于将所述氧含量值和所述气压值与预先设定的氧含量临界值和气压临界值进行比较，并根据比较结果在预先设定的操作策略表中查询相对应的操作命令并执行所述操作命令。
优选的是，所述的容器内气体状态监控系统中，所述传感器为氧化锆或氧化钛式氧气传感器，和压敏硅膜式气压传感器。
优选的是，所述的容器内气体状态监控系统中，所述单片机为Arduino pro mini单片机。
本发明提供一种容器内气体状态监控方法、装置及系统，通过传感器实时监控容器内气体氧含量和气压值，并与预先设定的临界值进行比对，进而执行对应的操作策略，达到实时监控、随时按策略调整的目的，保证了粉末存放的安全。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明提供的容器内气体状态监控方法的一个实施例的流程图；
图2为本发明提供的容器内气体状态监控装置的一个实施例的结构示意图；
图3为本发明提供的容器内气体状态监控系统的一个实施例中的单片机接线示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
如图1所示，本发明提供一种容器内气体状态监控方法，其包括以下步骤：
提供一存储有低氧粉末的目标容器，获取所述目标容器内的氧含量值和气压值；
将所述氧含量值与所述气压值别与预先设定的氧含量临界值和气压临界值进行比较，并根据比较结果在预先设定的操作策略表中查找对应的操作指令；
执行该操作指令。
氧含量(PPM)的实验测定过程：
将一定质量的粉末铺开存放在不同氧含量环境中，通过测氧仪监控实验过程中氧含量，存放时间T为(工艺要求的存放时间t*130％)，达到存放时间T后，将该粉末压制成毛坯，烧结后测试毛坯性能和氧含量，选取性能和氧含量符合品质要求的存放环境氧含量最高的一个氧含量，作为氧含量临界值。
其次，介绍气压临界值(MPa)的实验测定过程：
气压临界值为在容器内充入惰性气体，达到氧含量临界值/130％时的容器内气压。
例如，现有一批低氧NdFeB粉末，工艺要求的存放时间为48h，性能要求Br≥12.8kGs；Hcj≥17.5kOe；O％≤2500PPM。
分别取400g粉末摊开放置于氧含量5000PPM、10000PPM、20000PPM、30000PPM、50000PPM的手套箱中，手套箱密封，并有测氧仪监控内部氧含量。
将5组粉末放置48h*130％＝62h，过程中保证手套箱内的氧含量与设定值差异≤1000PPM，62h后取出粉末压制成为同一规格的毛坯块，经过烧结工序后取样测试对应不同存储环境的毛坯磁性能和氧含量，
列出的结果表格如下：
环境氧含量(PPM) Br(kGs) Hcj(kOe) 毛坯氧含量(PPM)
5000 13.1 18.4 900
10000 13.07 18.4 1900
20000 12.95 18.4 2400
30000 12.92 18.2 2600
50000 12.73 17.7 3000
根据性能要求，选定氧含量临界值为：20000PPM。
根据选定的氧含量临界值，向存放容器充入惰性气体排氧后将容器密封，持续充入惰性气体，过程中使用测氧仪监控容器内氧含量，容器内氧含量达到氧含量临界值20000/130％时，停止充入惰性气体，使用手持式气压表测出当前的容器内气压为0.08MPa。
所述的容器内气体状态监控方法中，所述操作指令包括：蜂鸣器报警、LED点亮和补充惰性气体。
所述的容器内气体状态监控方法中，所述操作策略表如表1所示，
氧含量情况 ＜临界值 ＜临界值 ＞临界值 ＞临界值
压力情况 ＜临界值 ＞临界值 ＜临界值 ＞临界值
蜂鸣器 不响 不响 不响 响
LED 灭 灭 亮 亮
电磁阀 开 关 开 关
表1
当氧含量小于氧含量临界值、气压值小于气压临界值时，控制蜂鸣器不工作(也即蜂鸣器不响)、LED处于熄灭状态、惰性气体开关阀处于打开状态(开关阀处于打开状态时，持续向容器内补充惰性气体)。
当氧含量小于氧含量临界值、气压值大于气压临界值时，控制蜂鸣器不工作、LED处于熄灭状态、惰性气体开关阀处于关闭状态。
当氧含量大于氧含量临界值、气压值小于气压临界值时，控制蜂鸣器不工作、LED处于点亮状态、惰性气体开关阀处于打开状态。
当氧含量大于氧含量临界值、气压值大于气压临界值时，控制蜂鸣器工作、LED处于点亮状态、惰性气体开关阀处于关闭状态。
如图2所示，本发明还提供一种容器内气体状态监控装置，其包括：
数据获取单元，其用于获取目标容器内的氧含量值和气压值，所述目标容器内存储有低氧粉末；
数据处理单元，其用于将所述氧含量值和所述气压值与预先设定的氧含量临界值和气压临界值进行比较，并根据比较结果在预先设定的操作策略表中查询相对应的操作命令；
执行单元，其用于接收并执行所述操作命令。
本发明还提供一种容器内气体状态监控系统，其包括：
传感器，用于采集目标容器内的氧含量值和气压值，所述目标容器内存储有低氧粉末；
单片机，用于将所述氧含量值和所述气压值与预先设定的氧含量临界值和气压临界值进行比较，并根据比较结果在预先设定的操作策略表中查询相对应的操作命令并执行所述操作命令，其与设置在目标容器内的传感器通信连接。
所述的容器内气体状态监控系统中，所述传感器为氧化锆或氧化钛式氧气传感器，和压敏硅膜式气压传感器。
所述的容器内气体状态监控系统中，所述单片机为Arduino pro mini单片机。
如图3所示，氧含量传感器301和气压传感器302安装于存放容器300内，与存放容器300内部腔体联通，存放容器内存储有粉末。
两个传感器的输入接口与单片机303的5V接口连接，获取正电压，gnd接口与单片机303的gnd接口连接，氧含量传感器301的out接口与单片机403的模拟输入0接口连接，气压传感器302的out接口与单片机303的模拟输入1接口连接。
惰性气体开关电磁阀304、蜂鸣器305、LED灯306分别连接于单片机303的数字接口10、12、11上，在单片机程序中将这三个数字接口设为输出模式，根据程序设定，不同的氧含量和气压输入情况会使三个接口输出高、低电平，使得蜂鸣器报警或者不报警、LED灯亮或者不亮、电磁阀接通或者关闭。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (7)

1.容器内气体状态监控方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供一存储有低氧粉末的目标容器，获取所述目标容器内的氧含量值和气压值；
将所述氧含量值与所述气压值别与预先设定的氧含量临界值和气压临界值进行比较，并根据比较结果在预先设定的操作策略表中查找对应的操作指令；
执行该操作指令。
2.如权利要求1所述的容器内气体状态监控方法，其特征在于，所述操作指令包括：蜂鸣器报警、LED点亮和补充惰性气体。
3.如权利要求1所述的容器内气体状态监控方法，其特征在于，所述操作策略表中包括：
当氧含量小于氧含量临界值、气压值小于气压临界值时，控制蜂鸣器不工作、LED处于熄灭状态、惰性气体开关阀处于打开状态；
当氧含量小于氧含量临界值、气压值大于气压临界值时，控制蜂鸣器不工作、LED处于熄灭状态、惰性气体开关阀处于关闭状态；
当氧含量大于氧含量临界值、气压值小于气压临界值时，控制蜂鸣器不工作、LED处于点亮状态、惰性气体开关阀处于打开状态；
当氧含量大于氧含量临界值、气压值大于气压临界值时，控制蜂鸣器工作、LED处于点亮状态、惰性气体开关阀处于关闭状态。
4.容器内气体状态监控装置，其特征在于，包括：
数据获取单元，其用于获取目标容器内的氧含量值和气压值，所述目标容器内存储有低氧粉末；
数据处理单元，其用于将所述氧含量值和所述气压值与预先设定的氧含量临界值和气压临界值进行比较，并根据比较结果在预先设定的操作策略表中查询相对应的操作命令；
执行单元，其用于接收并执行所述操作命令。
5.容器内气体状态监控系统，其特征在于，包括：
传感器，用于采集目标容器内的氧含量值和气压值，所述目标容器内存储有低氧粉末；
单片机，用于将所述氧含量值和所述气压值与预先设定的氧含量临界值和气压临界值进行比较，并根据比较结果在预先设定的操作策略表中查询相对应的操作命令并执行所述操作命令。
6.如权利要求5所述的容器内气体状态监控系统，其特征在于，所述传感器为氧化锆或氧化钛式氧气传感器，和压敏硅膜式气压传感器。
7.如权利要求5所述的容器内气体状态监控系统，其特征在于，所述单片机为Arduinopro mini单片机。
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