CN107597016A - 一种高精度标准气体动态混配系统及配比精度控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种高精度标准气体动态混配系统及配比精度控制方法，所述的系统由原料气输送、电气控制、DCS/PLC组态实时控制、抽真空系统四部分构成；所述的原料气输送部分包括：多个与集装汇流排储气装置连接的原料组分气输入端口、平衡气输入端口，原料组分气输入端口和平衡气输入端口分别相接各自的压力表和高纯气体过滤装置；所述电气控制和DCS/PLC组态实时控制部分包括设置在原料组分气输送管路上的组分气质量流量控制器、计量电子天平、DCS/PLC组态控制器以及输送管路上的气动隔膜阀，所述的组分气质量流量控制器反馈组分气流率信息，所述的DCS/PLC组态控制器连接压力传感器和温度传感器并作为信号反馈点，以组分气充装压力和充装质量作为模糊PID反馈控制输入参数；它适用于工业化标准气生产，具有配制精度相对误差小、标准气配制合格率高等特点。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种高精度标准气体的动态混配系统及配比精度控制方法，具体来说是通过该配气装置和相应的控制方法来动态实现各种高要求标准气体的配制，即用已知浓度的原料气与稀释气按气体质量和充装压力双向校准原则，依次充入到钢瓶中，实现合格标准气的配制。
背景技术
目前，工业级别标准气配制方法主要有两种：一次配制法和中间气稀释法。一次配制法是把计算所得的组分气量加入规定容积的钢瓶容器中，再充入平衡气体，混匀制得。标准气所加组分气量可根据标准气浓度、压力和温度计算得到。但是由于标准气浓度一般较低，特别是配制ppm级浓度标准气时，由于目前设备多为人工操作、自动化程度不高等原因，常常导致标准气中各组分气配比精度存在较大相对误差。
对于标准气用量较大场合或工业级标准气生产，一次配制法由于配气精度低、设备自动化程度低等原因无法满足生产要求，需要采用中间气稀释法。中间气稀释法通过纯组分气配比稀释成百分比中间稀释气，然后以百分比中间稀释气作为原料气再次配比，得到满足要求的标准气。中间气稀释法能批量生产合格标准气，废品率低，尤其适用于配制ppm级标准气。但是，由于现有中间气稀释标准气配制设备自动化程度不高、且对操作工人的依赖性较强，标准气配制合格率随着生产排班变化有较大起伏，因此限制了中间气稀释法工业化生产标准气。
发明内容
本发明的目的在于针对目前标准气配制技术存在的问题，提供一种适用于工业化标准气生产、配制精度相对误差小、标准气配制合格率高的高精度标准气体动态混配系统及配比精度控制方法。
为实现本发明的目的，本发明所述的一种高精度标准气体动态混配系统，由原料气输送、电气控制、DCS/PLC组态实时控制、抽真空系统四部分构成；
所述的原料气输送部分包括：多个与集装汇流排储气装置短距离连接的原料组分气输入端口、平衡气输入端口，原料组分气输入端口和平衡气输入端口分别相接各自的压力表和高纯气体过滤装置；
电气控制和DCS/PLC组态实时控制部分包括设置在原料组分气输送管路上的组分气质量流量控制器MFC、计量电子天平、DCS/PLC组态控制器以及输送管路上的气动隔膜阀，所述的组分气质量流量控制器MFC反馈组分气流率，所述的DCS/PLC组态控制器连接压力传感器和温度传感器并作为信号反馈点，以组分气质量流率和充装质量作为模糊PID反馈控制输入参数；DCS/PLC组态控制器模糊PID控制策略分别控制质量流量控制器MFC和输送管路上的气动隔膜阀，并通过原料气充装压力和充入钢瓶气体质量两个输入参数控制质量流量控制器MFC和输送管路上的气动隔膜阀动作；
抽真空系统部分包括真空泵、真空电阻规、原料气安全排放口和真空切断阀，在输送管路的前部、中部和充装端部分别设置有真空抽口，并通过真空电阻规测量输送管路的真空度，并由所述真空电阻规输出信号控制真空切断阀动作，进行系统间歇抽真空。
作为优选：所述的原料气输送部分还包括一用于补偿充装管道的应力对配气精度影响的、主要由一毛细螺旋盘管构成的充装管路反应力装置；所述的毛细螺旋盘管连接在原料气输送管路与钢瓶快插接头之间的充装管路上，并通过托架和盘管悬臂固定安装在钢化玻璃盒子内；
所述的计量电子天平也设置在钢化玻璃盒子内，所述钢化玻璃盒子的底部加装有保证电子天平称量精度的防震地基；
所述计量电子天平称量钢瓶内充装气体质量并与钢瓶充装压力传感器同时接入模糊PID控制策略，并由模糊PID控制策略以原料气充装压力和充入钢瓶气体质量作为两个模糊PID运算输入参数，PID输出参数控制相连在气体输送管路上的质量流量控制器MFC和输送管路上的气动隔膜阀动作；
所述原料气安全排放口包括单向止回阀、安全阀和气动隔膜阀；
所述真空电阻规通过继电器干触点控制真空切断阀动作。
作为优选：所述的防震地基包括侧边通过密封边套固定在钢化玻璃盒子内的吸震液体阻尼层，在该吸震液体阻尼层下部通过支承隔板用垂直刚性支撑安置在钢化玻璃盒子底部，在所述垂直刚性支撑上面配置有抗震弹簧，并在垂直刚性支撑之间还横向相接有水平支承；
所述的毛细螺旋盘管通过VCR接头插接在钢瓶的快插接头上；
所述的DCS/PLC组态控制器至少通过RS485现场通讯连接所述的质量流量控制器MFC和气动隔膜阀。
一种利用所述高精度标准气体动态混配系统进行配比精度控制方法，所述高精度标准气体的配制过程依次是：系统管道内空气置换、输送管道抽真空、组分气充装、输送管路抽真空、平衡气调整钢瓶压力；所述的配比精度控制方法是：
首先根据气源性质、组分浓度要求和钢瓶处理情况设置本发明配气系统的工作参数；
当原料气为高纯气体时，DCS/PLC组态控制器实时控制界面中只需要输入配置组分目标浓度即可；通过模糊PID控制策略生成基于充装压力和钢瓶质量的无量纲输入参数；经过模糊控制策略输出质量流量控制器MFC控制参数。
当原料气为中间稀释气时，DCS/PLC组态控制器实时控制界面中需要同时输入原料气组分浓度和配制组分目标浓度；每一组分气体充装前，系统管道抽真空至真空度不大于1Pa，真空度由真空电阻规触点信号控制，DCS/PLC组态控制器实时监控真空度，当达到要求真空度后抽真空气动隔膜阀关闭；
设置好配气系统的工作参数后，系统根据编制的模糊PID控制策略代码自动生产控制参数，然后按步骤进入标准气配制流程。
作为优选：系统启动时，用平衡气置换系统管道内空气3～5次，每次置换时间2分钟左右，每次置换后需抽真空，由DCS/PLC组态控制器控制系统的真空度；每种组分气体充装完成后，均需要系统管道抽真空。
质量流量控制器MFC根据DCS/PLC组态控制器的模糊PID控制策略输出参数动作，通过充装压力和钢瓶质量调整组分气体充装速率，保证配制标准气组分浓度满足使用要求。
作为优选：所述气体充装顺序为分压小的组分气优先充装，饱和蒸汽压小的组分气优先充装，钢瓶总压由饱和蒸气压小的组分气分压决定；
系统管道气体排空管路，当某一组分气充装完成后，由单向阀和排空阀将管道内多余的气体排放到大气中；当用平衡气置换系统管道内空气时，排放阀可作为废气排放口。
本发明不仅能用原料气高效配制ppm级浓度的标准气，而且所得标准气组分误差相对传统配气装置较小，并且配气速度较快，能够实现标准气的工业化生产；针对ppm级标准气组分误差控制困难，设计了模糊PID控制策略，通过钢瓶充装压力反馈和钢瓶充装气体质量反馈来控制气体速率；采用DCS/PLC控制，具有简明良好的人机组态交互界面，在配气过程中模糊PID控制策略进行实时计算，并对系统误差进行自动补偿，从而提高了标准气配气准确度。
附图说明
图1为本发明构成示意图；
图2为图1中反管路应力结构示意图；
图3为图1中钢化玻璃盒子抗震结构示意图；
图4为本发明电气控制部分结构组成框图；
图5为本发明配比精度控制方法流程框图。
具体实施方式
下面将结合附图及具体实施例对本发明作详细的介绍：图1所示，本发明一种高精度标准气体动态混配系统，由原料气输送、电气控制、DCS/PLC组态实时控制、抽真空系统四部分构成；
所述的原料气输送部分包括：多个与集装汇流排储气装置28短距离连接的原料组分气输入端口1、2、3、4、5、平衡气输入端口7、8；图中所示，原料组分气输入端口共有5个，平衡气输入端口共有2个，它们分别相接各自的压力表和高纯气体过滤装置8、9、10、11、12、13、14；
抽真空系统部分包括真空泵27、真空电阻规、原料气安全排放口16和真空切断阀，在输送管路的前部、中部和充装端部分别设置有真空抽口，并通过真空电阻规测量输送管路的真空度，并由所述真空电阻规输出信号控制真空切断阀动作，进行系统间歇抽真空。
图1中还包括：输送管路空气置换减压阀18，真空压力传感器20；
所述的原料气输送部分还包括一用于补偿充装管道的应力对配气精度影响的、主要由一毛细螺旋盘管29构成的充装管路反应力装置22；结合图2所示，所述的毛细螺旋盘管29连接在原料气输送管路30与钢瓶快插接头31之间的充装管路上，并通过托架和盘管悬臂33固定安装在钢化玻璃盒子25内；所述的托架由进气悬臂固定装置32和应力补偿弹簧34构成；所述的毛细螺旋盘管29通过VCR接头35插接在钢瓶的快插接头31上。
图3所示，所述的计量电子天平24也设置在钢化玻璃盒子25内，所述钢化玻璃盒子25的底部加装有保证电子天平称量精度的防震地基；所述的防震地基包括侧边通过密封边套36固定在钢化玻璃盒子25内的吸震液体阻尼层37，在该吸震液体阻尼层37下部通过支承隔板38用垂直刚性支撑39安置在钢化玻璃盒子25底部，在所述垂直刚性支撑39上面配置有抗震弹簧40，并在垂直刚性支撑39之间还横向相接有水平支承41；
所述计量电子天平24称量钢瓶内充装气体质量并与钢瓶充装压力传感器21同时接入模糊PID控制策略42，并由模糊PID控制策略42以原料气充装压力和充入钢瓶气体质量作为两个模糊PID运算输入参数，PID输出参数控制相连在气体输送管路上的质量流量控制器17和输送管路上的气动隔膜阀44动作；
所述原料气安全排放口包括单向止回阀15、安全阀和气动隔膜阀19；
所述真空电阻规43通过继电器干触点控制真空切断阀动作。
图4所示，电气控制和DCS/PLC组态实时控制部分包括设置在原料组分气输送管路30上的组分气质量流量控制器17、计量电子天平24、DCS/PLC组态控制器45以及输送管路上的气动隔膜阀44，所述的组分气质量流量控制器17内设有压力传感器和温度传感器，所述的DCS/PLC组态控制器45连接压力传感器和温度传感器并作为信号反馈点，对组分气质量流率和充装质量双参数进行PID反馈控制；与DCS/PLC组态控制器45连接的模糊PID控制策略42分别与控制质量流量控制器17和输送管路上的气动隔膜阀44连接，并通过原料气充装压力和充入钢瓶气体质量两个输入参数控制质量流量控制器17和输送管路上的气动隔膜阀44动作；
所述的DCS/PLC组态控制器45至少通过RS485现场通讯连接所述的质量流量控制器17和模糊PID控制策略42。
图5所示，一种利用所述高精度标准气体动态混配系统进行配比精度控制方法，所述高精度标准气体的配制过程依次是：系统管道内空气置换、输送管道抽真空、组分气充装、输送管路抽真空、平衡气调整钢瓶压力；其特征在于所述的配比精度控制方法是：
首先根据气源性质、组分浓度要求和钢瓶处理情况设置本发明配气系统的工作参数；
当原料气为高纯气体时，DCS/PLC组态控制器实时控制界面中只需要输入配置组分目标浓度即可；通过模糊PID控制策略生成基于充装压力和钢瓶质量的无量纲输入参数；经过模糊控制策略输出质量流量控制器（MFC）控制参数。
当原料气为中间稀释气时，DCS/PLC组态控制器实时控制界面中需要同时输入原料气组分浓度和配制组分目标浓度；每一组分气体充装前，系统管道抽真空至真空度不大于1Pa，真空度由真空电阻规触点信号控制，DCS/PLC组态控制器实时监控真空度，当达到要求真空度后抽真空气动隔膜阀关闭；
设置好配气系统的工作参数后，系统根据编制的模糊PID控制策略代码自动生产控制参数，然后按步骤进入标准气配制流程。
系统启动时，用平衡气置换系统管道内空气3～5次，每次置换时间2分钟左右，每次置换后需抽真空，由DCS/PLC组态控制器控制系统的真空度；每种组分气体充装完成后，均需要系统管道抽真空。
质量流量控制器（MFC）根据DCS/PLC组态控制器的模糊PID控制策略输出参数动作，通过充装压力和钢瓶质量调整组分气体充装速率，保证配制标准气组分浓度满足使用要求。
所述气体充装顺序为分压小的组分气优先充装，饱和蒸汽压小的组分气优先充装，钢瓶总压由饱和蒸气压小的组分气分压决定；
系统管道气体排空管路，当某一组分气充装完成后，由单向阀和排空阀将管道内多余的气体排放到大气中；当用平衡气置换系统管道内空气时，排放阀可作为废气排放口。
实施例：
图1所示为本发明高精度标准气体动态混配系统构成示意图，图中各序号所示组成部分的明晰如下：1、原料组分气Ⅰ输入端口；2、原料组分气Ⅱ输入端口；3、原料组分气Ⅲ输入端口；4、原料组分气Ⅳ输入端口；5、原料组分气Ⅴ输入端口；6、平衡气Ⅰ输入端口；7、平衡气Ⅱ输入端口； 8、原料组分气Ⅰ过滤器；9、原料组分气Ⅱ过滤器；10、原料组分气Ⅲ过滤器；11、原料组分气Ⅳ过滤器；12、原料组分气Ⅴ过滤器；13、平衡气Ⅰ过滤器；14、平衡气Ⅱ过滤器； 15、管道排气单向阀；16、管道气体排放口；17、质量流量控制器MFC；18、输送管道空气置换减压阀；19、真空泵入口气动隔膜阀；20、真空压力传感器；21、钢瓶充装压力传感器；22、充装口反管路应力装置；23、系统压力传感器；24、高精度电子天平；25、钢化玻璃盒子；26、钢瓶质量输出模块；27、系统真空泵；28集装汇流排储气装置。
如图1所示，本发明所述的高精度标准气体动态混配系统及配比精度控制包括原料气输送、电气控制、DCS/PLC组态实时控制、抽真空系统；其中，原料气输送部分包括原料组分气Ⅰ输入端口，2、原料组分气Ⅱ输入端口，3、原料组分气Ⅲ输入端口，4、原料组分气Ⅳ输入端口，5、原料组分气Ⅴ输入端口，6、平衡气Ⅰ输入端口，7、平衡气Ⅱ输入端口， 8、原料组分气Ⅰ过滤器，9、原料组分气Ⅱ过滤器，10、原料组分气Ⅲ过滤器，11、原料组分气Ⅳ过滤器，12、原料组分气Ⅴ过滤器，13、平衡气Ⅰ过滤器，14、平衡气Ⅱ过滤器，22、充装管路反应力装置，28、集装汇流排储气装置。原料气和平衡气输入端口与集装汇流排储气装置短距离连接，28、集装汇流排储气装置内设有压力和温度监测点，通过压力和温度调整原料气供给流速；15、管道排气单向阀，16、管道气体排放口，用于系统管道高压余气排空和管道安全泄压；18、输送管道空气置换减压阀用于平衡气置换管道内空气等杂质气体。22.充装管路反应力装置用于补偿充装管道的应力对配气精度的影响。原料气经减压后通过质量流量控制器控制充入钢瓶的流速。充装管路反应力装置出口与快插接头VCR连接。
如图2所示，充装管路反应力装置22包括进气悬臂固定装置、应力补偿弹簧、进气悬臂、柔性螺旋毛细管、VCR接头、快插接头组成，其中应力补偿弹簧和柔性螺旋毛细管用来抵消充装接头的管道应力。气体输送管道通过进气悬臂固定装置与钢化玻璃盒子连接。
如图3所示，钢化玻璃盒子25使电子台称与外界环境隔离，保证钢瓶质量称量的准确性。外罩钢化玻璃排除环境空气流动对电子天平的干扰。钢化玻璃盒子设置有吸震结构，可以隔断外部震源。吸震结构包括吸震液体阻尼，支承隔板。抗震弹簧，支承隔板刚性支撑，密封边套等。抗震弹簧能够吸收一部分低频外部震动，形成第一层吸震带；液体阻尼可吸收大部分剩余高频震动波，形成第二层吸震带。通过两次滤震保证了电子天平称量质量数据的准确性。
如图3所示，吸震液体阻尼为一种具有合适弹性模量和动力粘度的液体介质，通过液体分子之间内摩擦作用消耗震动波，从而大幅减小震动能量。
参见图4，本发明电气控制和DCS/PLC组态实时控制部分包括质量流量控制器（MFC）17，压力传感器20、21，真空电阻规、电子天平24及质量反馈26，气动隔膜阀控制气路电磁阀组，DCS/PLC组态控制界面，模糊PID反馈控制策略。其中DCS/PLC组态界面具有简洁、易操作的特点，模糊PID控制策略以压力传感器21和电子天平24反馈信号26为输入参数，以质量流量控制器17为输出控制对象，通过压力21、钢瓶气体质量26双参数修正气体充装速率。
参见图4，真空电阻规27触发信号控制系统抽真空，真空电阻规27测量值低于预设值时，DCS/PLC组态控制切断气动隔膜阀19。
如图5所示，工作时，首先根据气源性质、组分浓度要求和钢瓶处理情况设置本发明配气系统的工作参数。
当原料气为高纯气体时，DCS/PLC组态实时控制界面中只需要输入配置组分目标浓度即可。通过设计的计算机模糊PID控制策略模块生成基于充装压力和钢瓶质量的无量纲输入参数。经过模糊控制策略输出质量流量控制器（MFC）控制参数。
当原料气为中间稀释气时，DCS/PLC组态实时控制界面中需要同时输入原料气组分浓度和配制组分目标浓度。每一组分气体充装前，系统管道抽真空至真空度不大于1Pa，真空度由真空电阻规27触点信号控制，DCS/PLC组态实时监控真空度，当达到要求真空度后抽真空气动隔膜阀关闭。
设置好配气系统的工作参数后，系统根据编制的模糊PID控制策略代码自动生产控制参数，然后按步骤进入标准气配制流程。
如图5所示，系统启动时，用平衡气置换系统管道内空气3～5次，每次置换时间2分钟左右；每次置换后需抽真空，由DCS/PLC控制系统真空度。每种组分气体充装完成后，均需要系统管道抽真空。
质量流量控制器17根据DCS/PLC的模糊PID控制策略输出参数动作，通过充装压力和钢瓶质量调整组分气体充装速率，保证配制标准气组分浓度满足使用要求。
本发明一种高精度标准气体动态混配系统及配比精度控制的原料气体充装顺序为分压小的组分气优先充装，饱和蒸汽压小的组分气优先充装；钢瓶总压由饱和蒸气压小的组分气分压决定
本发明一种高精度标准气体动态混配系统及配比精度控制设置有系统管道气体排空管路，当某一组分气充装完成后，由单向阀15和排空阀16将管道内多余的气体排放到大气中；当用平衡气置换系统管道内空气时，排放阀16可作为废气排放口。
Claims (6)
1.一种高精度标准气体动态混配系统，由原料气输送、电气控制、DCS/PLC组态实时控制、抽真空系统四部分构成；其特征在于：
所述的原料气输送部分包括：多个与集装汇流排储气装置连接的原料组分气输入端口、平衡气输入端口，原料组分气输入端口和平衡气输入端口分别相接各自的压力表和高纯气体过滤装置；
电气控制和DCS/PLC组态实时控制部分包括设置在原料组分气输送管路上的组分气质量流量控制器（MFC）、计量电子天平、DCS/PLC组态控制器以及输送管路上的气动隔膜阀，所述的组分气质量流量控制器（MFC）反馈组分气流率信息，所述的DCS/PLC组态控制器连接压力传感器和温度传感器并作为信号反馈点，以组分气充装压力和充装质量作为模糊PID反馈控制输入参数； DCS/PLC组态控制器模糊PID控制策略分别连接质量流量控制器（MFC）和输送管路上的气动隔膜阀，并通过原料气充装压力和充入钢瓶气体质量两个输入参数控制质量流量控制器（MFC）和输送管路上的气动隔膜阀动作；
抽真空系统部分包括真空泵、真空电阻规、原料气安全排放口和真空切断阀，在输送管路的前部、中部和充装端部分别设置有真空抽口，并通过真空电阻规测量输送管路的真空度，并由所述真空电阻规输出信号控制真空切断阀动作，进行系统间歇抽真空。
2.根据权利要求1所述的高精度标准气体动态混配系统，其特征在于所述的原料气输送部分还包括一用于补偿充装管道的应力对配气精度影响的、主要由一毛细螺旋盘管构成的充装管路反应力装置；所述的毛细螺旋盘管连接在原料气输送管路与钢瓶快插接头之间的充装管路上，并通过托架和盘管悬臂固定安装在钢化玻璃盒子内；
所述的计量电子天平也设置在钢化玻璃盒子内，所述钢化玻璃盒子的底部加装有保证电子天平称量精度的防震地基；
所述计量电子天平称量钢瓶内充装气体质量并与钢瓶充装压力传感器同时接入模糊PID控制策略，并由模糊PID控制策略以原料气充装压力和充入钢瓶气体质量作为两个模糊PID运算输入参数，模糊PID输出参数控制相连在气体输送管路上的质量流量控制器（MFC）和输送管路上的气动隔膜阀动作；
所述原料气安全排放口包括单向止回阀、安全阀和气动隔膜阀；
所述真空电阻规通过继电器干触点控制真空切断阀动作。
3.根据权利要求2所述的高精度标准气体动态混配系统，其特征在于所述的防震地基包括侧边通过密封边套固定在钢化玻璃盒子内的吸震液体阻尼层，在该吸震液体阻尼层下部通过支承隔板用垂直刚性支撑安置在钢化玻璃盒子底部，在所述垂直刚性支撑上面配置有抗震弹簧，并在垂直刚性支撑之间还横向相接有水平支承；
所述的毛细螺旋盘管通过VCR接头插接在钢瓶的快插接头上；
所述的DCS/PLC组态控制器至少通过RS485现场通讯连接所述的质量流量控制器（MFC）和气动隔膜阀。
4.一种利用权利要求1或2所述高精度标准气体动态混配系统进行配比精度控制方法，所述高精度标准气体的配制过程依次是：系统管道内空气置换、输送管道抽真空、组分气充装、输送管路抽真空、平衡气调整钢瓶压力；其特征在于所述的配比精度控制方法是：
首先根据气源性质、组分浓度要求和钢瓶处理情况设置本发明配气系统的工作参数；
当原料气为高纯气体时，DCS/PLC组态控制器实时控制界面中只需要输入配置组分目标浓度即可；通过模糊PID控制策略生成基于充装压力和钢瓶质量的无量纲输入参数；经过模糊控制策略输出质量流量控制器（MFC）控制参数，当原料气为中间稀释气时，DCS/PLC组态控制器实时控制界面中需要同时输入原料气组分浓度和配制组分目标浓度；每一组分气体充装前，系统管道抽真空至真空度不大于1Pa，真空度由真空电阻规触点信号控制，DCS/PLC组态控制器实时监控真空度，当达到要求真空度后抽真空切断阀关闭；
设置好配气系统的工作参数后，系统根据编制的模糊PID控制策略代码自动生产控制参数，然后按步骤进入标准气配制流程。
5.根据权利要求3所述的利用高精度标准气体动态混配系统进行配比精度控制方法，其特征在于系统启动时，用平衡气置换系统管道内空气3～5次，每次置换时间2分钟左右，每次置换后需抽真空，由DCS/PLC组态控制器控制系统的真空度；每种组分气体充装完成后，均需要系统管道抽真空，质量流量控制器（MFC）根据DCS/PLC组态控制器的模糊PID控制策略输出参数动作，通过充装压力和钢瓶质量调整组分气体充装速率，保证配制标准气组分浓度满足使用要求。
6.根据权利要求3或4所述的利用高精度标准气体动态混配系统进行配比精度控制方法，其特征在于所述气体充装顺序为分压小的组分气优先充装，饱和蒸汽压小的组分气优先充装，钢瓶总压由饱和蒸气压小的组分气分压决定；
系统管道气体排空管路，当某一组分气充装完成后，由单向阀和排空阀将管道内多余的气体排放到大气中；当用平衡气置换系统管道内空气时，排放阀可作为废气排放口。
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Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108415363A (zh) * | 2018-05-29 | 2018-08-17 | 杭州杭氧股份有限公司 | 一种可移动式高精度混合配气装置 |
| CN109200964A (zh) * | 2018-09-10 | 2019-01-15 | 大连理工大学 | 基于软测量的间歇聚丙烯装置氢气补料自动化控制方法 |
| CN110441474A (zh) * | 2019-07-15 | 2019-11-12 | 中国船舶重工集团公司第七一八研究所 | 一种便携式氢氧校准装置及方法 |
| CN111122797A (zh) * | 2020-01-19 | 2020-05-08 | 防灾科技学院 | 一种定值三元混合标准气体的制作系统及方法 |
| CN111167325A (zh) * | 2020-01-19 | 2020-05-19 | 防灾科技学院 | 一种定值三元混合标准气体制作的控制方法 |
| CN111185106A (zh) * | 2020-01-24 | 2020-05-22 | 杭州制氧机集团股份有限公司 | 一种用来混配高精度、低不确定度二元标准气体的装置及其方法 |
| CN111744423A (zh) * | 2019-03-29 | 2020-10-09 | 中国石油天然气股份有限公司 | 标准混合气体的制备装置及制备方法 |
| CN112649560A (zh) * | 2019-10-12 | 2021-04-13 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种气体排放模拟系统 |
| CN114040808A (zh) * | 2019-03-13 | 2022-02-11 | 梅托克斯技术公司 | 用于薄膜沉积的固体前体进料系统 |
| CN114813137A (zh) * | 2022-04-11 | 2022-07-29 | 哈尔滨工程大学 | 一种定容弹进排气可控换气瓶系统 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1888515A (zh) * | 2006-07-28 | 2007-01-03 | 周玉成 | 一种标准气体的动态配制系统 |
| CN102698645A (zh) * | 2012-05-30 | 2012-10-03 | 山西科致成科技有限公司 | 标准气体自动配比系统 |
| CN204429223U (zh) * | 2014-12-17 | 2015-07-01 | 大连光明特种气体有限公司 | 高精度标准气体配气装置 |
| CN106237877A (zh) * | 2016-09-28 | 2016-12-21 | 北京明尼特环保设备有限公司 | 一种动态气液混合配气仪 |
-
2017
- 2017-09-22 CN CN201710866567.0A patent/CN107597016B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1888515A (zh) * | 2006-07-28 | 2007-01-03 | 周玉成 | 一种标准气体的动态配制系统 |
| CN102698645A (zh) * | 2012-05-30 | 2012-10-03 | 山西科致成科技有限公司 | 标准气体自动配比系统 |
| CN204429223U (zh) * | 2014-12-17 | 2015-07-01 | 大连光明特种气体有限公司 | 高精度标准气体配气装置 |
| CN106237877A (zh) * | 2016-09-28 | 2016-12-21 | 北京明尼特环保设备有限公司 | 一种动态气液混合配气仪 |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108415363A (zh) * | 2018-05-29 | 2018-08-17 | 杭州杭氧股份有限公司 | 一种可移动式高精度混合配气装置 |
| CN109200964A (zh) * | 2018-09-10 | 2019-01-15 | 大连理工大学 | 基于软测量的间歇聚丙烯装置氢气补料自动化控制方法 |
| CN114040808B (zh) * | 2019-03-13 | 2023-03-24 | 梅托克斯技术公司 | 用于薄膜沉积的固体前体进料系统 |
| CN114040808A (zh) * | 2019-03-13 | 2022-02-11 | 梅托克斯技术公司 | 用于薄膜沉积的固体前体进料系统 |
| CN111744423A (zh) * | 2019-03-29 | 2020-10-09 | 中国石油天然气股份有限公司 | 标准混合气体的制备装置及制备方法 |
| CN110441474A (zh) * | 2019-07-15 | 2019-11-12 | 中国船舶重工集团公司第七一八研究所 | 一种便携式氢氧校准装置及方法 |
| CN112649560A (zh) * | 2019-10-12 | 2021-04-13 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种气体排放模拟系统 |
| CN111122797A (zh) * | 2020-01-19 | 2020-05-08 | 防灾科技学院 | 一种定值三元混合标准气体的制作系统及方法 |
| CN111167325A (zh) * | 2020-01-19 | 2020-05-19 | 防灾科技学院 | 一种定值三元混合标准气体制作的控制方法 |
| CN111167325B (zh) * | 2020-01-19 | 2023-04-07 | 防灾科技学院 | 一种定值三元混合标准气体制作的控制方法 |
| CN111122797B (zh) * | 2020-01-19 | 2023-11-10 | 防灾科技学院 | 一种定值三元混合标准气体的制作系统及方法 |
| CN111185106A (zh) * | 2020-01-24 | 2020-05-22 | 杭州制氧机集团股份有限公司 | 一种用来混配高精度、低不确定度二元标准气体的装置及其方法 |
| CN114813137A (zh) * | 2022-04-11 | 2022-07-29 | 哈尔滨工程大学 | 一种定容弹进排气可控换气瓶系统 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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