CN109404728B - 一种能够回收气体的充气装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种能够回收气体的充气装置，充气装置包括用于连接在气瓶和高压开关之间的充气管路，充气管路中设置有用于将管路中的气体增压的增压模块，所述充气管路中位于增压模块的进气口和出气口处均设置有用于控制管路通断的充气开关阀，充气装置还包括连接在增压模块的进气口处的气体回收进气管路、连接在增压模块的出气口处的气体回收出气管路，气体回收出气管路中设置有出气开关阀，气体回收进气管路中设置有进气开关阀或进气单向阀，在充气完成后，将带有剩余气体的气瓶连接至气体回收进气管路，通过增压模块将气瓶中的气体抽取，将多个气瓶内的气体全部抽取至一个气瓶中，便于储存和运输，能够较好的提高剩余气体的利用率。
Description
技术领域
本发明涉及一种能够回收气体的充气装置。
背景技术
六氟化硫气体由于其良好的绝缘特性已经成为一种罪具有发展前途的绝缘、灭弧介质，被广泛的因供应你故意输配电设备领域，如断路器、组合电器、变压器、电缆等，但是六氟化硫作为一种绝缘介质也有不足之处，如对电场均匀程度比较敏感，只有在均匀或稍不均匀的电场中才能显示出它的优势，在电弧作用下任意分解出有毒气体，液化温度比较高，而且，它的成本较高，这样就限制了它的应用，因此，随着科学技术的发展，高压电气设备用绝缘保护气体，开始由单纯的六氟化硫气体，向六氟化硫与其他气体混合过度。
现有技术中常常采用六氟化硫和氮气的按比例混合后通过充气管路充至高压开关内，如在授权公告号为CN206112505U的中国专利文件中公开了一种六氟化硫和氮气混合绝缘气体灌充装置，包括用于连接钢瓶与高压开关之间的充气管路，以及设置在充气管路中的用于将混合气体增压的压缩机，在高压开关内的压力与管路中的压力一致时，充气管路中的压缩机对管路中的混合气体加压，然后向高压开关内压充充气，而在充气过程中会出现钢瓶内的气体的压力过低而无法向充气管路中提供相应压力的气体，因此在此时需要更换气源，将备用的钢瓶代替原有钢瓶接入管路中，而由于被替换的钢瓶内还保留有一定压力的六氟化硫气体，在对高压开关进行充气后，替换后的钢瓶比较多，同时运输不方便，而且钢瓶内部的剩余气体利用率不够，导致气体浪费。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够回收气体的充气装置，以解决现有技术中的充气后的气瓶内气体利用率不够，且运输不便的问题。
为实现上述目的，本发明一种能够回收气体的充气装置的技术方案是：
一种能够回收气体的充气装置，包括用于连接在气瓶和高压开关之间的充气管路，充气管路中设置有用于将管路中的气体增压的增压模块，所述充气管路中位于增压模块的进气口和出气口处均设置有用于控制管路通断的充气开关阀，充气装置还包括连接在增压模块的进气口处的气体回收进气管路、连接在增压模块的出气口处的气体回收出气管路，气体回收出气管路中设置有出气开关阀，气体回收进气管路中设置有进气开关阀或进气单向阀。
所述增压模块包括设置在充气管路中的压缩机。
所述充气管路包括混气段和并联在混气段的进气端上的至少两条气体充气支路，所述充气支路具有用于连接气瓶的充气支路进气端，所述压缩机设置在混气段中。
所述充气支路中串联有用于检测支路中的气体压力的充气压力传感器、用于降低充气气体的压力的减压阀、用于控制气体流量的流量控制器。
混气段的进气端设置有用于将各个充气支路的气体收集并混合均匀的混气器，所述混气器的出气端连接有缓冲罐。
位于增压模块的进气口处的充气开关阀设置于缓冲罐与增压模块之间，气体回收进气管路设置于增压模块与位于增压模块的进气口处的充气开关阀之间。
缓冲罐的出气口处设有相互并联的第一出气支路和第二出气支路，其中一个出气支路与压缩机串联实现向高压开关内增压充气。
充气装置还包括与混气段的出气口并联的检测支路。
所述充气管路中还连接有用于将管路和高压开关内的气体抽真空的抽真空支路，所述抽真空支路中设置有抽真空泵。
本发明的有益效果是：相比于现有技术，本发明所涉及的能够回收气体的充气装置，包括用于连接在气瓶与高压开关之间的充气管路，通过充气管路将气瓶中的气体充入高压开关中，在充气管路中的气压与高压开关中的气压一致后，启动增压模块为气体增压，将高压气体压充至高压开关中，在气瓶内的气体低于额定值后更换气瓶；在充气完成后，将带有剩余气体的气瓶连接至气体回收进气管路，通过增压模块将气瓶中的气体抽取，将多个气瓶内的气体全部抽取至一个气瓶中，便于储存和运输，能够较好的提高剩余气体的利用率。
附图说明
图1为本发明能够回收气体的充气装置的一个实施例结构示意图；
图2为图1中的管线各个元件的结构示意图；
图3为本发明能够回收气体的充气装置的充气流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
本发明的能够回收气体的充气装置的一个实施例，如图1至图3所示，该能够回收气体的充气装置应用于对高压开关内充入六氟化硫和氮气的混合绝缘气体，其包括用于连接在气瓶和高压开关之间的充气管路，充气管路包括两条并联设置的充气支路4343，两条充气支路4343的进气口分别为用于连接六氟化硫气瓶的六氟化硫进气口6、用于连接氮气气瓶的氮气进气口20，充气管路还包括连接在两条充气支路4343的出气端与高压开关之间的混气段42，混气段42用于将六氟化硫和氮气混合后将混合气体充入中高压开关中。
在用于连通氮气气瓶的充气支路43中，由进气口向出气口依次设置有用于检测该支路中的氮气气压的氮气压力传感器21、将高压氮气降压输送的氮气减压阀22、用于保护该充气支路43的氮气低压安全阀23、用于控制氮气通过流量的氮气流量控制器24、以及用于控制该充气支路43开闭的氮气进气电磁阀25。
在用于连通六氟化硫气瓶的充气支路43中，由进气口向出气口依次设置有用于将输入进充气支路43中的六氟化硫加热的加热器7、用于检测该支路中的六氟化硫气压的六氟化硫压力传感器8、用于将高压六氟化硫降压输送的六氟化硫减压阀9、用于保护该充气支路43的六氟化硫低压安全阀10、用于控制六氟化硫通过的流量的六氟化硫流量控制器11、以及用于控制该充气支路43开闭的六氟化硫进气电磁阀12。
六氟化硫流量控制器11和氮气流量控制器24分别对相应的气体进行监控，并将实时流量值传送给控制模块，控制模块通过预先设计编程控制，始终保持设定的流量值，不会引起配气误差。
混气段42的进气端设置有具有两个进气口和一个出气口的混合器13，上述的两个充气支路43的出气口分别连接与混合器13上的对应的进气口上，混合器13将两个充气支路43中的气体混合均匀，该混合器13为静态混合器，其通过内部的结构并利用气压的推动将两种气体时而左旋、时而右旋，不断的改变气体的流动方向，不仅将重心气流推向周边，而且将周边气流推向重心，从而产生良好的径向混合效果，通过静态混合器的作用能够将两种气体充分混合，保证了混合气体的均匀。
混气段42中位于混合器13的出气口处设置有储气缓冲罐15，用于将混合均匀的气体收集并向后续的混气段42的管线中持续性的供气，储气缓冲罐15与混合器13之间设置有储气低压安全阀14。
混气段42中位于储气缓冲罐15的出气端处设置有粉尘过滤器40，用于将混合气体中的粉尘杂质过滤，以防进入高压开关中对混合气体的性能造成影响。所述储气缓冲罐15具有两个出气口，两个出气口通过两条支路管线连接于粉尘过滤器40上，其中一条支路管线中设置有将储气缓冲罐15中的混合气体充入粉尘过滤器40的充气单向阀31，另一条支路管线上设置有用于对由储气缓冲罐15中流出的混合气体增压的压缩机19，并使用该压缩机19将增压后的混合气体充入粉尘过滤器40中。其中在储气缓冲罐15和压缩机19之间依次设置有用于控制混合气体从储气缓冲罐15进入压缩机19的压缩机电磁阀16、用于降低该支路管路中的气压的压缩机减压阀18，该支路管路中位于压缩机19的出气口处设置有压缩机排气阀41。
在粉尘过滤器40与混合气体出气口35之间的混气段42管路中依次设置有混合气体压力表38、混合气体低压安全阀37、混合气体压力传感器36等，用于监测混合气体的出气压力。
该充气管路中位于粉尘过滤器40的出气口处连接有抽真空支路44，抽真空支路44中设置有用于控制该支路开闭的抽真空电磁阀39，在抽真空支路44中还设置有真空泵30、控制真空泵30启闭的真空泵电磁阀29、抽真空支路44上的真空压力表28和用于测量真空度的电阻真空计27，该抽真空支路44通过抽真空口26将内部气体排出。
混气段42中位于混合气体出气口35和混合气体压力传感器36之间还连接有混合气体检测支路45，检测支路45中设置有用于控制该检测支路45开闭的检测电磁阀34、以及检测减压阀33和检测气体出气口32，用于对混合气体进行抽检检验。
该充气管线中位于压缩机19的进出口处还连通有与充气管线并联的剩余气体回收管路46，剩余气体回收管路46中位于压缩机19的进气口处的支路中设置有气瓶气体回收口5，用于连接被替换的气瓶，并在该支路中还设置有防止充气管路中的气体进入剩余气体回收管路46中的回收单向阀17，剩余气体回收管路46中位于压缩机19的出气口处的支路中设置有控制该支路开闭的高压出口电磁阀4，并以此向高压出气口方向连接有高压安全阀3、高压压力传感器2和高压出口1。
上述的氮气压力传感器21、六氟化硫压力传感器8、混合气体压力传感器36、高压压力传感器2等对管路中的各个位置的进气压力和出气压力进行监控，并将实时压力值传送给控制模块，当气源不足时自动控制停止混合气体提醒气源不足，并且当高压开关内达到额定压力时，自动控制停止充气并提醒充气完毕，实现该装置的智能化控制。
上述的能够回收气体的充气装置在实际使用过程中，先将六氟化硫气瓶、氮气气瓶通过充气软管分别与对应的六氟化硫进气口6、氮气进气口密封连接；然后开启抽真空电磁阀39，真空泵电磁阀29、压缩机排气阀41、高压出口电磁阀4、氮气进气电磁阀25、六氟化硫进气电磁阀12从而对该装置中的各个管路进行抽真空操作，若是需要对高压开关中进行充气操作，也可对高压开关中的内部先进行相应的抽真空，此时需要将高压开关上的对应阀门打开即可。通过电阻真空计27和真空压力表28观测管路中的真空度和真空压力值，从而确定真空抽取的结果；在抽真空操作完成后，关闭真空泵30以及所有的阀门，然后将六氟化硫气瓶、氮气气瓶开启、打开加热器7、六氟化硫流量控制器11、氮气流量控制器24、六氟化硫进气电磁阀12、氮气进气电磁阀25，进行两种气体的混合充气；两种气体经过混合器13的混合均匀后经过带有充气单向阀31的支路管线进入粉尘过滤器40，然后通过粉尘过滤器40充入高压开关，当高压开关内的混合气体压力值与充气管线中的混合气体压力值一致时，混合气体无法从带有充气单向阀31的支路管线中进入粉尘过滤器40，此时开启压缩机19，通过压缩机19将混合气体进行增压，增压后的混合气体经过粉尘过滤器40后压入高压开关中。在充气过程中，若气瓶内的气压达不到输送要求，则控制器控制相应的阀门关闭，此时暂停相应的气体输送，用备用的气瓶代替替换下的气瓶进行充气操作。
在充气过程中，上述的六氟化硫低压安全阀10、氮气低压安全阀23、储气低压安全阀14和混合气体低压安全阀37的开启压力均优选为0.85MPa，高压安全阀3的开启压力优选为4.0MPa。
对于充气管路在充气过程中，若控制器监测到六氟化硫压力传感器8传递的压力值大于4.0MPa时，加热器7停止，此时能够通过六氟化硫自身的压力将气体压入六氟化硫减压阀9中；在压力值小于4MPa时，加热器7启动对六氟化硫气体加热，提高气体分子的热运动，从而保证后续混合过程中良好的混合性；当压力值小于0.8MPa时，控制器控制充气管路的各个阀门，使气体混合终止，并给出更换气瓶指示。若控制器监测到氮气压力传感器21传递的压力值小于0.8MPa则同样的控制器控制充气管路的各个阀门，使气体混合终止，并给出更换气瓶指示。与此同时，若控制器监测到混合气体压力传感器36传递的压力值大于0.6MPa时，控制器给充气管路中的电磁阀指令，使混合功能停止，此时，高压开关内完成混合气体的充气操作。
在对高压开关充气操作完成后，将所有的阀门打开，再次开启真空泵30，将充气管路中的混合气体抽出并对管路抽真空，便于下次直接使用，而高压开关内充入的混合气体较多，导致充气过程中替换下的气瓶较多，而每个气瓶内几乎都保证最多有0.8MPa的剩余气体，此时若直接将气瓶运输走，会导致气瓶过多而运输不便，而且剩余气体的利用率较低，无法通过这些气瓶再对高压开关进行充气，此时通过剩余气体回收管路46将多个气瓶内的气体统一收集到其中一个气瓶内，然后保存下来进行下次使用。具体的操作过程为：通过将替换下的气瓶逐个的接至回收口5处，开启压缩机19，将压缩机19的压力开启到一定压力值进行排气，将气瓶内的剩余气体通过剩余气体回收管路46的高压出口1充入至另一个气瓶中，之后依次替换各个气瓶进行统一充气。能够实现气体的再利用，而且运输方便。
在通过剩余气体回收管路46对替换下的气瓶进行抽气和充入另一个气瓶的过程中，若控制器监测到高压压力传感器2传递的压力值大于4.0MPa时，表明被充入的气瓶内的气体已经饱和，此时控制器控制高压出口电磁阀4关闭。
上述的压力值得选定均为优选值，在实际的充气或回收气体过程中，可根据实际的操作需要进行相应的调整。
上述的各个部件与管线之间的接头均采用自封阀接头，保证了整体管路的气密封。
在其他实施例中，充气管路可以只对一种气体进行充气操作，并通过带有压缩机的剩余气体回收管路将替换下的气瓶内的剩余气体回收。
在其他实施例中，充气支路可以有多条，根据实际混合气体的数量需要增加。
在其他实施例中，储气缓冲罐与粉尘过滤器之间可以只设置一条支路管线，对高压开关正常充气时，压缩机不启动，通过压缩机内的管路将混合气体充入高压开关中，在高压开关中的压力达到一定数值后，开启压缩机，通过压缩机的增压将混合气体压充到高压开关中。
在其他实施例中，回收口可直接回连至对应的充气支路中。
在其他实施例中，可不设置混合器，至少两种气体通过在缓冲罐内的通过自身分子的扩散来实现混合。
Claims (4)
1.一种能够回收气体的充气装置，包括用于连接在气瓶和高压开关之间的充气管路，充气管路中设置有用于将管路中的气体增压的增压模块，所述充气管路中位于增压模块的进气口和出气口处均设置有用于控制管路通断的充气开关阀，其特征在于：充气装置还包括连接在增压模块的进气口处的气体回收进气管路、连接在增压模块的出气口处的气体回收出气管路，气体回收出气管路中设置有出气开关阀，气体回收进气管路中设置有进气开关阀或进气单向阀；所述增压模块包括设置在充气管路中的压缩机；所述充气管路包括混气段和并联在混气段的进气端上的至少两条气体充气支路，所述充气支路具有用于连接气瓶的充气支路进气端，所述压缩机设置在混气段中；混气段的进气端设置有用于将各个充气支路的气体收集并混合均匀的混气器，所述混气器的出气端连接有缓冲罐；位于增压模块的进气口处的充气开关阀设置于缓冲罐与增压模块之间，气体回收进气管路设置于增压模块与位于增压模块的进气口处的充气开关阀之间，位于增压模块的进气口处的充气开关阀为压缩机电磁阀，所述压缩机电磁阀与压缩机位于同一出气支路上；所述缓冲罐的出气口处设有相互并联的第一出气支路和第二出气支路，其中一个出气支路与压缩机串联实现向高压开关内增压充气，增压模块所在的出气支路上设置有压缩机排气阀，所述压缩机排气阀形成位于增压模块的出气口处设置的控制管路通断的充气开关阀，且压缩机排气阀位于压缩机所在的出气支路与气体回收管路的交汇点的下游；另一个出气支路中设置有充气单向阀。
2.根据权利要求1所述的能够回收气体的充气装置，其特征在于：所述充气支路中串联有用于检测支路中的气体压力的充气压力传感器、用于降低充气气体的压力的减压阀、用于控制气体流量的流量控制器。
3.根据权利要求1所述的能够回收气体的充气装置，其特征在于：充气装置还包括与混气段的出气口并联的检测支路。
4.根据权利要求1~3的任一项所述的能够回收气体的充气装置，其特征在于：所述充气管路中还连接有用于将管路和高压开关内的气体抽真空的抽真空支路，所述抽真空支路中设置有抽真空泵。
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2017
- 2017-08-18 CN CN201710713563.9A patent/CN109404728B/zh active Active
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