CN110726794A - 六氟化硫混合气体中分解产物全分析的分析系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了六氟化硫混合气体中分解产物全分析的分析系统,包括第一气路切换装置、第二气路切换装置、第三气路切换装置、第四气路切换装置、第五气路切换装置以及第六气路切换装置,第一气路切换装置、第二气路切换装置、第三气路切换装置、第四气路切换装置、第五气路切换装置以及第六气路切换装置通过变换不同的通路形态以用于六氟化硫混合气体中分解产物的取样与分析。本发明,能够有效地在电器设备出现故障时,准确检测其内部产生的分解产物,为气体绝缘组合电器设备的诊断提供真实有效的实验数据。
Description
技术领域
本发明涉及气体绝缘组合电器设备技术领域,具体为六氟化硫混合气体中分解产物全分析的分析系统。
背景技术
气体绝缘组合电器设备(GIS),由断路器、隔离开关、接地开关、互感器、避雷器、母线、连接件和出线终端等组成,这些设备或部件全部封闭在金属接地的外壳中,在其内部充有绝缘性能和灭弧性能优异的六氟化硫(SF6)气体作为绝缘和灭弧介质,由于我国地域广阔,西部和东北天气严寒,通常在气体绝缘组合电器设备(GIS)内充填一定比例的CF4或者N2,当气体绝缘组合电器设备(GIS)出现故障时,其内部会产生分解产物,目前市场上的分析系统不能够精确的对分解产物进行检测。
发明内容
本发明的目的在于提供六氟化硫混合气体中分解产物全分析的分析系统,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:六氟化硫混合气体中分解产物全分析的分析系统,包括第一气路切换装置、第二气路切换装置、第三气路切换装置、第四气路切换装置、第五气路切换装置以及第六气路切换装置,第一气路切换装置、第二气路切换装置、第三气路切换装置、第四气路切换装置、第五气路切换装置以及第六气路切换装置通过变换不同的通路形态以用于六氟化硫混合气体中分解产物的取样与分析;
所述第一气路切换装置的一号接口通过气路管道与样品进口连接,所述第一气路切换装置的二号接口通过气路管道与所述第二气路切换装置的一号接口连接,所述第一气路切换装置的七号接口与其十号接口通过气路管道连接,所述第一气路切换装置的七号接口与其十号接口连接的气路管道上设置有第一定量管/第一定量环,所述第一气路切换装置的四号接口通过气路管道与第一高分子聚合物色谱柱的进气口连接,所述第一气路切换装置的五号接口通过气路管道与第二载气连接,所述第一气路切换装置的九号接口通过气路管道与第一载气连接,所述第一气路切换装置的三号接口与其六号接口通过气路管道连接,所述第一气路切换装置的三号接口与其六号接口连接的气路管道上设置有第二定量管/第二定量环;
所述第二气路切换装置的二号接口通过气路管道与第三气路切换装置的一号接口连接,所述第二气路切换装置的三号接口与其十号接口通过气路管道连接,所述第三定量管/第三定量环设置在第二气路切换装置的三号接口与其十号接口连接的气路管道上,所述第二气路切换装置的六号接口与其九号接口通过气路管道连接,所述第二气路切换装置的六号接口与其九号接口连接的管路上设置有第三高分子聚合物色谱柱,所述第二气路切换装置四号接口通过气路管路与所述第四载气连接,所述第二气路切换装置的五号接口通过气路管道与控制放空时气体流量的第一气体流量控制装置连接,所述第二气路切换装置的八号接口通过气路管道与第三载气连接,所述第二气路切换装置的七号接口通过气路管道与第二氦离子检测器连接,所述第二气路切换装置的七号接口和第二氦离子检测器连接的气路管道和第二高分子聚合物色谱柱的出样口连接;
所述第三气路切换装置的二号接口通过气路管道与检测六氟化硫混合气体中分解产物的含水量的含水量检测装置连接,所述第三气路切换装置的三号接口通过气路管道与第五载气连接,所述第三气路切换装置的四号接口通过气路管道与样品出口连接;
所述第四气路切换装置的一号接口通过气路管道与第六载气连接,所述第四气路切换装置的二号接口通过气路管道与控制放空时气体流量的第四气体流量控制装置连接,所述第四气路切换装置的三号接口通过气路管道与第七载气连接,所述第四气路切换装置的四号接口通过气路管道与分子筛色谱柱的进气口连接,所述第四气路切换装置的五号接口通过气路管道与第四高分子聚合物色谱柱的出气口连接,所述第四气路切换装置的六号接口通过气路管道与第五高分子聚合物色谱柱的进气口连接;
所述第五气路切换装置一号接口通过气路管道与第八载气连接,所述第五气路切换装置二号接口与其四号接口连接,所述第五气路切换装置三号接口通过气路管道与控制放空时气体流量的第三气体流量控制装置连接,所述第五气路切换装置五号接口通过气路管道与第一高分子聚合物色谱柱的出气口连接,所述第五气路切换装置六号接口通过气路管道与第二高分子聚合物色谱柱的进气口连接;
所述第六气路切换装置一号接口与其三号接口连接,所述第六气路切换装置二号接口通过气路管道与控制放空时气体流量的第二气体流量控制装置连接,所述第六气路切换装置四号接口通过气路管道与分子筛色谱柱的出气口连接,所述第六气路切换装置五号接口通过气路管道与第一氦离子检测器连接,所述第六气路切换装置六号接口通过气路管道与第五高分子聚合物色谱柱的出气口连接。
优选的,所述第一气路切换装置与第二气路切换装置均采用自动十通阀或者手动十通阀,所述第三气路切换装置采用自动四通阀或者手动四通阀,所述第四气路切换装置、第五气路切换装置与第六气路切换装置均采用自动六通阀或者手动六通阀。
优选的,所述第一气体流量控制装置、第二气体流量控制装置、第三气体流量控制装置和第四气体流量控制装置均采用针阀或者气阻。
优选的,所述含水量检测装置为卤素水分测定仪、红外线水分测定仪或者露点变送器中的一种。
优选的,所述第五气路切换装置二号接口与其四号接口、第六气路切换装置一号接口与其三号接口的连接方式均为气路管道连接或者短接气路管道连接。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明,能够有效地在电器设备出现故障时,准确检测其内部产生的分解产物,为气体绝缘组合电器设备的诊断提供真实有效的实验数据。
附图说明
图1为六氟化硫混合气体中分解产物全分析的分析系统取样状态示意图;
图2为六氟化硫混合气体中分解产物全分析的分析系统第一分析状态示意图;
图3为六氟化硫混合气体中分解产物全分析的分析系统第二分析状态示意图;
图4为六氟化硫混合气体中分解产物全分析的分析系统第三分析状态示意图;
图5为六氟化硫混合气体中分解产物全分析的分析系统第四分析状态示意图。
图中:1-样品进口;2-第一气路切换装置;3-第一定量管/第一定量环;4-分子筛色谱柱;5-第二定量管/第二定量环;6-第四高分子聚合物色谱柱;7-第四气路切换装置;8-第三高分子聚合物色谱柱;9-第三定量管/第三定量环;10-第二气路切换装置;11-第五高分子聚合物色谱柱;12-含水量检测装置;13-第一气体流量控制装置;14-第五气路切换装置;15-第一高分子聚合物色谱柱;16-第二高分子聚合物色谱柱;17-第二氦离子检测器;18-样品出口;19-第三气路切换装置;20-第四气体流量控制装置;21-第一氦离子检测器;22-第六气路切换装置;23-第二气体流量控制装置;24-第三气体流量控制装置。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例:
请参阅图1-4,本发明提供一种技术方案:六氟化硫混合气体中分解产物全分析的分析系统,包括第一气路切换装置2、第二气路切换装置10、第三气路切换装置19、第四气路切换装置7、第五气路切换装置14以及第六气路切换装置22,第一气路切换装置2、第二气路切换装置10、第三气路切换装置19、第四气路切换装置7、第五气路切换装置14以及第六气路切换装置22通过变换不同的通路形态以用于六氟化硫混合气体中分解产物的取样与分析;
第一气路切换装置2的一号接口通过气路管道与样品进口1连接,第一气路切换装置2的二号接口通过气路管道与第二气路切换装置10的一号接口连接,第一气路切换装置2的七号接口与其十号接口通过气路管道连接,第一气路切换装置2的七号接口与其十号接口连接的气路管道上设置有第一定量管/第一定量环3,第一气路切换装置2的四号接口通过气路管道与第一高分子聚合物色谱柱15的进气口连接,第一气路切换装置2的五号接口通过气路管道与第二载气连接,第一气路切换装置2的九号接口通过气路管道与第一载气连接,第一气路切换装置2的三号接口与其六号接口通过气路管道连接,第一气路切换装置2的三号接口与其六号接口连接的气路管道上设置有第二定量管/第二定量环5;
第二气路切换装置10的二号接口通过气路管道与第三气路切换装置19的一号接口连接,第二气路切换装置10的三号接口与其十号接口通过气路管道连接,第三定量管/第三定量环9设置在第二气路切换装置10的三号接口与其十号接口连接的气路管道上,第二气路切换装置10的六号接口与其九号接口通过气路管道连接,第二气路切换装置10的六号接口与其九号接口连接的管路上设置有第三高分子聚合物色谱柱8,第二气路切换装置10四号接口通过气路管路与第四载气连接,第二气路切换装置10的五号接口通过气路管道与控制放空时气体流量的第一气体流量控制装置13连接,第二气路切换装置10的八号接口通过气路管道与第三载气连接,第二气路切换装置10的七号接口通过气路管道与第二氦离子检测器17连接,第二气路切换装置10的七号接口和第二氦离子检测器17连接的气路管道和第二高分子聚合物色谱柱16的出样口连接;
第三气路切换装置19的二号接口通过气路管道与检测六氟化硫混合气体中分解产物的含水量的含水量检测装置12连接,第三气路切换装置19的三号接口通过气路管道与第五载气连接,第三气路切换装置19的四号接口通过气路管道与样品出口18连接;
第四气路切换装置7的一号接口通过气路管道与第六载气连接,第四气路切换装置7的二号接口通过气路管道与控制放空时气体流量的第四气体流量控制装置20连接,第四气路切换装置7的三号接口通过气路管道与第七载气连接,第四气路切换装置7的四号接口通过气路管道与分子筛色谱柱4的进气口连接,第四气路切换装置7的五号接口通过气路管道与第四高分子聚合物色谱柱6的出气口连接,第四气路切换装置7的六号接口通过气路管道与第五高分子聚合物色谱柱11的进气口连接;
第五气路切换装置14一号接口通过气路管道与第八载气连接,第五气路切换装置14二号接口与其四号接口连接,第五气路切换装置14三号接口通过气路管道与控制放空时气体流量的第三气体流量控制装置24连接,第五气路切换装置14五号接口通过气路管道与第一高分子聚合物色谱柱15的出气口连接,第五气路切换装置14六号接口通过气路管道与第二高分子聚合物色谱柱16的进气口连接;
第六气路切换装置22一号接口与其三号接口连接,第六气路切换装置22二号接口通过气路管道与控制放空时气体流量的第二气体流量控制装置23连接,第六气路切换装置22四号接口通过气路管道与分子筛色谱柱4的出气口连接,第六气路切换装置22五号接口通过气路管道与第一氦离子检测器21连接,第六气路切换装置22六号接口通过气路管道与第五高分子聚合物色谱柱11的出气口连接。
具体的,第一气路切换装置2与第二气路切换装置10均采用自动十通阀,第三气路切换装置19采用自动四通阀,第四气路切换装置7、第五气路切换装置14与第六气路切换装置22均采用自动六通阀,控制方便。
在其它实施例中,第一气路切换装置2与第二气路切换装置10采用手动十通阀,第三气路切换装置19采用自动四通阀,第四气路切换装置7、第五气路切换装置14与第六气路切换装置22采用手动六通阀。
具体的,第一气体流量控制装置13、第二气体流量控制装置23、第三气体流量控制装置24和第四气体流量控制装置20均采用针阀。
在其它实施例中,第一气体流量控制装置13、第二气体流量控制装置23、第三气体流量控制装置24和第四气体流量控制装置20均采用气阻。
具体的,含水量检测装置12为露点变送器。
在其它实施例中,含水量检测装置12为卤素水分测定仪或者红外线水分测定仪。
具体的,第五气路切换装置14二号接口与其四号接口、第六气路切换装置22一号接口与其三号接口的连接方式均为短接气路管道连接。
在其它实施例中,五气路切换装置14二号接口与其四号接口、第六气路切换装置22一号接口与其三号接口的连接方式均为气路管道连接。
工作原理:在取样过程中,如图1所示,六氟化硫混合气体中的分解产物从样品进口1进入第一气路切换装置2的一号接口,经过第一定量管/第一定量环3,从第一气路切换装置2的七号接口进入到第一气路切换装置2的六号接口,经过第二定量管/第二定量环5中,再从第一气路切换装置2的二号接口进入到第二气路切换装置10的第三定量管/第三定量环9中,最后从第三气路切换装置19的四号接口,由样品出口18放出;
在分析过程中,切换第三气路切换装置19,六氟化硫混合气体中分解产物的样品流入含水量检测装置12,而六氟化硫混合气体中分解产物的含水量通过RS-485信号转换直接由分析软件实时读取含水量的数值;
当六氟化硫混合气体为SF6与N2混合时,其分解产物的不同组分检测的具体实施方式如下:
如图1所示,在取样过程中,六氟化硫混合气体中的分解产物从样品进口1进入第一气路切换装置2的一号接口,经过第一定量管/第一定量环3,从第一气路切换装置2的七号接口进入到第一气路切换装置2的六号接口,经过第二定量管/第二定量环5中,再从第一气路切换装置2的二号接口进入到第二气路切换装置10的第三定量管/第三定量环9中,最后从第三气路切换装置19的一号接口,由样品出口18放出;
如图2所示,在分析过程中,切换第一气路切换装置2至分析状态,第一载气携带第一定量管/第一定量环3中的样品经过第四高分子聚合物色谱柱6流进分子筛色谱柱4中,当六氟化硫混合气体分解产物中的H2、O2、N2、CO、CH4、CF4完全从第四高分子聚合物色谱柱6完全进入到分子筛色谱柱4时,H2与O2由第一氦离子检测器21检测出来时,切换第六气路切换装置22,N2由第二气体流量控制装置23放出,当N2完全放出而CO还未放出时,切换第六气路切换装置22复位至图1的状态中,CO、CH4、CF4由第一氦离子检测器21检测出来,而六氟化硫混合气体分解产物中的CO2、N2O、C2F6还储存在第四高分子聚合物色谱柱6中,当六氟化硫混合气体分解产物中的H2、O2、N2、CO、CH4、CF4完全从第四高分子聚合物色谱柱6完全进入到分子筛色谱柱4时,立即切换第四气路切换装置7,在经过第五高分子聚合物色谱柱11分离后,切换第六气路切换装置22,CO2、N2O、C2F6从第一氦离子检测器21检测出来,当C2F6完全从第五高分子聚合物色谱柱11流出后,第四气路切换装置7与第六气路切换装置22复位至图1状态,第五高分子聚合物色谱柱11中的SF6由第二气体流量控制装置23放出;
第二载气携带第二定量管/第二定量环5中的样品进入到第一高分子聚合物色谱柱15中,SF6首先由第三气体流量控制装置24放出,当SO2F2从第一高分子聚合物色谱柱15流出之前,切换第五气路切换装置14,SO2F2、H2S、C3F8、COS、SOF2在经过第二高分子聚合物色谱柱16分离后,由第二氦离子检测器17检测出来,当SOF2完全从从第一高分子聚合物色谱柱15流出后,第五气路切换装置14复位,再从第三气体流量控制装置24放出余下的SF6;
切换第二气路切换装置10,第四载气携带第三定量管/第三定量环9中的样品进入第三高分子聚合物色谱柱8中,由第一气体流量控制装置13放出样品中的SF6等组分,只储存样品中的SO2与CS2,当SO2从第三高分子聚合物色谱柱8流出之前,第二气路切换装置10复位至图1状态中,SO2与CS2由第二氦离子检测器17检测出来;
当六氟化硫混合气体为SF6与CF4混合时,其分解产物的不同组分检测的具体实施方式如下:
如图1所示,在取样过程中,六氟化硫混合气体中的分解产物从样品进口1进入第一气路切换装置2的一号接口,经过第一定量管/第一定量环3,从第一气路切换装置2的七号接口进入到第一气路切换装置2的六号接口,经过第二定量管/第二定量环5,再从第一气路切换装置2的二号接口进入到第二气路切换装置10的第三定量管/第三定量环9中,最后从第三气路切换装置19的一号接口,由样品出口18放出;
如图2所示,在分析过程中,切换第一气路切换装置2至分析状态(如图2所示),第一载气携带第一定量管/第一定量环3中的样品经过第四高分子聚合物色谱柱6流进分子筛色谱柱4中,当六氟化硫混合气体分解产物中的H2、O2、N2、CO、CH4与CF4完全从第四高分子聚合物色谱柱6完全进入到分子筛色谱柱4时,H2、O2、N2、CO、CH4由第一氦离子检测器21检测出来时,切换第六气路切换装置22,CF4由第二气体流量控制装置23放出,当C2F6完全放出而SF6还未放出时,切换第六气路切换装置22复位至图2的状态中,CO2、N2O、C2F6由第一氦离子检测器21检测出来,而六氟化硫混合气体分解产物中的SF6还储存在第五高分子聚合物色谱柱11中,由第二气体流量控制装置23放出;
第二载气携带第二定量管/第二定量环5中的样品进入到第一高分子聚合物色谱柱15中,SF6首先由第三气体流量控制装置24放出,当SO2F2从第一高分子聚合物色谱柱15流出之前,切换第五气路切换装置14,SO2F2、H2S、C3F8、COS、SOF2在经过第二高分子聚合物色谱柱16分离后,由第二氦离子检测器17检测出来,当SOF2完全从从第一高分子聚合物色谱柱15流出后,第五气路切换装置14复位,再从第三气体流量控制装置24放出余下的SF6;
切换第二气路切换装置10,第四载气携带第三定量管/第三定量环9中的样品进入第三高分子聚合物色谱柱8中,由第一气体流量控制装置13放出样品中的SF6等组分,只储存样品中的SO2与CS2,当SO2从第三高分子聚合物色谱柱8流出之前,第二气路切换装置10复位至图1状态中,SO2与CS2由第二氦离子检测器17检测出来。
图2的第一分析状态为第一氦离子检测器21分析:CO2、N2O、C2F6,第二氦离子检测器17分析:SO2F2、H2S、C3F8、COS、SOF2,露点变送器分析:H2O。
图3的第二分析状态为第一氦离子检测器21分析:H2、O2、N2、CO、CF4、CH4、NF3,第二氦离子检测器17分析:SO2F2、H2S、C3F8、COS、SOF2,露点变送器分析:H2O。
图4的第三分析状态为第一检测器分析21:CO2、N2O、C2F6,第二检测器分析17:SO2、CS2,露点变送器分析:H2O。
图5的第四分析状态为第一检测器分析21:CO2、N2O、C2F6,第二检测器分析17:SO2F2、H2S、C3F8、COS、SOF2,露点变送器分析:H2O。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.六氟化硫混合气体中分解产物全分析的分析系统,其特征在于包括第一气路切换装置、第二气路切换装置、第三气路切换装置、第四气路切换装置、第五气路切换装置以及第六气路切换装置,第一气路切换装置、第二气路切换装置、第三气路切换装置、第四气路切换装置、第五气路切换装置以及第六气路切换装置通过变换不同的通路形态以用于六氟化硫混合气体中分解产物的取样与分析;
所述第一气路切换装置的一号接口通过气路管道与样品进口连接,所述第一气路切换装置的二号接口通过气路管道与所述第二气路切换装置的一号接口连接,所述第一气路切换装置的七号接口与其十号接口通过气路管道连接,所述第一气路切换装置的七号接口与其十号接口连接的气路管道上设置有第一定量管/第一定量环,所述第一气路切换装置的四号接口通过气路管道与第一高分子聚合物色谱柱的进气口连接,所述第一气路切换装置的五号接口通过气路管道与第二载气连接,所述第一气路切换装置的九号接口通过气路管道与第一载气连接,所述第一气路切换装置的三号接口与其六号接口通过气路管道连接,所述第一气路切换装置的三号接口与其六号接口连接的气路管道上设置有第二定量管/第二定量环;
所述第二气路切换装置的二号接口通过气路管道与第三气路切换装置的一号接口连接,所述第二气路切换装置的三号接口与其十号接口通过气路管道连接,所述第三定量管/第三定量环设置在第二气路切换装置的三号接口与其十号接口连接的气路管道上,所述第二气路切换装置的六号接口与其九号接口通过气路管道连接,所述第二气路切换装置的六号接口与其九号接口连接的管路上设置有第三高分子聚合物色谱柱,所述第二气路切换装置四号接口通过气路管路与所述第四载气连接,所述第二气路切换装置的五号接口通过气路管道与控制放空时气体流量的第一气体流量控制装置连接,所述第二气路切换装置的八号接口通过气路管道与第三载气连接,所述第二气路切换装置的七号接口通过气路管道与第二氦离子检测器连接,所述第二气路切换装置的七号接口和第二氦离子检测器连接的气路管道和第二高分子聚合物色谱柱的出样口连接;
所述第三气路切换装置的二号接口通过气路管道与检测六氟化硫混合气体中分解产物的含水量的含水量检测装置连接,所述第三气路切换装置的三号接口通过气路管道与第五载气连接,所述第三气路切换装置的四号接口通过气路管道与样品出口连接;
所述第四气路切换装置的一号接口通过气路管道与第六载气连接,所述第四气路切换装置的二号接口通过气路管道与控制放空时气体流量的第四气体流量控制装置连接,所述第四气路切换装置的三号接口通过气路管道与第七载气连接,所述第四气路切换装置的四号接口通过气路管道与分子筛色谱柱的进气口连接,所述第四气路切换装置的五号接口通过气路管道与第四高分子聚合物色谱柱的出气口连接,所述第四气路切换装置的六号接口通过气路管道与第五高分子聚合物色谱柱的进气口连接;
所述第五气路切换装置一号接口通过气路管道与第八载气连接,所述第五气路切换装置二号接口与其四号接口连接,所述第五气路切换装置三号接口通过气路管道与控制放空时气体流量的第三气体流量控制装置连接,所述第五气路切换装置五号接口通过气路管道与第一高分子聚合物色谱柱的出气口连接,所述第五气路切换装置六号接口通过气路管道与第二高分子聚合物色谱柱的进气口连接;
所述第六气路切换装置一号接口与其三号接口连接,所述第六气路切换装置二号接口通过气路管道与控制放空时气体流量的第二气体流量控制装置连接,所述第六气路切换装置四号接口通过气路管道与分子筛色谱柱的出气口连接,所述第六气路切换装置五号接口通过气路管道与第一氦离子检测器连接,所述第六气路切换装置六号接口通过气路管道与第五高分子聚合物色谱柱的出气口连接。
2.根据权利要求1所述的六氟化硫混合气体中分解产物全分析的分析系统,其特征在于:所述第一气路切换装置与第二气路切换装置均采用自动十通阀或者手动十通阀,所述第三气路切换装置采用自动四通阀或者手动四通阀,所述第四气路切换装置、第五气路切换装置与第六气路切换装置均采用自动六通阀或者手动六通阀。
3.根据权利要求2所述的六氟化硫混合气体中分解产物全分析的分析系统,其特征在于:所述第一气体流量控制装置、第二气体流量控制装置、第三气体流量控制装置和第四气体流量控制装置均采用针阀或者气阻。
4.根据权利要求2所述的六氟化硫混合气体中分解产物全分析的分析系统,其特征在于:所述含水量检测装置为卤素水分测定仪、红外线水分测定仪或者露点变送器中的一种。
5.根据权利要求4所述的六氟化硫混合气体中分解产物全分析的分析系统,其特征在于:所述第五气路切换装置二号接口与其四号接口、第六气路切换装置一号接口与其三号接口的连接方式均为气路管道连接或者短接气路管道连接。
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