CN111089228B - 一种超高纯sf6管道输气系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超高纯SF6管道输气系统，其特征在于，包括自动安全监控系统、供气站房、中间站存储系统和充气系统，供气站房、中间站存储系统和充气系统依次串联连通，自动安全监控系统电连接供气站房、中间站存储系统和充气系统。本装置为将液态六氟化硫从钢瓶内取出，在设备内实现六氟化硫气化，气化速度快，换热效率高。管廊内无需气瓶运输，避免与GIL母线运输、安装机具相互交叉作业；经过实际操作证明，充气效率是传统单瓶充气方式的12倍，大幅缩短气体充注时间，有效解决了传统充气方式造成的工期瓶颈的问题；三是六氟化硫气瓶在地面集中管理，有效管控安全风险。

Description

一种超高纯SF6管道输气系统
技术领域
本发明涉及一种超高纯SF6管道输气系统，属于SF6管道输气技术领域。
背景技术
GIL即气体绝缘金属封闭管道母线输电线路，市场上GIL及组合电器等六氟化硫开关设备在电站现场安装时需要使用大量的六氟化硫气体作为绝缘及灭弧介质。在充气前需要对所充六氟化硫气体进行检测，所充六氟化硫气体纯度要达到99.9%以上，水分含量要小于5μg/g，其他杂气指标均要满足国家标准要求，对气体纯度指标要求很高。根据电站规模大小，六氟化硫气体使用量也不同，百万伏电站以及GIL管廊安装现场六氟化硫气体使用量巨大。
在六氟化硫电站现场安装过程中，六氟化硫充气方式一般有两种，一种为单瓶充气方式，一种是采用多联瓶组充气方式。
1）单瓶充气方式
传统用于现场充气的为40L容积的标准钢瓶，单瓶六氟化硫气体采用加热带方式加热充气原理，六氟化硫以液态形式存储在钢瓶内，每个标准40L钢瓶可以存储50Kg的六氟化硫。充气过程如图1所示当需要充气时，气瓶出口接减压器、充气软管、过滤器，然后连接在GIL类产品上，由于在充气时液态六氟化硫在气瓶内蒸发为气态为吸热过程，钢瓶内温度会急剧降低，因此需要在钢瓶外部加装外包裹式加热带给钢瓶加热。
采用此种充气方式适用于220kv以下变电站，单一气室充气量不大于200kg，对安装要求不紧张时使用。缺点为充气速度慢、加热带传热速度慢、气瓶内残留气体多，仅适用于小气室充气。
2）采用多联瓶组充气方式
传统充气方式中，对于220kv以上或单气室充气量200kg以上变电站，较常使用的充气方式为采用多联瓶组方式，如图2所示所示。具体操作步骤为将多个40L钢瓶采用汇流排连接在一起，然后通过减压器、充气软管、过滤器与GIL产品气室相连接，通过多瓶并联方式实现快速充气。此种方式缺点为由于液态六氟化硫气化降温后，钢瓶内温度及压力急剧降低，为保证快速充气要求，需要经常性更换新钢瓶，待原钢瓶温度回到室温后再继续连接充气、工人劳动轻度大，需反复更换钢瓶。
上述两种充气方式均为依靠六氟化硫在钢瓶内气化，然后利用外界环境加热钢瓶瓶体方式使六氟化硫气化，气化速度慢，传热速度慢；且由于充气过程为根据压差作用将气瓶内六氟化硫气体充至GIL气室内，气瓶内残留气体多，造成大量气体浪费。尤其在GIL管廊内，存在作业面狭窄、安装距离长、交叉施工点多、安全隐患控制点多、工人劳动强度大、用气量巨大等特点。采用传统充气方式，需要将大量钢瓶运输到管廊内部临时存储，管廊内部还有各种施工车辆来回运输，交叉作业严重；气瓶的运输、存储及使用安全风险极大；现场组织管理难度极大；而且由于传统充气方式气化效率低，充气速度慢，所以安装工期很难保证。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种超高纯SF6管道输气系统，采用超高纯管道输气系统解决了管廊内GIL安装过程中的充气难点问题。
为达到上述目的，本发明提供一种超高纯SF6管道输气系统，包括自动安全监控系统、供气站房、中间站存储系统和充气系统，供气站房、中间站存储系统和充气系统依次串联连通，自动安全监控系统电连接供气站房、中间站存储系统和充气系统。
进一步地，供气站房包括若干个供气瓶、气化加热系统和全自动气体切换系统，若干个供气瓶、气化加热系统和全自动气体切换系统依次串联连通；
若干个供气瓶包括A组气瓶和B组气瓶，A组气瓶和B组气瓶均包括钢瓶、液相导管（10）和液相出口瓶阀（11），液相出口瓶阀（11）安装在钢瓶的瓶口，液相导管（10）的出气端连通液相出口瓶阀（11），液相导管（10）的进气端伸入钢瓶内部。
进一步地，中间站存储系统包括气态高压存储系统、低压缓存系统、余气回收系统、低压电子式压力传感器VIS2、低压压力表、高压压力表、电子式压力传感器VIS2和若干个阀门，若干个阀门包括阀门五、阀门六、阀门七、阀门八、阀门九、阀门十、阀门十一和阀门十二，全自动气体切换系统的低压出气口、阀门九、低压缓存系统、阀门十、余气回收系统、阀门十一、气态高压存储系统和阀门十二依次串联连通，全自动气体切换系统的高压出气口连通阀门十一的进气口，低压压力表串联阀门五后连通低压缓存系统，低压电子式压力传感器VIS2串联阀门六后连通低压缓存系统，电子式压力传感器VIS2串联阀门七后连通气态高压存储系统，高压压力表串联阀门八后连通气态高压存储系统，自动安全监控系统电连接低压电子式压力传感器VIS2和电子式压力传感器VIS2。
进一步地，全自动气体切换系统包括高压气体支路和低压气体支路，高压气体支路的高压进气口连通A组气瓶和B组气瓶，低压气体支路的低压进气口连通A组气瓶和B组气瓶，高压气体支路的高压出气口连通气态高压存储系统，低压气体支路的低压出气口连通低压缓存系统。
进一步地，高压气体支路包括阀门一、电动球阀DV1、电动球阀DV4、单向球阀CV1、单向球阀CV4、过滤器一、取样阀一和阀门三，A组气瓶、阀门一、电动球阀DV1、单向球阀CV1、过滤器一、阀门三和气态高压存储系统依次串联连通，B组气瓶、阀门二、电动球阀DV4、单向球阀CV4和过滤器一的进气口依次串联连通，自动安全监控系统电连接电动球阀DV1、电动球阀DV4和过滤器一；
低压气体支路包括阀门二、电动球阀DV2、电动球阀DV3、单向球阀CV2、单向球阀CV3、过滤器二、取样阀二和阀门四，A组气瓶、阀门一、电动球阀DV2、单向球阀CV2、过滤器二、阀门四和低压缓存系统依次串联连通，B组气瓶、阀门二、电动球阀DV3、单向球阀CV3和过滤器二的进气口依次串联连通，自动安全监控系统电连接电动球阀DV2、电动球阀DV3和过滤器二。
进一步地，自动安全监控系统包括控制器和三级压力保护系统，三级压力保护系统包括机械式压力开关PS1、机械式压力开关PS2、机械式压力开关PS、阀门十六、阀门十五、阀门十三、电动阀门M、电动阀门MV1和电动阀门MV2，
控制器电连接电动阀门M、电动阀门MV1、电动阀门MV2和电动阀门MV3，电动阀门MV1串联在全自动气体切换系统的低压出气口和阀门九的进气口之间，阀门十五串联机械式压力开关PS1后并联在电动阀门MV1两端，电动阀门M串联在余气回收系统的出气口和阀门十一的进气口之间，阀门十三串联机械式压力开关PS后并联在电动阀门M上，电动阀门MV2串联在全自动气体切换系统的高压出气口和阀门十一的进气口之间，机械式压力开关PS2串联阀门十六后并联在电动阀门MV2上。
进一步地，充气系统包括干燥净化减压系统、若干个电动阀门、压力保护系统和便携式末端充气装置，若干个电动阀门为断电自复位结构，控制器电连接若干个电动阀门，压力保护系统包括机械式压力开关PS3、阀门十四和电动阀门MV3，阀门十二的出气口、干燥净化减压系统和电动阀门MV3依次后连通若干个电动阀门的进气端，机械式压力开关PS3串联阀门十四后并联在电动阀门MV3上，若干个电动阀门依次串联，便携式末端充气装置的进气口连通若干个串联的电动阀门中第一个电动阀门的出气口，便携式末端充气装置的出气口连通外界设备；充气系统还包括便携式泄漏报警装置，便携式泄漏报警装置安装在便携式末端充气装置上。
进一步地，干燥净化减压系统包括控制器一、净化减压系统、用于监测净化减压系统纯度的在线监测系统和用于回收净化减压系统内气体的气体自动再生系统，净化减压系统包括减压系统和干燥净化系统，气体自动再生系统包括回收系统、加热系统和真空提纯系统，在线监测系统、减压系统、加热系统、回收系统、加热系统和真空提纯系统均安装在干燥净化系统上，控制器一电连接净化减压系统、在线监测系统和气体自动再生系统；
干燥净化系统包括V1球阀、MV1电动阀门、A塔、水分吸附剂、MV2电动阀门、MV5电动阀门、连接管道一和F1过滤器，阀门十二、V1球阀、MV1电动阀门、A塔、MV2电动阀门、MV5电动阀门和F1过滤器通过连接管道一依次串联连通，A塔内设置水分吸附剂，控制器一电连接MV1电动阀门、MV2电动阀门和MV5电动阀门；A塔为密封的罐体；
减压系统包括V4球阀、PT1压力传感器、PG1压力表、REV1减压器、MV6电动阀门、管道二和V2球阀，V1球阀和MV1电动阀门之间的连接管道一连通V4球阀的进气口，V4球阀的出气口连通PT1压力传感器，PT1压力传感器上并联PG1压力表，F1过滤器、REV1减压器、V2球阀和电动阀门MV3依次通过管道二串联，MV6电动阀门并联在REV1减压器两端，控制器一电连接PT1压力传感器、REV1减压器和MV6电动阀门；
干燥净化系统还包括MV3电动阀门、B塔、MV4电动阀门、管道三和MV8电动阀门，V1球阀和MV1电动阀门之间的连接管道一连通MV3电动阀门的进气口，MV3电动阀门的出气口、B塔和MV4电动阀门通过管道三依次串联连通，MV2电动阀门和MV5电动阀门之间的连接管道一连通MV4电动阀门的出气口，MV8电动阀门连通回收系统和真空提纯系统，控制器一电连接MV3电动阀门、MV4电动阀门和MV8电动阀门；B塔为密封的罐体；
回收系统包括MV7电动阀门、MV9电动阀门和回收装置，A塔的出气口、MV7电动阀门、MV9电动阀门和回收装置依次串联连通，MV8电动阀门的出气口连通MV9电动阀门的进气口，控制器一电连接MV7电动阀门、MV9电动阀门和回收装置；
真空提纯系统包括MV1O电动阀门和抽真空装置，MV7电动阀门、MV1O电动阀门和抽真空装置依次串联连通，MV8电动阀门的出气口连通MV1O电动阀门的进气口，控制器一电连接MV1O电动阀门和抽真空装置；
加热系统包括若干个HA加热器和若干个HB加热器，若干个HA加热器安装在A塔上，若干个HB加热器安装在B塔上，在线监测系统包括温度监测系统，温度监测系统包括T1温度控制器一和T2温度控制器一，T1温度控制器一电连接控制器一，控制器一电连接若干个HA加热器和若干个HB加热器；
在线监测系统包括V3球阀、压力监测系统和SF6在线监测系统，压力监测系统包括PT2压力传感器、PG2压力表、PT3压力传感器、PG3压力表、PT4压力传感器、PG4压力表和V5球阀，REV1减压器和V2球阀之间的管道二连通依次串联V3球阀和SF6在线监测系统， PT2压力传感器安装在A塔上，PG2压力表和PT2压力传感器并联，PT3压力传感器安装在B塔上，PG3压力表和PT3压力传感器并联，PT4压力传感器通过V5球阀连通REV1减压器和V2球阀之间的管道二，PG4压力表和PT4压力传感器并联，PT2压力传感器、PT3压力传感器、PT4压力传感器、V3球阀和SF6在线监测系统电连接控制器一；
在线监测系统包括纯度监测系统和水分检测系统，控制器一电连接纯度检测系统和水分检测系统。
进一步地，便携式末端充气装置包括用于从输气系统向开关气室输送气体的充气系统、用于将充气系统内气体抽真空的抽真空系统和用于监测充气系统气体纯度的泄漏监测系统，输气系统连通充气系统，抽真空系统连通充气系统，泄漏检测系统连通充气系统，控制器电连接充气系统、抽真空系统和泄漏检测系统；
充气系统包括用于过滤气体的过滤系统、减压系统和用于过滤粉尘的粉尘过滤器，输气系统、过滤系统、减压系统和粉尘过滤器依次串联连通；
过滤系统包括连接软管一、DV1电动阀门和F1过滤器， 若干个串联的电动阀门中第一个电动阀门的出气口、DV1电动阀门和F1过滤器通过连接软管一依次串联，控制器电连接DV1电动阀门和F1过滤器；
减压系统包括连接软管二、REV1减压器、DV2电动阀门和DV3电动阀门，F1过滤器、REV1减压器、DV3电动阀门、粉尘过滤器和GIL类设备通过连接软管二依次串联连通，DV2电动阀门并联在REV1减压器上；
包括流量计，流量计安装在REV1减压器和DV3电动阀门之间，控制器电连接粉尘过滤器、流量计、REV1减压器、DV2电动阀门和DV3电动阀门；
抽真空系统包括连接软管三、DV4电动阀门和VP1真空泵，DV3电动阀门和粉尘过滤器之间的连接软管二连通DV4电动阀门的进气口，DV4电动阀门的出气口连通VP1真空泵，控制器电连接DV4电动阀门和VP1真空泵；
泄漏监测系统包括进气压力检测系统、出气压力监测系统、气体纯度检测系统和含氧量检测系统，进气压力检测系统包括PT1压力传感器、PG1压力表和球阀一，输气系统和DV1电动阀门之间的连接软管一连通球阀一的进气口，球阀一的出气口连通PT1压力传感器，PT1压力传感器和PG1压力表并联，控制器电连接PT1压力传感器；
出气压力监测系统包括PT2压力传感器、PG2压力表和球阀二，DV3电动阀门和粉尘过滤器之间的连接软管二连通球阀二的进气口，球阀二的出气口连通PT2压力传感器，PG2压力表和PT2压力传感器并联，控制器电连接PT2压力传感器；
控制器电连接气体纯度检测系统和含氧量检测系统；
声光报警系统包括报警闪光灯和扬声器，报警闪光灯和扬声器电连接控制器。
进一步地，还包括回收装置，回收装置包括回收系统、回收气瓶和便携式前置回收装置，干燥净化减压系统的出气口串联电动阀门MV3后连通回收系统的进气口，回收系统的出气口连通回收气瓶的进气口；便携式前置回收装置的进气口连通外界设备，便携式前置回收装置的出气口连通若干个串联的电动阀门中最后一个电动阀门的进气口。
本发明所达到的有益效果：
较传统充气方式在气瓶内使六氟化硫气化方式不同，本装置为将液态六氟化硫从钢瓶内取出，在设备内实现六氟化硫气化，气化速度快，换热效率高。采用超高纯SF6管道输气系统方案有效解决了如下问题：一是管廊内无需气瓶运输，避免与GIL母线运输、安装机具相互交叉作业；二是经过实际操作证明，充气效率是传统单瓶充气方式的12倍，大幅缩短气体充注时间，有效解决了传统充气方式造成的工期瓶颈的问题；三是六氟化硫气瓶在地面集中管理，有效管控安全风险；四是系统采用全自动控制方式，设置多级安全控制方式，保障设备及人员安全；五是用工数量仅为传统充气方式的1/4，有效节省人工成本，大幅降低了工人劳动强度。
附图说明
图1是现有技术中单瓶充气方式的示意图；
图2是现有技术中多联瓶组充气方式的示意图；
图3是本发明的原理图；
图4是本发明中气瓶的结构图；
图5是图3中A组B组气瓶自动向气态高压罐补气操作的示意图；
图6是图3中向GIL气室充气的示意图；
图7是图3中GIL气室内气体回收的示意图；
图8是本发明中泄露报警装置的示意图；
图9是本发明中实施例二的示意图；
图10是本发明中气化加热系统的气路图；
图11是本发明中全自动气体切换系统的气路图；
图12为本发明中干燥净化减压系统的示意图；
图13是本发明中便携式末端充气装置的示意图。
附图中标记含义，1-GIL气室；2-粉尘过滤器；3-充气软管；4-减压器；5-六氟化硫气瓶；6-外包裹式加热带；7-汇流排；8-多联瓶组；9-取液口；10-液相导管；11-液相出口瓶阀；12-液态SF6。
具体实施方式
以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例一
一种超高纯SF6管道输气系统，包括自动安全监控系统、供气站房、中间站存储系统和充气系统，供气站房、中间站存储系统和充气系统依次串联连通，自动安全监控系统电连接供气站房、中间站存储系统和充气系统。
进一步地，供气站房包括若干个供气瓶、气化加热系统和全自动气体切换系统，若干个供气瓶、气化加热系统和全自动气体切换系统依次串联连通；
若干个供气瓶包括A组气瓶和B组气瓶，A组气瓶和B组气瓶均包括钢瓶、液相导管（10）和液相出口瓶阀（11），液相出口瓶阀（11）安装在钢瓶的瓶口，液相导管（10）的出气端连通液相出口瓶阀（11），液相导管（10）的进气端伸入钢瓶内部。
进一步地，中间站存储系统包括气态高压存储系统、低压缓存系统、余气回收系统、低压电子式压力传感器VIS2、低压压力表、高压压力表、电子式压力传感器VIS2和若干个阀门，若干个阀门包括阀门五、阀门六、阀门七、阀门八、阀门九、阀门十、阀门十一和阀门十二，全自动气体切换系统的低压出气口、阀门九、低压缓存系统、阀门十、余气回收系统、阀门十一、气态高压存储系统和阀门十二依次串联连通，全自动气体切换系统的高压出气口连通阀门十一的进气口，低压压力表串联阀门五后连通低压缓存系统，低压电子式压力传感器VIS2串联阀门六后连通低压缓存系统，电子式压力传感器VIS2串联阀门七后连通气态高压存储系统，高压压力表串联阀门八后连通气态高压存储系统，自动安全监控系统电连接低压电子式压力传感器VIS2和电子式压力传感器VIS2。
进一步地，全自动气体切换系统包括高压气体支路和低压气体支路，高压气体支路的高压进气口连通A组气瓶和B组气瓶，低压气体支路的低压进气口连通A组气瓶和B组气瓶，高压气体支路的高压出气口连通气态高压存储系统，低压气体支路的低压出气口连通低压缓存系统。
进一步地，高压气体支路包括阀门一、电动球阀DV1、电动球阀DV4、单向球阀CV1、单向球阀CV4、过滤器一、取样阀一和阀门三，A组气瓶、阀门一、电动球阀DV1、单向球阀CV1、过滤器一、阀门三和气态高压存储系统依次串联连通，B组气瓶、阀门二、电动球阀DV4、单向球阀CV4和过滤器一的进气口依次串联连通，自动安全监控系统电连接电动球阀DV1、电动球阀DV4和过滤器一；
低压气体支路包括阀门二、电动球阀DV2、电动球阀DV3、单向球阀CV2、单向球阀CV3、过滤器二、取样阀二和阀门四，A组气瓶、阀门一、电动球阀DV2、单向球阀CV2、过滤器二、阀门四和低压缓存系统依次串联连通，B组气瓶、阀门二、电动球阀DV3、单向球阀CV3和过滤器二的进气口依次串联连通，自动安全监控系统电连接电动球阀DV2、电动球阀DV3和过滤器二。
进一步地，自动安全监控系统包括控制器和三级压力保护系统，三级压力保护系统包括机械式压力开关PS1、机械式压力开关PS2、机械式压力开关PS、阀门十六、阀门十五、阀门十三、电动阀门M、电动阀门MV1和电动阀门MV2，
控制器电连接电动阀门M、电动阀门MV1、电动阀门MV2和电动阀门MV3，电动阀门MV1串联在全自动气体切换系统的低压出气口和阀门九的进气口之间，阀门十五串联机械式压力开关PS1后并联在电动阀门MV1两端，电动阀门M串联在余气回收系统的出气口和阀门十一的进气口之间，阀门十三串联机械式压力开关PS后并联在电动阀门M上，电动阀门MV2串联在全自动气体切换系统的高压出气口和阀门十一的进气口之间，机械式压力开关PS2串联阀门十六后并联在电动阀门MV2上。
进一步地，充气系统包括干燥净化减压系统、若干个电动阀门、压力保护系统和便携式末端充气装置，若干个电动阀门为断电自复位结构，控制器电连接若干个电动阀门，压力保护系统包括机械式压力开关PS3、阀门十四和电动阀门MV3，阀门十二的出气口、干燥净化减压系统和电动阀门MV3依次后连通若干个电动阀门的进气端，机械式压力开关PS3串联阀门十四后并联在电动阀门MV3上，若干个电动阀门依次串联，便携式末端充气装置的进气口连通若干个串联的电动阀门中第一个电动阀门的出气口，便携式末端充气装置的出气口连通外界设备；充气系统还包括便携式泄漏报警装置，便携式泄漏报警装置安装在便携式末端充气装置上。
进一步地，干燥净化减压系统包括控制器一、净化减压系统、用于监测净化减压系统纯度的在线监测系统和用于回收净化减压系统内气体的气体自动再生系统，净化减压系统包括减压系统和干燥净化系统，气体自动再生系统包括回收系统、加热系统和真空提纯系统，在线监测系统、减压系统、加热系统、回收系统、加热系统和真空提纯系统均安装在干燥净化系统上，控制器一电连接净化减压系统、在线监测系统和气体自动再生系统；
干燥净化系统包括V1球阀、MV1电动阀门、A塔、水分吸附剂、MV2电动阀门、MV5电动阀门、连接管道一和F1过滤器，阀门十二、V1球阀、MV1电动阀门、A塔、MV2电动阀门、MV5电动阀门和F1过滤器通过连接管道一依次串联连通，A塔内设置水分吸附剂，控制器一电连接MV1电动阀门、MV2电动阀门和MV5电动阀门；A塔为密封的罐体；
减压系统包括V4球阀、PT1压力传感器、PG1压力表、REV1减压器、MV6电动阀门、管道二和V2球阀，V1球阀和MV1电动阀门之间的连接管道一连通V4球阀的进气口，V4球阀的出气口连通PT1压力传感器，PT1压力传感器上并联PG1压力表，F1过滤器、REV1减压器、V2球阀和电动阀门MV3依次通过管道二串联，MV6电动阀门并联在REV1减压器两端，控制器一电连接PT1压力传感器、REV1减压器和MV6电动阀门；
干燥净化系统还包括MV3电动阀门、B塔、MV4电动阀门、管道三和MV8电动阀门，V1球阀和MV1电动阀门之间的连接管道一连通MV3电动阀门的进气口，MV3电动阀门的出气口、B塔和MV4电动阀门通过管道三依次串联连通，MV2电动阀门和MV5电动阀门之间的连接管道一连通MV4电动阀门的出气口，MV8电动阀门连通回收系统和真空提纯系统，控制器一电连接MV3电动阀门、MV4电动阀门和MV8电动阀门；B塔为密封的罐体；
回收系统包括MV7电动阀门、MV9电动阀门和回收装置，A塔的出气口、MV7电动阀门、MV9电动阀门和回收装置依次串联连通，MV8电动阀门的出气口连通MV9电动阀门的进气口，控制器一电连接MV7电动阀门、MV9电动阀门和回收装置；
真空提纯系统包括MV1O电动阀门和抽真空装置，MV7电动阀门、MV1O电动阀门和抽真空装置依次串联连通，MV8电动阀门的出气口连通MV1O电动阀门的进气口，控制器一电连接MV1O电动阀门和抽真空装置；
加热系统包括若干个HA加热器和若干个HB加热器，若干个HA加热器安装在A塔上，若干个HB加热器安装在B塔上，在线监测系统包括温度监测系统，温度监测系统包括T1温度控制器一和T2温度控制器一，T1温度控制器一电连接控制器一，控制器一电连接若干个HA加热器和若干个HB加热器；
在线监测系统包括V3球阀、压力监测系统和SF6在线监测系统，压力监测系统包括PT2压力传感器、PG2压力表、PT3压力传感器、PG3压力表、PT4压力传感器、PG4压力表和V5球阀，REV1减压器和V2球阀之间的管道二连通依次串联V3球阀和SF6在线监测系统， PT2压力传感器安装在A塔上，PG2压力表和PT2压力传感器并联，PT3压力传感器安装在B塔上，PG3压力表和PT3压力传感器并联，PT4压力传感器通过V5球阀连通REV1减压器和V2球阀之间的管道二，PG4压力表和PT4压力传感器并联，PT2压力传感器、PT3压力传感器、PT4压力传感器、V3球阀和SF6在线监测系统电连接控制器一；
在线监测系统包括纯度监测系统和水分检测系统，控制器一电连接纯度检测系统和水分检测系统。
干燥净化减压系统的工作过程：
F1过滤器功能为过滤粉尘、水分及SF6分解物等杂质，纯度监测系统监测内容包括SF6气体的纯度、水汽的纯度及其他杂质气体的纯度，其他杂质气体包括空气、四氟化碳、六氟乙烷、八氟丙烷、氟化氢、矿物油等。
纯度检测系统、水分检测系统、抽真空装置、回收装置、SF6在线监测系统、PT2压力传感器、PG2压力表、PT3压力传感器、PG3压力表、PT4压力传感器、PG4压力表、V5球阀、V3球阀、HA加热器、HB加热器、MV1O电动阀门、MV7电动阀门、MV9电动阀门、MV3电动阀门、MV4电动阀门、管道三、MV8电动阀门、V4球阀、PT1压力传感器、PG1压力表、REV1减压器、MV6电动阀门、管道二、V2球阀、控制器、V1球阀、MV1电动阀门、水分吸附剂、MV2电动阀门、MV5电动阀门、连接管道一、HA-1加热器、HA-2加热器、HA-3加热器、HB-1加热器、HB-2加热器、HB-3加热器和F1过滤器在现有技术中可采用的型号很多，本领域技术人员可根据实际需求选用型号。
PT表示压力传感器，PG表示压力表，F表示过滤器，MV表示电动球阀，REV表示减压阀，V表示球阀。
干燥净化减压系统的原理图如图12所示，本实用新型根据SF6输气系统特点，具有SF6气体纯度在线监测、干燥净化、真空提纯再生功能，同时设计减压器和MV6电动阀门，当设备进气压力低于减压器设置压力值时，旁路阀门：MV6电动阀门自动打开，加快气体供应流量，气体所有功能均为全自动控制运行。
干燥净化减压系统的净化减压流程：
本装置A塔和B塔为一用一备使用，本流程以A塔工作，B塔待机为例进行说明。设备工作时，如果进气口压力PT1压力高于REV1减压器D的出气设定值，SF6气体首先从进气口进入本装置，经V1球阀、MV1电动阀门、A塔吸附净化、MV2、MV5、F1粉尘过滤、REV1减压器减压后，经V2阀门流出。
如图3所示，当进气口压力PT1低于减压器设定值时，减压器旁路阀门MV6自动打开，增大气体进气流量。
干燥净化减压系统的气体自动再生过程：
装置集成SF6在线监测系统，实时自动监测SF6出气纯度及水分等各项指标，当监测到指标低于报警设定值时，SF6在线监测系统给出命令，MV1、MV2阀门自动关闭，MV3、MV4阀门自动打开，实现从A塔到B塔的自动切换。
A、B塔切换完成后，MV7、MV9及回收装置自动运行，首先将A塔内的SF6气体全部回收干净。检测A塔内压力PT2，当A塔内压力达到设定值后，MV9阀门自动关闭、回收装置停止运行。
SF6气体回收完成后，MV9阀门自动关闭，MV10阀门自动打开，抽真空装置自动运行，对A塔内分子筛进行抽真空。同时A塔上的加热器HA-1、HA-2、HA-3自动启动对A塔进行加热，A塔温度由T1温度控制器自动控制在设定值范围内。真空加热再生功能开始。
当A塔真空加热再生功能达到设定时间t时，加热再生功能结束，MV7、MV10、抽真空装置、吸附塔A加热器全部自动停止，进入A塔自动降温过程。通过检测温度T1，当温度达到设定值后，MV2自动打开进入合格的SF6气体进行保压，当检测PT2达到设定值后，MV2阀门自动关闭，A塔进入待机备用程序。
进一步地，便携式末端充气装置包括用于从输气系统向开关气室输送气体的充气系统、用于将充气系统内气体抽真空的抽真空系统和用于监测充气系统气体纯度的泄漏监测系统，输气系统连通充气系统，抽真空系统连通充气系统，泄漏检测系统连通充气系统，控制器电连接充气系统、抽真空系统和泄漏检测系统；
充气系统包括用于过滤气体的过滤系统、减压系统和用于过滤粉尘的粉尘过滤器，输气系统、过滤系统、减压系统和粉尘过滤器依次串联连通；
过滤系统包括连接软管一、DV1电动阀门和F1过滤器， 若干个串联的电动阀门中第一个电动阀门的出气口、DV1电动阀门和F1过滤器通过连接软管一依次串联，控制器电连接DV1电动阀门和F1过滤器；
减压系统包括连接软管二、REV1减压器、DV2电动阀门和DV3电动阀门，F1过滤器、REV1减压器、DV3电动阀门、粉尘过滤器和GIL类设备通过连接软管二依次串联连通，DV2电动阀门并联在REV1减压器上；
包括流量计，流量计安装在REV1减压器和DV3电动阀门之间，控制器电连接粉尘过滤器、流量计、REV1减压器、DV2电动阀门和DV3电动阀门；
抽真空系统包括连接软管三、DV4电动阀门和VP1真空泵，DV3电动阀门和粉尘过滤器之间的连接软管二连通DV4电动阀门的进气口，DV4电动阀门的出气口连通VP1真空泵，控制器电连接DV4电动阀门和VP1真空泵；
泄漏监测系统包括进气压力检测系统、出气压力监测系统、气体纯度检测系统和含氧量检测系统，进气压力检测系统包括PT1压力传感器、PG1压力表和球阀一，输气系统和DV1电动阀门之间的连接软管一连通球阀一的进气口，球阀一的出气口连通PT1压力传感器，PT1压力传感器和PG1压力表并联，控制器电连接PT1压力传感器；
出气压力监测系统包括PT2压力传感器、PG2压力表和球阀二，DV3电动阀门和粉尘过滤器之间的连接软管二连通球阀二的进气口，球阀二的出气口连通PT2压力传感器，PG2压力表和PT2压力传感器并联，控制器电连接PT2压力传感器；
控制器电连接气体纯度检测系统和含氧量检测系统；
声光报警系统包括报警闪光灯和扬声器，报警闪光灯和扬声器电连接控制器。
便携式末端充气装置中的气体纯度检测系统、含氧量检测系统、控制器、粉尘过滤器、DV1电动阀门、F1过滤器、REV1减压器、DV2电动阀门、DV3电动阀门、流量计、DV4电动阀门、VP1真空泵、PT1压力传感器、PG1压力表、球阀一、PT2压力传感器、PG2压力表和球阀二在现有技术中可采用的型号很多，本领域技术人员可根据实际需求选用。
便携式末端充气装置中的为连接SF6输气管道与开关气室之间的充气装置，具有抽真空、SF6气体过滤、减压、流量计量、气体指标在线监测、泄漏监测及报警功能。
便携式末端充气装置中的工作流程如下所示：
抽真空：设置有负压回收泵及控制器，在充气前首先对装置自身抽真空，避免使用传统充气前需要排出充气软管内空气时只能通过释放SF6气体置换空气的方法，避免了SF6气体的对外排放，对环境友好。通过控制器打开所有的电动阀门，然后开DV4电动阀门与VP1真空泵对连接软管一、连接软管二和连接软管三抽真空并将抽出的本装置中的空气排入外界空气中。
向开关气室内充气：当SF6输气系统压力高于REV1减压器设定值时，当开关气室需要充气时，首先通过本装置与SF6输气系统管道相连接，管道内SF6气体经DV1电动阀门、REV1减压器、F1过滤器、流量计、DV3电动阀门及粉尘过滤器后向开关气室充气。
如图13所示，当SF6输气系统压力低于REV1减压器设定值时，REV1减压器旁路阀门DV2电动阀门自动打开，增大SF6气体的流量。
F1过滤器功能为过滤粉尘、水分及SF6分解物等杂质，气体纯度监测系统监测内容包括SF6气体的纯度、水汽及其他杂质气体，其他杂质气体包括空气、四氟化碳、六氟乙烷、八氟丙烷、氟化氢、矿物油等。
充气过程中通过流量计对所充SF6气体流量进行自动测量，并记录在控制器的PLC程序内，用于充气量的判断。通过PT1和PT2检测本装置进气端和出气端的压力是否一致来判定是否泄漏，控制器预设充气压力值或充气量两个指标，通过流量计来计算本装置的充气量，当开关气室内的充气量或充气压力达到设定值后，充气功能自动停止并记录；
在开关气室内装一个压力传感器，控制器电连接压力传感器，当充气到一个动态值后关闭阀门静止t1测量充气压力的静态值，充气压力的静态值达不到设定值的话则继续充气时间t2，t2结束后继续重复上述动作直至充气压力的静态值达到设定值。
同时装置设置有SF6气体指标在线监测系统，当所充SF6气体指标充其量或充气压力不能达到要求时，充气过程会自动停止并给出声光报警提示，避免了传统充气方式无法监控充气指标，当发现指标不达标后需要对气室所有气体进行回收再处理的风险。
装置内置便携式SF6泄漏报警装置，可以对本装置所在位置处的SF6浓度值以及氧气含量值进行监测，当检测到本装置所在位置处的SF6泄漏或氧气含量低时，充气过程自动停止，并给出报警提示。解决了传统充气方式充气过程中出现的泄漏等不安全环境因素时，人员无法及时察觉的问题。
进一步地，还包括回收装置，回收装置包括回收系统、回收气瓶和便携式前置回收装置，干燥净化减压系统的出气口串联电动阀门MV3后连通回收系统的进气口，回收系统的出气口连通回收气瓶的进气口；便携式前置回收装置的进气口连通外界设备，便携式前置回收装置的出气口连通若干个串联的电动阀门中最后一个电动阀门的进气口。
超高纯SF6管道输气系统原理技术总图如图3所示，超高纯SF6管道输气系统由地面SF6气体集中供气站房及底下管廊内的六氟化硫输气管路系统组成，是集气体热交换、增压、减压、集中存储、干燥净化、管道输送、安全监控等功能于一体的系统集成，便于SF6气体集中管理和方便生产组织，解决了气瓶在管廊内运输困难的问题，可有效提高气体充气速度以及管控安全风险。
超高纯SF6管道输气系统主要功能：
1)利用特殊设计的钢瓶结构将液态SF6输送到系统设备中；
2)将液态SF6气体转换为常温状态下的SF6高压气体，同时设置两路供气，保证供气过程不间断；
3)利用系统设备将气瓶内的SF6完全回收干净，避免SF6气体浪费；
4)利用便携式末端充气装置向GIL气室充注符合要求的SF6气体；
5)利用便携式前置回收装置回收GIL设备内的气体；
6)实现SF6系统各气体压力安全监控等。
气化加热系统为专利ZL201820253464.7一种绝缘气体处理装置。
气态高压存储系统是现有技术，可以理解为一个或多个高压气体存储瓶并联起来的系统，上面设置安全阀、压力表、压力传感器、六氟化硫纯度和水分在线监测仪器；
低压缓存系统是现有技术，可以理解为一个或多个低压气体存储瓶并联起来的系统，上面设置安全阀、压力表、压力传感器、六氟化硫纯度和水分在线监测仪器等；
余气回收系统是现有技术，型号LH-57Y/18WG型SF6回收装置或同等参数设备；
回收系统是现有技术，型号LH-57Y/18WG型回收装置或类似参数设备；
便携式泄漏报警装置在现有技术中可采用的型号很多本领域技术人员可根据需求选用；便携式前置回收装置是现有技术，型号LH-80QW型或类似参数设备。
本发明创造性的提出了采用超高纯管道输气系统解决了管廊内GIL安装过程中的充气难点问题。工作方式为在地面建立充气站房，六氟化硫气瓶集中存储在地面站房内，在地面上实现六氟化硫气体的气化工作，然后将待充气的六氟化硫以气体型式存储在地面站房的气态存储罐内。管廊内部铺设一条高纯六氟化硫输气管道，气态罐内六氟化硫通过净化、减压后将六氟化硫以气态型式输送到各充气作业点。当管廊内GIL气室需要充气时，通过配套的充气装置将六氟化硫过滤减压后充至GIL气室内。外界设备为GIL类设备。
SF6-六氟化硫，六氟化硫（sulfur hexafluoride）是一种无色、无臭、无毒、不燃的稳定气体，被广泛用作高压电气设备的绝缘介质。
GIL-气体绝缘金属封闭管道母线输电线路。
GIS-气体绝缘的金属封闭式组合电器。
实施例二
与实施例一不同的是，如图9所示，A组、B组的钢瓶也可采用标准40L钢瓶多瓶组串联后倾斜放置结构已达到取SF6液体充气方式，但该方案劳动强度大，设备吊装运输不方便，但可实现取液功能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种超高纯SF6管道输气系统，其特征在于，包括自动安全监控系统、供气站房、中间站存储系统和充气系统，供气站房、中间站存储系统和充气系统依次串联连通，自动安全监控系统电连接供气站房、中间站存储系统和充气系统；
供气站房包括若干个供气瓶、气化加热系统和全自动气体切换系统，若干个供气瓶、气化加热系统和全自动气体切换系统依次串联连通；
若干个供气瓶包括A组气瓶和B组气瓶，A组气瓶和B组气瓶均包括钢瓶、液相导管（10）和液相出口瓶阀（11），液相出口瓶阀（11）安装在钢瓶的瓶口，液相导管（10）的出气端连通液相出口瓶阀（11），液相导管（10）的进气端伸入钢瓶内部；
中间站存储系统包括气态高压存储系统、低压缓存系统、余气回收系统、低压电子式压力传感器VIS2、低压压力表、高压压力表、电子式压力传感器VIS2和若干个阀门，若干个阀门包括阀门五、阀门六、阀门七、阀门八、阀门九、阀门十、阀门十一和阀门十二，全自动气体切换系统的低压出气口、阀门九、低压缓存系统、阀门十、余气回收系统、阀门十一、气态高压存储系统和阀门十二依次串联连通，全自动气体切换系统的高压出气口连通阀门十一的进气口，低压压力表串联阀门五后连通低压缓存系统，低压电子式压力传感器VIS2串联阀门六后连通低压缓存系统，电子式压力传感器VIS2串联阀门七后连通气态高压存储系统，高压压力表串联阀门八后连通气态高压存储系统，自动安全监控系统电连接低压电子式压力传感器VIS2和电子式压力传感器VIS2；
全自动气体切换系统包括高压气体支路和低压气体支路，高压气体支路的高压进气口连通A组气瓶和B组气瓶，低压气体支路的低压进气口连通A组气瓶和B组气瓶，高压气体支路的高压出气口连通气态高压存储系统，低压气体支路的低压出气口连通低压缓存系统；
高压气体支路包括阀门一、电动球阀DV1、电动球阀DV4、单向球阀CV1、单向球阀CV4、过滤器一、取样阀一和阀门三，A组气瓶、阀门一、电动球阀DV1、单向球阀CV1、过滤器一、阀门三和气态高压存储系统依次串联连通，B组气瓶、阀门二、电动球阀DV4、单向球阀CV4和过滤器一的进气口依次串联连通，自动安全监控系统电连接电动球阀DV1、电动球阀DV4和过滤器一；
低压气体支路包括阀门二、电动球阀DV2、电动球阀DV3、单向球阀CV2、单向球阀CV3、过滤器二、取样阀二和阀门四，A组气瓶、阀门一、电动球阀DV2、单向球阀CV2、过滤器二、阀门四和低压缓存系统依次串联连通，B组气瓶、阀门二、电动球阀DV3、单向球阀CV3和过滤器二的进气口依次串联连通，自动安全监控系统电连接电动球阀DV2、电动球阀DV3和过滤器二；
充气系统包括干燥净化减压系统、若干个电动阀门、压力保护系统和便携式末端充气装置，若干个电动阀门为断电自复位结构，控制器电连接若干个电动阀门，压力保护系统包括机械式压力开关PS3、阀门十四和电动阀门MV3，阀门十二的出气口、干燥净化减压系统和电动阀门MV3依次后连通若干个电动阀门的进气端，机械式压力开关PS3串联阀门十四后并联在电动阀门MV3上，若干个电动阀门依次串联，便携式末端充气装置的进气口连通若干个串联的电动阀门中第一个电动阀门的出气口，便携式末端充气装置的出气口连通外界设备；充气系统还包括便携式泄漏报警装置，便携式泄漏报警装置安装在便携式末端充气装置上。
2.根据权利要求1所述的一种超高纯SF6管道输气系统，其特征在于，自动安全监控系统包括控制器和三级压力保护系统，三级压力保护系统包括机械式压力开关PS1、机械式压力开关PS2、机械式压力开关PS、阀门十六、阀门十五、阀门十三、电动阀门M、电动阀门MV1和电动阀门MV2，
控制器电连接电动阀门M、电动阀门MV1、电动阀门MV2和电动阀门MV3，电动阀门MV1串联在全自动气体切换系统的低压出气口和阀门九的进气口之间，阀门十五串联机械式压力开关PS1后并联在电动阀门MV1两端，电动阀门M串联在余气回收系统的出气口和阀门十一的进气口之间，阀门十三串联机械式压力开关PS后并联在电动阀门M上，电动阀门MV2串联在全自动气体切换系统的高压出气口和阀门十一的进气口之间，机械式压力开关PS2串联阀门十六后并联在电动阀门MV2上。
3.根据权利要求1所述的一种超高纯SF6管道输气系统，其特征在于，干燥净化减压系统包括控制器一、净化减压系统、用于监测净化减压系统纯度的在线监测系统和用于回收净化减压系统内气体的气体自动再生系统，净化减压系统包括减压系统和干燥净化系统，气体自动再生系统包括回收系统、加热系统和真空提纯系统，在线监测系统、减压系统、加热系统、回收系统、加热系统和真空提纯系统均安装在干燥净化系统上，控制器一电连接净化减压系统、在线监测系统和气体自动再生系统；
干燥净化系统包括V1球阀、MV1电动阀门、A塔、水分吸附剂、MV2电动阀门、MV5电动阀门、连接管道一和F1过滤器，阀门十二、V1球阀、MV1电动阀门、A塔、MV2电动阀门、MV5电动阀门和F1过滤器通过连接管道一依次串联连通，A塔内设置水分吸附剂，控制器一电连接MV1电动阀门、MV2电动阀门和MV5电动阀门；A塔为密封的罐体；
减压系统包括V4球阀、PT1压力传感器、PG1压力表、REV1减压器、MV6电动阀门、管道二和V2球阀，V1球阀和MV1电动阀门之间的连接管道一连通V4球阀的进气口，V4球阀的出气口连通PT1压力传感器，PT1压力传感器上并联PG1压力表，F1过滤器、REV1减压器、V2球阀和电动阀门MV3依次通过管道二串联，MV6电动阀门并联在REV1减压器两端，控制器一电连接PT1压力传感器、REV1减压器和MV6电动阀门；
干燥净化系统还包括MV3电动阀门、B塔、MV4电动阀门、管道三和MV8电动阀门，V1球阀和MV1电动阀门之间的连接管道一连通MV3电动阀门的进气口，MV3电动阀门的出气口、B塔和MV4电动阀门通过管道三依次串联连通，MV2电动阀门和MV5电动阀门之间的连接管道一连通MV4电动阀门的出气口，MV8电动阀门连通回收系统和真空提纯系统，控制器一电连接MV3电动阀门、MV4电动阀门和MV8电动阀门；B塔为密封的罐体；
回收系统包括MV7电动阀门、MV9电动阀门和回收装置，A塔的出气口、MV7电动阀门、MV9电动阀门和回收装置依次串联连通，MV8电动阀门的出气口连通MV9电动阀门的进气口，控制器一电连接MV7电动阀门、MV9电动阀门和回收装置；
真空提纯系统包括MV1O电动阀门和抽真空装置，MV7电动阀门、MV1O电动阀门和抽真空装置依次串联连通，MV8电动阀门的出气口连通MV1O电动阀门的进气口，控制器一电连接MV1O电动阀门和抽真空装置；
加热系统包括若干个HA加热器和若干个HB加热器，若干个HA加热器安装在A塔上，若干个HB加热器安装在B塔上，在线监测系统包括温度监测系统，温度监测系统包括T1温度控制器一和T2温度控制器一，T1温度控制器一电连接控制器一，控制器一电连接若干个HA加热器和若干个HB加热器；
在线监测系统包括V3球阀、压力监测系统和SF6在线监测系统，压力监测系统包括PT2压力传感器、PG2压力表、PT3压力传感器、PG3压力表、PT4压力传感器、PG4压力表和V5球阀，REV1减压器和V2球阀之间的管道二连通依次串联V3球阀和SF6在线监测系统， PT2压力传感器安装在A塔上，PG2压力表和PT2压力传感器并联，PT3压力传感器安装在B塔上，PG3压力表和PT3压力传感器并联，PT4压力传感器通过V5球阀连通REV1减压器和V2球阀之间的管道二，PG4压力表和PT4压力传感器并联，PT2压力传感器、PT3压力传感器、PT4压力传感器、V3球阀和SF6在线监测系统电连接控制器一；
在线监测系统包括纯度监测系统和水分检测系统，控制器一电连接纯度检测系统和水分检测系统。
4.根据权利要求1所述的一种超高纯SF6管道输气系统，其特征在于，便携式末端充气装置包括用于从输气系统向开关气室输送气体的充气系统、用于将充气系统内气体抽真空的抽真空系统和用于监测充气系统气体纯度的泄漏监测系统，输气系统连通充气系统，抽真空系统连通充气系统，泄漏检测系统连通充气系统，控制器电连接充气系统、抽真空系统和泄漏检测系统；
充气系统包括用于过滤气体的过滤系统、减压系统和用于过滤粉尘的粉尘过滤器，输气系统、过滤系统、减压系统和粉尘过滤器依次串联连通；
过滤系统包括连接软管一、DV1电动阀门和F1过滤器， 若干个串联的电动阀门中第一个电动阀门的出气口、DV1电动阀门和F1过滤器通过连接软管一依次串联，控制器电连接DV1电动阀门和F1过滤器；
减压系统包括连接软管二、REV1减压器、DV2电动阀门和DV3电动阀门，F1过滤器、REV1减压器、DV3电动阀门、粉尘过滤器和GIL类设备通过连接软管二依次串联连通，DV2电动阀门并联在REV1减压器上；
包括流量计，流量计安装在REV1减压器和DV3电动阀门之间，控制器电连接粉尘过滤器、流量计、REV1减压器、DV2电动阀门和DV3电动阀门；
抽真空系统包括连接软管三、DV4电动阀门和VP1真空泵，DV3电动阀门和粉尘过滤器之间的连接软管二连通DV4电动阀门的进气口，DV4电动阀门的出气口连通VP1真空泵，控制器电连接DV4电动阀门和VP1真空泵；
泄漏监测系统包括进气压力检测系统、出气压力监测系统、气体纯度检测系统和含氧量检测系统，进气压力检测系统包括PT1压力传感器、PG1压力表和球阀一，输气系统和DV1电动阀门之间的连接软管一连通球阀一的进气口，球阀一的出气口连通PT1压力传感器，PT1压力传感器和PG1压力表并联，控制器电连接PT1压力传感器；
出气压力监测系统包括PT2压力传感器、PG2压力表和球阀二，DV3电动阀门和粉尘过滤器之间的连接软管二连通球阀二的进气口，球阀二的出气口连通PT2压力传感器，PG2压力表和PT2压力传感器并联，控制器电连接PT2压力传感器；
控制器电连接气体纯度检测系统和含氧量检测系统；
声光报警系统包括报警闪光灯和扬声器，报警闪光灯和扬声器电连接控制器。
5.根据权利要求1所述的一种超高纯SF6管道输气系统，其特征在于，还包括回收装置，回收装置包括回收系统、回收气瓶和便携式前置回收装置，干燥净化减压系统的出气口串联电动阀门MV3后连通回收系统的进气口，回收系统的出气口连通回收气瓶的进气口；便携式前置回收装置的进气口连通外界设备，便携式前置回收装置的出气口连通若干个串联的电动阀门中最后一个电动阀门的进气口。
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