CN112611439B - 一种测量六氟化硫气体重量的装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种测量六氟化硫气体重量的装置，通过向高压电气设备中充入一定重量的六氟化硫气体，观察安装到高压电气设备上的高精度压力传感器升高的压力值，已知温度下六氟化硫气体密度和重量，计算出补气的六氟化硫气体体积，结合压力传感器计算出的压力变化，可以推算出高压电气设备内部的有效容积，根据容积、压力来推算出高压电气设备中六氟化硫气体的体积，最后换算出六氟化硫气体的重量。本发明通过向高压电气设备中充气或补气的同时即可对高压电气设备内的六氟化硫气体的重量进行测量，操作简单，方便快捷，具有较高的精确度。

Description

一种测量六氟化硫气体重量的装置及方法

技术领域

本发明属于六氟化硫气体测量技术领域，具体涉及一种测量六氟化硫气体重量的装置及方法。

背景技术

六氟化硫气体（SF₆）是一种优异的绝缘介质，广泛应用于电力行业，同时六氟化硫气体也是6种严禁排放的温室气体之一，世界各国明令禁止六氟化硫气体排放，国家电网公司为了减少六氟化硫气体的排放量，会对运行中的六氟化硫电气设备进行六氟化硫气体重量统计，严格控制使用量和泄漏量。需要下级各省电力公司汇总辖区内的运行变电站六氟化硫气体总量。各省电力公司为了普查管辖的变电站六氟化硫气体使用量，需要一种检测运行变电站中六氟化硫气体重量的方法，方便统计运行中的六氟化硫气体重量。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种简单易行、方便操作的测量六氟化硫气体重量的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种测量六氟化硫气体重量的装置，包括六氟化硫气体钢瓶和充气管路，六氟化硫气体钢瓶底部设有称重传感器，充气管路的进气口与六氟化硫气体钢瓶的出气口连接，充气管路的出气口与高压电气设备的充气口连接，充气管路上沿气流方向依次设有减压稳压阀、质量流量控制器和单向阀。

高压电气设备上设有压力传感器和温度传感器，压力传感器和温度传感器分别用于监测高压电气设备内部六氟化硫气体的压力和温度。

一种测量六氟化硫气体重量的装置的测量方法，包括以下步骤：

（1）对高压电气设备补气前记录称重传感器对六氟化硫气体钢瓶称重的示数m1，同时记录在补气前压力传感器对高压电气设备内部六氟化硫气体压力的示数P1；

（2）打开六氟化硫气体钢瓶上的充气阀，通过充气管路向高压电气设备内部补气，观测压力传感器，达到设定压力后关闭充气阀，记录此时压力传感器的示数P2，完成补气；

（3）补气后记录称重传感器对六氟化硫气体钢瓶称重的示数m2；

（4）计算补入高压电气设备的六氟化硫气体体积；

（5）根据补入高压电气设备的六氟化硫气体体积和压力变化量，和克拉伯龙方程，推算出高压电气设备内六氟化硫气体的有效体积，再进一步计算出高压电气设备中的六氟化硫气体总重量。

步骤（4）的具体过程为：

六氟化硫气体的补气重量Δm_SF6=m1-m2；

高压电气设备在补气前后的压力变化量ΔP_SF6=P2-P1；

根据温度传感器检测的温度示数，当前温度下的六氟化硫气体密度可以通过查表得到θ_SF6,从而可以算出补入高压电气设备中的六氟化硫气体的体积为V_ΔSF6=Δm_SF6/θ_SF6。

步骤（5）中根据补入高压电气设备的六氟化硫气体体积和压力变化量，和克拉伯龙方程，可以得出：

P2·V = P1·V +nRT= P1·V +mRT/M，

V是电气设备中SF₆体积，m补入电气设备中的SF₆的质量，M是SF₆的摩尔质量，T表示绝对温度，R表示气体常数，压强、温度和体积都采用国际单位，则R=8.314帕·米³/摩尔·K；

高压电气设备中六氟化硫气体的总体积V=mRT/M(P2-P1)=RTΔm_SF6 /MΔP_SF6，

然后可得出高压电气设备中六氟化硫气体总质量m_SF6=V ·θ_SF6，进而可得总重量。

采用上述技术方案，本发明通过向高压电气设备中充入一定重量的六氟化硫气体，观察安装到高压电气设备上的高精度压力传感器升高的压力值，已知温度下六氟化硫气体密度和重量，计算出补气的六氟化硫气体体积，结合压力传感器计算出的压力变化，可以推算出高压电气设备内部的有效容积，根据容积、压力来推算出高压电气设备中六氟化硫气体的体积，最后换算出六氟化硫气体的重量。本发明通过向高压电气设备中充气或补气的同时即可对高压电气设备内的六氟化硫气体的重量进行测量，操作简单，方便快捷，具有较高的精确度。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的一种测量六氟化硫气体重量的装置，包括六氟化硫气体钢瓶1和充气管路2，六氟化硫气体钢瓶1底部设有称重传感器3，充气管路2的进气口与六氟化硫气体钢瓶1的出气口连接，充气管路2的出气口与高压电气设备4的充气口连接，充气管路2上沿气流方向依次设有减压稳压阀5、质量流量控制器6和单向阀7。

高压电气设备4上设有压力传感器8和温度传感器9，压力传感器8和温度传感器9分别用于监测高压电气设备4内部六氟化硫气体的压力和温度。

一种测量六氟化硫气体重量的装置的测量方法，包括以下步骤：

（1）对高压电气设备4补气前记录称重传感器3对六氟化硫气体钢瓶1称重的示数m1，同时记录在补气前压力传感器8对高压电气设备4内部六氟化硫气体压力的示数P1；

（2）打开六氟化硫气体钢瓶1上的充气阀，通过充气管路2向高压电气设备4内部补气，观测压力传感器8，达到设定压力后关闭充气阀，记录此时压力传感器8的示数P2，完成补气；

（3）补气后记录称重传感器3对六氟化硫气体钢瓶1称重的示数m2；

（4）计算补入高压电气设备4的六氟化硫气体体积；

（5）根据补入高压电气设备4的六氟化硫气体体积和压力变化量，和克拉伯龙方程，推算出高压电气设备4内六氟化硫气体的有效体积，再进一步计算出高压电气设备4中的六氟化硫气体总重量。

步骤（4）的具体过程为：

六氟化硫气体的补气重量Δm_SF6=m1-m2；

高压电气设备4在补气前后的压力变化量ΔP_SF6=P2-P1；

根据温度传感器9检测的温度示数，当前温度下的六氟化硫气体密度可以通过查表得到θ_SF6,从而可以算出补入高压电气设备4中的六氟化硫气体的体积为V_ΔSF6=Δm_SF6/θ_SF6。

步骤（5）中根据补入高压电气设备4的六氟化硫气体体积和压力变化量，和克拉伯龙方程，可以得出：

P2·V = P1·V +nRT= P1·V +mRT/M，

V是电气设备中SF₆体积，m补入电气设备中的SF₆的质量，M是SF₆的摩尔质量，T表示绝对温度，R表示气体常数，压强、温度和体积都采用国际单位，则R=8.314帕·米³/摩尔·K；

高压电气设备4中六氟化硫气体的总体积V=mRT/M(P2-P1)=RTΔm_SF6 /MΔP_SF6，

然后可得出高压电气设备4中六氟化硫气体总质量m_SF6=V ·θ_SF6，进而可得总重量。

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 (3)

1.一种测量六氟化硫气体重量的装置的测量方法，其特征在于：一种测量六氟化硫气体重量的装置包括六氟化硫气体钢瓶和充气管路，六氟化硫气体钢瓶底部设有称重传感器，充气管路的进气口与六氟化硫气体钢瓶的出气口连接，充气管路的出气口与高压电气设备的充气口连接，充气管路上沿气流方向依次设有减压稳压阀、质量流量控制器和单向阀；

高压电气设备上设有压力传感器和温度传感器，压力传感器和温度传感器分别用于监测高压电气设备内部六氟化硫气体的压力和温度；

所述的测量方法包括以下步骤：

（1）对高压电气设备补气前记录称重传感器对六氟化硫气体钢瓶称重的示数m1，同时记录在补气前压力传感器对高压电气设备内部六氟化硫气体压力的示数P1；

（2）打开六氟化硫气体钢瓶上的充气阀，通过充气管路向高压电气设备内部补气，观测压力传感器，达到设定压力后关闭充气阀，记录此时压力传感器的示数P2，完成补气；

（3）补气后记录称重传感器对六氟化硫气体钢瓶称重的示数m2；

（4）计算补入高压电气设备的六氟化硫气体体积；

（5）根据补入高压电气设备的六氟化硫气体体积和压力变化量，和克拉伯龙方程，推算出高压电气设备内六氟化硫气体的有效体积，再进一步计算出高压电气设备中的六氟化硫气体总重量。

2.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于：步骤（4）的具体过程为：

六氟化硫气体的补气重量Δm_SF6=m1-m2；

高压电气设备在补气前后的压力变化量ΔP_SF6=P2-P1；

根据温度传感器检测的温度示数，当前温度下的六氟化硫气体密度通过查表得到θ_SF6,从而算出补入高压电气设备中的六氟化硫气体的体积为V_ΔSF6=Δm_SF6/θ_SF6。

3.根据权利要求2所述的测量方法，其特征在于：步骤（5）中根据补入高压电气设备的六氟化硫气体体积和压力变化量，和克拉伯龙方程，得出：

P2·V = P1·V +nRT= P1·V +mRT/M，

V是电气设备中SF₆体积，m补入电气设备中的SF₆的质量，M是SF₆的摩尔质量，T表示绝对温度，R表示气体常数，压强、温度和体积都采用国际单位，则R=8.314帕·米³/摩尔·K；

高压电气设备中六氟化硫气体的总体积V=mRT/M(P2-P1)=RTΔm_SF6 /MΔP_SF6，

然后得出高压电气设备中六氟化硫气体总质量m_SF6=V ·θ_SF6，进而得到总重量。

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