CN114440133A - 用于sf6充气、放气回收装置的监测模块及流量计纠偏方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及GIS充放气时气体实时监测的技术领域，具体涉及用于SF6充气、放气回收装置的监测模块及流量计纠偏方法,用于SF6充气、放气回收装置的监测模块，包括气体管线，气体管线具有用于与GIS相连的GIS接口和用于与气体回收装置接通的气体回收装置接口，所述气体管线沿气体流动的方向依次设有用于监测气体管线中气体流量的流量计、用于储存气体的标定容器及阀门，阀门用于在气体流动的初始阶段关闭并在流量计纠偏后开启，所述标定容器为体积恒定的容器，气体管线上还设有用于检测标定容器内部压力的标定容器压力检测结构。
Description
技术领域
本发明涉及GIS充放气时气体实时监测的技术领域，具体涉及用于SF6充气、放气回收装置的监测模块及流量计纠偏方法。
背景技术
随着智能制造、物联网等技术的发展与应用，传统制造业由机械化、电气化、数字化，逐步转向网络化、数据化和智能制造。回收装置产品的智能化需求也在逐步增加。随着泛在电力物联网建设的推动，对回收装置的设备运行管理、状态监测、数据传输等方面提出了新的要求，并开始进行已有设备(如滤油机、SF6气体回收装置)的智能化改造。
目前国内外市场上的SF6气体回收装置自动化、智能化程度低，部分仍停留在手动操作或电动按钮控制的程度，没有远程监控、数据传输等功能，已经不能满足市场日益发展的需求。
而现有技术中CN113504152A的专利文献中公开了一种基于分流法的SF6气室气体回收装置，该装置包括一个主气路，主气路回收气体的下游分成三个分气路，主气路上设有传感器，其中的两个分气路中均设有流量计和用于控制气路开断的阀门，阀门打开时，通过各气路的气体流量的比值是一定的，在进行气体回收时，通过各气路之间的比值与相应气路中流量计的读数的乘积来计算各气路中的实时流量，借此计算出GIS气室内的实际回收气体的流量、GIS气室体积及气体回收装置的气体回收率。
虽然上述的装置能够实现对气体回收装置流量的实时监测及各项数值的计算，但都是基于流量计的实际读数通过相应的计算得出的，而流量计在使用的过程中，会出现读数与实际通过流量存在偏差的情况，如果不对流量计进行纠偏的话，上述基于流量计读数计算出的各项数值都是不准确的，导致监测结果误差较大。
发明内容
本发明的目的在于提供用于SF6充气、放气回收装置的监测模块，以解决现有技术中流量计不准而导致监测结果误差较大的技术问题。本发明还提供流量计纠偏方法，以解决现有技术中流量计不准而导致监测结果误差较大的技术问题。
为实现上述目的，本发明所提供的用于SF6充气、放气回收装置的监测模块的技术方案是：用于SF6充气、放气回收装置的监测模块，包括气体管线，气体管线具有用于与GIS相连的GIS接口和用于与气体回收装置接通的气体回收装置接口，所述气体管线沿气体流动的方向依次设有用于监测气体管线中气体流量的流量计、用于储存气体的标定容器及阀门，阀门用于在气体流动的初始阶段关闭并在流量计纠偏后开启，所述标定容器为体积恒定的容器，气体管线上还设有用于检测标定容器内部压力的标定容器压力检测结构。
有益效果是：本发明提供的用于SF6充气、放气回收装置的监测模块，与现有技术不同，在气体管线上于流量计的下游设置一个标定容器，可以依照标定容器体积恒定的特性，使得气体可以储存在标定容器中，进而可以在阀门关闭的情况下，通过标定容器气体检测装置测得的标定容器的在气体进入前后的压力差与标定容器的体积的乘积计算出实际流量，根据实际流量与气体进入前后的流量计的压力差的商可以得出流量计的纠偏系数，可以得出流量计读数与流经流量计的实际流量值的误差，进而有利于得出较为准确的实际流量值，有利于提高气体充气、回收装置监测结果的准确性，标定容器还能对气体管线中的气体起到一定的缓冲作用，使得气体管线中的气体更加平稳。
作为进一步地改进，所述流量计的两侧均设有所述标定容器和所述阀门。
有益效果是：在流量计的两侧设置标定容器和阀门，不仅可以对气体充气、回收装置回收气体时的流量计进行纠偏，还可以对气体充气、回收装置充气时的流量计进行纠偏，增加了用于SF6充气、放气回收装置的监测模块的功能。
作为进一步地改进，所述标定容器压力检测结构设置在所述标定容器上。
有益效果是：标定容器压力检测结构直接设置在标定容器上，不需要在两者之间在设置气体运输管道，有利于提高标定容器压力检测装置测量结果的准确性，还能减少对流量计纠偏时所需的气体量，节省时间，有利于提高流量计的纠偏效率。
作为进一步地改进，所述气体管线上还设有过滤器，过滤器位于气体回收时所述流量计的上游。
有益效果是：过滤器的设置，可以对由GIS中回收的气体进行过滤，避免GIS中的杂物污染气体充气、回收装置。
作为进一步地改进，所述气体管线上设有与所述GIS接口常连通的第一压力传感器，用于测量GIS的气室压力。
有益效果是：在GIS接口处设置第一压力传感器，可以根据压力传感器测得GIS的压力计算出GIS的气室体积，有利于增加用于SF6充气、放气回收装置的监测模块的功能，进而有利于提高适用范围。
本发明所提供的流量计纠偏方法的技术方案是：流量计纠偏方法，采集气体管线上标定容器的初始压力值P0和气体管线上流量计的初始流量值Q0，保持标定容器下游的阀门关闭并使气体流经流量计流入标定容器中，间隔设定的时间后关闭阀门并读取标定容器的压力值P1和流量计的流量值Q1，按照公式Q＝(P1-P0)*V和公式K＝(Q1-Q0)/Q计算纠偏系数K，其中V为标定容器的体积；通过将纠偏系数K与流量计的读数相乘即得到流量计的实际流量值。
有益效果是：本发明提供的流量计的纠偏方法，可以对流量计进行纠偏，以较为准确的得到流经流量计的气体的实际流量值，有利于提高气体充气、回收装置监测结果的准确性。
作为进一步地改进，在流量计的两侧均设有标定容器和阀门，在进行流量计纠偏时，将流量计上游的阀门打开并保持下游的阀门关闭。
有益效果是：在流量计的两侧设置标定容器和阀门，不仅可以对气体充气、回收装置回收气体时的流量计进行纠偏，还可以对气体充气、回收装置充气时的流量计进行纠偏，增加了用于SF6充气、放气回收装置的监测模块的功能。
作为进一步地改进，所述标定容器上设有标定容器压力检测结构。
有益效果是：在标定容器上设置标定容器罐压力检测结构，可以准确测得标定容器中的压力。
作为进一步地改进，所述气体管线上还设有过滤器，过滤器位于气体回收时所述流量计的上游。
有益效果是：过滤器的设置，可以对由GIS中回收的气体进行过滤，避免GIS中的杂物污染气体充气、回收装置。
作为进一步地改进，所述气体管线上设有用于与GIS相连的GIS接口，气体管线上设有与GIS接口常连通的第一压力传感器，气体回收或充气前，记录第一压力传感器的初始压力值P10和流量计的初始流量值Q2，气体回收或充气时，保持气体管线畅通，当监测到第一压力传感器的读数达到设定值P11后，将气体管线断开，位于流量计下游的阀门关闭，记录此时第一压力传感器的读数P12和流量计的累积流量值Q3，然后根据理想气体状态方程，按照公式V＝(Q3-Q2)/(P12-P01)可计算出相应GIS的气室体积V。
有益效果是：在GIS接口处设置第一压力传感器，根据压力传感器测得GIS的压力计算出GIS的气室体积，有利于增加用于SF6充气、放气回收装置的监测模块的功能，进而有利于提高适用范围。
附图说明
图1为本发明提供的用于SF6充气、放气回收装置的监测模块的实施例一与GIS及回收装置的装配示意图；
图2为本发明提供的用于SF6充气、放气回收装置的监测模块的实施例二与GIS及回收装置的装配示意图。
附图标记说明：1、GIS；2、第一手动阀；3、第一压力传感器；4、过滤器；5、第一电磁阀；6、流量计；7、标定容器；8、第二压力传感器；9、第二电磁阀；10、第三压力传感器；11、第二手动阀；12、回收装置；13、控制系统；14、扫码器；15、打印机；16、云端监控模块；17、其他智能模块；18、回收装置远程控制系统；19、压力表。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。
需要说明的是，本发明的具体实施方式中，可能出现的术语如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在这种实际的关系或者顺序。而且，可能出现的术语如“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，可能出现的语句“包括一个……”等限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语如“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，或者可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“设有”应做广义理解，例如，“设有”的对象可以是本体的一部分，也可以是与本体分体布置并连接在本体上，该连接可以是可拆连接，也可以是不可拆连接。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以下结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
本发明中所提供的用于SF6充气、放气回收装置的监测模块的实施例1：
如图1所示，用于SF6充气、回收装置的监测模块包括气体管线，气体管线的两端分别设有GIS接口和回收装装置接口，在本实施中，GIS接口位于气体管线的左端，通过第一手动阀2与GIS1的气室接通，回收装装置接口位于气体管线的右端，通过第二手动阀11与回收装置12接通。
GIS接口2与回收装置12之间由左向右依次设有第一压力传感器3、过滤器4、第一电磁阀5、流量计6、标定容器7及设置在标定容器7上的标定容器压力检测结构、第二电磁阀9及第三压力传感器10，上述的各部件均为现有技术，在此不再对各部件的具体结构进行说明，仅对各部件的具体功能及工作状态进行描述。
第一压力传感器3直接与GIS接口接通，在第一电磁阀5、第二电磁阀9或第二手动阀11关闭时，第一压力传感器3测得的值即为GIS1的气室内的压力值；过滤器4设置在第一手动阀2与第一电磁阀5之间，过滤器4用于对气体回收时由GIS1排出的气体进行过滤，避免GIS1中的杂物进入气体管线上位于过滤器4右侧的各部件及回收装置12中，进而避免污染流量计6、标定容器7及回收装置12；流量计6用于实时监测流经其自身的气体累积流量，从而可以判断出GIS1中已被回收的气体量。
标定容器7设置在流量计6的右侧，用于在第二电磁阀9关闭时，储存由GIS1排出的气体，并且该标定容器7的体积是已知且恒定的，标定容器7上设有第二压力传感器8和压力表19，第二压力传感器8和压力表19组成标定容器压力检测结构，标定容器压力检测结构与流量计6配合，可以对流量计6进行纠偏作业；第三压力传感器10设置在第二电磁阀9和第二手动阀11之间，在第一电磁阀5关闭的情况下，第三压力传感器10测得压力值即为回收装置12中的压力值。第三压力传感器10、第一压力传感器3同第二压力传感器8一样，均在其相同的位置额外设置压力表19，以便于操作人员直观地观测到各处的压力值。
如图1所示，该监测模块还设有控制系统13，上述的各部件均与控制系统13连接，控制系统13接收各部件反馈的信息及自动控制各部件的启动和关闭。与控制系统13连接的还有扫码器14、打印机15、云端监控模块16、回收装置远程控制系统18及其他智能模块17，操作人员可以通过云端监控模块16观测监测模块中的各种信息，通过回收装置12的远程控制系统13控制回收装置12作业，操作人员可以通过扫码器14扫描或手动的输入各种控制信息。
本发明提供的用于SF6充气、放气回收装置的监测模块具有流量计6纠偏、气体回收率计算、GIS1的气室体积测量及气体回收总量统计四个功能。
流量计6纠偏作业时，先在第一电磁阀5和第二电磁阀9打开之前，采集标定容器7的初始压力值P0和流量计6的初始流量值Q0，然后打开第一电磁阀5，并保持第二电磁阀9关闭，让气体流入标定容器7中，间隔设定时间后关闭第一电磁阀5并读取标定容器7的压力值P1和流量计6的流量值Q1，然后按照公式Q＝(P1-P0)*V可以得出流量计6的实际累积流量Q，然后根据公式K＝(Q1-Q0)/Q即可计算出流量计6的纠偏系数K，其中V为标定容器7的体积。因此，在后续的气体回收时，通过纠偏系数K与流量计6读数相乘即可得到流量计6的实际流量值。由于在充气、回收过程中气体温度变化不是很大，并且在本实施例中采用的是热式质量流量计，流量计6自身带有温度补偿功能，所以在进行流量纠偏时，不需要考虑温度变化对纠偏精度的影响。但是如果在其他实施例中选用的是不带温度补偿的流量计6，且环境温度变化比较大的情况下，可以在GIS接口处和回收装置接口处增加温度传感器，根据理想气体状态方程将温度信息导入控制系统13的到控制程序中进行温度补偿。
气体的回收率计算、GIS1的气室体积测量及气体回收总量的计算是在气体回收作业中实现的。具体地，在进行气体回收作业之前，控制系统13先采集并记录第一压力传感器3的初始压力值P10、流量计6的的初始累积流量值Q2，然后将第一电磁阀5和第二电磁阀9打开，让气体沿气体管线依次流经各部件后进入到回收装置12内，当控制系统13监测到第一压力传感器3的压力值达到P11时(该值为设定值，一般设置为0.3MPa，设置的原则是该设定值之下，气体为理想气体)，关闭第二电磁阀9，并保持第一电磁阀5开启，然后记录此时的第一压力传感器3的压力值为P12和流量计6的累积流量值Q3，然后根据理想气体状态方程，按照公式V＝(Q3-Q2)/(P12-P01)即可计算出GIS1的气室体积V。计算出气室体积V之后，便于直观地了解GIS1内气室的情况，便于后台进行数据采集等。然后打开第二电磁阀9继续进行气体回收作业，当气体回收完毕后，控制系统13自动记录GIS1的气室内的最终压力值P13和流量计6的最终累积流量值Q4，控制系统13的自动控制程序可以根据公式Q＝Q4-Q3计算出单次气体回收作业中回收装置12回收的气体总量Q，气室SF6气体回收率Ra可以根据公式Ra＝(P10-P13)/P13*100％得出。
本发明提供的用于SF6充气、放气回收装置的监测模块，与现有技术不同，在气体管线上于流量计6的下游设置一个标定容器7，可以依照标定容器7体积恒定的特性，使得气体可以储存在标定容器7中，进而可以在阀门关闭的情况下，通过标定容器7气体检测装置测得的标定容器7的在气体进入前后的压力差与标定容器7的体积的乘积计算出实际流量，根据实际流量与气体进入前后的流量计6的压力差的商可以得出流量计6的纠偏系数，可以得出流量计6读数与流经流量计6的实际流量值的误差，进而有利于得出较为准确的实际流量值，有利于提高气体充气、回收装置在回收时监测结果的准确性。
实际使用时，通过在已有的SF6气体回收装置加装本发明的监测模块，能够实现智能化改造，设备预计年销售60台，单台价格6万元左右，年可产生360万元左右的产值。
其中，本实施例中仅在SF6回收过程中对流量计6进行纠偏校正，第二电磁阀9构成了位于流量计6下游的阀门，通过在流动初始阶段关闭阀门，能够对流量计6进行纠偏校正。
另外，应当说明的是，本实施例中，过滤器4仅在气体回收过程中对气体进行过滤，对于回收装置12向GIS1中充气过程而言，过滤器4不再起过滤气体的作用，在实际使用过程中，会在GIS接口处另外增加过滤器。
实际使用时，流量计不仅在长时间使用后需要进行纠偏校正，当GIS接口和回收装置接口的尺寸发生变化之后，也需要对流量计进行纠偏校正，以保证后续数据的准确性。
本发明中所提供的用于SF6充气、放气回收装置的监测模块的实施例2：
本实施例与实施例1的不同之处在于：实施例1中，流量计6的右侧设有标定容器7，通过流量计6的流量与标定容器7的压力值可以计算出流量及纠偏系数，实现对流量计6在气体回收作业中的的纠偏。而本实施例中，如图2所示，在流量计6与第一电磁阀5之间增加一个标定容器7，以实施例1同理，通过流量计6和位于流量计6左侧的标定容器7可以对流量计6在气体充气作业中进行纠偏。此时，无论是第一电磁阀5还是第二电磁阀9均为使用时位于流量计6下游的阀门。
当然，在其他实施例中，还可以仅在第一电磁阀5与流量计6之间设置标定容器7，仅对流量计6在气体充气作业中纠偏。
本发明中所提供的用于SF6充气、放气回收装置的监测模块的实施例3：
本实施例与实施例1的不同之处在于：实施例1中，标定容器检测结构直接安装在标定容器7上。而本实施例中，标定容器检测结构设置在标定容器7与第二电磁阀9之间，标定容器检测结构通过气体管路与流量计6连通。
本发明中所提供的用于SF6充气、放气回收装置的监测模块的实施例4：
本实施例与实施例1的不同之处在于：实施例1中，气体管线上设置有过滤器4。而本实施例中，气体管线上不再设置过滤器4，而在GIS和回收装置处设置过滤器。
本发明还提供流量计纠偏方法的实施例：
流量计6纠偏时，先在第一电磁阀5和第二电磁阀9打开之前，采集标定容器7的初始压力值P0和流量计6的初始流量值Q0，然后打开第一电磁阀5，并保持第二电磁阀9关闭，让气体流入标定容器7中，之后关闭第一电磁阀5并读取标定容器7的压力值P1和流量计6的流量值Q1，然后按照公式Q＝(P1-P0)*V可以得出流量计6的实际累积流量Q，然后根据公式K＝(Q1-Q0)/Q即可计算出流量计6的纠偏系数K，其中V为标定容器7的体积。因此，在后续的气体回收时，通过纠偏系数K与流量计6读数Q2的乘积即可得到流量计6的实际流量值Q。
本实施例中流量计6纠偏时采用的各部件均为用于SF6充气、放气回收装置的监测模块实施例1中的结构。
同时，SF6充气、放气回收装置的监测模块还可以在气体回收作业中实现对气体的回收率计算、GIS1的气室体积测量及气体回收总量的计算。具体地，在进行气体回收作业之前，控制系统13先采集并记录第一压力传感器3的初始压力值P10、流量计6的的初始累积流量值Q2，然后将第一电磁阀门5和第二电磁阀9打开，让气体沿气体管线依次流经各部件后进入到回收装置12内，当控制系统13监测到第一压力传感器3的压力值达到P11时，关闭第二电磁阀9，并保持第一电磁阀门5开启，然后记录此时的第一压力传感器3的压力值为P12和流量计6的累积流量值Q3，然后根据理想气体状态方程，按照公式V＝(Q3-Q2)/(P12-P01)即可计算出GIS1的气室体积V。然后打开第二电磁阀9继续进行气体回收作业，当气体回收完毕后，控制系统13自动记录GIS1的气室内的最终压力值P13和流量计6的最终累积流量值Q4，控制系统13的自动控制程序可以根据公式Q＝Q4-Q2计算出单次气体回收作业中回收装置12回收的气体总量，气室SF6气体回收率Ra可以根据公式Ra＝(P10-P13)/P13*100％得出。
本发明提供的流量计纠偏方法，可以对流量计6进行纠偏，较为准确地得到流经流量计6的气体的实际流量值，有利于提高气体充气、回收装置12监测结果的准确性。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所做地等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.用于SF6充气、放气回收装置的监测模块，包括气体管线，气体管线具有用于与GIS(1)相连的GIS接口和用于与气体回收装置(12)接通的气体回收装置接口，其特征在于，所述气体管线沿气体流动的方向依次设有用于监测气体管线中气体流量的流量计(6)、用于储存气体的标定容器(7)及阀门，阀门用于在气体流动的初始阶段关闭并在流量计(6)纠偏后开启，所述标定容器(7)为体积恒定的容器，气体管线上还设有用于检测标定容器(7)内部压力的标定容器压力检测结构。
2.根据权利要求1所述的用于SF6充气、放气回收装置的监测模块，其特征在于，所述流量计(6)的两侧均设有所述标定容器(7)和所述阀门。
3.根据权利要求1或2所述的用于SF6充气、放气回收装置的监测模块，其特征在于，所述标定容器压力检测结构设置在所述标定容器(7)上。
4.根据权利要求1或2所述的用于SF6充气、放气回收装置的监测模块，其特征在于，所述气体管线上还设有过滤器(4)，过滤器(4)位于气体回收时所述流量计(6)的上游。
5.根据权利要求1或2所述的用于SF6充气、放气回收装置的监测模块，其特征在于，所述气体管线上设有与所述GIS接口常连通的第一压力传感器(3)，用于测量GIS(1)的气室压力。
6.流量计纠偏方法，其特征在于，采集气体管线上标定容器(7)的初始压力值P0和气体管线上流量计(6)的初始流量值Q0，保持标定容器(7)下游的阀门关闭并使气体流经流量计(6)流入标定容器(7)中，间隔设定的时间后关闭阀门并读取标定容器(7)的压力值P1和流量计(6)的流量值Q1，按照公式Q＝(P1-P0)*V和公式K＝(Q1-Q0)/Q计算纠偏系数K，其中V为标定容器(7)的体积；通过将纠偏系数K与流量计(6)的读数相乘即得到流量计(6)的实际流量值。
7.根据权利要求6所述的流量计纠偏方法，其特征在于，在流量计(6)的两侧均设有标定容器(7)和阀门，在进行流量计(6)纠偏时，将流量计(6)上游的阀门打开并保持下游的阀门关闭。
8.根据权利要求6或7所述的流量计纠偏方法，其特征在于，所述标定容器(7)上设有标定容器压力检测结构。
9.根据权利要求6或7所述的流量计纠偏方法，其特征在于，所述气体管线上还设有过滤器(4)，过滤器(4)位于气体回收时所述流量计(6)的上游。
10.根据权利要求6或7所述的流量计纠偏方法，其特征在于，所述气体管线上设有用于与GIS(1)相连的GIS接口，气体管线上设有与GIS接口常连通的第一压力传感器(3)，气体回收或充气前，记录第一压力传感器(3)的初始压力值P10和流量计(6)的初始流量值Q2，气体回收或充气时，保持气体管线畅通，当监测到第一压力传感器(3)的读数达到设定值P11后，将气体管线断开，位于流量计(6)下游的阀门关闭，记录此时第一压力传感器(3)的读数P12和流量计(6)的累积流量值Q3，然后根据理想气体状态方程，按照公式V＝(Q3-Q2)/(P12-P01)可计算出相应GIS(1)的气室体积V。
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