CN213338410U - 一种sf6气室称重充气控制系统 - Google Patents

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Abstract

一种SF6气室称重充气控制系统,属于SF6设备控制技术领域,解决如何设计一种具有较强的抗干扰能力的SF6气室充气装置控制系统,包括真空泵、真空计、温度传感器、压力传感器、流量调节阀、电动阀组;控制系统包括PLC控制单元、供电单元、人机交互/触摸屏、232串口模块、中间继电器组、接触器;供电单元分别与真空计、温度传感器、压力传感器以及PLC控制单元连接;流量调节阀组与PLC控制单元连接;真空泵通过接触器与PLC控制单元连接;电动阀组通过中间继电器组与PLC控制单元连接;人机交互/触摸屏通过232串口模块与PLC控制单元连接,控制系统的抗干扰能力强,适用于电动阀的开关量控制。

Description

一种SF6气室称重充气控制系统
技术领域
本实用新型属于SF6设备控制技术领域,涉及一种SF6气室称重充气控制系统。
背景技术
六氟化硫(SF6)气体因优良的绝缘和灭弧性能,已广泛应用于高、中压电气设备中。据统计,全球每年六氟化硫(SF6)气体产量在2万吨左右,约80%应用于电力行业。随着交/直特高压工程大量开建、投运,SF6气体的用量越来越大。但SF6气体温室效应是CO2的23900多倍,在空气中能够存在3200多年,是京都协议书禁止排放的六种气体之一。
电力行业六氟化硫电气设备数量巨大,大部分在运行设备铭牌未标注气体用量和设备容积(设备内含多种复杂结构,难以通过外形估算),SF6气体充气量未知;部分新投运设备铭牌标注的SF6气体充气量不准确,且实际运行压力普遍高于额定压力值,因此,电气设备六氟化硫用气量的准确数据难以掌握,设备检修、退役时气体回收率无法管控,回收率不达标情况时有发生。为控制和减少六氟化硫气体排放,已形成了“分散回收、集中处理、统一检测、循环利用”的工作模式,实现了现场六氟化硫气体的回收、回充和净化处理。
现有技术中,SF6气室充气装置采用的电动阀为感性器件,容易对控制系统形成电磁干扰,造成控制系统的不稳定,导致在测量过程中容易出现测量误差。因此,如何设计一种SF6气室称重充气控制系统,具有较强的抗干扰能力,更适用于电动阀的开关量控制,有效防止了强电对弱电系统的干扰和串扰成为亟需解决的问题。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于如何设计一种SF6气室称重充气控制系统,具有较强的抗干扰能力,适用于电动阀的开关量控制,有效防止了强电对弱电系统的干扰和串扰。
本实用新型是通过以下技术方案解决上述技术问题的:
一种SF6气室称重充气控制系统,所述的控制系统包括PLC控制单元 (20)、供电单元(21)、人机交互/触摸屏(23)、232串口模块(24)、中间继电器(25)、接触器(27)以及SF6气室充气装置,所述的SF6气室充气装置包括真空泵(5)、真空计(7)、温度传感器(8)、压力传感器 (9)、称重装置(10)、流量调节阀(3)、电动阀组(26);所述的供电单元(21)分别与真空计(7)、温度传感器(8)、压力传感器(9)、称重装置(10)以及PLC控制单元(20)连接;所述的流量调节阀(3)与 PLC控制单元(20)连接;所述的真空泵(5)通过接触器(27)与PLC控制单元(20)连接;所述的电动阀组(26)通过中间继电器(25)与PLC 控制单元(20)连接;所述的人机交互/触摸屏(23)通过232串口模块(24) 与PLC控制单元(20)连接。
作为本实用新型技术方案的进一步改进,所述的SF6气室充气装置还包括压力表(2)、SF6钢瓶(11);所述的电动阀组(26)包括第一电动阀(1)、第二电动阀(4)、第三电动阀(6);所述的第一电动阀(1)、压力表(2)、温度传感器(8)、压力传感器(9)依次串联密封连接;流量调节阀(3) 的一端密封连接在压力表(2)与温度传感器(8)之间,流量调节阀(3)的另一端与SF6钢瓶(11)密封连接,称重装置(10)放置于SF6钢瓶(11) 的底部;所述的第二电动阀(4)与真空泵(5)串联密封连接,第二电动阀(4)的非串联端密封连接在压力表(2)与温度传感器(8)之间;第三电动阀(6)的一端密封连接在第二电动阀(4)与真空泵(5)之间,第三电动阀(6)的另一端与真空计(7)密封连接。
作为本实用新型技术方案的进一步改进,所述的PLC控制单元(20) 包括PLC控制器(201)、A/D转换模块(202)、D/A转换模块(203),所述的A/D转换模块(202)的数字信号输出端、D/A转换模块(203)的数字信号输入端分别与PLC控制器(201)连接;所述的真空计(7)的输出模拟信号线、温度传感器(8)的输出模拟信号线、压力传感器(9)的输出模拟信号线、称重装置(10)的输出模拟信号线分别与A/D转换模块(202) 的模拟信号输入端连接;所述的流量调节阀(3)的模拟信号输入端与D/A 转换模块(203)的模拟信号输出端连接,流量调节阀(3)的模拟信号输出端与A/D转换模块(202)的模拟信号输入端连接;所述的真空泵(5)通过接触器(27)与PLC控制器(201)连接;所述的电动阀组(26)通过中间继电器(25)与PLC控制器(201)连接;所述的人机交互/触摸屏(23) 通过232串口模块(24)与PLC控制器(201)连接。
作为本实用新型技术方案的进一步改进,所述的供电单元(21)包括变压器模块(211)、开关电源(212)、380V总电源(213);380V总电源(213)输出端与变压器模块(211)的输入端连接,变压器模块(211) 的两个输出端分别与PLC控制器(201)以及开关电源(212)连接;所述的开关电源(212)分别与真空计(7)的24V电源进线、温度传感器(8) 的24V电源进线、压力传感器(9)的24V电源进线、称重装置(10)的24V 电源进线连接。
作为本实用新型技术方案的进一步改进,所述的人机交互/触摸屏(23) 的型号为三菱公司的GS2110-WTBD的人机交互/触摸屏,所述的232串口模块(24)的型号为三菱FX3G-232。
作为本实用新型技术方案的进一步改进,所述的接触器(27)的型号为德力西cjx2s-1201;所述的中间继电器(25)的型号为德力西DC24V CDZ9-52PL。
作为本实用新型技术方案的进一步改进,所述的第一电动阀(1)、第二电动阀(4)、第三电动阀(6)均采用Q911F-16S型电动UPVC球阀。
作为本实用新型技术方案的进一步改进,所述的PLC控制器(201)的型号为日本三菱的FX2N-16MR,A/D转换模块(202)的型号为日本三菱的 FX2N-2AD,D/A转换模块(203)的型号为日本三菱的FX2N-2DA。
作为本实用新型技术方案的进一步改进,所述的变压器模块(211)的型号为BK系列DG-500VA控制变压器。
作为本实用新型技术方案的进一步改进,所述的开关电源(212)的型号为S400-24。
本实用新型的优点在于:
(1)SF6气室充气装置控制系统采用工业级PLC替代微处理器(CPU) 作为控制器,具有较强的抗干扰能力,更适用于电动阀的开关量控制,有效防止了强电对弱电系统的干扰和串扰。
(2)通过与232串口模块的通讯,让使用者通过人机交互/触摸屏(23) 控制电动阀组(26)、真空泵(5)的启闭以及流量调节阀(3)的阀门大小,并在屏幕中显示当前实时检测的温度压力数值。
(3)所述的人机交互/触摸屏(23)的型号为三菱公司的GS2110-WTBD 的人机交互/触摸屏,该型号的人机交互/触摸屏,工作电压为24V,显示器类型为TFT彩色液晶,机型简洁、功能强大,操作方便;所述的232串口模块(24)的型号为三菱FX3G-232,该型号的232串口模块数据传输效率高,速度快。
(4)所述的中间继电器(25)的型号为德力西DC24V CDZ9-52PL,该型号的中间继电器采用银合金触点、全铜线圈,导电性强寿命持久,吸合可靠动作迅速,具有2-4组触点规格满足不同需求;所述的接触器(27) 的型号为德力西cjx2s-1201;该型号的接触器采用银质触点,导电更灵敏, 承载瞬间电流大,纯铜线圈,性能稳定,无缝防尘设计,适用于灰尘环境。
(5)所述的第一电动阀(1)、第二电动阀(4)、第三电动阀(6) 均采用Q911F-16S型电动UPVC球阀,该型号的电动阀轻便简单,性能持久稳定,防水防锈防尘,安装角度任意,采用UPVC耐腐蚀阀体,扭矩为传统球阀的1/4,旋转顺畅。
(6)所述的PLC控制器(201)的型号为日本三菱的FX2N-16MR,A/D 转换模块(202)的型号为日本三菱的FX2N-2AD,D/A转换模块(203)的型号为日本三菱的FX2N-2DA;日本三菱FX2n系列PLC,具有范围的包容了标准特点、程式执行更快、全面补充了通信功能、适合不同的电源以及满足单个需要的大量特殊功能模块,灵活性高、控制能力强。
(7)所述的变压器模块(211)的型号为BK系列DG-500VA控制变压器,该型号的变压器模块具有性能优良、工作可靠、耗能低、体积小、接线安全、适用性广等优点,在额定负载下能长期工作;所述的开关电源(212) 的型号为S400-24,该型号的开关电源采用全铜变压器导电性强,不易发热;采用防尘保护盖,防止误触,安全性能高;滤波电容的高耐压、损耗低、容量大;镂空散热快,保护开关电源内部元件风机常开达到60℃以上,风速开始启动转速达到4500-5000转。
附图说明
图1是SF6气室称重充气装置控制系统图;
图2是SF6气室称重充气装置的结构图;
图3是真空计、温度传感器、压力传感器、称重装置与A/D转换模块的连接图;
图4是流量调节阀与A/D转换模块以及D/A转换模块的连接图;
图5是电动阀组与中间继电器的连接图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本实用新型实施例,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
下面结合说明书附图以及具体的实施例对本实用新型的技术方案作进一步描述:
实施例一
如图1所示,控制系统包括PLC控制单元20、供电单元21、人机交互/触摸屏23、232串口模块24、中间继电器组25、接触器27;所述的PLC 控制单元20包括PLC控制器201、A/D转换模块202、D/A转换模块203,所述的A/D转换模块202的数字信号输出端、D/A转换模块203的数字信号输入端分别与PLC控制器201连接;PLC控制器201作为整个系统的CPU,通过A/D转换模块202获取真空计7、温度传感器8、压力传感器9以及称重装置10的数据;通过接触器27控制真空泵5的启闭;通过中间继电器组25控制电动阀组26启闭;通过D/A转换模块203控制流量调节阀组22 的开度大小。
所述的供电单元21包括变压器模块211、开关电源212、380V总电源 213;380V总电源213与变压器模块211连接,变压器模块211将380V电压转换为220V电压输出,变压器模块211的两个输出端分别与PLC控制器 201以及开关电源212连接;所述的开关电源212分别与真空计7的24V电源进线、温度传感器8的24V电源进线、压力传感器9的24V电源进线、称重装置10以及PLC控制单元20连接,用于给真空计7、温度传感器8、压力传感器9、称重装置10提供电源。
所述的开关电源212的型号为S400-24,该型号的开关电源采用全铜变压器导电性强,不易发热;采用防尘保护盖,防止误触,安全性能高;滤波电容的高耐压、损耗低、容量大;镂空散热快,保护开关电源内部元件风机常开达到60℃以上,风速开始启动转速达到4500-5000转。
所述的PLC控制器201的型号为日本三菱的FX2N-16MR,A/D转换模块 202的型号为日本三菱的FX2N-2AD,D/A转换模块203的型号为日本三菱的 FX2N-2DA;日本三菱FX2n系列PLC,具有范围的包容了标准特点、程式执行更快、全面补充了通信功能、适合不同的电源以及满足单个需要的大量特殊功能模块,灵活性高、控制能力强。
所述的变压器模块211的型号为BK系列DG-500VA控制变压器,该型号的变压器模块具有性能优良、工作可靠、耗能低、体积小、接线安全、适用性广等优点,在额定负载下能长期工作。
所述的接触器27的型号为德力西cjx2s-1201;该型号的接触器采用银质触点,导电更灵敏,承载瞬间电流大,纯铜线圈,性能稳定,无缝防尘设计,适用于灰尘环境。
所述的中间继电器25的型号为德力西DC24V CDZ9-52PL,该型号的中间继电器采用银合金触点、全铜线圈,导电性强寿命持久,吸合可靠动作迅速,具有2-4组触点规格满足不同需求。
所述的232串口模块24的型号为三菱FX3G-232,该型号的232串口模块数据传输效率高,速度快。
所述的人机交互/触摸屏23的型号为三菱公司的GS2110-WTBD的人机交互/触摸屏,该型号的人机交互/触摸屏,工作电压为24V,显示器类型为 TFT彩色液晶,机型简洁、功能强大,操作方便。
如图2所示,一种SF6气室称重充气测量装置,包括第一电动阀1、压力表2、流量调节阀3、第二电动阀4、真空泵5、第三电动阀6、真空计7、温度传感器8、压力传感器9、称重装置10、SF6钢瓶11;所述的第一电动阀1、压力表2、温度传感器8、压力传感器9依次串联密封连接;流量调节阀3的一端密封连接在压力表2与温度传感器8之间,流量调节阀3的另一端与SF6钢瓶11密封连接,称重装置10放置于SF6钢瓶11的底部;所述的第二电动阀4与真空泵5串联密封连接,第二电动阀4的非串联端密封连接在压力表2与温度传感器8之间;第三电动阀6的一端密封连接在第二电动阀4与真空泵5之间,第三电动阀6的另一端与真空计7密封连接。
在使用时装置的A处与电气设备气室接头相连,用于测量气体总量;装置的B处直接与外界相连,用于排设备内的气体;装置的C处连接SF6钢瓶11;第一电动阀1、第二电动阀4、第三电动阀6用于控制装置内的气体走向;压力表2用于在使用过程中时刻观察电气设备气室充气时的气室内压力;流量调节阀3用于对气体流量的控制;真空泵5、真空计7用于对装置本体抽真空及真空度检测;温度传感器8、压力传感器9用于检测装置及电气设备气室内的温度及压力;称重装置10用于检测SF6气瓶内质量变化。
所述的第一电动阀1、第二电动阀4、第三电动阀6均采用Q911F-16S 型电动UPVC球阀,该型号的电动阀轻便简单,性能持久稳定,防水防锈防尘,安装角度任意,采用UPVC耐腐蚀阀体,扭矩为传统球阀的1/4,旋转顺畅。
所述的压力表2的型号为Y-60BFZ型,该型号的压力表适应剧烈振动环境,耐受脉动介质及冲击载荷,适用于有腐蚀性气体环境,可检测腐蚀性较强介质的压力或真空,压力表指示稳定清晰。
所述的真空泵5的型号为2RH090C,该型号的真空泵采用第一缸体外置方式,散热快;采用无弹簧旋片、强制供油方式,具有稳定排气性能;油压式油逆止结构,解决了停电或者意外停泵泵油逆流进泵体内造成再启动困难的难题;可变油量方式,扩大了油量指示范围。
所述的温度传感器8采用OMEGA公司的TJ36-CASS-116U-6型的温度传感器,该型号的温度传感器测量精度高。
所述的压力传感器9采用OMEGA公司的PX409-系列压力传感器,该型号的压力传感器全不锈钢结构,标准螺纹引压测量方式,恒流源供电,激光调阻补偿零点和温度性能。
所述的流量调节阀3的型号为AOX-L,该型号的流量调节阀阀体结构紧凑,流体通道呈S流线型,压降损失小,流量大、可调范围广。
所述的真空计7采用德国普发PPT20型真空计,该型号的真空计信号的接受可以是数字信号,可以是模拟信号,真空测量范围宽,耐腐蚀,精度高。
如图3所示,所述的真空计7的输出模拟信号线、温度传感器8的输出模拟信号线、压力传感器9的输出模拟信号线、称重装置10的输出模拟信号线分别对应与A/D转换模块202的模拟信号输入端连接;真空计7、温度传感器8、压力传感器9、称重装置10分别将采集到的真空度、温度、压力重量的模拟信号送入A/D转换模块202中,A/D转换模块202再将模拟信号转换为真空度、温度、压力、重量的数字信号送入PLC控制器201中。
如图4所示,所述的流量调节阀组22的输入端与D/A转换模块203连接,输出端与A/D转换模块202连接;PLC控制器201将流量控制数字指令送入D/A转换模块203中,D/A转换模块203将输入的数字指令转换为 4-20mA模拟量,流量调节阀3通过接收到的电流大小控制开合大小;控制流量调节阀3接收到的电流信号再通过A/D转换模块202传送给PLC控制器201,形成闭环控制,实现对流量调节阀3的实时监测。
如图5所示,所述的电动阀组26通过中间继电器组25与PLC控制器 201连接;电动阀组26用于装置中气路的通断,电动阀组26中的每个电动阀分别由一个中间继电器来控制,PLC控制器201通过对不同中间继电器的控制实现对对应电动阀的控制。
所述的真空泵5通过接触器27与PLC控制器201连接;PLC控制器201 通过对接触器27的控制来实现对真空泵5的控制;真空泵5用于对装置内气体的回收及整机抽真空,其机组的电源电压为380V。
所述的人机交互/触摸屏23通过232串口模块24与PLC控制器201连接。通过与232串口模块的通讯,可让使用者通过人机交互/触摸屏23控制电动阀组26、真空泵5的启闭以及流量调节阀3的阀门大小,并在屏幕中显示当前实时检测的温度压力数值。
装置在使用前,首先要对装置本体进行抽真空,在B处连接排气管,关闭第一电动阀1,依次打开流量调节阀3、第二电动阀4、第三电动阀6 及真空计7、真空泵5,装置内所有管路连通,真空压缩机开始对装置本体进行抽真空,直至完成抽真空工作。
对电气设备的气体量测量时,先在C处连接SF6钢瓶11,装置内第一电动阀1、流量调节阀3、第二电动阀4、第三电动阀6都处于关闭状态;控制第一电动阀1打开,温度传感器8及压力传感器9检测当前电气设备SF6气室内的温度及压力数据。
检测数据稳定后,控制第一电动阀1关闭,流量调节阀3全开,此时仅流量调节阀3处于打开状态,称重装置10测量SF6钢瓶11的质量。
检测数据稳定后,控制第一电动阀1打开,此时SF6钢瓶11内的气体进入电气设备SF6气室,温度传感器8及压力传感器9检测当前气室内的实时温度及压力数据,电气设备SF6气室内的压力接近设定值时,控制流量调节阀3缓慢减小,等到电气设备SF6气室内压力到达设定值时,完全关闭流量调节阀3及第一电动阀1。
充气结束后,系统控制第一电动阀1打开,温度传感器8及压力传感器9检测当前电气设备SF6气室内充气后的温度及压力数据,称重装置10 测量获得SF6钢瓶11的质量。
以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种SF6气室称重充气控制系统,其特征在于,所述的控制系统包括PLC控制单元(20)、供电单元(21)、人机交互/触摸屏(23)、232串口模块(24)、中间继电器(25)、接触器(27)以及SF6气室充气装置,所述的SF6气室充气装置包括真空泵(5)、真空计(7)、温度传感器(8)、压力传感器(9)、称重装置(10)、流量调节阀(3)、电动阀组(26);所述的供电单元(21)分别与真空计(7)、温度传感器(8)、压力传感器(9)、称重装置(10)以及PLC控制单元(20)连接;所述的流量调节阀(3)与PLC控制单元(20)连接;所述的真空泵(5)通过接触器(27)与PLC控制单元(20)连接;所述的电动阀组(26)通过中间继电器(25)与PLC控制单元(20)连接;所述的人机交互/触摸屏(23)通过232串口模块(24)与PLC控制单元(20)连接。
2.根据权利要求1所述的一种SF6气室称重充气控制系统,其特征在于,所述的SF6气室充气装置还包括压力表(2)、SF6钢瓶(11);所述的电动阀组(26)包括第一电动阀(1)、第二电动阀(4)、第三电动阀(6);所述的第一电动阀(1)、压力表(2)、温度传感器(8)、压力传感器(9)依次串联密封连接;流量调节阀(3)的一端密封连接在压力表(2)与温度传感器(8)之间,流量调节阀(3)的另一端与SF6钢瓶(11)密封连接,称重装置(10)放置于SF6钢瓶(11)的底部;所述的第二电动阀(4)与真空泵(5)串联密封连接,第二电动阀(4)的非串联端密封连接在压力表(2)与温度传感器(8)之间;第三电动阀(6)的一端密封连接在第二电动阀(4)与真空泵(5)之间,第三电动阀(6)的另一端与真空计(7)密封连接。
3.根据权利要求1所述的一种SF6气室称重充气控制系统,其特征在于,所述的PLC控制单元(20)包括PLC控制器(201)、A/D转换模块(202)、D/A转换模块(203),所述的A/D转换模块(202)的数字信号输出端、D/A转换模块(203)的数字信号输入端分别与PLC控制器(201)连接;所述的真空计(7)的输出模拟信号线、温度传感器(8)的输出模拟信号线、压力传感器(9)的输出模拟信号线、称重装置(10)的输出模拟信号线分别与A/D转换模块(202)的模拟信号输入端连接;所述的流量调节阀(3)的模拟信号输入端与D/A转换模块(203)的模拟信号输出端连接,流量调节阀(3)的模拟信号输出端与A/D转换模块(202)的模拟信号输入端连接;所述的真空泵(5)通过接触器(27)与PLC控制器(201)连接;所述的电动阀组(26)通过中间继电器(25)与PLC控制器(201)连接;所述的人机交互/触摸屏(23)通过232串口模块(24)与PLC控制器(201)连接。
4.根据权利要求3所述的一种SF6气室称重充气控制系统,其特征在于,所述的供电单元(21)包括变压器模块(211)、开关电源(212)、380V总电源(213);380V总电源(213)输出端与变压器模块(211)的输入端连接,变压器模块(211)的两个输出端分别与PLC控制器(201)以及开关电源(212)连接;所述的开关电源(212)分别与真空计(7)的24V电源进线、温度传感器(8)的24V电源进线、压力传感器(9)的24V电源进线、称重装置(10)的24V电源进线连接。
5.根据权利要求1所述的一种SF6气室称重充气控制系统,其特征在于,所述的人机交互/触摸屏(23)的型号为三菱公司的GS2110-WTBD的人机交互/触摸屏,所述的232串口模块(24)的型号为三菱FX3G-232。
6.根据权利要求1所述的一种SF6气室称重充气控制系统,其特征在于,所述的接触器(27)的型号为德力西cjx2s-1201;所述的中间继电器(25)的型号为德力西DC24V CDZ9-52PL。
7.根据权利要求2所述的一种SF6气室称重充气控制系统,其特征在于,所述的第一电动阀(1)、第二电动阀(4)、第三电动阀(6)均采用Q911F-16S型电动UPVC球阀。
8.根据权利要求4所述的一种SF6气室称重充气控制系统,其特征在于,所述的PLC控制器(201)的型号为日本三菱的FX2N-16MR,A/D转换模块(202)的型号为日本三菱的FX2N-2AD,D/A转换模块(203)的型号为日本三菱的FX2N-2DA。
9.根据权利要求4所述的一种SF6气室称重充气控制系统,其特征在于,所述的变压器模块(211)的型号为BK系列DG-500VA控制变压器。
10.根据权利要求4所述的一种SF6气室称重充气控制系统,其特征在于,所述的开关电源(212)的型号为S400-24。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114256026A (zh) * 2021-12-16 2022-03-29 广西电网有限责任公司梧州供电局 一种基于sf6密度继电器的语音提醒装置
CN114415587A (zh) * 2022-01-20 2022-04-29 中国科学院上海高等研究院 一种测试站绝热真空数据采集控制系统及方法

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