CN217540360U - 气站管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种气站管理系统，包括主站机；储气罐体，用于气体的存储和缓存，该储气罐体包括回收储气罐体和充气储气罐体；气体纯度处置和管理系统，与所述的主站机相连，用于气体的纯度的提纯和管理；泄漏报警管理系统，与所述的主站机相连，用于气体的检漏；站点机，所的站点机为数个，每一所述的站点机均接入充气管道、回收管道和真空废气管道，用于对被试产品的抽真空、充气和回收；管理平台。本实用新型的优点是：解决了用液态储存的方式满足大用气量制造商的用气量需求；解决了气体反复使用导致纯度变差的问题，满足客户对气体质量的要求。

Description

气站管理系统

技术领域

本实用新型涉及一种气站管理系统，属于流体管理领域。

背景技术

SF6气体通常作为高压开关、变压器、高电压输变电管线等电器绝缘和灭弧介质气体，在电力运行和电器制造行业被广泛应用。由于SF6气体价格昂贵，同时在电器制造企业和大型输变电工程中用量相当较大（如1个GIL电器制造厂日用气量多达10吨以上，国家大型输电工程长江隧道GIL管廊总用气量高达780吨），所以气体绝缘电器的制造商在制造工艺过程中采取了SF6气体的反复使用，以降低成本和SF6的排放。但SF6气体反复使用过程中会参杂空气、水分等杂质，导致气体纯度降低，每使用一次，纯度就会不同程度低的降低一次，往往几次之后，气体的纯度就满足不了生产需求了。如果此时排放掉这些气体会造成浪费，导致生产成本增加，又会导致温室气体效应，影响地球大气环境，无论从经济或环保角度看，排掉SF6气体都是不科学的。同样对大用气量的电器运行企业（GIL管廊）如果出现意外状况，需要对SF6气体进行快速回收、储存，在对电器设备检修后还需要快速地充入SF6气体，对于这样的工况，如果还是用人为的干预的方法，不但非常耗费人力、物力，还可能因人为因数出错，或不能达到要求。所以我们研究开发了一种集成管理的气站来满足生产和运行维护的需求。

现在市面上应对的方法。主要有以下几类：

1、用SF6回收装置来处理，SF6回收装置具有充和回收SF6的功能，但到目前为止，德国制造的回收装置最大每小时只能回收200kg气体，充气最大为180kg每小时，而且充气和回收不能同时进行，只能单个功能使用。国内最大做到回收600kg气体，充气最大为250kg每小时，所以回收装置只适合对单台电器检修或小型电器的制造。

2、目前市面也有类似气站的装置，主要分为全气态运行模式。

全气态运行模式的气站从充气和回收速度上来说，比回收装置要快，但储气量不能满足大用气量需求，因气态的SF6气体储存所需的容器体积太大，不适合大用气量的场合。另外全气态运行的气站，气体的纯度很快变得很差，主要是运行过程中，电器的抽真空不能做到100%，多次充气和回收后，空气被带到SF6气体中，导致气体质量不能满足使用要求，而且系统压力会随之不断升高，气站将陷入运行故障。通常制造商采用对SF6纯度不高的气体用提纯设备进行全部提纯，提纯的工作量大，效率不高，影响生产，必须停产处理，而且提纯成本较大。

以上设备总结起来，存在以下问题：

1、采用SF6回收装置作为电器制造车间解决充气回收问题存在速度慢、效率低、不适合大型产品的使用，而且反复使用不易保障气体的质量，设备的维护工作量大，维护成本高。往往需要多台设备才能保障生产。

2、对于所谓全气态模式的气站装置，存在储气量不大的问题，对于大型产品或量大的生产企业，则需要大量气态储气罐或大型的储气罐，站地面积很大，气罐管理工作量大。

另外气体纯度极不易保障，产品容积越大或产量越大，气体越容易纯度变差。

再者，由于充气功能为差压充气，当储气罐压力与产品压力平衡时，就无法满足充气功能，理论上说，一个气态的储气罐内的储气最大只能有一半的时可以使用的，还有一半因压力平衡无法满足充气要求。

实用新型内容

为克服现有技术的缺陷，本实用新型提供一种气站管理系统，本实用新型的技术方案是：

一种气站管理系统，包括

主站机；

储气罐体，用于气体的存储和缓存，该储气罐体包括回收储气罐体和充气储气罐体，所述的回收储气罐体与回收管道连通，所述的充气储气罐体与充气管道相连通，在所述的充气管道上安装有数个压力传感器，该压力传感器接入所述的主站机，所述的主站机控制充气管路自动补充压力，当充气管道内的压力补充至预设值时，主站机自动停止补充；

气体纯度处置和管理系统，与所述的主站机相连，用于气体的纯度的提纯和管理；

泄漏报警管理系统，与所述的主站机相连，用于气体的检漏；

站点机，所述的站点机至少为一个，每一所述的站点机均接入充气管道、回收管道和真空废气管道，用于对被试产品的抽真空、充气和回收；

管理平台，所述的主站机、气体纯度处置和管理系统、泄漏报警管理系统和站点机均接入所述的管理平台，该管理平台用于自动化管理和数据采集以及故障判断记录。

所述的主站机包括连接头、第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器和气体水分纯度检测单元，在所述连接头与第一减压器的入口之间管道上安装有第一单向球阀，所述的第一压力传感器安装在第一单向球阀和第一减压器之间的管道上；在所述第一减压器的出口处安装有两条压缩管道，两条所述的压缩管道与所述的充气管道之间安装有干燥过滤单元，在每一所述的压缩管道上均依次安装有第一压缩机、第一阀门和第一电磁阀；所述的第二压力传感器接入所述的第一电磁阀与干燥过滤单元之间的压缩管道上；所述的第三压力传感器接入所述的干燥过滤单元和气体水分纯度检测单元。

所述的干燥过滤单元包括至少一干燥过滤管道，该干燥过滤管道的一端接入所述的第一电磁阀，另一端接入充气管道；在所述的干燥过滤管道上依次安装有第二单向球阀、第二阀门、干燥过滤器、第三阀门、第四单向球阀和第二减压器；在所述的第二减压器和充气管道之间的干燥过滤管道上安装有第三压力传感器；在所述干燥过滤器的外部设置有对干燥过滤器加热的蒸发器。

所述的气体水分纯度检测单元包括气体水分纯度检测管道，在该气体水分纯度检测管道上依次安装有第二电磁阀、第二压缩机、纯度及水分测量系统、第三电磁阀和第三减压器；该第三减压器与第二减压器之间的管道上，以及第二电磁阀与第一电磁阀之间的管道上均安装有快插接头。

所述的泄漏报警管理系统包括泄漏传感器，在每一所述的站点机处以及回收储气罐体和充气储气罐体处均安装有一泄漏传感器，所有的泄漏传感器均接入所述的主站机。

所述的气体纯度处置和管理系统包括制冷机、地磅秤、主液态储气罐、副液态储气罐、调压提纯附加机和冷凝管，所述的主液态储气罐位于所述的地磅秤上，在所述的主液态储气罐内部安装有冷凝管，该冷凝管接入外部的制冷机，所述的主液态储气罐与调压提纯附加机的一端口相连通，该调压提纯附加机的另一端口与所述的副液态储气罐相连通，该副液态储气罐与所述的主站机相连通。

本实用新型的优点是：解决了用液态储存的方式满足大用气量制造商的用气量需求；解决了气体反复使用导致纯度变差的问题，满足客户对气体质量的要求。解决了气站系统可扩展的，只要用户有更大的用气需求，系统就可以扩展，而且只要增加极少的投资，无需大改系统。解决了因气体不纯时对气体提纯处理带来的大量的尾气排放，保障了环保要求。气站系统智能化管理程度更高，降低了运行管理成本。

附图说明

图1是本实用新型的主体结构示意图。

图2是图1中主站机的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步描述本实用新型，本实用新型的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本实用新型的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本实用新型的精神和范围下可以对本实用新型技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本实用新型的保护范围内。

参见图1和图2，本实用新型涉及一种气站管理系统，包括主站机1，

储气罐体2，用于气体的存储和缓存，该储气罐体包括回收储气罐体和充气储气罐体，所述的回收储气罐体与回收管道连通，所述的充气储气罐体与充气管道相连通，在所述的充气管道上安装有数个压力传感器，该压力传感器接入所述的主站机1，所述的主站机1控制充气管路自动补充压力，当充气管道20内的压力补充至预设值时，主站机1自动停止补充；

气体纯度处置和管理系统，与所述的主站机1相连，用于气体的纯度的提纯和管理；

泄漏报警管理系统，与所述的主站机1相连，用于气体的检漏；

站点机6，所述的站点机至少为一个，每一所述的站点机6均接入充气管道20、回收管道62和真空废气管道61，用于对被试产品的抽真空、充气和回收；

管理平台，所述的主站机、气体纯度处置和管理系统、泄漏报警管理系统和站点机均接入所述的管理平台，该管理平台用于自动化管理和数据采集以及故障判断记录。

所述的主站机1包括连接头10、第一压力传感器11、第二压力传感器12、第三压力传感器13和气体水分纯度检测单元，其中，第一压力传感器11、第二压力传感器12和第三压力传感器13为与充气管道连通的数个压力传感器；在所述连接头10与第一减压器16的入口之间管道上安装有第一单向球阀30，所述的第一压力传感器11安装在第一单向球阀30和第一减压器16之间的管道上；在所述第一减压器16的出口处安装有两条压缩管道，两条所述的压缩管道与所述的充气管道20之间安装有干燥过滤单元，在每一所述的压缩管道上均依次安装有第一压缩机15、第一阀门21和第一电磁阀22；所述的第二压力传感器12接入所述的第一电磁阀22与干燥过滤单元之间的压缩管道上，所述的第一压力传感器11与第二压力传感器12之间安装有单向电磁阀；所述的第三压力传感器13接入所述的干燥过滤单元和气体水分纯度检测单元。

所述的干燥过滤单元包括至少一干燥过滤管道，该干燥过滤管道的一端接入所述的第一电磁阀22，另一端接入充气管道20；在所述的干燥过滤管道上依次安装有第二单向球阀23、第二阀门24、干燥过滤器14、第三阀门25、第四单向球阀26和第二减压器28；在所述的第二减压器28和充气管道20之间的干燥过滤管道上安装有第三压力传感器13，在所述干燥过滤器14的外部设置有对干燥过滤器14加热的蒸发器。

所述的气体水分纯度检测单元包括气体水分纯度检测管道，在该气体水分纯度检测管道上依次安装有第二电磁阀27、第二压缩机28、纯度及水分测量系统19、第三电磁阀29和第三减压器31；该第三减压器18与第二减压器28之间的管道上，以及第二电磁阀27与第一电磁阀22之间的管道上均安装有快插接头17。

当选择充气功能对产品开始充气时，流程如下：

1.启动充气功能，此时气源气量充足，第一压力传感器的压力远远大于第二压力传感器、第三压力传感器的压力，此时压缩机不会启动，气体直接通过第一压力传感器和第二压力传感器之间的单向阀进入干燥过滤单元，通过干燥过滤器单元的水分和颗粒过滤后进入到充气管道对产品进行充气。

2.在经过预设直接充气后，气源压力下降，第一压力传感器与第二压力传感器、第三压力传感器之间的压差缩小，通过第二单向球阀23直接充气的速度减慢，此时第一压缩机启动，气体经过第一压缩机的增压后进入干燥过滤单元，通过干燥过滤单元的水份和颗粒过滤后进入充气管道，对充气管道进行增压补气。此时第二压力传感器的压力大于第一压力传感器的压力，第一压力传感器和第二压力传感器之间的的单向阀无法开启，不会发生气体回流的情况。

3.在充气的过程中，每隔一定的时间就会自动对SF6气体进行水份和纯度检测，用以保证充入产品的SF6气体的水份和纯度合格。

当系统启动对SF6气体的水份和纯度检测，两个DN6电磁阀（第二电磁阀27和第三电磁阀29）打开，气体通过预调好1.5bar压力的减压器的进入到微水（露点）纯度测量系统仓内，将第三减压器调节在1.5bar的固定值以及微水（露点）纯度测量系统仓中的第三压力传感器和安全阀都是为了保证我们的测量压力环境处于0～2bar中。在测量SF6气体的水份和纯度时，第二压缩机也会启动，将微水（露点）纯度测量系统仓内的SF6气体导入到干燥过滤单元入口，这是一个持续的过程，是为了得到更可靠的水份和纯度数据。在测量一段时间后，右侧的DN6电磁阀（第三电磁阀29）关闭，压缩机继续运行，直到微水（露点）纯度测量系统仓中的压力降低到一定值时压缩机停止，左侧的DN6电磁阀（第二电磁阀27）关闭，整个测量过程结束。如果水份和纯度合格，则继续充气；如果水份和纯度不合格，系统进行报警，要求人员处理。

所述的泄漏报警管理系统包括泄漏传感器4，在每一所述的站点机6处以及回收储气罐体和充气储气罐体处均安装有一泄漏传感器4，所有的泄漏传感器均接入所述的主站机1。

所述的气体纯度处置和管理系统包括制冷机7、地磅秤、主液态储气罐8、副液态储气罐9、调压提纯附加机3和冷凝管，所述的主液态储气罐8位于所述的地磅秤上，在所述的主液态储气罐8内部安装有冷凝管，该冷凝管接入外部的制冷机7，所述的主液态储气罐8与调压提纯附加机3的一端口相连通，该调压提纯附加机3的另一端口与所述的副液态储气罐9相连通，该副液态储气罐9与所述的主站机1相连通。

本实用新型的工作原理是：

2.1.1 回收压缩SF6气体的压缩机：从站点机压缩过来的SF6通过回收管道进入回收储气罐，当回收储气罐压力达到设定值时，主站压缩机自动启动并将气体压入液态储气罐，根据SF6的物理特性，压缩机输出压力在一定的温度和不小于38kg/cm²的压力下，SF6气体液化。系统采用无油润滑的气体压缩机，保证了回收压缩过程中气体绝对不含油份。并且压要求压缩机最大输出要达到50kg/cm²。当回收储气罐压力低于设定值时，主站压缩机自动停止运行。

2.1.2自动压力控制压缩机启停的压力传感器：此压力传感器实时监测回收管路和回收储气罐内的压力，并将输出信号送到主站机PLC处理器，根据压力变化控制主压缩机的启停。传感器信号控制为两种压力状态，第一种下限控制回收管路和回收储气罐内始终有不小于1kg/cm²的压力，此控制是避免管道内因回收造成负压，负压会导致水分和空气渗漏进入管道，保证回收的气体质量不受负压影响。第二种为上限控制，上限控制压力不大于压缩机允许的入口压力，也就是管道和回收储气罐内压力到达上限设定值，即刻启动主压缩机进行压缩，使SF6气体进入液化罐。

2.1.3保障回收储存气体水分要求的干燥过滤单元：保证从回收主管路过来的SF6气体都要经过此水分过滤器，过滤器内装有高分子吸水材料，可以快速过滤掉气体中大部分水分。此干燥过滤单元在方案中设计了两组并联，其中一组处于工作中，另一组处于备用。通常干燥过滤器吸附到预设量的水分将达到饱和状态，将再无吸水能力，这时可以不停止工作将过滤器切换到到另外一组。失去能力的一组可以通过加热再生法将高分子吸水材料烘干再生后备用，做到两组随时切换，保证生产不受影响。

2.1.4液态SF6蒸发成气态的蒸发器：液态的气体充入产品会因温度变化压力不稳定，所以通过蒸发器将液态储存的SF6气体经过加热蒸发成略高于环境温度的气态气体，通过管路等充到产品后快速与产品温度平衡，实现了常温充气，这样的气体压力相当稳定，符合产品的测试要求。

2.1.5纯度及水分测量系统（充入气体纯度及水分测量测量仪）：为了保证充入产品的气体纯度及水分符合设计要求，对充入充气管道里的SF6气体进行实时监测并将检测结果反馈到主站机的触摸式工业控制电脑里进行比对管理，符合质量要求的气体，系统显示正常运行。如果检测到气体质量超标，工控机中央处理器发出警报信号，提示气体质量不合格，需要检查和处理，也可以指令主站设备充气功能停止运行，直到处理合格后自动取消指令，使设备恢复正常运行。这个测量系统的测量尾气能接入主压缩机进行回收进入储存气罐，做到无损耗无排放检测，保证了气体质量受控，同时又不污染环境。

2.1.6补气压缩机：为了充分利用系统的气体储能，在液态储罐内没有气体可以蒸发时，可以通过补气压缩机将充气缓冲罐内气体通过压缩机增压使充气管内压力升高，把充气缓冲罐内因压力低不能通过差压充气的部分气体充入充气管道，以满足站点机充气要求。

2.1.8 系统对充气纯度的保障：液态储气罐内部盘绕了冷凝管，通过外部制冷机对罐内SF6液体进行制冷，SF6在低温高压力时，密度加大，不能液化的杂气（系统内主要为空气），因空气液化需要极低温度和高压力的原理，一般设备做不到的情况下，对含有空气的SF6进行适当地降低温度和存储压力，SF6液化后空气不能溶入SF6，这样在液面下取出的SF6气体的纯度可达新气水平，保障了系统充出的SF6气体的纯度满足生产要求。

2.1.9自动控制显示界面：在系统主站机上配置触摸式屏或工控机，实现对系统的压力、液位、充气水分含量、充气气体纯度、主充气过滤器和回收过滤器的再生需求、各站点机的工作状态、站点机功能及参数的设置、是否正常操作等显示、自动控制、记录。

本实用新型的工作原理是：

a、主站机及时读取充气管路内的压力传感器传输过来的信号，压力低了，主站机自动控制给充气管路补充压力，补充到设定压力，自动停止补充。

b、回收管路内的压力传感器传到主站机的信号，经过分析比对后，主站机自动启动回收储存功能，将过高压力的气体压缩成液态储存备用。

c、储存液态的气罐是否储满或页面过低，由气罐上的液位计和称重器传输到主站机电脑与设定数值比对，自动跳出报警并对管道阀门执行开闭。

d、与主站机连接的回收、充气口接入的水分、传感器的信号实时输送到主站机电脑比对数据处理，发出提示和报警，提示对气体水分过滤器进行活化再生或对气体进行提纯要求。

e、站点机上PLC处理器把站点机实时所处的功能、参数传输到主站机电脑，进行分析和记录，对于错误的操作发出报警信号并反馈到站点机的显示屏，提示误操作内容，并对误操作动作作出时间和对应站点机做记录，如果出现产品试验问题，可以在主站机电脑数据库中找到相关误操作或不规范操作引起的不合格，起到管理和追溯的作用。

f、站点机附件设置的气体泄漏报警传感器数据也实时传输到主站机电脑中，实时显示、报警、记录泄漏状况，以便运维人员快速查找泄漏点和泄漏原因，排除泄漏。

还设置有真空系统，真空系统是不与充气回收管路连接的，只对产品抽真空，有独立的连接产品与真空泵的管道，真空结束后，连接管要与产品分离的。但真空数据由真空传感器传输到主站机的控制管理平台上经过处理判断是否满足技术数据后，告知操作者是否可以进行下一步操作的。

本实用新型具有以下优点：

1）本方案采用无油润滑的SF6气体专用压缩机处理的气体不含任何油份，不会对气体造成二次污染，也就不需要对整个流程加装油气分离器，不需要润滑油和油气分离器等备品，也不需要维护，大大地减少了设备成本、设备的运行维护成本。

2）采用制冷机机组，对液态SF6储罐进行冷却保障杂气不能混入充气管路，减少了对系统要求额外增加气体提纯的频次，大大降低了人力、物力、财力的消耗。

3）系统运行管理的方案及大地帮助了电器制造商对产品品质的管控，大量减少了人力管理。

4）气站系统的方案实现了电器制造商的气体工作需求的全部功能，自动化程度极高，设备不零散，整齐划一，集中管理，能耗比单一回收设备降低了很多。没有废气排在生产环境中，真正做到低能耗、安全、环保。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种气站管理系统，其特征在于，包括

主站机；

储气罐体，用于气体的存储和缓存，该储气罐体包括回收储气罐体和充气储气罐体，所述的回收储气罐体与回收管道连通，所述的充气储气罐体与充气管道相连通，在所述的充气管道上安装有数个压力传感器，该压力传感器接入所述的主站机，所述的主站机控制充气管路自动补充压力，当充气管道内的压力补充至预设值时，主站机自动停止补充；

气体纯度处置和管理系统，与所述的主站机相连，用于气体的纯度的提纯和管理；

泄漏报警管理系统，与所述的主站机相连，用于气体的检漏；

站点机，所述的站点机至少为一个，每一所述的站点机均接入充气管道、回收管道和真空废气管道，用于对被试产品的抽真空、充气和回收；

管理平台，所述的主站机、气体纯度处置和管理系统、泄漏报警管理系统和站点机均接入所述的管理平台，该管理平台用于自动化管理和数据采集以及故障判断记录。

2.根据权利要求1所述的气站管理系统，其特征在于，所述的主站机包括连接头、第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器和气体水分纯度检测单元，在所述连接头与第一减压器的入口之间管道上安装有第一单向球阀，所述的第一压力传感器安装在第一单向球阀和第一减压器之间的管道上；在所述第一减压器的出口处安装有两条压缩管道，两条所述的压缩管道与所述的充气管道之间安装有干燥过滤单元，在每一所述的压缩管道上均依次安装有第一压缩机、第一阀门和第一电磁阀；所述的第二压力传感器接入所述的第一电磁阀与干燥过滤单元之间的压缩管道上；所述的第三压力传感器接入所述的干燥过滤单元和气体水分纯度检测单元。

3.根据权利要求2所述的气站管理系统，其特征在于，所述的干燥过滤单元包括至少一干燥过滤管道，该干燥过滤管道的一端接入所述的第一电磁阀，另一端接入充气管道；在所述的干燥过滤管道上依次安装有第二单向球阀、第二阀门、干燥过滤器、第三阀门、第四单向球阀和第二减压器；在所述的第二减压器和充气管道之间的干燥过滤管道上安装有第三压力传感器；在所述干燥过滤器的外部设置有对干燥过滤器加热的蒸发器。

4.根据权利要求2或3所述的气站管理系统，其特征在于，所述的气体水分纯度检测单元包括气体水分纯度检测管道，在该气体水分纯度检测管道上依次安装有第二电磁阀、第二压缩机、纯度及水分测量系统、第三电磁阀和第三减压器；该第三减压器与第二减压器之间的管道上，以及第二电磁阀与第一电磁阀之间的管道上均安装有快插接头。

5.根据权利要求1或2所述的气站管理系统，其特征在于，所述的泄漏报警管理系统包括泄漏传感器，在每一所述的站点机处以及回收储气罐体和充气储气罐体处均安装有一泄漏传感器，所有的泄漏传感器均接入所述的主站机。

6.根据权利要求1所述的气站管理系统，其特征在于，所述的气体纯度处置和管理系统包括制冷机、地磅秤、主液态储气罐、副液态储气罐、调压提纯附加机和冷凝管，所述的主液态储气罐位于所述的地磅秤上，在所述的主液态储气罐内部安装有冷凝管，该冷凝管接入外部的制冷机，所述的主液态储气罐与调压提纯附加机的一端口相连通，该调压提纯附加机的另一端口与所述的副液态储气罐相连通，该副液态储气罐与所述的主站机相连通。

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