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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kalibriervorrichtung für Online-Schwefelhexafluorid-Feuchtigkeitsmessgeräte und ein zugehöriges Kalibrierverfahren.
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Stand der Technik
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Schwefelhexafluorid wird bei Hochspannungseinrichtungen als das Isolationsgas und das Gas zum Lichtbogenschutz verwendet. Die Größe der Feuchtigkeit des Schwefelhexafluorid-Gases hat direkten Einfluss auf seine Isolierfähigkeit. Das genaue Online-Messen der Feuchtigkeit des Schwefelhexafluorid-Gases spielt eine äußerst wichtige Rolle für die Gewährleistung der Sicherheit von mit Gas erfüllten elektrischen Einrichtungen. Zurzeit werden der Vergleich und die Kalibrierung der Schwefelhexafluorid-Feuchtigkeitssensoren bei Umspannwerken und auf Leitungen verbreitet verwendet. Aber die Genauigkeit der Messung im Arbeitszustand kann nicht gewährleistet werden. Wegen der Struktur der Feuchtigkeitsmessgeräte kann beim Vergleich und Kalibrierung auch nicht gewährleistet, dass das von Sensoren überprüfte Gas in Übereinstimmung mit dem Standardgas ist.
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In der
WO 03/081231 A1 wird offenbart, dass zur Kalibrierung eines Feuchtesensors mit diesem bei zwei bekannten, gegebenenfalls ebenfalls zu messenden Gasdruckwerten (P1, P2) jeweils die relative Feuchte (U1, U2) gemessen wird. Die übrigen Umgebungsbedingungen werden dabei konstant gehalten. Ein zur Korrektur der Messwerte des Feuchtesensors von diesen zu subtrahierender Korrekturwert ergibt sich dann aus der Formel: k = (P1/P2)·U2 – U1)/(P1/P2 – 1). Der Feuchtesensor ist somit ohne eine Messung des tatsächlichen Feuchtewertes kalibrierbar.
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In der
WO 2007/025672 A1 wird eine Vorrichtung zur Kalibrierung eines Feuchtesensors mit einer Messkammer offenbart, die einen ersten Gasanschluss zur Verbindung mit einer druckbeaufschlagbaren Anlage und einen zweiten Gasanschluss zur Verbindung mit einem weiteren Gasraum aufweist, wobei der erste und/oder der zweite Gasanschluss einen Strömungswiderstand aufweist, der auf zwei verschiedene feste Werte einstellbar ist.
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In der
EP0989373 A2 wird eine Vorrichtung zur Erzeugung einer definierten relativen Luftfeuchte angegeben. Diese besteht aus einer Sättigerkammer sowie einer mittels mindestens einer Verbindungsleitung damit verbundenen Meßkammer. Die relative Luftfeuchte ist durch die bloße Variation der Drücke in der Sättigerkammer und der Meßkammer einstellbar. In der Meßkammer liegt in einer möglichen Ausführungsform im wesentlichen die gleiche Temperatur wie in der Sättigerkammer vor. In der Verbindungsleitung ist desweiteren eine Ventileinheit angeordnet. Sowohl die Ventileinheit als auch der zwischen Ventileinheit und Sättigerkammer befindliche Bereich der Verbindungsleitung stehen in thermischem Kontakt mit einer Heizeinrichtung.
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Inhalt der Erfindung
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Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Kalibriervorrichtung für Online-Schwefelhexafluorid-Feuchtigkeitsmessgeräte, um den Vergleich und die Überprüfung von Online-Feuchtigkeitsmessgeräten, die unter unterschiedlichem Gasdruck und Feuchtigkeitsbedingung arbeiten, zu verwirklichen, so dass sowohl die Genauigkeit der Messung im Arbeitszustand als auch die Übereinstimmung des von Sensoren überprüften Gases mit dem Standardgas gewährleistet wird.
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Das Ziel der vorliegenden Erfindung wird so erreicht: eine Kalibriervorrichtung für Online-Schwefelhexafluorid-Feuchtigkeitsmessgeräte, wobei ein Gasvorratsbehälter durch ein Gasauslassrohr mit einer Kalibrierkammer verbunden ist, wobei an dem Gasauslassrohr ein Kalibrier-Einlassventil angeordnet ist, wobei die Kalibrierkammer durch ein Rohr mit einer Zykluspumpenkammer verbunden ist, wobei an dem Gasableitungsrohr der Zykluspumpenkammer ein Kontaktventil, ein Gasableitungsventil und ein Gasableitung-Flussmengenmessgerät in einer Reihenfolge angeordnet sind, wobei das Auslassrohr der Zykluspumpenkammer mit dem Gasvorratsbehälter verbunden ist, wobei an dem Auslassrohr ein Auslassventil angeordnet ist, wobei eine Membranpumpe innerhalb der Zykluspumpenkammer angeordnet ist, wobei an der Zykluspumpenkammer ein Zyklusdruckmessgerät angeordnet ist, wobei an der Kalibrierkammer eine Schnittstelle zum Verbinden mit den kalibrierten Feuchtigkeitssensoren angeordnet ist; wobei an der Gasvorratskammer ein Druckmessgerät angeordnet ist, wobei an der Gasvorratskammer ein Gaseinlassrohr angeordnet ist, wobei an dem Gaseinlassrohr ein Gaseinlassventil angeordnet ist; wobei eine Vakuumpumpe durch eine Vakuumrohrleitung mit dem Gasvorratsbehälter verbunden ist, wobei an der Vakuumrohrleitung das Vakuumpumpe-Gaseinlassventil angeordnet ist.
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An dem oben genannten Gasvorratsbehälter wird ein Sicherheitsventil angeordnet.
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Das oben genannte Druckmessgerät und das oben genannte Zyklusdruckmessgerät sind beide Zweizweck-Vakuumdruckmessgeräte für positiven Druck; der Gasvorratsbehälter, die Vakuumpumpe, die Kalibrierkammer und die Zykluspumpenkammer werden an einer beweglichen Wagenablage montiert.
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Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Kalibrierverfahrens für die oben genannte Vorrichtung.
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Dieses weitere Ziel der vorliegenden Erfindung wird durch ein Kalibrierverfahren für eine Kalibriervorrichtung für Online-Schwefelhexafluarid-Feuchtigkeitsmessgeräte erreicht, welches die folgenden Schritte durchführt:
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a) Systemtrocknen:
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Schließen des Kontaktventils, des Gasableitungsventils, des Gaseinlassventils, Öffnen des Kalibrier-Einlassventils, des Auslassventils und des Vakuumpumpe-Gaseinlassventils, Starten der Membranpumpe und der Vakuumpumpe. Absaugen des Gases bis das Zyklusdruckmessgerät und das Druckmessgerät –0,08 MPa zeigen, Stoppen der Vakuumpumpe, Schließen des Vakuumpumpe-Gaseinlassventils, Einblasen von trocknem Stickstoff durch das Gaseinlassventil bis das Zyklusdruckmessgerät und das Druckmessgerät 1,2 MPa zeigen; Öffnen des Kontaktventils und des Gasableitungsventils bis der Druck auf 0,12 MPa gesenkt wird. Schließen des Gaseinlassventils; Wiederholen der Operationen für drei Mal, Schließen des Vakuumpumpe-Gaseinlassventils nach Fertigstellen des Systemtrocknens.
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b) Gaskonfigurieren im statischen Zustand:
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Einblasen einer bestimmten Menge von Wasserdampf und trocknem Stickstoff durch Berechnung durch das Gaseinlassventil bis das Gas im Behälter den benötigten Druck erreicht.
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c) Bestimmen einer Probe:
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5 Minuten nach Zirkulieren des Gases innerhalb des Systems, Öffnen des Kontaktventils und des Gasableitungsventils, Auslassen des Gases für 2 Minuten mit einer Geschwindigkeit von 0,2 l/min, Nehmen einer Probe von der Auslassöffnung des Gasableitung-Flussmengenmessgeräts und Überprüfen des Wassergehalts des Gases im Gasvorratsbehälter.
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d) Kalibrieren:
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Schließen des Kalibrier-Einlassventils, Auslassventils, Öffnen des Kontaktventils, Befreien des Drucks der Kalibrierkammer und der Zykluspumpenkammer durch das Gasableitungsventil, Entnehmen der Schnittstelle der Kalibrierkammer, Verbinden des kalibrierten Feuchtigkeitssensors;
Öffnen des Kalibrier-Einlassventils, Reinigen der Kalibrierkammer und der Zykluspumpenkammer fir 5 Minuten mit einer Geschwindigkeit von 0,5 l/min, Öffnen des Auslassventils, Schließen des Kontaktventils und des Gasableitungsventils, Zirkulieren für 2 Minuten;
Öffnen des Kontaktventils, Schließen des Kalibrier-Einlassventils und des Auslassventils, Öffnen des Gasableitungsventils, um den Druck der Kalibrierkammer und der Zykluspumpenkammer auf den Arbeitsdruck des Feuchtigkeitssensors zu senken, Kalibrieren des Feuchtigkeitssensors, Kalibrieren des Sensors bei gleicher Feuchtigkeit und bei mehreren Druckpunkten mit dem Druck von hoch nach niedrig;
Einstellen der Gasfeuchtigkeit im Gasvorratsbehälter durch trockenen Stickstoff, Wiederholen der Prozedur des Probenehmens und des Kalibrierens, Fertigstellen des Kalibrierens bei unterschiedlicher Feuchtigkeit;
Wiederholen der oben genannten Prozedur nach Wechseln des Sensors;
wobei der oben genannte negative Druck der aktuelle Druck ist und wobei der positive Druck der Druck des Messgeräts ist.
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Das Verfahren umfaßt somit das Konfigurieren des Gases mit einer bestimmten Feuchtigkeit, und Vollständiges Zirkulieren in den verglichenen Vorrichtungen, so dass die gesamte Vorrichtung eine stabile Feuchtigkeit aufweist. Das Durchführen eines Vergleichs von Online-Feuchtigkeitsmessvorrichtungen nach dem Probenehmen gemäß dem Standard-Feuchtigkeitsmessverfahren ist möglich. Die Vorrichtung kann den Vergleich von Online-Feuchtigkeitsmessvorrichtungen unter unterschiedlichem Gasdruck und bei unterschiedlicher Feuchtigkeit verwirklichen. Die Genauigkeit der Online-Feuchtigkeitsmessvorrichtung kann deutlich erhöht werden.
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Die vorliegende Erfindung simuliert die Probe des Schwefelhexafluoridgases vor Ort (Labor), um die Standardprobe mit stabilem Wassergehalt zu bilden.
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Das konkrete Verfahren zur Verwirklichung der vorliegenden Erfindung ist Folgendes: Hinzufügen einer bestimmten Menge von Gas, das Wasser enthält, in den Gasvorratsbehälter, Hinzufügen von trockenem Gas zum Einstellen des Wassergehalts im Gasvorratsbehälter, wobei der Gasdruck im Gasvorratsbehälter höher als den Arbeitsdruck des Schwefelhexafluoridgas-Feuchtigkeitssensors ist Kalibrieren der Online-Vorrichtung unter Verwendung der Feuchtigkeit, die durch Standardverfahren genau gemessen wird, als Referenz. Ändern des Arbeitsdrucks des Feuchtigkeitssensors, Messen des Gases bei gleicher Feuchtigkeit unter unterschiedlichem Druck durch die Online-Feuchtigkeitsmessvorrichtung, Überprüfen der Anpassungsfähigkeit der Online-Feuchtigkeitsmessvorrichtung an die Druckänderung in der praktischen Betriebsumgebung. Verwenden des Standardgases mit unterschiedlicher Feuchtigkeit, Überprüfen der Genauigkeit der Online-Feuchtigkeitsmessvorrichtung. Die Vorrichtung besteht hauptsächlich aus dem Gasvorratsbehälter, der Vakuumpumpe, dem Gaszyklussystem, dem Drucksteuersystem, dem Druckeinstellsystem, dem System zum Nehmen und Ordnen von Proben.
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Die gesamte Vorrichtung wird an der zuverlässigen beweglichen Wagenablage montiert, so dass sie die Beweglichkeit besitzt.
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Das Arbeitsprinzip der vorliegenden Erfindung:
Trocknen des Gasvorratsbehälters und Beibehalten des benötigten Vakuumgrads durch das Vakuumabsaugungsverfahren und das Trockengas-Reinigungsverfahren. Einblasen eines bestimmten Volumens von gesättigtem Gas und trocknem Gas gemäß dem Volumen des Gasvorratsbehälters, der Temperatur der Umgebung und dem zuvor festgelegten Gasdruck im Gasvorratsbehälter, dem festgelegten Höchstfeuchtigkeitsgehalt. Verbinden der Rohrleitungen des gesamten Systems, Starten der Zyklussystems, so dass die Gasfeuchtigkeit im Gasraum des gesamten Systems gleichmäßig ist. Messen der Gasfeuchtigkeit durch Gewichtsverfahren oder Präzisions-Taupunkt-Verfahren, Fertigstellen des Bestimmens der Probe, Erhalten des Standardgases. Schließen des jeweiligen Rohrleitungsventils an der Einlassöffnung und der Auslassöffnung des Gasvorratsbehälters, Einstellen des Arbeitsdrucks des Feuchtigkeitssensors, Messen des Gases mit gleicher Feuchtigkeit unter unterschiedlichem Druck durch die Online-Feuchtigkeitsmessvorrichtung, Überprüfen der Anpassungsfähigkeit der Online-Feuchtigkeitsmessvorrichtung an die Druckänderung. Wechseln der Online-Feuchtigkeitsmessvorrichtung, gründliches Reinigen des Außensystems durch Standardgas, Zirkulieren des Gases im gesamten System. Wiederholen in dieser Art, Erreichen der Stabilität der Feuchtigkeitsmessung bei mehreren Online-Feuchtigkeitsmessvorrichtungen in der simulierten praktischen Betriebsumgebung wenn der Druck sich verändert.
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Wiederholen der oben genannten Prozedur nach Änderung der Gasfeuchtigkeit, Überprüfen der Genauigkeit bei Messung verschiedener Feuchtigkeit durch die Online-Feuchtigkeitsmessvorrichtung.
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Die vorliegende Erfindung besitzt die folgenden Eigenschaften und Vorteile:
- 1. Die Arbeitsumgebung vor Ort von Schwefelhexafluorid-Sensoren wird simuliert:
Die Online-Schwefelhexafluorid-Feuchtigkeitsvorrichtung wird unter Verwendung von feuchtigkeitshaltigem Gas mit hohem Druck in einer Umgebung kalibriert, die ähnlich zu der Arbeitsumgebung ist. Die Zuverlässigkeit der Datenkontrolle durch die Online-Vorrichtung wird erhöht.
- 2. Konfigurieren des Standardgases in statischem Zustand: Beim Konfigurieren des Standardgases in statischem Zustand wird die Probe mithilfe von Standardverfahren bestimmt, die Feuchtigkeitsschwankungen bei dynamischem Gaskonfigurieren werden überwunden. Die Faktoren, die die Feuchtigkeit beeinflussen, werden reduziert.
- 3. Die Feuchtigkeit des Standardgases ist stabil: Durch das Hochdruck-Abgedichte-System wird die mögliche Feuchtigkeitsänderung des Standardgases wegen der Feuchtigkeitsdifferenz zwischen der Umgebungsluft und dem Standardgas unter normalem Druck überwunden. Die Feuchtigkeit des Standardgases ist stabil. Die Voraussetzungen der gesamten Kalibrierung werden erfüllt.
- 4. Das Standardgas weist ein großes Volumen auf: Ein großes Volumen von Standardgas kann auf einmal konfiguriert werden, die Kalibrierung von mehreren Online-Vorrichtungen kann durchgeführt werden.
- 5. Die Handhabung ist einfach: Nach der Vakuumabsaugung des Gasvorratsbehälters ist es einfach, den Gasvorratsbehälter zu trocknen. Durch Vakuum kann Hochfeuchtigkeitshaltiges Gas einfach in den Gasvorratsbehälter eingeblast und die Feuchtigkeit des Standardgases einfach eingestellt werden.
- 6. Hauptsächliche technische Parameter und Eigenschaftsindikatoren:
Zyklusflussmenge: ≥ 300 l/h (Unter dem Druck des Gasvorratsbehälters);
Gasvorratsvolumen: 20 l (1.2 MPa);
Arbeitsdruck (Messgerätdruck): 0 MPa–0,8 MPa;
Arbeitsgeräusch: ≤ 45 dB (A);
Außenformgröße: 800 × 750 × 450 mm.
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Angaben zu Zeichnungen:
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1 stellt die Systemkomponenten der vorliegenden Vorrichtung vereinfacht dar;
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2 zeigt die Anordnung der dargestellten Komponenten;
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3 bzw. 4 ist die linke Ansicht bzw. die Draufsicht der 2.
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Ausführliche Ausführungsform
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1 zeigt eine Kalibriervorrichtung für Online-Schwefelhexafluorid-Feuchtigkeitsmessgeräte, wobei ein Gasvorratsbehälter 1 durch ein Gasauslassrohr mit einer Kalibrierkammer 3 verbunden ist, wobei an dem Gasauslassrohr ein Kalibrier-Einlassventil 5 angeordnet ist, wobei die Kalibrierkammer durch ein Rohr mit einer Zykluspumpenkammer 4 verbunden ist, wobei an dem Gasableitungsrohr der Zykluspumpenkammer ein Kontaktventil 7, ein Gasableitungsventil 8 und ein Gasableitung-Flussmengenmessgerät 14 in einer Reihenfolge angeordnet sind, wobei das Auslassrohr der Zykluspumpenkammer mit dem Gasvorratsbehälter 1 verbunden ist, wobei an dem Auslassrohr ein Auslassventil 6 angeordnet ist, wobei eine Membranpumpe 13 innerhalb der Zykluspumpenkammer 4 angeordnet ist, wobei an der Zykluspumpenkammer 4 ein Zyklusdruckmessgerät 11 angeordnet ist, wobei an der Kalibrierkammer 3 eine Schnittstelle 12 zum Verbinden mit den kalibrierten Feuchtigkeitssensoren angeordnet ist; wobei an der Grasvorratskammer 1 ein Druckmessgerät 15 angeordnet ist, wobei an der Gasvorratskammer 1 ein Gaseinlassrohr angeordnet ist, wobei an dem Gaseinlassrohr ein Gaseinlassventil 16 angeordnet ist; wobei eine Vakuumpumpe durch eine Vakuumrohrleitung mit dem Gasvorratsbehälter 1 verbunden ist, wobei an der Vakuumrohrleitung das Vakuumpumpe-Gaseinlassventil 9 angeordnet ist. An dem Gasvorratsbehälter 1 wird ein Sicherheitsventil 10 angeordnet. Das Druckmessgerät 15 und das Zyklusdruckmessgerät 11 sind beide Zweizweck-Vakuumdruckmessgeräte für positiven Druck; der Gasvorratsbehälter 1, die Vakuumpumpe 2, die Kalibrierkammer 3 und die Zykluspumpenkammer 4 können an einer beweglichen Wagenablage montiert werden.
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Bezugnehmend auf 2, 3 und 4 wird die gesamte Vorrichtung an der beweglichen Wagenablage montiert. Die Wagenablage weist eine Länge von 810 mm, eine Breite von 710 mm (4) und eine Höhe von 900 mm (2).
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Ein Kalibrierverfahren einer Kalibriervorrichtung für Online-Schwefelhexafluorid-Feuchtigkeitsmessgeräte wird gemäß der folgenden Schritte durchgeführt:
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a) Systemtrocknen:
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Schließen des Kontaktventils 7, des Gasableitungsventils 8, des Gaseinlassventils 16, Öffnen des Kalibrier-Einlassventils 5, des Auslassventils 6 und des Vakuumpumpe-Gaseinlassventils 9, Starten der Membranpumpe 13 und der Vakuumpumpe 2, Absaugen des Gases bis das Zyklusdruckmessgerät 11 und das Druckmessgerät 15 –0,08 MPa zeigen, Stoppen der Vakuumpumpe, Schließen des Vakuumpumpe-Gaseinlassventils 9, Einblasen von trocknem Stickstoff durch das Gaseinlassventil 16 bis das Zyklusdruckmessgerät 11 und das Druckmessgerät 15 1,2 MPa zeigen; Öffnen des Kontaktventils 7 und des Gasableitungsventils 8 bis der Druck auf 0,12 MPa gesenkt wird, Schließen des Gaseinlassventils 16; Wiederholen der Operationen für drei Mal, Schließen des Vakuumpumpe-Gaseinlassventils 9 nach Fertigstellen des Systemtrocknens.
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b) Gaskonfigurieren im statischen Zustand:
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Einblasen einer bestimmten Menge von Wasserdampf und trocknem Stickstoff durch Berechnung durch das Gaseinlassventil 16 bis das Gas im Behälter den benötigten Druck erreicht.
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c) Bestimmen einer Probe:
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5 Minuten nach Zirkulieren des Gases innerhalb des Systems, Öffnen des Kontaktventils 7 und des Gasableitungsventils 8, Auslassen des Gases für 2 Minuten mit einer Geschwindigkeit von 0,2 l/min, Nehmen einer Probe von der Auslassöffnung des Gasableitung-Flussmengenmessgeräts 14 und Überprüfen des Wassergehalts des Gases im Gasvorratsbehälter.
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d) Kalibrieren:
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Schließen des Kalibrier-Einlassventils 5, Auslassventils 6, Öffnen des Kontaktventils 7, Befreien des Drucks der Kalibrierkammer und der Zykluspumpenkammer durch das Gasableitungsventil 8, Entnehmen der Schnittstelle der Kalibrierkammer, Verbinden des kalibrierten Feuchtigkeitssensors;
Öffnen des Kalibrier-Einlassventils 5, Reinigen der Kalibrierkammer und der Zykluspumpenkammer für 5 Minuten mit einer Geschwindigkeit von 0,5 l/min, Öffnen des Auslassventils 6, Schließen des Kontaktventils 7 und des Gasableitungsventils 8, Zirkulieren für 2 Minuten;
Öffnen des Kontaktventils 7, Schließen des Kalibrier-Einlassventils 5 und des Auslassventils 6, Öffnen des Gasableitungsventils 8, um den Druck der Kalibrierkammer und der Zykluspumpenkammer auf den Arbeitsdruck des Feuchtigkeitssensors zu senken, Kalibrieren des Feuchtigkeitssensors, Kalibrieren des Sensors bei gleicher Feuchtigkeit und bei mehreren Druckpunkten mit dem Druck von hoch nach niedrig;
Einstellen der Gasfeuchtigkeit im Gasvorratsbehälter durch trockenen Stickstoff, Wiederholen der Prozedur des Probenehmens und des Kalibrierens, Fertigstellen des Kalibrierens bei unterschiedlicher Feuchtigkeit;
Wiederholen der oben genannten Prozedur nach Wechseln des Sensors;
wobei der oben genannte negative Druck der aktuelle Druck ist, und der positive Druck der Druck des Messgeräts ist.
