NO317040B1 - Fremgangsmate for fremstilling av homogene gassblandinger med SF<N>6</N> - Google Patents

Description

Beskrivelse

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte og blandestasjon for fremstilling av homogene gassblandinger bestående av SF6 og N2/ av separat foreliggende gasser.

I prinsipp kan man overføre separat foreliggende gasser på en enkel måte til en homogen gassblanding, ved at gassene, føres inn i en beholder og oppbevares der i tilstrekkelig lang tid, inntil en tilstrekkelig homogen gassblanding er blitt dannet ved diffusjon. Dertil behøves en ekstremt lang tidsperiode, hvilket medfører at en slik fremgangsmåte ikke er praktisk anvendbar. Det vil selvsagt også oppstå en blanding når gasstrømmer ledes inn i en stasjonær blanding og/eller en felles ledning. I patentskrift FR-A-2631856 beskrives en innretning for fremstilling av gassblandinger, med hvilken gassene blir forblandet i en blander, og deretter ledes til forbrukeren gjennom en stasjonær blander i en kompressor. Trykksvingninger blir regulert ved styring av kompressormotorene i avhengighet av trykket foran kompressoren. Likevel er sammenblandingen derved ikke alltid slik at den kan anses som en "homogen" blanding, især når gasser med høye tetthetsforskjeller skal blandes sammen, f.eks. i tilfeller hvor det er innhold av SF6. En slik gassblanding er blandinger av SFfi (svovelheksafluorid) og N2. SF6 har som gass en tetthet på 6,18 g/l, nitrogen har som gass en tetthet på 1,170 g/l, begge bestemt ved 15 °C og 1 bar absolutt trykk (normalbetingeIser i den foreliggende beskrivelse). Slike gassblandinger blir for eksempel innført som isoleringsgass i strømledende jordkabler. Et særlig problem derved er at gassblandingen (som benyttes i meget store mengder) i praksis må produseres på stedet. Dersom man vil benytte en gassblanding produsert på forhånd i en fabrikk må denne transporteres i gassflasker under høyt trykk, for å holde transportkostnadene lavest mulig; imidlertid er dette likevel ikke mulig ettersom en andel av SF6 vil kondenseres ut og det vil inntreffe en dertil svarende fraseparasjon.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en fremgangsmåte hvorved det kan oppnås homogene komprimerte gassblandinger med SF6 og andre gasser med høye tetthetsforskjeller. Formålet med den foreliggende oppfinnelse er videre å tilveiebringe en dertil egnet blandestasjon, især en dertil egnet mobil blandestasjon. Et ytterligere mål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en blandestasjon som er beskyttet mot smuss og atmosfærisk innvirkning. Disse mål nås med henholdsvis fremgangsmåten og blandestasjonen ifølge den foreliggende oppfinnelse med utforming og særpreg ifølge henholdsvis krav 1 og krav 9.

Fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse for fremstilling av i hovedsak homogene komprimerte gassblandinger av separat foreliggende gasser, hvorved SF6-gass og den andre gass fremviser en tetthet som under normale betingelser er minst 4 g/l forskjellig, sørger for at de separat foreliggende gasser forblandes under dannelse av inhomogen gassblanding, at den inhomogene gassblanding ledes inn i en statisk blander og buffertank, gassblåndingen ledes ut fra buffertanken til en kompressor, og fra kompressoren kommer den i hovedsak homogene komprimerte gassblanding ut, hvorved man kan lede en del av den avgitte i hovedsak homogene komprimerte gassblanding tilbake til buffertanken gjennom en tilbakeløpsledning.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen gjør det mulig å fremstille en homogent blandet gassblanding på stedet for dens anvendelse. Det er derfor ikke lenger nødvendig å levere gassblandinger som er homogent blandet fra fabrikken. En videre fordel er at store gjennomstrømningsmengder (f.eks. over 200 Nm<3> pr. time) kan prosesseres, hvorved graden av blanding er uavhengig av tverrsnittet på anvendelsesledningen. En dosert avgivelse av den ferdige homogene gassblanding er mulig.

Ifølge en foretrukken utførelsesform av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, gjennomføres denne med en buffertank med en innebygget reguleringsventil i tilbake-løpsledningen. Med denne reguleringsventil reguleres tilbakeføringen av en del av gassblandingen, i ønsket omfang. Denne utførelsesform har den fordel at kompressoren kan opereres med ballast, og videre at gjennomblandingen blir ytterligere forbedret. Reguleringsventilen kan f.eks. innstilles slik at en forutbestemt volumandel av kom-pressorutløpet av komprimert gass, blir tilbakeført.

Det kan tilveiebringes en praktisk sikker-hetsinnretning ettersom det ved oppnåelse av fyllingsgraden ved fylling av strømkabel eller gassflaske under trykk, blir foretatt registrering av trykket og utsjalting av kompressoren. Det kan for eksempel dreie seg om en ventil som ved forutangitt trykk åpnes og hensiktsmessig sjalter ut kompressoren. Overtrykksledningen kan være forbundet med buffertanken. På denne måte forblir den avgitte gass i kretsløp.

Fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse kan med fordel anvendes ved fremstilling av gassblandinger hvor en høy tetthetsforskjell på minst 4,5 g/l forekommer. Fremgangsmåten er særlig egnet ved fremstilling av homogene gassblandinger som består av SF6 og N2. Slike gassblandinger blir f.eks. innført som isoleringsgass i strømførende jordkabler.

Kompressoren blir regulert slik at en gassblanding blir levert med ønsket trykk. Gassblandingen med SF6 og N2, hvilken skal benyttes som isoleringsgass i jordkabler i henhold til den ovennevnte anvendelse, foreligger fortrinnsvis ved et absolutt trykk på 1 til 13 bar. Et særlig foretrukket trykk er i området fra 7 til 13 bar absolutt.

Kompressorer som funksjonerer uten olje, især membrankompressorer, men også stempelkompressorer, blir med fordel benyttet.

Regulering av gassmengden som tilføres for å danne gassblandinger med bestemte sammensetninger, foregår fortrinnsvis over massestrømmåleren. Dette er klart fordelaktig for gasser med høye tetthetsforskjeller; ettersom gassmengdene tross variable temperaturer (innvirkning av tidspunkt på dagen og årstiden) kan reguleres nøyaktig.

Fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer'fremstilling av i hovedsak homogene komprimerte gassblandinger som inneholder 3 til 50, fortrinnsvis 3 til 20 volum% SF6, og rest av N2 opp til 100 volum%. Avviket fra det ønskede innhold av SFS i en uttatt prøve er fortrinnsvis maksimalt ± 0,7 volum% fra den ønskede verdi ved ideell blanding. I påkommende tilfelle økes andelen av tilbakeløp gjennom tilbakeløpsledningen i buffertanken av de allerede sblandede gasser. Analysen kan f.eks. foregå ved gasskroma-tografi.

En foretrukken utførelsesform av fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse innebærer at det

tilveiebringes en gassblanding som inneholder SF6 og N2 eller o består derav, og at denne innføres som isolatorgass i strømledende jordkabler.

En ytterligere utførelsesform av oppfinnelsen er en blandestasjon som er anvendbar ved utøvelse av fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse for tilveiebringelse av

.5 gassblandinger med SF6 og vesentlig lettere gasser. Blandestasjonen omfatter: Minst to tilførselsledninger for tilførsel av gassene til forblanding; en gassledning for felles viderelevering av den forblandede gass; en stasjonær

blander og en buffertank, hvortil den felles videreleverings-;o ledning for forblandet gass munner; en gassledning som er forbundet med buffertanken og en kompressor, hvorigjennom gassblandingen fra buffertanken ledes; en kompressor som fra buffertanken eller den stasjonære blander avleverer

gassblandingen komprimert og homogenisert; en uttaksledning S5 for avlevering av den homogene komprimerte gassblanding fra kompressoren; og en tilbakeløpsledning som er en forbindelse fra utløpet av kompressoren til buffertanken; og en reguleringsventil i tilbakeløpsledningen. Tilbakeløpsledningen

for den blandede gass kan være forbundet med gassledningen for jo felles viderelevering av gassen med et T-stykke. En foretrukken utførelsesform av blandestasjonen inneholder en buffertank og en tilbakeløpsledning med reguleringsventil.

Blandestasjonen kan videre innbefatte nyttige komponenter slik som ett eller flere manometre, reduksjons-15 ventiler, gjennomstrømningsmålere, overtrykksventiler, automatisk stopp av kompressoren, steder for prøveuttak eller uttak for den homogene gassblanding. En innretning for massegjennomstrømsmåling har vist seg særlig fordelaktig for regulering av gassmengden. En slik innretning leverer uavhengig av temperatur (tidspunkt på døgnet, årstid), eksakt måleresultat til tross for de høye gasstetthetsforskjeller.

Blandestasjonen kan foreligge i en mobil utførelsesform. Den omfatter derved den ovennevnte blandestasjon og et kjøreunderstell hvorpå blandestasjonen er montert. Kjøreunderstellet kan for eksempel være en lastebil eller en lastebilhenger. Dette har den fordel at blandete jordkabel.

Blandestasjonen kan videre omfatte: Minst én holder for oppbevaring av gassflasker under trykk for én eller flere av de ublandede gasser; tilslutninger for oppfylling av en trykkgassflaske med den homogene komprimerte gassblanding; minst én holder for en slik trykkgassflaske.

Det kan videre finnes anordninger for beskyttelse mot innvirkning utenfra. Det kan f.eks. tilveiebringes et oppbygd plan som holder borte smuss og innvirkning fra omgivelsene.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen blir forklart nærmere ved hjelp av Fig. 1. Svovelheksafluorid og nitrogen blir ledet inn i en gassblander G fra hhv. svovelheksa-fluoridtank ST og nitrogentank NT via hhv. fordampere V, manometere M og reduksjonsventiler D. Trykket mellom manometer og reduksjonsventil utgjør 9 til 15 bar. I gassblanderen blir begge gassene ledet via massegjennomstrømsmåler og strupeventil til en felles ledning 5. Differansetrykket mellom M og den statiske blander F utgjør minst 3 bar. Fra den statiske blander F blir den forblandede gass ledet i buffertank 6 og fra buffertanken til kompressor 7 gjennom ledning 8. En del av gassene i ledning 9 fra kompressoren tas ut gjennom ledning 10 og reguleringsventil 11 til buffertanken som tilbakeløp. Trykket i ledning 9 utgjør inntil 13 bar (dvs.

14 bar absolutt). Ved prøveuttaksstedene 13, 13' og 13'<*> kan det uttas gassprøver for analyse. Gjennomstrømningsmengden i ledning 9 utgjør fra 5 til 250 Nm<3>/h. Fra ledning 9 fylles den homogene gassblanding i en, her ikke inntegnet, gassflaske. Reguleringsventilen 11 innstilles slik at den ønskede bland-ingsgrad oppnås - desto større volumandel tilbakestrømning, desto mer ideell blanding, men selvfølgelig desto lavere leveringsmengde av komprimert gassblanding. Den komprimerte gass leveres gjennom stengeventil 14 til mottaksgjenstanden (f.eks. en strømkabel eller en trykkgassflaske).

Strømningsmengden fra svovelheksafluoridtanken hhv. nitrogentanken innstilles slik at volumforhoIdet SFS: N2 utgjør nøyaktig 5:95. Ved prøvetakingsstedet 13 ble det tatt en gassprøve som ifølge analysen hadde et innhold på 6,7 volum% SF6 og 93,3 volum% N2. Dette tyder på en ufullstendig blanding. Prøver som b-le tatt til samme tid direkte bak gassbuffertanken og fra gassflasken viste et innhold på 5 volum% SF6 og 95 volum% N2, hvilket indikerer optimal blanding.

Forsøket ble gjentatt med innstilling av et volum-forhold SF6:N2 på 15:85. En prøve av gassblandingen tatt direkte bak gassblanderen viste et innhold på 16,7 volum% SF6 og 83,3 volum% N2. En prøve tatt bak buffertanken inneholdt 15,7 volum% -, en prøve tatt fra gassflasken inneholdt 15,8 volum% SFe. Avviket fra idealverdien 15 volum% ble tilbakeført til at gassblanderen ble operert i grenseområdet og derfor var volumforholdet SF6:N2 til tross for den nominelle innstilling på 15:85 likevel ca. 15,7:84,3, hvorved blandingen faktisk var ideell.

Claims (15)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av i hovedsak homogene komprimerte gassblandinger bestående av SF6 og Na, av separat foreliggende gasser, ved at de separat foreliggende gasser forblandes under dannelse av en inhomogen gassblanding, at den inhomogene gassblanding ledes inn i en statisk blander (F), karakterisert ved at den inhomogene gassblanding videre ledes inn i en buffertank (6) , at gassblandingen fra buffertanken ledes til en kompressor (7)hvor den i hovedsak homogene komprimerte gassblanding tilveiebringes, hvorpå en del av den fra kompressoren avleverte i hovedsak homogene komprimerte gassblanding tilbakeføres gjennom en tilbakeløpsledning (10) til buffertanken, og det oppnås en i hovedsak homogen komprimert gassblanding som inneholder 3 til 50 volum% SF6, fortrinnsvis 3 til 2 0 volum% SF6, og rest opp til 100 volum% N2, hvorved det ønskede innhold av SF6 i en uttatt prøve maksimalt avviker med +0,7 volum% fra verdien i henhold til ideell blanding.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at fra kompressoren leveres en gassblanding med trykk inntil 13 bar.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det benyttes en oljefri kompressor.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at det anvendes en stempelkompressor eller en membrankompressor.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det er innebygget en reguleringsventil i tilbakeløpsledningen, med hvilken gassblandingstilbakeføringen reguleres til en ønsket volumandel av den leverte komprimerte gass.

6. Fremgangsmåte ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at det tilveiebringes en gassblanding bestående av SFS og N2, og at gassblandingen innføres som isolatorgass i strømledende jordkabler.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at gasstrømmene som skal blandes reguleres ved bruk av massegjennomstrømningsmålere.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at utøvelsen foregår ved bruk av en mobil blandestasjon.

9. Blandestasjon for utøvelse av fremgangsmåten ifølge krav 1-8, omfattende: minst 2 tilførselsledninger for tilførsel av gass som skal blandes,- en gassledning(5) for felles viderelevering av forblandet gass; en stasjonær blander (F)hvortil gassledningen for felles viderelevering av forblandet gass munner,- karakterisert ved at den omfatter en buffertank (6); en gassledning (8)som er forbundet med buffertanken og en kompressor, gjennom hvilken gassblandingen ledes fra buffertanken til kompressoren; en kompressor (7) hvor gassblandingen levert fra buffertanken eller den stasjonære blander blir komprimert og homogenisert; en uttaksledning (9) for avlevering av den homogene komprimerte gassblanding fra kompressoren; en tilbakeløpsledning (10)fra utløpet fra kompressoren til buffertanken; og en reguleringsventil (11) i tilbakeløpsledningen.

10. Blandestasjon ifølge krav 9, karakterisert ved at den videre omfatter: én eller flere holdere for oppbevaring av trykkgassflasker med én eller flere ublandede gasser; tilslutning for en trykkgassflaske for fylling av den homogene komprimerte gassblanding; minst én holder for en slik trykkgassflaske.

11. Blandestasjon ifølge krav 9 eller 10, karakterisert ved at den minst omfatter en ytterligere komponent valgt blant manometer, reduksjonsventil, gjennomstrømningsmåler, uttakssteder eller prøveuttakssteder.

12. Blandestasjon ifølge krav 11, karakterisert ved at den som gjennomstrømningsmåler omfatter en massegj ennomstrømningsmåler.

13. Blandestasjon ifølge krav 9, karakterisert ved at den omfatter et kjøretøyunderstell, hvorpå blandestasjonen er montert.

14. Blandestasjon ifølge krav 13, karakterisert ved at kjøretøyunderstellet er en lastebil.

15. Blandestasjon ifølge ett av kravene 9-14, karakterisert ved at den innbefatter anordninger for å avskjerme blandestasjonen mot innvirkninger utenfra slik som av smuss og vær.