一種防爆型多組分動態(tài)配氣裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種防爆型多組分動態(tài)配氣裝置及方法，包括低壓配氣系統(tǒng)15、空氣壓縮發(fā)生裝置16、增壓系統(tǒng)17、抽真空系統(tǒng)18、灌裝系統(tǒng)19；采用背壓閥有效地保證了背壓閥出氣端的氣體在進入氣體混合器前壓力穩(wěn)定，從而起到防爆效果。采用變頻式隔膜壓縮機，不僅能夠保證產(chǎn)品氣純度高，無雜質(zhì)氣體污染；而且通過調(diào)節(jié)變頻式隔膜壓縮機的工作頻率將低壓配氣通道內(nèi)的壓力穩(wěn)定于安全壓力范圍內(nèi)，起到防爆效果。將n個質(zhì)量流量控制器的流量控制量程按梯型分布實時控制氣體流量，提高了配氣的精度。利用空氣壓縮機產(chǎn)生的空氣作為稀釋氣通道，節(jié)約成本。在配氣過程中，可實現(xiàn)報警功能。
【專利說明】一種防爆型多組分動態(tài)配氣裝置及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種多組分動態(tài)配氣技術(shù)，尤其涉及用于標準混合氣體的配制及充裝，屬于混合氣體的配氣領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]標準物質(zhì)的作用是實現(xiàn)準確一致的測量，確保量值溯源。標準氣體是使用最廣泛的標準物質(zhì)之一，已廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究、工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境保護、儀器儀表的校準和化工產(chǎn)品的檢驗等領(lǐng)域。隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，標準氣的用量越來越大，而對標準氣體的要求也在不斷提高。為此，必須采取切實有效的措施，在保證安全的情況下，配制出符合用戶要求的高質(zhì)量標準氣。
[0003]本發(fā)明設(shè)計主要使用動態(tài)配氣法配置混合標準氣體。動態(tài)配氣法可根據(jù)原料氣與稀釋氣體的配置比例連續(xù)不斷地配制并供給一定濃度的標準氣，可根據(jù)稀釋比計算出標準氣的濃度。動態(tài)配氣不但能提供大量的標準氣，而且可以通過調(diào)節(jié)原料氣和稀釋氣的流量比獲得不同濃度的標準氣，適于配制不同濃度標準氣及多組分標準氣。
[0004]傳統(tǒng)的配氣裝置中，配氣通道內(nèi)壓力的不穩(wěn)定極易導(dǎo)致在配氣過程中爆炸，保證配氣通道的壓力穩(wěn)定，是保證配氣安全的關(guān)鍵。此外，目前常采用的氣體壓縮機，密閉性不好，外界空氣容易滲入，導(dǎo)致混合標準氣體的純度降低；且耗電量高；在傳統(tǒng)配氣過程中，配氣通道的氣體流量并未能夠?qū)崿F(xiàn)多范圍控制，從而導(dǎo)致配氣不準確。當(dāng)稀釋氣體為空氣中時，合成后的空氣并不能像真實的空氣中各組分含量比那樣真實，這會對配氣的精度大打折扣。在配氣過程中，氣體流出質(zhì)量流量控制器的流量若產(chǎn)生極大波動則會導(dǎo)致標準氣配比不準確，甚至爆炸。故報警裝置對于整套裝置來說極為重要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種多組分動態(tài)配氣裝置及方法，不僅能夠有效地確保在配氣過程中配氣管道的壓力穩(wěn)定，具有較高的防爆性能、良好的安全性，而且還可以保證所配產(chǎn)品氣純度高，無雜質(zhì)氣體污染。此外，利用多個不同范圍的質(zhì)量流量控制器保證了配比精度。利用空氣壓縮機產(chǎn)生的空氣作為稀釋氣通道，節(jié)約成本。在配氣過程中，可實現(xiàn)報警功能。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:
[0007]一種防爆型多組分動態(tài)配氣裝置，包括:
[0008]由η個低壓配氣通道、背壓閥、氣體混合器和空氣壓縮發(fā)生裝置組成的低壓配氣系統(tǒng)；每個低壓配氣通道由順次連接的進氣口、電磁閥、質(zhì)量流量控制器組成，質(zhì)量流量控制器輸出匯總后接入背壓閥，背壓閥連接氣體混合器;第I個低壓配氣通道到第η個低壓配氣通道的質(zhì)量流量控制器的流量控制量程選擇為階梯遞增；為組分氣中的稀釋氣分配第η個低壓配氣通道作為稀釋氣通道，為組分氣中的原料氣分配最優(yōu)精度的低壓配氣通道，所述最優(yōu)精度的低壓配氣通道是指:質(zhì)量流量控制器的流量控制量程覆蓋原料氣所需提供流量的低壓配氣通道，如果符合該覆蓋條件的低壓配氣通道有多個，則選定流量控制量程最窄的一個；并且，根據(jù)各組分氣的流量，設(shè)置質(zhì)量流量控制器的開口流量；所述空氣壓縮發(fā)生裝置接入稀釋氣通道；
[0009]由第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、變頻式隔膜壓縮機和放空控制閥組成的增壓系統(tǒng)；變頻式隔膜壓縮機的入口連接氣體混合器；第一壓力傳感器、第二壓力傳感器用于測量變頻式隔膜壓縮機的進出口壓力，放空控制閥接入變頻式隔膜壓縮機與氣體混合器之間的管路；
[0010]由m個灌裝通道組成的灌裝系統(tǒng)，每個灌裝通道包括順次連接的壓力表、單向閥和出氣口 ；所有灌裝通道的入口均連接變頻式隔膜壓縮機的出口管路；
[0011]由真空泵、真空壓力表和第二氣動球閥組成的抽真空系統(tǒng)；真空泵通過第二氣動球閥接入變頻式隔膜壓縮機的出口管路；真空壓力表用于測量真空度；
[0012]與本裝置中的所有可控組件和傳感器相連的控制中心。
[0013]優(yōu)選地，所述背壓閥前后壓差等于0.1MPa0
[0014]優(yōu)選地，所述η = 4，則4個質(zhì)量流量控制器的流量控制量程分別為4?200ml/min、20 ?lL/min、60 ?3L/min 以及 400 ?20L/min。
[0015]優(yōu)選地，所述空氣壓縮發(fā)生裝置包括順次連接的空氣壓縮機、空氣壓力表、凈化干燥器和第一氣動球閥。
[0016]—種防爆型多組分動態(tài)配氣方法，該方法米用上述的一種防爆型多組分動態(tài)配氣裝置，該方法包括如下步驟:
[0017]步驟一:根據(jù)所要配置混合氣體的組分氣種類，將相應(yīng)組分氣鋼瓶接入低壓配氣通道的進氣口，接入時，將原料氣鋼瓶接入最優(yōu)精度的低壓配氣通道；將稀釋氣接入第η個低壓配氣通道；將產(chǎn)品氣鋼瓶接入灌裝通道的出氣口 ；
[0018]步驟二:控制中心關(guān)閉電磁閥、單向閥和放空控制閥，開啟第二氣動球閥，啟動真空泵，抽出氣體管路中的殘余氣體；當(dāng)真空壓力表示值達到設(shè)定真空度時，關(guān)閉真空泵；
[0019]步驟三:控制中心根據(jù)所要配置混合氣體的組分氣濃度和產(chǎn)品氣總量，設(shè)置質(zhì)量流量控制器的開口流量；根據(jù)所需產(chǎn)品氣罐裝壓力大小設(shè)置變頻式隔膜壓縮機的出口氣壓力；
[0020]步驟四:控制中心開啟電磁閥、變頻式隔膜壓縮機和單向閥，以啟動配氣；當(dāng)稀釋氣為空氣時，啟動空氣壓縮發(fā)生裝置并打開第一氣動球閥，為稀釋氣通道提供空氣；
[0021]步驟五:各組分氣流出質(zhì)量流量控制器，當(dāng)背壓閥的前后壓差等于0.1MPa時，背壓閥打開，氣體進入氣體混合器中均勻混合；
[0022]步驟六:混合后的氣體從氣體混合器中流出至變頻式隔膜壓縮機中，采用變頻式隔膜壓縮機作為壓力源，產(chǎn)生所需產(chǎn)品氣罐裝壓力的氣體，開始灌裝；
[0023]在執(zhí)行步驟四?步驟六的過程中，控制中心監(jiān)控質(zhì)量流量控制器檢測到的實際流量值，當(dāng)實際流量值與設(shè)置的所述通過流量之間的偏差大于設(shè)定值時，觸發(fā)報警；此時，控制中心關(guān)閉電磁閥以停止配氣，本流程結(jié)束；
[0024]步驟七:當(dāng)產(chǎn)品氣鋼瓶所在灌裝通道的壓力表示值達到產(chǎn)品氣灌裝壓力時，則灌裝完成，此時控制中心聲光報警提不更換廣品氣鋼瓶；所有廣品氣鋼瓶灌裝完畢后完成配氣;
[0025]步驟八:關(guān)閉稀釋氣控制電磁閥、變頻式隔膜壓縮機和單向閥，并打開放空控制閥，將裝置中多余的氣體排出。
[0026]優(yōu)選地，所述變頻式隔膜壓縮機工作于自動模式或手動模式；為低壓配氣通道內(nèi)的壓力設(shè)置一安全范圍；所述安全范圍為O?0.05MPa ;當(dāng)變頻式隔膜壓縮機處于手動模式，判斷第一壓力傳感器的不值是否處于O?0.05MPa內(nèi)，若第一壓力傳感器的不值處于
O?0.05MPa內(nèi)時，根據(jù)第一壓力傳感器示值和所需產(chǎn)品氣罐裝壓力之間的壓差調(diào)節(jié)工作頻率，壓差越大，工作頻率高；若第一壓力傳感器9-1的示值處于未在O?0.05MPa內(nèi)時，檢查第一壓力傳感器的示值是超出安全范圍上限還是低于安全范圍下限，若超出安全范圍上限則調(diào)高工作頻率，令第一壓力傳感器的示值回到O?0.05MPa內(nèi)；若低于安全范圍下限，則降低工作頻率，令第一壓力傳感器的示值回到O?0.05MPa內(nèi)。
[0027]有益效果為:
[0028]I)本發(fā)明在混合器和質(zhì)量流量控制器之間安裝背壓閥，當(dāng)背壓閥進氣端壓力，即低壓配氣通道匯總后的管道壓力與背壓閥出氣端壓力差達到設(shè)定值時，背壓閥打開，從而保證了背壓閥出氣端的氣體在進入氣體混合器前壓力穩(wěn)定，從而起到防爆效果。
[0029]2)采用變頻式隔膜壓縮機，由于隔膜的密閉性能好，故能夠保證產(chǎn)品氣純度高，無雜質(zhì)氣體污染。而且變頻式隔膜壓縮機具有兩種工作模式，即:自動模式和手動模式。由于變頻式隔膜壓縮機集合了變頻和壓縮兩種功能，通過變頻調(diào)節(jié)變頻式隔膜壓縮機的工作頻率可將低壓配氣通道的壓力穩(wěn)定在O?0.05MPa內(nèi)，保證配氣通道內(nèi)的安全，起到防爆效果。同時，壓縮機還能夠有效地將變頻式隔膜壓縮機的出口壓力升壓至產(chǎn)品氣所需的灌裝壓力。這樣可以減少設(shè)備用量。
[0030]3)將η個質(zhì)量流量控制器的流量控制量程按梯型分布實時控制氣體流量，在配氣過程中，為組分氣中的原料氣分配最優(yōu)精度的低壓配氣通道，由于最優(yōu)精度是指各組分氣流量處于質(zhì)量流量控制器中的流量控制量程范圍內(nèi)且選擇流量控制量程范圍最窄的，量程范圍越窄，配氣精度越高，所以，這樣一來，配氣過程中可以提高配氣的精度。
[0031]4)當(dāng)所需稀釋氣體為空氣時，采用空氣壓縮發(fā)生裝置為稀釋氣通道提供真實的空氣相比于產(chǎn)品氣鋼瓶內(nèi)提供的合成空氣更真實，且節(jié)約成本。
[0032]5)質(zhì)量流量控制器具有檢測流量的功能，從而對整個裝置起到實時監(jiān)測和保護作用。當(dāng)遇緊急情況時，控制中心關(guān)閉電磁閥，切斷氣源管路，具有較高的防爆性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]圖1為配氣系統(tǒng)流程圖；
[0034]其中，I一空氣壓縮機，2—進氣口，3—電磁閥，4-1 一空氣壓力表，4_2—真空壓力表，4-3—壓力表，5—凈化干燥器，6—質(zhì)量流量控制器，7—背壓閥，8—氣體混合器，9-1—第一壓力傳感器，9-2—第二壓力傳感器，10-1—第一氣動球閥，10-2—放空控制閥，10-3第二氣動球閥，11 一變頻式隔膜壓縮機，12—真空泵，13—單向閥，14 一出氣口，15—低壓配氣系統(tǒng)，16—空氣壓縮發(fā)生裝置，17—增壓系統(tǒng)，18—抽真空系統(tǒng)，19—灌裝系統(tǒng)。

【具體實施方式】
[0035]下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步描述。
[0036]本實施例提供了一種多組分動態(tài)配氣裝置及方法，用于動態(tài)配置多組分氣。所述組分氣包括原料氣和稀釋氣，例如，配置空氣中1.4%的甲烷，則原料氣就是甲烷，空氣是稀釋氣。
[0037]參見圖1，本發(fā)明一較佳實施例的防爆型多組分動態(tài)配氣裝置包括:低壓配氣系統(tǒng)15、空氣壓縮發(fā)生裝置16、增壓系統(tǒng)17、抽真空系統(tǒng)18、灌裝系統(tǒng)19。
[0038]所述低壓配氣系統(tǒng)15由η個低壓配氣通道、背壓閥7、氣體混合器8和空氣壓縮發(fā)生裝置16組成，每個低壓配氣通道由順次連接的進氣口 2、電磁閥3、質(zhì)量流量控制器6組成，質(zhì)量流量控制器6輸出匯總后接入背壓閥7，背壓閥7連接氣體混合器8。
[0039]所述背壓閥7的進氣端壓力，即質(zhì)量流量控制器6輸出匯總后的通道內(nèi)的壓力與背壓閥出氣端壓力的壓力差達到0.1MPa時，背壓閥打開，從而保證了背壓閥進氣端壓力穩(wěn)定，進而使得氣體在進入氣體混合器前壓力穩(wěn)定，以防止在氣體混合器內(nèi)反應(yīng)時由于氣壓的不穩(wěn)定而產(chǎn)生爆炸。所述0.1MPa是根據(jù)低壓配氣通道的安全壓力上限0.05MPa與測量誤差之和得來的。
[0040]所述η個低壓配氣通道中的質(zhì)量流量控制器6的流量控制量程按第I個低壓配氣通道到第η個低壓配氣通道階梯遞增，根據(jù)所配混合氣體的濃度與產(chǎn)品氣總量確定各組分氣流量XpXfXp, P為組分數(shù)量,Xp為組分氣中的稀釋氣流量，X1^ X2-^Xp-!為組分氣中的原料氣流量。因為在配氣過程中所用稀釋氣流量最大，故為稀釋氣分配第η個低壓配氣通道作為稀釋氣通道，為原料氣分配最優(yōu)精度的低壓配氣通道，所述最優(yōu)精度的低壓配氣通道是指:質(zhì)量流量控制器6的流量控制量程覆蓋原料氣所需提供流量的低壓配氣通道，如果符合該覆蓋條件的低壓配氣通道有多個，則選定流量控制量程最窄的一個；并且，根據(jù)各組分氣的流量，設(shè)置質(zhì)量流量控制器￠)的通過流量；優(yōu)選地，根據(jù)經(jīng)驗，一般當(dāng)η = 4即可完成普遍配氣需求，其中，第四個低壓配氣通道為稀釋氣通道。所述第一個低壓配氣通道的質(zhì)量流量控制器6的流量范圍為4?200ml/min。所述第二個低壓配氣通道的質(zhì)量流量控制器6的流量范圍為20ml?lL/min。所述第三個低壓配氣通道的質(zhì)量流量控制器6的流量范圍為60ml?3L/min。所述第四個低壓配氣通道的質(zhì)量流量控制器6的流量范圍為400ml?20L/min。根據(jù)公式:
[0041]
Λ的濃度-A所在低壓配氣通道流量X,.Xkj4⑴
^產(chǎn)品氣總量
[0042]其中，A為組分氣；kA為比例系數(shù)JPh= A的熱給值1XA的密度；Xi為某一組分氣流量，l^i^P ;根據(jù)產(chǎn)品組分氣A的濃度和產(chǎn)品氣總量可以得到質(zhì)量流量控制器6的通過流量。再根據(jù)質(zhì)量流量控制器6的通過流量選擇最優(yōu)精度的低壓配氣通道。例如，配置8L空氣中1.4%的甲烷，則空氣為稀釋氣，甲烷為原料氣，8L為產(chǎn)品氣總量，1.4%則為原料氣A的濃度，K = 0.7175。根據(jù)⑴可知:
[0043]甲烷所在低壓配氣通道的流量；


U.7175
[0044]根據(jù)甲烷所在低壓配氣通道的流量，為其選用最優(yōu)精度的低壓配氣通道，即:在第一個低壓配氣通道和第二個低壓配氣通道均可選用的時候，選擇精度高的第一個低壓配氣通道，并將質(zhì)量流量控制器的開口流量設(shè)置為0.156L/min。同理，計算出空氣所在低壓配氣通道的流量并設(shè)置第四個低壓配氣通道的質(zhì)量流量控制器的流量后便可進行配氣。
[0045]所述空氣壓縮發(fā)生裝置16由順次連接的空氣壓縮機1、空氣壓力表4-1、凈化干燥器5和第一氣動球閥10-1組成。裝置中的空氣壓縮系統(tǒng)以及干燥凈化裝置，提供了純凈空氣源，節(jié)省了成本。
[0046]所述增壓系統(tǒng)17由第一壓力傳感器9-1、第二壓力傳感器9-2、變頻式隔膜壓縮機11和放空控制閥10-2組成；變頻式隔膜壓縮機11的入口連接氣體混合器8 ;第一壓力傳感器9-1、第二壓力傳感器9-2用于測量變頻式隔膜壓縮機11的進出口壓力，放空控制閥10-2接入變頻式隔膜壓縮機11與氣體混合器8之間的管路。
[0047]所述變頻式隔膜壓縮機作為壓力源，根據(jù)實際情況，設(shè)置所述變頻式隔膜壓縮機11工作于自動模式或手動模式；為安全起見，將低壓配氣通道內(nèi)的安全壓力范圍設(shè)置為O?0.05MPa。當(dāng)工作于自動模式時，變頻式隔膜壓縮機可根據(jù)第一壓力傳感器9-1與所設(shè)置的產(chǎn)品氣灌裝壓力自動調(diào)節(jié)其工作頻率。當(dāng)自動模式故障時，可采用手動模式，首先判斷第一壓力傳感器9-1的示值是否處于O?0.05MPa。若低壓配氣通道內(nèi)的壓力處于安全壓力范圍O?0.05MPa時，則變頻式隔膜壓縮機根據(jù)低壓配氣通道內(nèi)的實際壓力即第一壓力傳感器9-1的示值和所需產(chǎn)品氣罐裝壓力之間的壓差調(diào)節(jié)工作頻率，壓差越大，工作頻率高。若低壓配氣通道內(nèi)的壓力即變頻式隔膜壓縮機11的入口壓力高于安全壓力范圍上限即0.05MPa時，可加快變頻式隔膜壓縮機11工作頻率，加大出口流量，從而使其入口壓力降低的同時又由于壓縮機的功能快速升高變頻式隔膜壓縮機11的出口壓力，達到設(shè)置的產(chǎn)品氣壓力。反之若低壓配氣通道內(nèi)的壓力即變頻式隔膜壓縮機11的入口壓力低于安全壓力范圍下限即OMPa時，可降低變頻式隔膜壓縮機11工作頻率，減小出口流量，從而使其入口壓力增加的同時又由于壓縮機的功能快速升高變頻式隔膜壓縮機11的出口壓力，達到設(shè)置的產(chǎn)品氣壓力。根據(jù)實際情況，將兩種工作模式進行轉(zhuǎn)換，可有效地節(jié)約成本。尤其對于稀有貴重氣體的配制，效果更加明顯。此外，由于隔膜作用能夠有效的防止外部空氣的滲入，故具有良好的密封性，從而保證在配置高純度氣體時防止雜質(zhì)氣體的污染。
[0048]所述灌裝系統(tǒng)19由m個灌裝通道組成，每個灌裝通道包括順次連接的壓力表4-3、單向閥13和出氣口 14 ;所有灌裝通道的入口均連接變頻式隔膜壓縮機11的出口管路。
[0049]所述抽真空系統(tǒng)18由真空泵12、真空壓力表4-2和第二氣動球閥10_3組成；真空泵12通過第二氣動球閥10-3接入變頻式隔膜壓縮機11的出口管路；真空壓力表4-2用于測量真空度。
[0050]與本裝置中的所有可控組件和傳感器相連的控制中心。所述可控組件包括傳感器和閥門，其中，所述傳感器包括質(zhì)量流量控制器6中的傳感器、4-1空氣壓力表以及、真空壓力表4-2和壓力表4-3。所述閥門包括電磁閥3、第一氣動球閥10-1、放空控制閥10-2、第二氣動球閥10-3、單向閥13。
[0051]基于上述說明，本發(fā)明還提供了一種防爆型多組分動態(tài)配氣方法，包括如下步驟:
[0052]步驟一:根據(jù)所要配置混合氣體的組分氣種類，將相應(yīng)組分氣鋼瓶接入低壓配氣通道的進氣口，接入時，將原料氣鋼瓶接入最優(yōu)精度的低壓配氣通道；將稀釋氣接入第η個低壓配氣通道；將產(chǎn)品氣鋼瓶接入灌裝通道的出氣口 14 ；
[0053]步驟二:控制中心關(guān)閉電磁閥3、單向閥13和放空控制閥10-2，開啟第二氣動球閥10-3，啟動真空泵12，抽出氣體管路中的殘余氣體；當(dāng)真空壓力表4-2示值達到設(shè)定5Pa時，關(guān)閉真空栗12 ；
[0054]步驟三:控制中心根據(jù)所要配置混合氣體的組分氣濃度和產(chǎn)品氣總量，設(shè)置質(zhì)量流量控制器6的通過流量；根據(jù)所需產(chǎn)品氣罐裝壓力大小設(shè)置變頻式隔膜壓縮機11的出口氣壓力；
[0055]步驟四:控制中心開啟電磁閥3、變頻式隔膜壓縮機11和單向閥13，以啟動配氣；當(dāng)組分氣中的稀釋氣體為空氣時，啟動空氣壓縮發(fā)生裝置16并打開第一氣動球閥10-1，為稀釋氣通道提供空氣；
[0056]步驟五:各組分氣流出質(zhì)量流量控制器6，當(dāng)背壓閥7的前后壓差等于0.1MPa時，背壓閥7打開，氣體進入氣體混合器8中均勻混合；
[0057]步驟六:混合后的氣體從氣體混合器8中流出至變頻式隔膜壓縮機11中，采用變頻式隔膜壓縮機11作為壓力源，根據(jù)實際情況，將變頻式隔膜壓縮機11設(shè)置為手動或自動模式，當(dāng)變頻式隔膜壓縮機11處于自動模式時，變頻式隔膜壓縮機11可根據(jù)實際情況自行調(diào)節(jié)前后壓力，當(dāng)變頻式隔膜壓縮機11處于手動模式時，控制中心將根據(jù)第一壓力傳感器
9-1示值和第二壓力傳感器9-2的示值結(jié)合實際情況手動設(shè)置變頻式隔膜壓縮機11的工作頻率。例如，當(dāng)?shù)蛪号錃馔ǖ纼?nèi)的壓力即第一壓力傳感器所顯示的壓力為0.3MPa，而所需產(chǎn)品氣灌裝壓力即第二壓力傳感器所顯示的壓力為1MPa時，可以設(shè)置變頻式隔膜壓縮機的工作頻率為額定頻率的60%。產(chǎn)生所需產(chǎn)品氣罐裝壓力的氣體，開始灌裝；
[0058]在執(zhí)行步驟四?步驟六的過程中，控制中心監(jiān)控質(zhì)量流量控制器6檢測到的實際流量值，若組分氣鋼瓶中的氣體不足時導(dǎo)致低壓配氣通道內(nèi)的實際流量值
[0059]低于設(shè)置的所述通過流量且之間的偏差大于10%時，觸發(fā)報警；此時，控制中心關(guān)閉電磁3以停止配氣，本流程結(jié)束；
[0060]步驟七:當(dāng)產(chǎn)品氣鋼瓶所在灌裝通道的壓力表4-3示值達到產(chǎn)品氣灌裝壓力時，則灌裝完成，此時控制中心聲光報警提不更換廣品氣鋼瓶；所有廣品氣鋼瓶灌裝完畢后完成配氣；
[0061]步驟八:關(guān)閉電磁閥3、變頻式隔膜壓縮機11和單向閥13，并打開放空控制閥
10-2，將裝置中多余的氣體排出。
[0062]在本實施例中，本發(fā)明均采用內(nèi)外拋光的316L不銹鋼管路，保證了配氣系統(tǒng)的潔凈度要求。
[0063]綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種防爆型多組分動態(tài)配氣裝置，其特征在于，包括: 由η個低壓配氣通道、背壓閥(7)、氣體混合器(8)和空氣壓縮發(fā)生裝置(16)組成的低壓配氣系統(tǒng)(15);每個低壓配氣通道由順次連接的進氣口(2)、電磁閥(3)、質(zhì)量流量控制器(6)組成，質(zhì)量流量控制器(6)輸出匯總后接入背壓閥(7)，背壓閥(7)連接氣體混合器(8);第I個低壓配氣通道到第η個低壓配氣通道的質(zhì)量流量控制器￠)的流量控制量程選擇為階梯遞增；為組分氣中的稀釋氣分配第η個低壓配氣通道作為稀釋氣通道，為組分氣中的原料氣分配最優(yōu)精度的低壓配氣通道，所述最優(yōu)精度的低壓配氣通道是指:質(zhì)量流量控制器￠)的流量控制量程覆蓋原料氣所需提供流量的低壓配氣通道，如果符合該覆蓋條件的低壓配氣通道有多個，則選定流量控制量程最窄的一個；并且，根據(jù)各組分氣的流量，設(shè)置質(zhì)量流量控制器出)的開口流量；所述空氣壓縮發(fā)生裝置(16)接入稀釋氣通道； 由第一壓力傳感器(9-1)、第二壓力傳感器(9-2)、變頻式隔膜壓縮機(11)和放空控制閥(10-2)組成的增壓系統(tǒng)(17);變頻式隔膜壓縮機(11)的入口連接氣體混合器(8);第一壓力傳感器(9-1)、第二壓力傳感器(9-2)用于測量變頻式隔膜壓縮機(11)的進出口壓力，放空控制閥(10-2)接入變頻式隔膜壓縮機(11)與氣體混合器(8)之間的管路； 由m個灌裝通道組成的灌裝系統(tǒng)(19)，每個灌裝通道包括順次連接的壓力表(4-3)、單向閥(13)和出氣口(14);所有灌裝通道的入口均連接變頻式隔膜壓縮機(11)的出口管路； 由真空泵(12)、真空壓力表(4-2)和第二氣動球閥(10-3)組成的抽真空系統(tǒng)(18);真空泵(12)通過第二氣動球閥(10-3)接入變頻式隔膜壓縮機(11)的出口管路；真空壓力表(4-2)用于測量真空度； 與本裝置中的所有可控組件和傳感器相連的控制中心。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述背壓閥(7)前后壓差等于0.1MPa0
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述η= 4，則4個質(zhì)量流量控制器(6)的流量控制量程分別為4?200ml/min、20?lL/min、60?3L/min以及400?20L/min。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述空氣壓縮發(fā)生裝置(16)包括順次連接的空氣壓縮機(I)、空氣壓力表(4-1)、凈化干燥器(5)和第一氣動球閥(10-1)。
5.一種防爆型多組分動態(tài)配氣方法，其特征在于，該方法采用如權(quán)利要求1所述一種防爆型多組分動態(tài)配氣裝置，該方法包括如下步驟: 步驟一:根據(jù)所要配置混合氣體的組分氣種類，將相應(yīng)組分氣鋼瓶接入低壓配氣通道的進氣口，接入時，將原料氣鋼瓶接入最優(yōu)精度的低壓配氣通道；將稀釋氣接入第η個低壓配氣通道；將產(chǎn)品氣鋼瓶接入灌裝通道的出氣口(14)； 步驟二:控制中心關(guān)閉電磁閥(3)、單向閥(13)和放空控制閥(10-2)，開啟第二氣動球閥(10-3)，啟動真空泵(12)，抽出氣體管路中的殘余氣體；當(dāng)真空壓力表(4-2)示值達到設(shè)定真空度時，關(guān)閉真空泵(12)； 步驟三:控制中心根據(jù)所要配置混合氣體的組分氣濃度和產(chǎn)品氣總量，設(shè)置質(zhì)量流量控制器(6)的開口流量；根據(jù)所需產(chǎn)品氣罐裝壓力大小設(shè)置變頻式隔膜壓縮機(11)的出口氣壓力； 步驟四:控制中心開啟電磁閥(3)、變頻式隔膜壓縮機(11)和單向閥(13)，以啟動配氣；當(dāng)稀釋氣為空氣時，啟動空氣壓縮發(fā)生裝置(16)并打開第一氣動球閥(10-1)，為稀釋氣通道提供空氣； 步驟五:各組分氣流出質(zhì)量流量控制器(6)，當(dāng)背壓閥(7)的前后壓差等于0.1MPa時，背壓閥(7)打開，氣體進入氣體混合器(8)中均勻混合； 步驟六:混合后的氣體從氣體混合器(8)中流出至變頻式隔膜壓縮機(11)中，采用變頻式隔膜壓縮機(11)作為壓力源，產(chǎn)生所需產(chǎn)品氣罐裝壓力的氣體，開始灌裝； 在執(zhí)行步驟四?步驟六的過程中，控制中心監(jiān)控質(zhì)量流量控制器(6)檢測到的實際流量值，當(dāng)實際流量值與設(shè)置的所述通過流量之間的偏差大于設(shè)定值時，觸發(fā)報警；此時，控制中心關(guān)閉電磁閥(3)以停止配氣，本流程結(jié)束； 步驟七:當(dāng)產(chǎn)品氣鋼瓶所在灌裝通道的壓力表(4-3)示值達到產(chǎn)品氣灌裝壓力時，則灌裝完成，此時控制中心聲光報警提不更換廣品氣鋼瓶；所有廣品氣鋼瓶灌裝完畢后完成配氣； 步驟八:關(guān)閉稀釋氣控制電磁閥(3)、變頻式隔膜壓縮機(11)和單向閥(13)，并打開放空控制閥(10-2)，將裝置中多余的氣體排出。
6.如權(quán)利要求5所述的配氣方法，其特征在于，設(shè)置所述變頻式隔膜壓縮機(11)工作于自動模式或手動模式；為低壓配氣通道內(nèi)的壓力設(shè)置一安全范圍；所述安全范圍為O?0.05MPa;當(dāng)變頻式隔膜壓縮機(11)處于手動模式，判斷第一壓力傳感器(9_1)的示值是否處于O?0.05MPa內(nèi)，若第一壓力傳感器(9-1)的不值處于O?0.05MPa內(nèi)時，根據(jù)第一壓力傳感器(9-1)示值和所需產(chǎn)品氣罐裝壓力之間的壓差調(diào)節(jié)工作頻率，壓差越大，工作頻率高；若第一壓力傳感器(9-1)的不值處于未在O?0.05MPa內(nèi)時,檢查第一壓力傳感器(9-1)的示值是超出安全范圍上限還是低于安全范圍下限，若超出安全范圍上限則調(diào)高工作頻率，令第一壓力傳感器(9-1)的不值回到O?0.05MPa內(nèi)；若低于安全范圍下限,則降低工作頻率，令第一壓力傳感器(9-1)的示值回到O?0.05MPa內(nèi)。
【文檔編號】B01F15/04GK104147948SQ201410386180
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月7日
【發(fā)明者】代偉娜, 黃國慶, 董云峰, 劉曉林, 陳歡, 李曉昆, 顧秀杰, 閆云, 王曉利 申請人:中國船舶重工集團公司第七一八研究所