專利名稱：一種標(biāo)準(zhǔn)氣體配氣儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種配氣儀，具體涉及一種標(biāo)準(zhǔn)氣體配氣儀。
背景技術(shù)：
標(biāo)準(zhǔn)氣體是計(jì)量工作中使用最為廣泛的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)之一，在鋼鐵、石油、化工、醫(yī)療、 半導(dǎo)體、電力、金屬加工等行業(yè)有廣泛應(yīng)用。隨著工業(yè)生產(chǎn)中各類儀器儀表的精密化，對標(biāo) 準(zhǔn)氣體的要求也不斷提高，主要體現(xiàn)在精度和濃度的連續(xù)性上。目前計(jì)量行業(yè)中標(biāo)準(zhǔn)氣體 的定購是根據(jù)用戶的要求在特定點(diǎn)配制，但對于儀器的多點(diǎn)線性評定和某一量程范圍內(nèi)的 線性對比，單一的標(biāo)準(zhǔn)氣體就無能為力了。同時(shí)，許多儀器儀表需要現(xiàn)場校驗(yàn)，大量標(biāo)準(zhǔn)氣 體攜帶至現(xiàn)場也很不方便。以電力行業(yè)為例，SF6氣體以其優(yōu)異的絕緣性能和滅弧性能被廣泛用于電氣設(shè)備 中。用SF6氣體作為絕緣介質(zhì)的全封閉組合電氣設(shè)備包括斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、互 感器、母線等。安裝SF6高壓設(shè)備的室內(nèi)空間一股比較密閉，一旦發(fā)生氣體泄漏，由于空氣 流通緩慢，毒性分解物在室內(nèi)沉積，不易排出，從而對進(jìn)入開關(guān)室的工作人員產(chǎn)生極大的危 險(xiǎn)，甚至窒息。SF6氣體的泄漏程度可以通過SF6氣體泄漏報(bào)警儀來測定。在設(shè)備運(yùn)行過程中，由于電弧、電暈、火花放電和局部放電、高溫等因素影響，SF6 氣體和絕緣材料在熱、電的作用下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，將產(chǎn)生硫化物602、!125、50&等)；氟化物 (冊丄&等)；碳化物(0)、0)2等)多種物質(zhì)。這些分解產(chǎn)物將降低SF6氣體的絕緣性能，而 這些分解產(chǎn)物可以使用特定的氣體分析儀器進(jìn)行檢測，以判斷設(shè)備內(nèi)部發(fā)生的故障狀況。為保證SF6高壓設(shè)備的安全可靠運(yùn)行，要對SF6絕緣氣體進(jìn)行合理的定期監(jiān)督檢 查，同時(shí)對其現(xiàn)場檢測儀器也需要每年進(jìn)行校準(zhǔn)標(biāo)定。通常SF6氣體泄漏報(bào)警儀均安裝在 配電裝置的低位區(qū)(地面上)，且不易拆卸，因此其在使用中的校準(zhǔn)工作要在現(xiàn)場進(jìn)行。SF6 氣體泄露報(bào)警儀及SF6氣體純度、分解物檢測的氣體分析儀器的校準(zhǔn)依據(jù)多種不同濃度的 標(biāo)準(zhǔn)氣體完成，大量標(biāo)準(zhǔn)氣體攜帶至現(xiàn)場很不方便。這就要求有一種能夠產(chǎn)生不同條件需 求的低濃度標(biāo)準(zhǔn)氣體且攜帶方便的配氣裝置，以其作為現(xiàn)場校驗(yàn)各種氣體檢測儀器的標(biāo)定 基準(zhǔn)。ZL00211457. 7中公開了一種標(biāo)準(zhǔn)氣體配氣裝置，包括原料氣輸入管、空氣輸入管、 配氣管、定值減壓器、壓力表和閥門等，其中原料氣輸入管通過定值減壓器、原料輸出管、原 料氣閥門連接配氣導(dǎo)管；定值減壓器分別通過原料氣高壓管，低壓管連接原料氣壓力表和 精密壓力表；設(shè)置兩條空氣輸入管，兩條空氣輸入管分別通過空氣閥門和連接管連接配氣 導(dǎo)管，其中一條空氣輸入管連接空氣源壓力表；配氣導(dǎo)管連接配氣管并通過連接管連接排 氣閥門和排氣管。此裝置可準(zhǔn)確配制標(biāo)準(zhǔn)氣體且結(jié)構(gòu)簡單。但上述配氣裝置不能實(shí)現(xiàn)高濃度標(biāo)準(zhǔn)氣體或稀釋氣體種類的隨時(shí)快速切換，且對 氣體流量的控制是通過壓力控制，無法實(shí)現(xiàn)任一輸入通道氣體流量的準(zhǔn)確控制，以得到所 要求稀釋比例的標(biāo)準(zhǔn)氣體。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，為了克服現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)氣體配氣裝置的缺陷，本發(fā)明提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)高濃度標(biāo)準(zhǔn)氣體與稀釋氣體種類的隨時(shí)快速切換，并能準(zhǔn)確控制任一輸入通道氣體流量，以 得到所要求精確稀釋比例的標(biāo)準(zhǔn)氣體配氣儀。本發(fā)明提供的一種標(biāo)準(zhǔn)氣體配氣儀，包括至少兩個(gè)作為標(biāo)準(zhǔn)氣體輸入通道的進(jìn)氣 快速插頭、與每個(gè)進(jìn)氣快速插頭各相連通的質(zhì)量流量控制器和與每個(gè)質(zhì)量流量控制器輸出 端均相連通的氣體混合管路，所述氣體混合管路輸出端與樣氣輸出通路端相連通，其中一 個(gè)進(jìn)氣快速插頭與相連通的質(zhì)量流量控制器之間接有壓縮空氣發(fā)生器組件支路，所述壓縮 空氣發(fā)生器組件支路包括微型空氣泵、與微型空氣泵出氣口相連的儲(chǔ)氣罐和實(shí)時(shí)監(jiān)測儲(chǔ)氣 罐內(nèi)部壓力的壓力傳感器，所述壓縮空氣發(fā)生器組件支路由電磁閥控制導(dǎo)通。本發(fā)明配氣原理為質(zhì)量流量混合法，用以提供一種將高濃度的標(biāo)準(zhǔn)氣體經(jīng)過混合 稀釋成為低濃度樣品氣體的配氣儀。通過進(jìn)氣快速插頭作為每種標(biāo)準(zhǔn)氣體的輸入通道成功 的實(shí)現(xiàn)了高濃度標(biāo)準(zhǔn)氣體或稀釋氣體種類的隨時(shí)快速切換，操作非常方便，并在每一輸入 通道上裝有質(zhì)量流量控制器準(zhǔn)確控制任一輸入通路氣體流量，從而得到所要求精確稀釋比 例的標(biāo)準(zhǔn)氣體。進(jìn)一步，所述氣體混合管路輸出端分別與樣氣輸出通路端、分流排空通路端相連 通，所述樣氣輸出通路端和分流排空通路端均裝有針閥。隨著稀釋比例不同的選擇，混合后的氣體總量也會(huì)改變。調(diào)節(jié)樣氣輸出通路端和 分流排空通路端的針閥，可以使樣氣輸出流量保持所需要的恒定值。進(jìn)一步，所述進(jìn)氣快速插頭為2-4個(gè)。將一種或幾種高濃度的標(biāo)準(zhǔn)氣體與稀釋氣體按不同的比例混合均勻，產(chǎn)生出不同 條件需求的低濃度標(biāo)準(zhǔn)氣體，并以此作為現(xiàn)場校驗(yàn)各種氣體檢測儀器的標(biāo)定基準(zhǔn)，給現(xiàn)場 操作提供了極大的便利和可能性。幾組高精度的質(zhì)量流量控制器可自動(dòng)調(diào)節(jié)并測定流過的氣體流量，根據(jù)稀釋比例 的要求，可分別選擇量程不同的質(zhì)量流量控制器，一股稀釋氣體通道上的量程要大一些。進(jìn)一步，所述樣氣輸出通路端出口裝有連接氣相色譜儀的專用管路接口。本發(fā)明標(biāo)準(zhǔn)氣體配氣儀由于質(zhì)量流量控制器本身存在固有計(jì)量精度誤差，所以需 要使用精度等級更高的氣相色譜儀對其進(jìn)行校正。連接氣相色譜儀的專用管路接口能夠?qū)?輸出樣氣直接連通到氣相色譜儀的采樣口，在允許的配比范圍內(nèi)進(jìn)行多點(diǎn)對照實(shí)驗(yàn)，通過 線性擬合方程修正系統(tǒng)偏差，提高配氣精度。進(jìn)一步，所述其中一個(gè)進(jìn)氣快速插頭與相連通的質(zhì)量流量控制器之間接有壓縮空 氣發(fā)生器組件支路，所述壓縮空氣發(fā)生器組件支路由電磁閥控制導(dǎo)通，所述壓縮空氣發(fā)生 器組件包括微型空氣泵、與微型空氣泵出氣口相連的儲(chǔ)氣罐和實(shí)時(shí)監(jiān)測儲(chǔ)氣罐內(nèi)部壓力的 壓力傳感器。壓縮空氣發(fā)生器組件增加了一種稀釋氣體的選擇。當(dāng)載氣為空氣時(shí)以壓縮空氣發(fā) 生器組件代替壓縮空氣鋼瓶，既降低成本又避免攜帶不便。微型空氣泵出氣口連接到儲(chǔ)氣 罐，并用壓力傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測儲(chǔ)氣罐的內(nèi)部壓力，調(diào)控空氣泵的運(yùn)行狀態(tài)，以保證氣體壓力 的平穩(wěn)性。進(jìn)一步，所述儲(chǔ)氣罐出氣端安裝空氣凈化干燥器。
在儲(chǔ)氣罐后端安裝空氣凈化干燥器，防止空氣雜質(zhì)對質(zhì)量流量控制器的污染。進(jìn)一步，所述微型空氣泵、質(zhì)量流量控制器和電磁控制閥由手動(dòng)控制或可編程邏 輯控制器程控操作。本發(fā)明的有益效果在于1.本發(fā)明采用四個(gè)快速插頭形式的標(biāo)準(zhǔn)氣體輸入通道， 外加一個(gè)由電磁控制閥控制導(dǎo)通或截?cái)嗟膲嚎s空氣通道，靈活方便，提供了多種稀釋配比 方案的組合形式?？梢赃x擇前三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)氣體通道中的任意一路接入N2、02、SO2, H2S, CO、H2 等多種純氣或高濃度標(biāo)準(zhǔn)氣體，第四個(gè)氣體通道接入高純度稀釋氣體，要求與前面標(biāo)準(zhǔn)氣 體的載氣為相同種類，這樣就能夠輸出單一組分的任意低濃度混合樣氣。用以做為校驗(yàn)各 種氣體分析儀的單項(xiàng)精度指標(biāo)的標(biāo)定基準(zhǔn)。無需配備多種氣體組分、多種濃度梯次的標(biāo)準(zhǔn)瓶氣。大大降低了使用成本和操作 的繁雜性，節(jié)省了工作時(shí)間。2.本發(fā)明設(shè)計(jì)了各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)氣體通道的手動(dòng)控制模式。在特殊情況下，氣泵、電磁控 制閥和質(zhì)量流量控制器，均可手動(dòng)單獨(dú)控制。當(dāng)截?cái)喾至髋趴胀凡⒋蜷_樣氣輸出通路時(shí)， 本配氣儀也可作為標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)使用，用來校準(zhǔn)其他分析儀器的流量值。3.本發(fā)明設(shè)計(jì)了程控配氣模式。在對其他分析儀器校準(zhǔn)的操作過程中，通常要校 驗(yàn)多個(gè)不同濃度梯次，程控配氣模式提供了預(yù)先編制的程序?qū)獗?、電磁控制閥和各通路 質(zhì)量流量控制器進(jìn)行操作，使本裝置按一定的時(shí)間間隔、一定的先后順序輸出所需濃度的 標(biāo)準(zhǔn)樣氣，程控參數(shù)可存儲(chǔ)。最大限度符合現(xiàn)場使用習(xí)慣，提高了工作效率。


圖1為本發(fā)明四通道標(biāo)準(zhǔn)氣體配氣儀示意圖。其中，1-進(jìn)氣快速插頭、2-質(zhì)量流量控制器、3-氣體混合管路、4-樣氣輸出通路 端、5-氣相色譜儀的專用管路接口、6_分流排空通路端、7-微型空氣泵、8-壓力傳感器、 9-儲(chǔ)氣罐、10-凈化干燥器、11-電磁控制閥。虛框表示框內(nèi)的部件全部位于一個(gè)殼體內(nèi)。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明標(biāo)準(zhǔn)氣體配氣儀，包括四個(gè)作為標(biāo)準(zhǔn)氣體輸入通道的進(jìn)氣快 速插頭1、與每個(gè)進(jìn)氣快速插頭各相連通的質(zhì)量流量控制器2和與每個(gè)質(zhì)量流量控制器輸 出端均相連通的氣體混合管路3，所述氣體混合管路輸出端3分別與樣氣輸出通路端4、分 流排空通路端6相連通。所述樣氣輸出通路端4和分流排空通路端6均裝有針閥。所述樣 氣輸出通路端4出口裝有氣相色譜儀專用管路接口 5。在校驗(yàn)SF6氣體分析儀器時(shí)，例如現(xiàn)配置以SF6為背景氣體的混氣，其中SO2為 IOppnuH2S為10ppm、C0為lOppm。則將前三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)氣體輸入通道1分別接入IOOppm的SO2 標(biāo)準(zhǔn)氣體、IOOppm的H2S標(biāo)準(zhǔn)氣體和IOOppm的CO標(biāo)準(zhǔn)氣體(以上標(biāo)準(zhǔn)氣體的背景氣均為 SF6)，而第四個(gè)氣體輸入通道1接入純度為99. 9%以上SF6氣體。四路氣體由獨(dú)立的質(zhì)量 流量控制器2控制各自流量，則可將SO2氣體的流量控制在40ml/min，H2S氣體的流量控制 在40ml/min，CO氣體的流量控制在40ml/min，第四個(gè)氣體輸入通道流量控制在280ml/min，各通道流量控制穩(wěn)定后，四個(gè)通道氣體統(tǒng)一匯入氣體混合管路3，均勻混合后輸出混合氣體 可作為已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)氣體，最后通過樣氣輸出通路4接入SF6氣體分析儀器，對其完成校 驗(yàn)。最終得到的混合氣體完全模擬SF6高壓設(shè)備實(shí)際運(yùn)行過程中的主要分解產(chǎn)物的情況， 無需配備多種氣體組分、多種濃度梯次的標(biāo)準(zhǔn)瓶氣。大大降低了使用成本和操作的繁雜性， 節(jié)省了工作時(shí)間。微型空氣泵、質(zhì)量流量控制器和電磁控制閥采用可編程邏輯控制器程控 操作。上述標(biāo)準(zhǔn)氣體配氣儀采用三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)氣體的輸入通道和一個(gè)稀釋氣體的輸入通道， 皆為快速插頭形式，操作非常方便。稀釋氣體也可使用高純度氮?dú)?、SF6氣體和純凈空氣等 多種氣體，要求與標(biāo)準(zhǔn)氣體的載氣相同。高濃度標(biāo)準(zhǔn)氣體也可以使用純氣或一種特定精確 濃度的混和氣體。本發(fā)明標(biāo)準(zhǔn)氣體配氣儀，包括兩個(gè)作為標(biāo)準(zhǔn)氣體輸入通道的進(jìn)氣快速插頭1、與每 個(gè)進(jìn)氣快速插頭各相連通的質(zhì)量流量控制器2和與每個(gè)質(zhì)量流量控制器輸出端均相連通 的氣體混合管路3，所述氣體混合管路輸出端3分別與樣氣輸出通路端4、分流排空通路端 相連通6。所述樣氣輸出通路端4和分流排空通路端6均裝有針閥。所述樣氣輸出通路端 4出口裝有氣相色譜儀專用管路接口 5。所述其中一個(gè)進(jìn)氣快速插頭1與相連通的質(zhì)量流 量控制器2之間接有壓縮空氣發(fā)生器組件支路，所述壓縮空氣發(fā)生器組件支路由電磁閥11 控制導(dǎo)通，所述壓縮空氣發(fā)生器組件包括微型空氣泵7、與微型空氣泵出氣口相連的儲(chǔ)氣罐 9和實(shí)時(shí)監(jiān)測儲(chǔ)氣罐內(nèi)部壓力的壓力傳感器8。所述儲(chǔ)氣罐出氣端安裝空氣凈化干燥器10。在校驗(yàn)SF6檢漏儀時(shí)，例如現(xiàn)要配置濃度為30ppm的SF6氣體，將第一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)氣體 輸入通道接入濃度為300ppm的SF6S準(zhǔn)氣體(背景氣體為氮?dú)?，第四個(gè)氣體輸入通道轉(zhuǎn)換 為空氣泵提供壓縮空氣的模式，通過微型空氣泵7抽取環(huán)境中的空氣，將其存儲(chǔ)在儲(chǔ)氣罐9 中，壓力控制在IOMpa左右，儲(chǔ)氣罐9中的壓力由壓力傳感器8進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，此工作模式 下電磁閥11為導(dǎo)通狀態(tài)，儲(chǔ)氣罐9中的空氣通過空氣凈化干燥器10進(jìn)行干燥凈化除塵后 經(jīng)由電磁閥11流入質(zhì)量流量控制器2。通過質(zhì)量流量控制器2分別控制SF6標(biāo)準(zhǔn)氣體的流 量為30ml/min，空氣流量為270ml/min，最終所得混氣為濃度為30ppm的SF6氣體。此混氣 模擬了 SF6高壓設(shè)備產(chǎn)生氣體泄露的不同程度的狀況，現(xiàn)場使用非常方便。氣泵、電磁控制 閥和質(zhì)量流量控制器采用手動(dòng)單獨(dú)控制。盡管通過參照本發(fā)明的某些優(yōu)選實(shí)施例，已經(jīng)對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但本領(lǐng)域的 普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對其作出各種各樣的改變，而不偏離所附 權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
一種標(biāo)準(zhǔn)氣體配氣儀，其特征在于，包括至少兩個(gè)作為標(biāo)準(zhǔn)氣體輸入通道的進(jìn)氣快速插頭(1)、與每個(gè)進(jìn)氣快速插頭(1)各相連通的質(zhì)量流量控制器(2)和與每個(gè)質(zhì)量流量控制器(2)輸出端均相連通的氣體混合管路(3)，所述氣體混合管路(3)輸出端與樣氣輸出通路端(4)相連通，其中一個(gè)進(jìn)氣快速插頭(1)與相連通的質(zhì)量流量控制器(2)之間接有壓縮空氣發(fā)生器組件支路，所述壓縮空氣發(fā)生器組件支路包括微型空氣泵(7)、與微型空氣泵(7)出氣口相連的儲(chǔ)氣罐(9)和實(shí)時(shí)監(jiān)測儲(chǔ)氣罐內(nèi)部壓力的壓力傳感器(8)，所述壓縮空氣發(fā)生器組件支路由電磁閥(11)控制導(dǎo)通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的標(biāo)準(zhǔn)氣體配氣儀，其特征在于，所述氣體混合管路(3)輸出端 分別與樣氣輸出通路端(4)、分流排空通路端(6)相連通，所述樣氣輸出通路端和分流排空 通路端均裝有針閥。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的標(biāo)準(zhǔn)氣體配氣儀，其特征在于，所述進(jìn)氣快速插頭(1)為2-4個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的標(biāo)準(zhǔn)氣體配氣儀，其特征在于，所述樣氣輸出通路端出口裝 有氣相色譜儀(5)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的標(biāo)準(zhǔn)氣體配氣儀，其特征在于，所述儲(chǔ)氣罐(9)出氣端安裝空 氣凈化干燥器(10)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的標(biāo)準(zhǔn)氣體配氣儀，其特征在于，所述微型空氣泵(7)、質(zhì)量流 量控制器(2)和電磁控制閥由手動(dòng)控制或可編程邏輯控制器程控操作。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種標(biāo)準(zhǔn)氣體配氣儀，包括至少兩個(gè)作為標(biāo)準(zhǔn)氣體輸入通道的進(jìn)氣快速插頭、與每個(gè)進(jìn)氣快速插頭各相連通的質(zhì)量流量控制器和與每個(gè)質(zhì)量流量控制器輸出端均相連通的氣體混合管路，所述氣體混合管路輸出端與樣氣輸出通路端相連通，其中一個(gè)進(jìn)氣快速插頭與相連通的質(zhì)量流量控制器之間接有壓縮空氣發(fā)生器組件支路，所述壓縮空氣發(fā)生器組件支路包括微型空氣泵、與微型空氣泵出氣口相連的儲(chǔ)氣罐和實(shí)時(shí)監(jiān)測儲(chǔ)氣罐內(nèi)部壓力的壓力傳感器，所述壓縮空氣發(fā)生器組件支路由電磁閥控制導(dǎo)通。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)高濃度標(biāo)準(zhǔn)氣體與稀釋氣體種類的隨時(shí)快速切換，并能準(zhǔn)確控制任一輸入通道氣體流量，以得到所要求精確稀釋比例的標(biāo)準(zhǔn)氣體配氣儀。
文檔編號B01F15/04GK101811006SQ20101017684
公開日2010年8月25日 申請日期2010年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月19日
發(fā)明者樂崐, 卞超, 盧鵬, 姚強(qiáng), 徐靖東, 李興旺, 李旭, 楊韌, 汪金星, 王承玉, 蘇鎮(zhèn)西, 菅永峰, 薛軍, 詹世強(qiáng), 霍大渭, 顏湘蓮, 魯鋼 申請人:陜西電力科學(xué)研究院;中國電力科學(xué)研究院;重慶電力科學(xué)試驗(yàn)研究院;黑龍江省電力科學(xué)研究院;安徽省電力科學(xué)研究院;江蘇省電力試驗(yàn)研究院有限公司