一种混合气体全自动换气装置、方法和终端设备

技术领域

本发明涉及气体绝缘设备的技术领域，尤其涉及一种混合气体全自动换气装置、方法和终端设备。

背景技术

六氟化硫SF

但由于SF

目前，针对纯SF

发明内容

本发明提供了一种混合气体全自动换气装置、方法和终端设备，解决了现有的换气装置对SF

本发明第一方面提供了一种混合气体全自动换气装置，包括：通过管路连接的待换气设备接口、第一电磁阀、第一气泵、第二电磁阀、标定压缩气室、温度计、第一压力表、第二气泵、第三电磁阀、第一接口、第四电磁阀以及第二接口；

所述待换气设备接口用于将待换气设备的气室连接于所述管路上，所述第一接口用于将第一气体钢瓶连接于所述管路上，所述第二接口用于将第二气体钢瓶连接于所述管路上；

所述第一电磁阀设置有用于与所述待换气设备接口连通的第一端，及用于与所述的第一气泵的第三端连通的第二端；

所述第二电磁阀设置有用于与所述第一气泵的第四端连通的第五端，及用于与所述标定气源气室的第七端连通的第六端；

所述标定压缩气室设置有第一压力表和温度计；

所述第二气泵设置有用于与所述标定气源气室的第八端连通的第九端，及用于与所述第三电磁阀的第十一端连通的第十端；

所述第三电磁阀设置有用于与所述第一接口连通的第十二端；

所述第四电磁阀设置有用于与所述第一气泵和所述第二电磁阀之间连接的管路连通的第十三端，及用于与所述第二接口连通的第十四端。

可选地，所述混合气体全自动换气装置还包括设置于所述第一电磁阀和所述第一气泵之间连接的管路上的第二压力表。

可选地，所述混合气体全自动换气装置还包括连接于所述第四电磁阀和所述第二接口之间的流量计；

所述流量计设置有用于与所述第十四端连通的第十五端，及用于与所述第二接口连通的第十六端。

本发明第二方面提供了一种混合气体全自动换气方法，应用于如上述任一项所述的混合气体全自动换气装置上，所述方法包括：

S1、关闭所述第一电磁阀和所述第四电磁阀，打开所述第二电磁阀和所述第三电磁阀，启动所述第二气泵，将所述混合气体全自动换气装置中的空气抽出，直至所述第一压力表的测量值满足第一预设压力条件，暂停所述第二气泵；

S2、关闭所述第三电磁阀，将空的第一气体钢瓶与所述第一接口连接，将充满第二气体的第二气体钢瓶与所述第二接口连接，将只装有第一气体的待换气设备气室与所述待换气设备接口连接，获取第一现场环境温度和所述待换气设备气室的第一压力；

S3、打开第一电磁阀，启动第一气泵，将所述待换气设备气室中的部分气体泵至所述标定压缩气室，直至所述待换气设备气室中的压力满足第二预设压力条件，暂停所述第一气泵并获取第二现场环境温度、所述待换气设备气室的第二压力、所述第一压力表测量的第三压力以及所述温度计测量的标定压缩气室温度；

S4、采用所述第一压力、所述第二压力、所述第三压力、所述第一现场环境温度、所述第二现场环境温度、所述标定压缩气室温度以及所述标定压缩气室的第一容积，计算所述待换气设备气室的第二容积，及步骤S2完成后所述待换气设备气室中第一气体的第一摩尔量；

S5、启动所述第一气泵，将所述待换气设备气室中的部分气体泵至所述标定压缩气室，直至所述待换气设备气室的压力达到第一预设压力值，暂停所述第一气泵并获取第三现场环境温度；

S6、关闭所述第二电磁阀，打开所述第四电磁阀，启动所述第一气泵，将所述第二气体钢瓶中的部分气体泵至所述待换气设备气室，直至所述待换气设备气室的压力达到第二预设压力值，暂停所述第一气泵；

S7、打开所述第三电磁阀，启动所述第二气泵将所述标定压缩气室中的全部气体泵至第一气体钢瓶；

S8、根据所述第二容积、所述第二摩尔量、所述第一预设压力值及所述第三现场环境温度，计算步骤S5完成后所述待换气设备气室中第一气体的第二摩尔量；

S9、采用所述第一摩尔量和所述第二摩尔量，结合所述第一气体钢瓶的重量变化，计算第一气体的损耗量。

可选地，步骤S4具体包括：

采用所述第三压力、所述标定压缩气室温度以及所述第一容积，构建第一范德瓦尔斯方程；

采用所述第一现场环境温度和所述第一压力，构建第二范德瓦尔斯方程；

采用所述第二现场环境温度和所述第二压力，构建第三范德瓦尔斯方程；联立所述第一范德瓦尔斯方程、第二范德瓦尔斯方程以及第三范德瓦尔斯方程，求解得到所述第二容积和第一摩尔量。

可选地，所述第一范德瓦尔斯方程为：

式中，P

所述第二范德瓦尔斯方程为：

式中，P

所述第三范德瓦尔斯方程为：

式中，P

可选地，所述第二摩尔量的计算公式为：

式中，n

可选地，步骤S9具体包括：

根据所述第一气体钢瓶在步骤S2前和步骤S7后的重量变化，计算步骤S6完成后第一气体钢瓶内第一气体的第三摩尔量；

采用所述第一摩尔量、所述第二摩尔量以及所述第三摩尔量，计算第一气体的损耗量。

可选地，所述损耗量的计算公式为：

W＝n

式中，W为所述损耗量，n

本发明第三方面提供了一种终端设备，其特征在于，包括处理器、存储器以及上述任一项所述的混合气体全自动换气装置；

所述存储器，用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；

所述处理器与所述混合气体全自动换气装置连接，用于根据所述程序代码中的指令控制所述混合气体全自动换气装置执行如上述任一项所述的混合气体全自动换气方法。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

本发明提供了一种混合气体全自动换气装置、方法和终端设备，其中混合气体全自动换气装置包括通过管路连接的待换气设备接口、第一电磁阀、第一气泵、第二电磁阀、标定压缩气室、温度计、第一压力表、第二气泵、第三电磁阀、第一接口、第四电磁阀以及第二接口，相应的换气方法步骤简单，可通过一次设备对接完成所有换气操作，不需要将待换气设备的气室内全部的第一气体抽出再进行换气，不易造成第一气体的逸散损失；且可以在换气过程中计算确定待换气设备的气室的容积，准确统计第一气体的使用量与损耗量，降低了对第一气体的使用量和损耗量的管控难度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例一提供的混合气体全自动换气装置的结构示意图；

图2为本发明实施例二提供的混合气体全自动换气方法的步骤流程图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种混合气体全自动换气装置、方法和终端设备，用于解决现有的换气装置对SF

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，图1为本发明实施例一提供的混合气体全自动换气装置的结构示意图。

本发明实施例一提供的一种混合气体全自动换气装置，包括：通过管路连接的待换气设备接口1、第一电磁阀2、第一气泵3、第二电磁阀4、标定压缩气室5、温度计6、第一压力表7、第二气泵8、第三电磁阀9、第一接口10、第四电磁阀11以及第二接口12；

待换气设备接口1用于将待换气设备的气室连接于管路上，第一接口10用于将第一气体钢瓶连接于管路上，第二接口12用于将第二气体钢瓶连接于管路上；

第一电磁阀2设置有用于与待换气设备接口1连通的第一端，及用于与的第一气泵3的第三端连通的第二端；

第二电磁阀4设置有用于与第一气泵3的第四端连通的第五端，及用于与标定气源气室5的第七端连通的第六端；

标定压缩气室5设置有第一压力表7和温度计6；

第二气泵8设置有用于与标定气源气室的第八端连通的第九端，及用于与第三电磁阀9的第十一端连通的第十端；

第三电磁阀9设置有用于与第一接口10连通的第十二端；

第四电磁阀11设置有用于与第一气泵3和第二电磁阀4之间连接的管路连通的第十三端，及用于与第二接口12连通的第十四端。

需要说明的是，标定压缩气室5的容积为已知值，可以根据标定压缩气室5的容积结合范德瓦尔斯方程(Van der Waals equation)计算待换气设备气室的容积；根据对应的混合气体全自动换气方法中各气泵抽气的方向，第二气泵8可以为单向气泵或双向气泵，第一气泵3可以为双向气泵。

在一个优选的实施例中，混合气体全自动换气装置还包括设置于第一电磁阀2和第一气泵3之间连接的管路上的第二压力表13。设置第二压力表13可以用于测量待换气设备气室的压力，也可以与待换气设备气室上自带的压力表共同确定混合气体全自动换气装置是否已经与待换气设备气室连接好。

在一个优选的实施例中，混合气体全自动换气装置还包括连接于第四电磁阀11和第二接口12之间的流量计14；流量计设置有用于与第十四端连通的第十五端，及用于与第二接口12连通的第十六端。设置流量计可以便于获得第二气体的使用量数据。

请参阅图2，图2为本发明实施例二提供的混合气体全自动换气方法的步骤流程图。

本发明实施例二提供的一种混合气体全自动换气方法，应用于本发明实施例一提供的任一项混合气体全自动换气装置上，该方法包括：

步骤201、关闭第一电磁阀2和第四电磁阀11，打开第二电磁阀4和第三电磁阀9，启动第二气泵8，将混合气体全自动换气装置中的空气抽出，直至第一压力表7的测量值满足第一预设压力条件，暂停第二气泵8。

需要说明的是，将混合气体全自动换气装置中的空气抽出，直至第一压力表7的测量值满足第一预设压力条件，即将混合气体全自动换气装置中全部空气抽出，直至混合气体全自动换气装置内部为真空状态。当第一压力表7的测量值开始稳定在一个较低的数值时，表示混合气体全自动换气装置内的气体已经被抽取得几乎干净了，此时第一压力表7的测量值接近真空标准(如大气压的10

步骤202、关闭第三电磁阀9，将空的第一气体钢瓶与第一接口10连接，将充满第二气体的第二气体钢瓶与第二接口12连接，将只装有第一气体的待换气设备气室与待换气设备接口1连接，获取第一现场环境温度和待换气设备气室的第一压力。

需要说明的是，空的第一气体钢瓶指的是第一气体钢瓶内部没有被填充任何气体或其他物质，第一气体钢瓶在连接上混合气体全自动换气装置后可以用来储存待换气设备中抽出的多余的第一气体。在实际应用中，待换气的气体绝缘设备的气室中充有纯SF

现场环境温度可以通过实施换气的现场设置的温度计获取，第一压力可以通过待换气设备气室上自带设置的压力表或通过第二压力表13获取。

步骤203、打开第一电磁阀2，启动第一气泵3，将待换气设备气室中的部分气体泵至标定压缩气室5，直至待换气设备气室中的压力满足第二预设压力条件，暂停第一气泵3并获取第二现场环境温度、待换气设备气室的第二压力、第一压力表7测量的第三压力以及温度计6测量的标定压缩气室5内的标定压缩气室温度。

需要说明的是，步骤203是为了得到将待换气设备气室中的部分气体泵至标定压缩气室5后待换气设备气室和标定压缩气室5的压力和温度数据，以进行后续对待换气设备气室的第二容积的计算，从待换气设备气室泵出太多气体易导致待换气设备气室内第一气体的量不足而需要反向重新输送，因此并不需要从待换气设备气室泵出太多气体，可以在待换气设备压力发生明显变化时，即压力变化量大于5倍以上第二压力表的最小检测精度时，暂停第一气泵3，第二预设压力条件可以根据第二压力表13的最小检测精度进行设置。

步骤204、采用第一压力、第二压力、第三压力、第一现场环境温度、第二现场环境温度、标定压缩气室温度以及标定压缩气室5的第一容积，计算待换气设备气室的第二容积，及步骤202完成后待换气设备气室中第一气体的第一摩尔量。

可以理解的是，第一容积为标定压缩气室5的容积，第二容积为待换气设备气室的容积，第一摩尔量为步骤202完成后待换气设备气室中第一气体的摩尔量。

在一个优选的实施例中，步骤204具体包括：

采用第三压力、标定压缩气室温度以及第一容积，构建第一范德瓦尔斯方程；

采用第一现场环境温度和第一压力，构建第二范德瓦尔斯方程；

采用第二现场环境温度和第二压力，构建第三范德瓦尔斯方程；

联立第一范德瓦尔斯方程、第二范德瓦尔斯方程以及第三范德瓦尔斯方程，求解得到第二容积和第一摩尔量。

进一步地，第一范德瓦尔斯方程为：

式中，P

第二范德瓦尔斯方程为：

式中，P

第三范德瓦尔斯方程为：

式中，P

需要说明的是，第一范德瓦尔斯方程、第二范德瓦尔斯方程及第三范德瓦尔斯方程均为根据范德瓦尔斯方程构建的方程。第一范德瓦尔斯方程可以表征在完成步骤203后标定压缩气室5内气体的状态，第二范德瓦尔斯方程可以表征在完成步骤203后待换气设备气室内气体的状态，第三范德瓦尔斯方程可以表征在完成步骤203前待换气设备气室内气体的状态。

步骤205、启动第一气泵3，将待换气设备气室中的部分气体泵至标定压缩气室5，直至待换气设备气室的压力达到第一预设压力值，暂停第一气泵3并获取第三现场环境温度。

需要说明的是，根据待换气设备的目标第一气体和第二气体的混合比，并结合道尔顿分压定律(Daltons law of partial pressures)，可以计算得到待换气设备中目标混合气体的第一气体分压和第二气体分压，第一预设压力值可以为第一气体分压。

步骤206、关闭第二电磁阀4，打开第四电磁阀11，启动第一气泵3，将第二气体钢瓶中的部分气体泵至待换气设备气室，直至待换气设备气室的压力达到第二预设压力值，暂停第一气泵3。

需要说明的是，根据待换气设备的目标的第一气体和第二气体的混合比，并结合道尔顿分压定律，可以计算得到待换气设备中目标混合气体的第一气体分压和第二气体分压，第二预设压力值可以为第一气体分压和第二气体分压的和。

可以理解的是，在步骤206完成后，已将待换气设备气室中的气体全部替换为满足目标第一气体和第二气体的混合比的目标混合气体。

步骤207、打开第三电磁阀9，启动第二气泵8将标定压缩气室5中的全部气体泵至第一气体钢瓶。

可以理解的是，步骤206和步骤207可以同步进行。

步骤208、根据第二容积、第二摩尔量、第一预设压力值及第三现场环境温度，计算步骤205完成后待换气设备气室中第一气体的第二摩尔量。

可以理解的是，第二摩尔量为步骤205完成后待换气设备气室中第一气体的摩尔量。

在一个优选的实施例中，第二摩尔量的计算公式为：

式中，n

需要说明的是，第二摩尔量的计算公式为根据范德瓦尔斯方程构建的方程。第二摩尔量的计算公式可以表征完成步骤205后待换气设备气室内气体的状态。

步骤209、采用第一摩尔量和第二摩尔量，结合第一气体钢瓶的重量变化，计算第一气体的损耗量。

在一个优选的实施例中，步骤209具体包括：

根据第一气体钢瓶在步骤202前和步骤207完成后的重量变化，计算步骤206完成后第一气体钢瓶内第一气体的第三摩尔量；

采用第一摩尔量、第二摩尔量以及第三摩尔量，计算第一气体的损耗量。

可以理解的是，第三摩尔量为步骤206完成后第一气体钢瓶内第一气体的摩尔量。

进一步地，第一气体的损耗量的计算公式为：

W＝n

式中，W为损耗量，n

可以理解的是，此步骤中计算得到的第一气体损耗量可以用于计算第一气体的损耗率，供第一气体的管控使用。

本发明实施例二提供了一种基于本发明实施例一的混合气体全自动换气装置的混合气体全自动换气方法，步骤简单，可仅通过步骤202中的一次设备对接完成所有换气操作，不需要将待换气设备的气室内全部的第一气体抽出再进行换气，不易造成第一气体的逸散损失；且可以在换气过程中通过范德瓦尔斯方程计算确定待换气设备的气室的容积，准确统计第一气体的使用量与损耗量，降低了对第一气体的使用量和损耗量的管控难度。

本发明实施例三提供了一种终端设备，包括处理器、存储器以及本发明实施例一提供的任一项混合气体全自动换气装置；

存储器，用于存储程序代码，并将程序代码传输给处理器；

处理器与混合气体全自动换气装置连接，用于根据程序代码中的指令控制混合气体全自动换气装置执行如本发明实施例二提供的任一项混合气体全自动换气方法。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置、方法和设备，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。