一種產(chǎn)生高速流動sf6氣體的裝置制造方法
【專利摘要】一種產(chǎn)生高速流動SF6氣體的裝置，包括：SF6氣體充放與回收單元、SF6氣體流速與壓力調(diào)節(jié)單元和SF6氣體流速與壓力檢測單元；SF6氣體充放與回收單元包括：真空泵、壓力表、SF6氣瓶、儲氣罐、壓縮機、高壓儲氣罐和低壓儲氣罐；SF6氣體流速與壓力調(diào)節(jié)單元包括第一快速電磁閥、噴口、可調(diào)節(jié)觸頭和不可調(diào)節(jié)觸頭、第二快速電磁閥；SF6氣體流速與壓力檢測單元包括多個壓力傳感器、多個流速傳感器和信號采集處理器；本實用新型采用大容積儲氣罐提供高氣壓和回收SF6氣體，使高速SF6氣流存在的時間達到秒級；采用壓縮機與真空泵，實現(xiàn)了SF6氣體充放與回收的功能以及重復使用，避免了SF6氣體的泄漏對大氣的污染。
【專利說明】一種產(chǎn)生高速流動SF6氣體的裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于高電壓試驗【技術領域】，具體涉及一種產(chǎn)生高速流動SF6氣體的裝置。
【背景技術】
[0002]SF6氣體是無色、無味、無毒、不燃的惰性氣體，具有良好的電氣絕緣性能及優(yōu)異的電弧熄滅性能。其電氣強度是空氣的2.5倍，滅弧能力是空氣的100倍，是新一代超高壓絕緣介質(zhì)材料。當前SF6氣體在高壓斷路器、SF6氣體絕緣開關設備、SF6氣體絕緣變壓器中得到了廣泛的應用。
[0003]SF6氣體在電力工業(yè)中的應用有兩種狀態(tài):氣體恒定壓力狀態(tài)和氣體高速流動狀態(tài)。氣體恒定壓力狀態(tài)時，SF6氣體壓力范圍為0.1MPa?IMPa，在此壓力范圍內(nèi)SF6氣體絕緣性能良好，且受到環(huán)境溫度的影響較小。目前的SF6氣體理論和試驗研究都是基于恒定壓力狀態(tài)下SF6為前提開展的，但其已不能適用于高速流動狀態(tài)下的SF6氣體。
[0004]現(xiàn)階段對高速流動狀態(tài)下的SF6氣體試驗研究只是局限于斷路器產(chǎn)品開展。由于斷路器操動機構本身的限制，只能在小范圍內(nèi)調(diào)節(jié)斷路器操動機構的操作功來實現(xiàn)滅弧室內(nèi)SF6氣體壓力和流速的微小改變，對SF6氣體流動速度的調(diào)節(jié)范圍有局限性，不能滿足O?300m/s的流速范圍可調(diào)，制約大范圍流速的產(chǎn)生；高壓SF6斷路器的開斷時間只有幾十毫秒，在該很短的時間內(nèi)SF6氣體從靜止狀態(tài)到高速流動狀態(tài)，SF6氣體流動速度變化很大，不能獲得一段時間內(nèi)穩(wěn)定的氣體流速；現(xiàn)有斷路器滅弧室中氣流是由活塞運動產(chǎn)生的，在形成高速氣流的同時觸頭也在運動，在整個氣體流動過程中，觸頭開距也在變化，不能開展在某一固定開距下高速流動SF6氣體的研究。以往的研究中有只在斷路器本體中對噴口處的的SF6氣體壓力進行多點測量，使用壓力理論推導出氣體的流速，而沒有對氣體流動速度進行測量。由于斷路器滅弧室內(nèi)氣體壓力有局部流速變化、局部高壓的形成，利用SF6氣體壓力推導出氣體流速不能真實反應氣體的真實狀態(tài)，具有很大的局限性。
實用新型內(nèi)容
[0005]針對現(xiàn)有技術存在的不足，本實用新型提供了一種產(chǎn)生高速流動SF6氣體的裝置。
[0006]本實用新型的技術方案:
[0007]一種產(chǎn)生高速流動SF6氣體的裝置，包括:
[0008]SF6氣體充放與回收單元、SF6氣體流速與壓力調(diào)節(jié)單元和SF6氣體流速與壓力檢測單元；
[0009]所述SF6氣體充放與回收單元包括:真空泵、壓力表、SF6氣瓶、儲氣罐、壓縮機、高壓儲氣罐和低壓儲氣罐；所述SF6氣瓶與儲氣罐相連通；所述儲氣罐第一路與真空泵相連通，儲氣罐第二路與壓縮機進氣端相連通；所述壓縮機出氣端第一路與真空泵相連通，壓縮機出氣端第二路與高壓儲氣罐相連通，壓縮機出氣端第三路與SF6氣瓶相連通；所述SF6氣體流速與壓力調(diào)節(jié)單元置于高壓儲氣罐與低壓儲氣罐之間；所述低壓儲氣罐第一路與儲氣罐相連通，第二路與真空泵相連通；在真空泵的進氣端連接有壓力表；
[0010]所述SF6氣體流速與壓力調(diào)節(jié)單元包括第一快速電磁閥、噴口、可調(diào)節(jié)觸頭和不可調(diào)節(jié)觸頭、第二快速電磁閥；所述第一快速電磁閥的進氣端與SF6氣體充放與回收單元的高壓儲氣罐相連通，第一快速電磁閥的出氣端與可調(diào)節(jié)觸頭進氣端相連通；所述噴口置于可調(diào)節(jié)觸頭出氣端和不可調(diào)節(jié)觸頭進氣端之間；所述不可調(diào)節(jié)觸頭出氣端與第二快速電磁閥的進氣端相連通；所述第二快速電磁閥的出氣端與SF6氣體充放與回收單元的低壓儲氣罐相連通；
[0011]所述SF6氣體流速與壓力檢測單元包括多個壓力傳感器、多個流速傳感器和信號采集處理器；所述壓力傳感器和流速傳感器均分布安裝在噴口的上游位置、喉部位置和下游位置；所述壓力傳感器和流速傳感器均連接信號采集處理器；
[0012]所述真空泵用于對所有的容器及管道進行抽真空處理；
[0013]所述壓縮機用于對儲氣罐中的SF6氣體進行加壓，使得SF6氣體能夠流入到高壓儲氣罐或者SF6氣瓶中；
[0014]所述第一快速電磁閥的口徑大小和第二快速電磁閥的口徑大小均可調(diào)節(jié)，且第一快速電磁閥和第二快速電磁閥能夠在毫秒時間內(nèi)同步開通，形成高速SF6氣流；
[0015]所述可調(diào)節(jié)觸頭用于調(diào)節(jié)觸頭開距；
[0016]有益效果:本實用新型的產(chǎn)生高速流動SF6氣體的裝置與現(xiàn)有技術相比較有以下優(yōu)勢:
[0017]I)采用可拆卸拉法爾噴口以及觸頭開距可調(diào)的結構，在噴口處形成高速流動SF6氣流；
[0018]2)采用大容積儲氣罐提供高氣壓和回收SF6氣體，使高速SF6氣流存在的時間達到秒級；
[0019]3)采用壓阻式壓力傳感器與熱線風速儀相結合的方式，得到噴口處的實時SF6氣體壓力與流速；
[0020]4)采用壓縮機與真空泵，實現(xiàn)了 SF6氣體充放與回收的功能以及重復使用，避免了 SF6氣體的泄漏對大氣的污染。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本實用新型一種實施方式的產(chǎn)生高速流動SF6氣體的裝置的連接關系示意圖；
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖對本實用新型的一種實施方式作詳細說明。本實施方式的產(chǎn)生高速流動SF6氣體的裝置產(chǎn)生高速流動SF6氣體的目標最高SF6氣體壓力為5MPa，目標最高SF6氣體流速300m/s ；
[0023]本實施方式的產(chǎn)生高速流動SF6氣體的裝置，如圖1所示，包括:SF6氣體充放與回收單元、SF6氣體流速與壓力調(diào)節(jié)單元6和SF6氣體流速與壓力檢測單元；
[0024]所述SF6氣體充放與回收單元包括:真空泵10、壓力表9、排氣頭11、SF6氣瓶1、儲氣罐4、壓縮機14、高壓儲氣罐2和低壓儲氣罐3 ;所述真空泵10用于對所有的腔體、容器及連通通路進行抽真空處理，防止腔體、容器及連通通路的內(nèi)部有殘留雜質(zhì)氣體和水蒸氣等使SF6氣體組分發(fā)生變化。在本實施方式中:真空泵10功率為370W，極限壓力為0.06Pa,抽真空速率4L/s ；SF6氣瓶I為為金屬材料，容積為40L，SF6氣體被壓縮為液態(tài)形式存儲在SF6氣瓶I中；高壓儲氣罐2、低壓儲氣罐3和儲氣罐4均為金屬材料，容積均為200L，最高工作壓強為5MPa ;壓縮機14的最大排氣壓力為5MPa，排氣量為12m3/h，功率為2.2kW。
[0025]SF6氣瓶I通過氣閥19和儲氣罐4相連通；儲氣罐4通過氣閥12、氣閥8和壓力表9與真空泵10相連通；儲氣罐4通過氣閥15與壓縮機14的進氣端相連通；壓縮機出氣端第一路通過氣閥8和壓力表9與真空泵10相連通；壓縮機14出氣端第二路通過氣閥13和氣閥16與高壓儲氣罐2相連通；壓縮機14出氣端第三路通過氣閥22與SF6氣瓶I相連通；SF6氣體流速與壓力調(diào)節(jié)單元6置于高壓儲氣罐2與低壓儲氣罐3之間；低壓儲氣罐3第一路通過氣閥18與儲氣罐4相連通，低壓儲氣罐3第二路通過氣閥17、氣閥8和壓力表9與真空泵10相連通；真空泵10的進氣端連接有壓力表9、真空泵10的出氣端與排氣頭11相連通；氣閥均為SF6氣體專用手動操作氣閥，工作壓力為16MPa ;連通管路均使用高壓絕緣膠管，橡膠管工作壓力為16MPa。
[0026]SF6氣體流速與壓力調(diào)節(jié)單元6包括快速電磁閥20、噴口、可調(diào)節(jié)觸頭和不可調(diào)節(jié)觸頭、快速電磁閥21 ;所述快速電磁閥20的進氣端與SF6氣體充放與回收單元的高壓儲氣罐2相連通，快速電磁閥20的出氣端與可調(diào)節(jié)觸頭進氣端相連通；所述噴口置于可調(diào)節(jié)觸頭出氣端和不可調(diào)節(jié)觸頭進氣端之間；所述不可調(diào)節(jié)觸頭出氣端與快速電磁閥21的進氣端相連通；所述快速電磁閥21的出氣端與SF6氣體充放與回收單元的低壓儲氣罐3相連通；SF6氣體流速與壓力調(diào)節(jié)單元6設計為圓筒形外殼，其長度為1300_、直徑為600_，電工陶瓷材料，兩端為金屬法蘭盤連接，法蘭盤開孔，分別與快速電磁閥20和快速電磁閥21相連接，形成高速SF6氣流通道；快速電磁閥20側(cè)法蘭盤開孔并在其內(nèi)部安裝可調(diào)節(jié)觸頭和波紋管，可調(diào)節(jié)觸頭伸出法蘭盤外部，外部帶有螺紋可調(diào)整內(nèi)部可調(diào)節(jié)觸頭與不可調(diào)節(jié)觸頭之間的距離，通過調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)觸頭調(diào)節(jié)觸頭開距，觸頭開距O?150mm可調(diào)；快速電磁閥21側(cè)法蘭盤內(nèi)側(cè)安裝不可調(diào)節(jié)觸頭；噴口為拉法爾噴口，噴口帶有螺紋可拆卸，為聚四氟乙烯材料；在噴口上游、喉部、下游均安裝有SF6氣體壓力傳感器和SF6氣體流速傳感器。快速電磁閥20和快速電磁閥21的工作壓力為50MPa，均由外電路控制，響應時間為1ms，可按照操作員的指令在Ims內(nèi)完成開通與關閉。
[0027]SF6氣體流速與壓力檢測單元包括3個壓力傳感器、3個流速傳感器和信號采集處理器7 ;因SF6氣體動態(tài)壓力的上升和下降時間都在毫秒時間量級，由此要求壓力傳感器的頻率響應范圍最少要達到IkHz，氣室內(nèi)的平均暫態(tài)壓力幅值最高不超過背景壓力的6倍，由壓力波傳遞也會引起壓力的快速波動，壓力傳感器壓力(絕壓)量程應為3.45MPa，從而壓力傳感器選擇壓阻式壓力傳感器，量程(絕壓)為3.45MPa，靈敏度為104mV/MPa，頻率響應為750kHz,電源電壓為直流IOV供電；流速傳感器選擇熱線風速儀，其響應時間為1ms，風速測量范圍為O?300m/s，頻率響應為300KHz，加熱探針電流為1.6A，電流的細金屬絲直徑為10微米；金屬絲中通過加熱電流，金屬絲的溫度保持恒定，因而當風速變化時，金屬絲的換熱量就隨之而改變，從而產(chǎn)生了電信號的變化；通過校準過程，測量電信號的變化量就可以得到實際SF6氣流場的速度大??；[0028]壓阻式壓力傳感器和熱線風速儀均分布安裝在噴口的上游位置、喉部位置和下游位置；壓阻式壓力傳感器和熱線風速儀均連接信號采集處理器；
[0029]壓阻式壓力傳感器、熱線風速儀及信號傳輸線需要屏蔽和接地，將電磁干擾產(chǎn)生的誤差降至可接受的范圍內(nèi)。圖1中傳感器供電與信號傳輸線5為高屏蔽傳輸線。
[0030]采用產(chǎn)生高速流動SF6氣體的裝置產(chǎn)生高速流動SF6氣體的過程，包括如下步驟:
[0031]步驟1:開啟真空泵10，依次令儲氣罐4、高壓儲氣罐2、低壓儲氣罐3和SF6氣體流速與壓力調(diào)節(jié)單元6與真空泵10相導通，對儲氣罐4、高壓儲氣罐、低壓儲氣罐3和SF6氣體流速與壓力調(diào)節(jié)單元6抽真空；
[0032]步驟1.1:打開氣閥12和氣閥8，開始對儲氣罐4抽真空；
[0033]步驟1.2:判斷壓力表9指示值是否變化，是，則執(zhí)行步驟1.1，否，則執(zhí)行步驟
1.3 ；
[0034]步驟1.3:關閉氣閥8和氣閥12，儲氣罐4抽真空結束；
[0035]步驟1.4:依次打開氣閥16、氣閥17、快速電磁閥21、氣閥18和氣閥8，開始對高壓儲氣罐2、低壓儲氣罐3和SF6氣體流速與壓力調(diào)節(jié)單元6抽真空；
[0036]步驟1.5:判斷壓力表9指示值是否變化，是，則執(zhí)行步驟1.4，否，則執(zhí)行步驟1.6 ；
[0037]步驟1.6:依次關閉氣閥8、氣閥18、快速電磁閥21、氣閥17和氣閥16，完成對高壓儲氣罐2、低壓儲氣罐3和SF6氣體流速與壓力調(diào)節(jié)單元6抽真空；
[0038]步驟2:打開氣閥19，令SF6氣瓶I與儲氣罐4相導通；
[0039]步驟3:SF6氣瓶I與儲氣罐4的壓力相同時，打開氣閥15、壓縮機14、氣閥13和氣閥16，令儲氣罐4與高壓儲氣罐2相導通；SF6氣體會通過壓縮機14以一定壓力存儲到高壓儲氣罐2中；
[0040]步驟4:高壓儲氣罐2壓力達到5MPa時，依次關閉氣閥16、氣閥13、壓縮機14和氣閥15，令儲氣罐4與高壓儲氣罐斷開導通，完成SF6氣體由SF6氣瓶I中充入到高壓儲氣罐2中。
[0041]步驟5:調(diào)節(jié)觸頭開距、快速電磁閥20 口徑和快速電磁閥21 口徑；
[0042]步驟6:打開快速電磁閥20和快速電磁閥21，令高壓儲氣罐2、SF6氣體流速與壓力調(diào)節(jié)單元6和低壓儲氣罐3相導通；
[0043]此時，SF6氣體壓力從高壓儲氣罐2流向低壓儲氣罐3，從而形成高速SF6氣流。本實施方式形成的高速流動SF6氣流的最高工作壓力為5MPa，SF6氣體最高流速300m/s ；本實施方式中打開快速電磁閥20和快速電磁閥21的同時觸發(fā)信號米集處理器開始工作；
[0044]步驟7:高壓儲氣罐2與低壓儲氣罐3壓力相同時，關閉快速電磁閥20和快速電磁閥21，令高壓儲氣罐2、SF6氣體流速與壓力調(diào)節(jié)單元6和低壓儲氣罐3斷開導通，SF6氣體高速流動過程結束；
[0045]步驟8:判斷SF6氣體壓力達到5MPa，是，則執(zhí)行步驟9，否，則執(zhí)行步驟2 ；
[0046]步驟9:判斷SF6氣體流速是否達到300m/s，是，則執(zhí)行步驟10，否，則執(zhí)行步驟5 ；
[0047]步驟10:打開快速電磁閥21和氣閥18，令SF6氣體流速與壓力調(diào)節(jié)單元6、低壓儲氣罐3和儲氣罐4相導通，使得SF6氣體流速與壓力調(diào)節(jié)單元6和低壓儲氣罐3中的SF6氣體流向儲氣罐4中，即SF6氣體回收到儲氣罐中；
[0048]步驟11:SF6氣體流速與壓力調(diào)節(jié)單元6、低壓儲氣罐3和儲氣罐4壓力平衡時，依次打開氣閥15、壓縮機14、氣閥13和氣閥16，令儲氣罐4與高壓儲氣罐2相導通，將SF6氣體充入到高壓儲氣罐2中；
[0049]步驟12:判斷高壓儲氣罐2壓力是否達到5MPa，是，則執(zhí)行步驟13，否，則打開氣閥19，令儲氣罐與SF6氣瓶I相導通，并轉(zhuǎn)去執(zhí)行步驟11 ；
[0050]步驟13:依次關閉氣閥19和氣閥16，令儲氣罐4與高壓儲氣罐2斷開導通，完成高壓儲氣罐2充氣；
[0051]步驟14:打開氣閥22，令低壓儲氣罐3、SF6氣體流速與壓力調(diào)節(jié)單元6、儲氣罐4與SF6氣瓶I相導通，將低壓儲氣罐3、儲氣罐4和SF6氣體流速與壓力調(diào)節(jié)單元6中的SF6氣體回收到SF6氣瓶I中；
[0052]步驟15:SF6氣瓶I壓力不變時，依次關閉氣閥22、壓縮機14和氣閥15，令儲氣罐4與SF6氣瓶I斷開導通，完成SF6氣瓶I灌裝；
[0053]步驟16:依次打開氣閥17、氣閥8和真空泵10，令低壓儲氣罐3、SF6氣體流速與壓力調(diào)節(jié)單元6、儲氣罐4與真空泵10相導通，完成對低壓儲氣罐3、SF6氣體流速與壓力調(diào)節(jié)單元6和儲氣罐4抽真空；
[0054]步驟17:壓力表9指示值不變時，依次關閉真空泵10、氣閥8、氣閥17、快速電磁閥21、氣閥18和氣閥13、令低壓儲氣罐3、SF6氣體流速與壓力調(diào)節(jié)單元6、儲氣罐4分別與真空泵10斷開導通，完成SF6氣體回收。
【權利要求】
1.一種產(chǎn)生高速流動SF6氣體的裝置，其特征在于:包括: SF6氣體充放與回收單元、SF6氣體流速與壓力調(diào)節(jié)單元和SF6氣體流速與壓力檢測單元; 所述SF6氣體充放與回收單元包括:真空泵、壓力表、SF6氣瓶、儲氣罐、壓縮機、高壓儲氣罐和低壓儲氣罐；所述SF6氣瓶與儲氣罐相連通；所述儲氣罐第一路與真空泵相連通，儲氣罐第二路與壓縮機進氣端相連通；所述壓縮機出氣端第一路與真空泵相連通，壓縮機出氣端第二路與高壓儲氣罐相連通，壓縮機出氣端第三路與SF6氣瓶相連通；所述SF6氣體流速與壓力調(diào)節(jié)單元置于高壓儲氣罐與低壓儲氣罐之間；所述低壓儲氣罐第一路與儲氣罐相連通，第二路與真空泵相連通；所述真空泵的進氣端連接有壓力表； 所述SF6氣體流速與壓力調(diào)節(jié)單元包括第一快速電磁閥、噴口、可調(diào)節(jié)觸頭和不可調(diào)節(jié)觸頭、第二快速電磁閥；所述第一快速電磁閥的進氣端與SF6氣體充放與回收單元的高壓儲氣罐相連通，第一快速電磁閥的出氣端與可調(diào)節(jié)觸頭進氣端相連通；所述噴口置于可調(diào)節(jié)觸頭出氣端和不可調(diào)節(jié)觸頭進氣端之間；所述不可調(diào)節(jié)觸頭出氣端與第二快速電磁閥的進氣端相連通；所述第二快速電磁閥的出氣端與SF6氣體充放與回收單元的低壓儲氣罐相連通； 所述SF6氣體流速與壓力檢測單元包括多個壓力傳感器、多個流速傳感器和信號采集處理器；所述壓力傳感器和流速傳感器均分布安裝在噴口的上游位置、喉部位置和下游位置；所述壓力傳感器和流速傳感器均連接信號采集處理器。
2.根據(jù)權利要求1所述的產(chǎn)生高速流動SF6氣體的裝置，其特征在于:所述真空泵用于對所有的容器及管道進行抽真空處理。
3.根據(jù)權利要求1所述的產(chǎn)生高速流動SF6氣體的裝置，其特征在于:所述壓縮機用于對儲氣罐中的SF6氣體進行加壓，使得SF6氣體能夠流入到高壓儲氣罐或者SF6氣瓶中。
4.根據(jù)權利要求1所述的產(chǎn)生高速流動SF6氣體的裝置，其特征在于:所述第一快速電磁閥的口徑大小和第二快速電磁閥的口徑大小均可調(diào)節(jié)，且第一快速電磁閥和第二快速電磁閥能夠在毫秒時間內(nèi)同步開通，形成高速SF6氣流。
5.根據(jù)權利要求1所述的產(chǎn)生高速流動SF6氣體的裝置，其特征在于:所述可調(diào)節(jié)觸頭用于調(diào)節(jié)觸頭開距。
【文檔編號】F17D1/02GK203784640SQ201420141596
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年3月26日 優(yōu)先權日:2014年3月26日
【發(fā)明者】庚振新, 柏長宇, 林莘, 徐建源, 張明理 申請人:沈陽工業(yè)大學