压力体积自动配气系统及其控制方法与流程

压力体积自动配气系统及其控制方法
1.技术领域：本发明涉及一种配气系统及其控制方法，尤指用于燃气电气，燃气供热与沐浴设备企业以及燃气检测部门用于准确连续的同时配置多种不同种类燃气的实验及检测用气的一种压力体积自动配气系统及其控制方法。
2.

背景技术：
目前，我国用的较多的是低压橡胶袋配气，低压湿式储气罐配气，高压干式罐配气，这三种装置是靠容积计量法配气的，其精度一般只能达到w
±
2%。但是低压橡胶袋配气配气量小，配气和混气时间长，安全性能差；低压湿式储气罐配气系统占地面积大，制造费用较高，气体置换繁琐，配气和混气时间长；高压干式罐配气虽然克服了上述两种缺陷，但是不能满足连续配气要求。此外还有连续式计量法配气，该配气方法可以满足连续用气要求，但是配气精度不高，不能满足高的检验要求。
3.而欧美，日本等国多数为全自动配气，由中央微机进行解析控制，通过在线的测试仪器提供修正数据，对配制比例进行调整，随时显示各种不同种类燃气的热值和比重的数据。但是，上述配气系统价格昂贵，加上国内单一成分气供应很少，价格也高，因此系统使用局限性很大，不能进行较为广泛的使用。
4.

技术实现要素：
为了解决上述问题，本发明提供一种经济的、新型的，融合了低压湿式罐配气、高压干式罐配气和连续式计量法配气的优点，并结合微机控制技术的压力体积自动配气系统及其控制方法。
5.本发明提供的技术方案为：一种压力体积自动配气系统，包括原料气系统，包括用于储存原料气的原料气储存装置、减压阀和截止阀，减压阀和截止阀安装在原料气储存装置的出气口；恒温系统，用于提供将原料系统输出的原料气由液态转化为气态过程中所需的热量，使得原料气的温度保持恒定；调配系统，温度保持恒定的原料气进入调配系统，在配气过程中采用低压配气，低压配气压力不大于0.1mpa，消除高压配气过程中由于气体可压缩性导致的配气误差；储气系统，用于将从上游调配系统进入的气体混合均匀并储存；所述调配系统与储气系统之间还设置有真空泵；控制系统，用于控制和监视真空泵、原料气系统、恒温系统、调配系统和储气系统。
6.所述恒温系统包括封闭式储水器、安装在封闭式储水器内的专用盘管、设置在封闭式储水器上的热机、温度计和温度传感器，热机加热封闭式储水器的水温，通过专用盘管使原料气与封闭式储水器换热输出温度保持恒定的原料气，温度计检测和温度传感器检测传送温度信号；所述调配系统包括配气罐组、安装在配气罐组进气口的比例阀和安装在配气罐组出气口的出气气控阀，所述配气罐组为一组或多组，每组配气罐组均配有比例阀和出气气控阀；所述每组配气罐组包括一个配气罐或多个配气罐，配气罐上设置有高精度压力传感
器；每组配气罐组的多个配气罐的体积不同，最大体积不超过0.3m
³
。
7.所述每组配气罐组的多个配气罐串接而成，相邻配气罐之间使用体积控制阀进行连接，气流最前端的配气罐设置有出气口。
8.所述每组配气罐组的多个配气罐并接而成，每个配气罐的进气口安装有进气气控阀，每个配气罐的出气口安装有单向阀。
9.所述每组配气罐组的多个配气罐先通过体积控制阀进行串接，形成串接支路，再由两个以上串接支路进行并接，每个串接支路的首个配气罐的进气口安装有进气气控阀，出气口安装有单向阀，至少有一个串联支路含有两个以上配气罐。
10.所述储气系统包括一组或多组储气罐组，其中多组储气罐组并联设置，所述每组储气罐组中包括一个或多个储气罐，每个储气罐的进气端安装有混气气控阀，出气端安装有出气阀；所述每组储气罐组的多个储气罐进行并联；所述储气罐的进气口装有伸入储气罐内部的喷管，喷管上设置有喷嘴；所述喷嘴的结构采用文丘里管原理设置。
11.所述调配系统与储气系统之间安装有分配管，分配管连接调配系统的出气口和储气系统的进气口，分配管还连接有真空泵。
12.所述控制系统包括工业控制计算机、数据采集卡、压力传感器和压力变送器，配气罐上的压力传感器通过压力变送器、数据采集卡将其测量数据送入工业控制计算机处理，输出信号反馈至比例阀、进气气控阀、体积控制阀、出气气控阀和混气气控阀。
13.本发明技术方案还提供一种压力体积自动配气系统的控制方法，包括如下步骤：步骤1，在控制系统中选定需要配置的气体类别，控制系统自动确定所需配气罐组和每组配气罐组所需的配气罐；步骤2，测试的配气罐压力＜5kpa，检测配气罐是否漏气；测试的配气罐压力≥5kpa，进入步骤3；步骤3，配气罐中与上次配气类别不一致，真空泵启动抽除配气罐中的余气，然后进入步骤4；配气罐中与上次配气类别一致，直接进入步骤4；步骤4，配气罐进气进行配气，控制系统控制已选中的配气罐组上游气路的比例阀开启，已选中的配气罐的进气气控阀或体积控制阀开启；步骤5，控制系统采集配气罐中的压力信号，发出控制指令，对比例阀的开启进行比例调节，配气罐压力达到设定值后，比例阀关闭；步骤6，配气罐压力≥5kpa，进气气控阀关闭；配气罐压力＜5kpa，进气气控阀打开，然后进入步骤7；步骤7，气体混合并进行储存，混气气控阀开启，气体通入储气罐中进行混合，至储气罐中的压力值达到设定值5kpa时，该储气罐的混气气控阀关闭。
14.本发明的有益效果为：提供一种经济的、新型的，融合了压力配气和体积配气的优点，并由微电脑控制，可以准确连续的同时配备多种燃气。最大程度上经济的解决了配气精度与压力波动，环境温度，系统温度，混气不均之间的矛盾，结构简单、可靠，可以满足各种场所用气要求。
15.附图说明：图1为本发明的系统结构框图；图2为本发明的配气原理图；
图3为图2中配气罐组的第一实施例原理图；图4为图2中配气罐组的第二实施例原理图；图5为图2中配气罐组的第三实施例原理图；图6为图2中储气罐组的原理图；图7为本发明的喷管的结构图；图8为本发明的喷嘴的结构图；图9为本发明的控制柜结构图；图10为本发明配气流程图；其中：18
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控制柜，19
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工业控制计算机，20
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数据集采卡，21
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变送器，22
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开关电源，23
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报警指示灯，24
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显示器，100
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原料气系统，110
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原料气储存装置，120
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减压阀，130
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截止阀，200
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恒温系统，210
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封闭式储水器，220
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热机，230
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温度计，240
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专用盘管，250
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温度传感器，300
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调配系统，310
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配气罐组，311
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配气罐，312
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体积控制阀，313
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压力传感器，314
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单向阀，315
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进气气控阀，320
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比例阀，330
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出气气控阀，400
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储气系统，410
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储气罐组，411
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储气罐，412
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混气气控阀，413
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喷管，414
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出气阀，415
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喷嘴，500
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控制系统，600
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真空泵。
16.具体实施方式：为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
17.如图1、2所示，压力体积自动配气系统，包括原料气系统100，其中，包括原料气储存装置110、减压阀120和截止阀130，减压阀120和截止阀130安装在原料气储存装置110的出气口，用于储存原料气；恒温系统200，用于提供原料气由液态转化为气态过程中所需的热量，使得原料气温度保持恒定，以减少由温度影响所带来的配气误差；调配系统300，在配气过程中采用低压配气，消除高压配气过程中由于气体可压缩性导致的配气误差；储气系统400，用于将从上游进入的气体混合均匀并储存；控制系统500，用于控制和监视原料气系统100、恒温系统200、调配系统300和储气系统400并能及时做出反应。恒温系统200包括封闭式储水器210，安装在封闭式储水器内的专用盘管240，设置在封闭式储水器210上的热机220、温度计230以及温度传感器250，专用盘管240使高速气流较长时间通过封闭式储水器210，以增加其换热效果，温度计230用以辅助判断温度传感器250的精度。调配系统300包括配气罐组310，安装在配气罐组310进气口的比例阀320和安装在配气罐组出气口的出气气控阀330，配气罐组310至少有一组，每组配气罐组310均配有比例阀320和出气气控阀330。调配系统300与储气系统400之间还安装有分配管，分配管连接调配系统300的出气口和储气系统400的进气口，分配管还连接有真空泵600。当需要配置另外一种不同于上次类型的气体时，计算机根据需要打开或关闭所需阀门，真空泵600启动，将余气排空，这样使得管道及罐组内杂气尽可能少，从而保证了配气精度。
18.如图3、4、5所示，配气罐组310包括至少一个配气罐311，配气罐311上设有高精度压力传感器313，配气罐311的体积大小不统一且不超过0.3m
³
。主要是由于气体的可压缩性，随着压力的增高，其误差增大，为此，在配气过程中采用低压配气（配气压力不大于0.1mpa），来消除高压配气过程中由于气体可压缩性导致的配气误差；在此基础上，为了进一步消除由于压力差异带来的配气误差，通过不同体积的配气罐使得其配气压力尽可能一
致，最大程度的降低了不同配气罐311中气体可压缩性带来的配气误差。
19.如图3所示，为配气罐组310的第一实施例，配气罐组310由两个以上配气罐311串接而成，相邻配气罐311之间使用体积控制阀312进行连接，气流最前端的配气罐311设置有出气口。
20.如图4所示，为配气罐组310的第二实施例，配气罐组310由两个以上配气罐311并接而成，每个配气罐311的进气口安装有进气气控阀315，每个配气罐的出气口安装有单向阀314。
21.如图5所示，为配气罐组310的第三实施例，配气罐311先通过体积控制阀312进行串接，形成串接支路，再由两个以上串接支路进行并接，每个串接支路的首个配气罐311的进气口安装有进气气控阀315，出气口安装有单向阀314，至少有一个串联支路含有两个以上配气罐311。
22.如图6、7、8所示，储气系统400包括至少一组储气罐组410，储气罐组410中包括至少一个储气罐411，每个储气罐411的进气端安装有混气气控阀412，出气端安装有出气阀414；储气罐组410由两个以上的储气罐411进行并联；储气罐411的进气口装有伸入储气罐411内部的喷管413，喷管413上设置有喷嘴415，喷管413根据深入储气罐411的深度不同，其上的喷嘴415的密度不同，使得混合气在不同的层面以不同的速率喷射而出，对配气罐中已经存在的气体产生较强的扰动，增强气体分子扩散速度，达到混气均匀的目的。喷嘴415的结构采用文丘里管原理进行设置。
23.如图9所示，由于操作要求，控制系统400和其他系统处于不同的空间位置，整个控制系统原件均置于控制柜18中，其核心是工业控制计算机19和数据采集卡20，配气罐311上的高精度压力传感器313通过变送器21，数据采集卡20将其数据送入工业控制计算机19，控制软件处理后反馈至比例阀320、进气气控阀315、体积控制阀312、出气气控阀330和混气气控阀412，以控制各种阀的开合。开关电源22用以提供低压电源。在运行过程中，控制软件的操作界面能将配气状况通过显示器24实时显示给操作人员，若发生故障，报警指示灯23可以提醒操作人员。
24.如图10所示，压力体积自动配气系统的控制方法，其特征在于：步骤如下，步骤1，即s1，在控制系统中选定需要配置的气体类别，控制系统自动确定所需配气罐组和每组配气罐组所需的配气罐；步骤2，即s2，测试的配气罐压力＜5kpa，检测配气罐是否漏气；测试的配气罐压力≥5kpa，进入步骤3；步骤3，即s3，配气罐中与上次配气类别不一致，真空泵启动抽除配气罐中的余气，然后进入步骤4；配气罐中与上次配气类别一致，直接进入步骤4；步骤4，即s4，配气罐进气进行配气，控制系统控制已选中的配气罐组上游气路的比例阀开启，已选中的配气罐的进气气控阀或体积控制阀开启；步骤5，即s5，控制系统采集配气罐中的压力信号，发出控制指令，对比例阀的开启进行比例调节，配气罐压力达到设定值后，比例阀关闭；步骤6，即s6，配气罐压力≥5kpa，进气气控阀关闭；配气罐压力＜5kpa，进气气控阀打开，然后进入步骤7；步骤7，即s7，气体混合并进行储存，混气气控阀开启，气体通入储气罐中进行混
合，至储气罐中的压力值达到设定值5kpa时，该储气罐的混气气控阀关闭。
25.本发明的有益效果为：提供一种经济的、新型的，融合了压力配气和体积配气的优点，并由微电脑控制，可以准确连续的同时配备多种燃气。最大程度上经济的解决了配气精度与压力波动，环境温度，系统温度，混气不均之间的矛盾，结构简单、可靠，可以满足各种场所用气要求。
26.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。