一种多元混合气充装系统的制作方法

本实用新型涉及工业气体生产领域，具体地说是一种多元混合气充装系统。

背景技术：

现有技术中混合气配比方式主要包括压力配比法、体积配比法和质量配比法，其中压力配比法精度相对较低，此方法得到的混合气误差在2％左右，一般用于对组分比例要求不高的产品，但生产效率高，可用于大批量充装，体积配比法精度要高于压力配比法，此方法得到的混合气误差在1％左右，但生产效率一般，只能用于小批量充装，质量配比法精度相对比较精确，此方法得到的混合气误差在0.1％左右，但多为人工配比，生产效率极低，每次只能单瓶进行生产，这也限制了质量配比法在实际生产中的应用。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种多元混合气充装系统，先在混合气罐内将混合气配好，然后用膜压机将气体统一压进气瓶，实现了自动配比，既提高了产品质量，也提高了生产效率。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种多元混合气充装系统，包括混合气罐、称重计量装置、充装管路、多个介质储罐和多个介质管路，其中混合气罐设于称重计量装置上，各个介质储罐分别通过对应的介质管路与所述混合气罐输入侧相连，所述混合气罐的输出侧通过充装管路与气瓶相连，所述介质管路上设有介质泵、汽化器和介质输出控制阀，所述充装管路上设有膜压机、纯度传感器、充装放空管路、压力传感器、充装控制阀和汇流排，且所述汇流排设有多个充装口分别与不同气瓶连接。

在所述介质泵前侧和后侧的管路上均设有介质输入控制阀。

在所述膜压机前侧和后侧的管路上均设有混合气控制阀。

所述混合气罐与一个混合气放空管路相连，所述混合气放空管路上设有真空泵，并且在所述真空泵前侧和后侧的管路上均设有第一放空控制阀，所述充装放空管路上设有第二放空控制阀。

所述介质泵、称重计量装置、介质输出控制阀、膜压机、充装控制阀、纯度传感器、压力传感器、真空泵、第一放空控制阀、第二放空控制阀均与一个plc控制系统相连。

本实用新型的优点与积极效果为：

1、本实用新型将混合气罐置于称重计量装置上，通过相对比较精准的质量配比法进行配比，先在混合气罐内将混合气配好，然后用膜压机将气体统一压进气瓶，实现了自动配比，既提高了产品质量，也提高了生产效率。

2、本实用新型利用plc控制系统实现自动计算各组分的气量，并通过称重计量装置反馈信号控制介质泵及各个阀门启停，从而实现自动配比，自动充装。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

其中，1为介质储罐，2为介质管路，201为介质泵，202为介质输入控制阀，203为汽化器，204为介质输出控制阀，3为混合气罐，301为混合气放空管路，302为真空泵，4为称重计量装置，5为充装管路，501为膜压机，502为纯度传感器，503为压力传感器，504为充装控制阀，505为汇流排，506为充装放空管路，6为气瓶，7为plc控制系统。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详述。

如图1所示，本实用新型包括混合气罐3、称重计量装置4、充装管路5、多个介质储罐1和多个介质管路2，其中混合气罐3设于称重计量装置4上，各个介质储罐1分别通过对应的介质管路2与所述混合气罐3输入侧相连，所述混合气罐3的输出侧通过充装管路5与气瓶6相连，所述介质管路2上设有介质泵201、汽化器203和介质输出控制阀204，所述充装管路5上设有膜压机501、纯度传感器502、充装放空管路506、压力传感器503、充装控制阀504和汇流排505，且所述汇流排505设有多个充装口分别与不同气瓶6连接。

如图1所示，在所述介质泵201前侧和后侧的管路上均设有介质输入控制阀202。

如图1所示，所述混合气罐3与一个混合气放空管路301相连，所述混合气放空管路301上设有真空泵302，并且在所述真空泵302前侧和后侧的管路上均设有第一放空控制阀，在所述充装放空管路506上设有第二放空控制阀。

如图1所示，在所述膜压机501前侧和后侧的管路上均设有混合气控制阀。

如图1所示，所述汇流排505的每个充装口均设有控制阀。

所述介质泵201、汽化器203、真空泵302、称重计量装置4、膜压机501、纯度传感器502、压力传感器503以及各个控制阀均为本领域公知技术且为市购产品，并且如图1所示，上述各元件分别通过线路与一个plc控制系统7相连。本实施例中，所述plc控制系统7生产厂家为大连三和电子有限公司，所述汽化器203生产厂家为沈阳新光压力容器制造公司，所述纯度传感器502生产厂家为菲恩特，所述压力传感器503生产厂家为福光百特自动化设备有限公司，所述称重计量装置4生产厂家为南方数码科技有限公司，所述膜压机501生产厂家为北京一通隔膜压缩机厂。

本实用新型的工作原理为：

本实施例以氮、氦、氩三元混合气为例进行说明。

1、在plc控制系统7中输入需要进行配比的混合气的组分、含量及总量，如：氮10％、氦60％、氩30％，总计70瓶40l气瓶；

plc控制系统7自动计计算一瓶组分充装量，并换算各介质管路2充装量，其中：

氮气150kg/m²(充装压力)×40l(气瓶容积)×10％(组分含量)×1.25g/l(密度)×70瓶＝52500g；

氦气150kg/m²(充装压力)×40l(气瓶容积)×60％(组分含量)×0.179g/l(密度)×70瓶＝45108g

氩气150kg/m²(充装压力)×40l(气瓶容积)×30％(组分含量)×1.783g/l(密度)×70瓶＝224658g；

2、输入完毕并确认；

3、系统自动检查各阀门是否处于关闭状态，各转机是否处于停止状态；

4、控制打开真空泵302前后的第一放空控制阀，启动真空泵302对混合气罐3内进行抽真空，当罐内压力达到0pa时关停真空泵302，并关闭真空泵302前后的第一放空控制阀；

5、开启液氮对应介质泵201前后的介质输入控制阀202以及介质输出控制阀204，然后启动液氮对应的介质泵201，少量液氮经过对应的汽化器203汽化后形成吹扫气；

6、待混合气罐3内压力大于0.1mpa时，开启膜压机501前后的混合气控制阀，并开启充装放空管路506上的第二放空控制阀，然后启动膜压机501将吹扫气放空；

7、纯度传感器502实时检测并反馈氮气合格后(氧含量小于1.5ppm,水含量小于1ppm),关闭第二放空控制阀，关停膜压机501以及膜压机501前后的混合气控制阀，然后关停液氮对应的介质泵201及前后的介质输入控制阀202；

8、打开真空泵302前后的第一放空控制阀，启动真空泵302再次对混合气罐3进行抽真空，当罐内压力达到0pa时关停真空泵302，并关闭真空泵302前后的第一放空阀门，此时完成混合前的准备工作；

9、开启液氮对应的介质泵201前后的介质输入控制阀202以及对应的介质输出控制阀204，然后启动液氮介质泵201，液氮经对应的汽化器203作用后形成氮气输入混合气罐3中；

10、当混合气罐3充装重量达到plc控制系统7计算设定值(52500g)时，plc控制系统7停止液氮介质泵201，并关闭液氮介质泵201前后的介质输入控制阀202；

11、然后plc控制系统7开启液氩对应介质泵201前后的介质输入控制阀202以及对应的介质输出控制阀204，并且启动液氩介质泵201，液氩经对应的汽化器203作用后形成氩气输入混合气罐3中；

12、当混合气罐3充装重量达到plc控制系统7计算设定值(52500g+45108g)时，plc控制系统7停止液氩介质泵201，并关闭液氩介质泵201前后的介质输入阀202；

13、然后plc控制系统7开启液氦对应的介质泵201前后的介质输入控制阀202，并开启对应的介质输出控制阀204，然后启动液氦介质泵201，液氦经对应的汽化器203作用后形成氦气输入混合气罐3中；

14、当混合气罐3充装重量达到plc控制系统7计算设定值(52500g+45108g+224658g)时，plc控制系统7停止液氦介质泵201，关闭液氦介质泵201前后的介质输入阀门202；

15、然后plc控制系统7控制开启膜压机501前后的混合气控制阀，并开启充装控制阀504，然后启动膜压机501对多个气瓶6进行充装。

本实用新型的联锁控制具体为：

一、纯度联锁：当吹扫气氮气纯度不符合要求(氧含量小于1.5ppm,水含量小于1ppm)时，联锁关闭充装放空管路506上的第二放空阀，并关停膜压机501，关闭膜压机501前后的阀门，关停液氮对应的介质泵201，关闭液氮介质泵201前后阀门；当各组分含量大于或小于输入值(称重不符)时关闭充装控制阀504，打开所有放空控制阀；

二、压力监测：当管路压力大于15mpa时停止所有泵和膜压机501，打开所有放空控制阀。