一种环保替代混合气体净化处理设备的制作方法

1.本实用新型应用于电气设备绝缘灭弧气体处理的技术领域,特别涉及一种环保替代混合气体净化处理设备。


背景技术：

2.由于全球碳中和的发展方向，传统的绝缘灭弧气体sf6是一种无色、无臭、无毒、不燃的稳定气体，能够吸附自由电子而形成质量大的负离子，削弱气体中碰撞电离过程，因此其电气绝缘强度很高，从20世纪50年代末开始被用作高压断路器的灭弧介质。虽然六氟化硫本身对人体无毒、无害，但它却是一种温室效应气体，其单分子的温室效应是二氧化碳的2.2万倍。为了避免sf6气体泄漏导致温室效应的加剧目前主要有研发净化设备以及采用替代气体作为灭弧介质。
3.其中，新型替代sf6气体的环保气体c4f7n全氟异丁腈，简称c4-fn和c5f10o全氟戊酮；全氟(3-甲基-2-丁酮)，简称c5-fk)混合o2、 co2或者n2和cf4等混合气体将越来越多在电气设备中使用，替代sf6气体对电气设备进行绝缘和灭弧功能。在电气设备的放电中混合气体被分解及分裂，c4-fn和c5-fk在放电后的分解物和分裂物质大部分不会重新恢复，主要分解物有：co、cof2、c2f6、c3f5n。另外，由于密封不好或检修过程真空干燥处理不彻底或出厂设备干燥对设备中的绝缘件和金属壁里面液态水没有彻底处理,随着电气运行，微水也会不断增加，这些分解物和水汽会降低绝缘度和灭弧效果。为了保证电气设备的正常运行，需要对环保替代气体中的分解物和水分进行净化处理及修复，使其达到可以正常运行的标准。而现有的净化修复设备整体电路进行停电才能进行作业，就会给用户带来巨大的经济损失。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种能够对带电运行的电气设备不停电进行在线气体修复净化的环保替代混合气体净化处理设备。
5.本实用新型所采用的技术方案是：本实用新型包括机体、设置在所述机体内的气体驱动管路和与接口管路，所述接口管路包括相连接的第一电磁阀以及设置有第一自封接口的软管，所述第一自封接口与待检修设备的气室配合连接，所述气体驱动管路驱动气体进出所述第一自封接口，所述机体内还设置有修复净化模组，所述修复净化模组包括依次连接的3a分子筛、非接触式传导加热器以及第一粒子过滤器，所述3a分子筛通过第二电磁阀与所述气体驱动管路的输出端连接，所述第一粒子过滤器通过第三电磁阀与所述气体驱动管路的输入端连接，所述气体驱动管路的输入端通过第四电磁阀与所述第一电磁阀连接，所述气体驱动管路的输出端通过第五电磁阀与所述第一电磁阀连接。
6.由上述方案可见，所述接口管路用于与待检修设备连接，其中自封接口为设置有自封阀的接口，采用软管作为连接结构便于管路对接。通过设置所述气体驱动管路为气体加压，实现驱动待净化气体在回路中移动，同时通过加压和抽气等实现将混合气体完成打
入所述修复净化模组或从所述修复净化模组中抽出。通过设置所述3a分子筛能够有效吸附混合气体中的微量水分子，能够保证充回电气设备内的灭弧气体不含水分子，保证灭弧气体的绝缘和灭弧性能，同时分子筛具有快吸附速度、再生次数、抗碎强度及抗污染能力。通过采用非接触式传导加热器进行混合气体的加热，进而使co、cof2、c2f6、c3f5n等分解物在加热的作用下还原成c4-fn和c5-fk，进而实现修复净化混合气体的灭弧能力。所述第一粒子过滤器用于进一步滤除分解物和微粒。再通过所述气体驱动管路将修复同质的混合气体充回电气设备气室完成修复净化，同时通过所述第一电磁阀的开启和关闭控制所述电气设备气室的气压，保证不影响电气设备正常工作的情况下，进行灭弧气体的持续修复净化，提高电气设备的工作寿命和持续工作能力。
7.一个优选方案是，所述气体驱动管路包括依次连接的第二粒子过滤器、气体驱动装置以及单向阀，所述气体驱动装置的输出端设置有湿度传感器，所述第三电磁阀的输出端以及所述第四电磁阀的输出端均与所述第二粒子过滤器的输入端连接，所述第二电磁阀的输入端以及所述第五电磁阀的输入端均与所述气体驱动装置的输出端连接，所述单向阀的输入端与所述第二粒子过滤器的输入端并联，所述单向阀的输出端与所述气体驱动装置的输出端并联。
8.由上述方案可见，所述气体驱动装置为通过所述第二粒子过滤器的混合气体加压，使其进入所述修复净化模组中进行修复净化。所述气体驱动装置为气体压缩机。所述湿度传感器检测所述气体驱动装置输出的气体湿度。所述第二粒子过滤器进行初步的分解物滤除以及微粒过滤，避免杂质影响气体的绝缘性能。其中，所述气体驱动装置的输入端也可设置有湿度传感器，进行待检修设备输入气体湿度的检测。当所述气体驱动管路的输入端气压大于输出端气压时，所述单向阀在气压作用下自动开启使气体驱动管路的输入端气体输送至输出端，进而无需所述气体驱动装置进行气体加压输送，实现自动输送；当所述气体驱动管路的输入端气压小于输出端气压时，所述气体驱动装置启动并为混合气体加压。
9.进一步的优选方案是，所述第二粒子过滤器的输出端通过第一减压阀与所述气体驱动装置连接，所述第一减压阀与所述气体驱动装置之间设置有第一压力传感器，所述气体驱动装置的输出端设置有第二压力传感器。当所述气体驱动管路的输入端气压大于输出端气压时，通过气室气体的压强作用下开启所述单向阀，并通过所述单向阀直接输出至所述第二电磁阀进行气体的输送，无需所述气体驱动装置实现自动节能，其中通过各压力传感器进行压力检测实现控制所述气体驱动装置的启动与否。
10.由上述方案可见，设置所述第一减压阀进行气体压力的控制，避免压强不稳定导致过滤净化效果降低，通过所述第一压力传感器和所述第二压力传感器分别检测所述气体驱动装置输入端和输出端的气体压力，进而对所述气体驱动装置的功率进行实时调节，保证加压效果。
11.进一步的优选方案是，所述第一自封接口上设置有第三压力传感器。
12.由上述方案可见，通过将所述第三压力传感器设置在靠近所述第一自封接口,以避免由于延迟信号引起对气室安全压力的延迟保护。
13.进一步的优选方案是，所述3a分子筛与所述第二电磁阀之间还设置有第六电磁阀，所述3a分子筛的输出端通过第七电磁阀与所述非接触式传导加热器连接，所述3a分子筛的输出端还通过第八电磁阀与所述第一粒子过滤器的输入端连接，所述机体内还设置有
回收模块和充气模块，所述回收模块包括设置在所述第一粒子过滤器的输出端与所述第三电磁阀之间的第二自封接口，所述第二自封接口与外部容器接口相配合，所述充气模块包括依次连接的第三自封接口和第二减压阀，所述第三自封接口与外部的气源配合连接，所述第二减压阀的输出端连接至所述第六电磁阀的输入端。
14.由上述方案可见，所述第二电磁阀和所述第六电磁阀用于将所述充气模块与所述气体驱动管路和以及接修复净化模组隔开，保证执行不同工作模式时能够适时调整气体回路，确保混合气体不相互污染。通过设置所述回收模块将使用分解后的灭弧气体进行过滤，然后将气体输出至外部的容器实现输送至外部回收设备进行回收。通过所述充气模块进行灭弧混合气体的补充。设置所述第七电磁阀和所述第八电磁阀进行是否通入所述非接触式传导加热器的切换。
15.一个优选方案是，所述第一电磁阀的输出端连接有第四自封接口，所述第四电磁阀和所述第五电磁阀均与所述第四自封接口配合连接，所述第四自封接口与所述第四电磁阀之间设置有第四压力传感器，所述四自封接口与所述第五电磁阀之间设置有第三减压阀。
16.由上述方案可见，所述第四压力传感器用于检测输入所述第四电磁阀的气体压力，便于进行所述第一减压阀的压力控制。所述第三减压阀用于进行回充时输入气室的压力控制调整，使气体压力值达到能够充回待检修设备气室的压力值，且不超出气室的气压上限。
17.进一步的优选方案是，所述第四自封接口与所述气体驱动管路之间设置有抽真空模块，所述抽真空模块包括第九电磁阀以及真空泵，所述真空泵进行接通回路内的抽真空。
18.由上述方案可见，通过设置所述真空泵实现对电气设备进行抽真空，以及对所述气体驱动管路和所述修复净化模组进行抽真空净化，避免环保气体相互污染。
附图说明
19.图1是本实用新型的连接结构示意图。
具体实施方式
20.如图1所示，在本实施例中，所述环保替代混合气体净化处理设备包括机体、设置在所述机体内的气体驱动管路与接口管路，所述接口管路包括相连接的第一电磁阀1以及设置有第一自封接口2的软管，所述第一自封接口2与待检修设备的气室配合连接，所述气体驱动管路驱动气体进出所述第一自封接口2，所述机体内还设置有修复净化模组，所述修复净化模组包括依次连接的3a分子筛3、非接触式传导加热器4以及第一粒子过滤器5，所述3a分子筛3通过第二电磁阀6与所述气体驱动管路的输出端连接，所述第一粒子过滤器5通过第三电磁阀7与所述气体驱动管路的输入端连接，所述气体驱动管路的输入端通过第四电磁阀8与所述第一电磁阀1连接，所述气体驱动管路的输出端通过第五电磁阀9与所述第一电磁阀1连接。所述3a分子筛3设置在第一容器中，所述第一容器内还设置有净化滤芯，气体充入所述第一容器时先通过所述3a分子筛3进行干燥，在通过净化滤芯进行颗粒滤除净化。所述非接触式传导加热器4设置在第二容器中，所述非接触式传导加热器4为光波管加热器、电磁加热或红外线加热器，所述非接触式传导加热器4通过热辐射对进入所述第二容
器内的气体实现均匀加热。
21.在本实施例中，所述气体驱动管路包括依次连接的第二粒子过滤器10、气体驱动装置11以及单向阀27，所述气体驱动装置11的输入端和/或输出端设置有湿度传感器12，所述第三电磁阀7的输出端以及所述第四电磁阀8的输出端均与所述第二粒子过滤器10的输入端连接，所述第二电磁阀6的输入端以及所述第五电磁阀9的输入端均与所述气体驱动装置11的输出端连接，所述单向阀27的输入端与所述第二粒子过滤器10的输入端并联，所述单向阀27的输出端与所述气体驱动装置11的输出端并联。所述气体驱动装置11为气体压缩机。
22.在本实施例中，所述第二粒子过滤器10的输出端通过第一减压阀13与所述气体驱动装置11连接，所述第一减压阀13与所述气体驱动装置11之间设置有第一压力传感器14，所述气体驱动装置11的输出端设置有第二压力传感器15。
23.在本实施例中，所述第一自封接口2上设置有第三压力传感器16。
24.在本实施例中，所述3a分子筛3与所述第二电磁阀6之间还设置有第六电磁阀17，所述3a分子筛3的输出端通过第七电磁阀18与所述非接触式传导加热器4连接，所述3a分子筛3的输出端还通过第八电磁阀19与所述第一粒子过滤器5的输入端连接，所述机体内还设置有回收模块和充气模块，所述回收模块包括设置在所述第一粒子过滤器5的输出端与所述第三电磁阀7之间的第二自封接口20，所述第二自封接口20与外部容器接口相配合，所述充气模块包括依次连接的第三自封接口21和第二减压阀22，所述第三自封接口21与外部的气源配合连接，所述第二减压阀22的输出端连接至所述第六电磁阀17的输入端。
25.在本实施例中，所述第一电磁阀1的输出端连接有第四自封接口23，所述第四电磁阀8和所述第五电磁阀9均与所述第四自封接口23配合连接，所述第四自封接口23与所述第四电磁阀8之间设置有第四压力传感器28，所述第四自封接口23与所述第五电磁阀9之间设置有第三减压阀24。
26.在本实施例中，所述第四自封接口23与所述气体驱动管路之间设置有抽真空模块，所述抽真空模块包括第九电磁阀25以及真空泵26，所述真空泵26进行接通回路内的抽真空。
27.在本实施例中，所述一种环保替代混合气体净化处理设备还包括控制面板以及处理器，所述控制面板与所述处理器电信号连接，所述气体驱动管路、所述接口管路、所述修复净化模组、所述回收模块和所述充气模块中的电控组件均与所述处理器电信号连接。
28.在本实施例中，所有减压阀均为可以设定压力值的减压阀结构。
29.在本实施例中，本实用新型的工作模式包括带电在线处理模式、离线停电回收净化模式、外接充气模式以及手动控制处理模式，初始状态下所有电磁阀均处于关闭状态，其中所述带电在线处理模式包括以下步骤：
30.步骤s1、将设置有所述第一自封接口2的软管与待检修电气设备的气室连接，其中第一自封接口2与待检修电气设备灭弧气室的接口连接，根据设备参数设定好气室安全保护压力值,通过所述第三压力传感器16实时检测气室压力值，所述第一电磁阀1根据所述第三压力传感器16的检测数值与安全保护压力值对比的结果进行通断控制，检测到气压数值靠近安全保护压力值时, 所述第一电磁阀1自动关闭以避免气室气体下降，保证电气设备正常工作，已抽取的气体则进入所述环保替代混合气体净化处理设备进行净化修复；
31.步骤s2、气室的气体进入所述气体驱动管路且所述气体驱动管路的输入端气压小于输出端气压时，所述第四压力传感器28检测输入气体的气压，所述第四电磁阀8开启，气体通过所述第二粒子过滤器10、所述第二减压阀13过滤并调节后进入所述气体驱动装置11，由所述气体驱动装置11进行气体加压，所述第一压力传感器14检测并由所述第二减压阀13输出端的气体压力，所述处理器根据前后气体的压力差进行所述第二减压阀13的压力调节，所述第二压力传感器15检测所述气体驱动装置11加压后气体的压力值，所述湿度传感器12检测输入所述修复净化模组的气体湿度，所述第二电磁阀6、所述第六电磁阀17以及所述第七电磁阀18打开，所述气体驱动装置11驱动需修复的气体先经过所述3a分子筛3进行过滤净化后，然后进入所述非接触式传导加热器4中；当所述气体驱动管路的输入端气压大于输出端气压，气室气体在压强作用下开启所述单向阀27，并通过所述单向阀27直接输出至所述第二电磁阀6，所述气体驱动装置11不启动；
32.步骤s3、当需修复气体全部泵入所述非接触式传导加热器4时，所述第四电磁阀8关闭，需修复的气体按照设定时间和温度在所述非接触式传导加热器4中进行加热还原修复以及均匀同质；
33.步骤s4、完成修复后，所述第二电磁阀6关闭，所述第三电磁阀7以及第五电磁阀9打开，混合气体经过所述第一粒子过滤器5、所述第二粒子过滤器10的双重过滤，由所述第一压力传感器14和所述第二压力传感器15检测对应压力值，进行所述气体驱动装置11加压调节，通过所述湿度传感器12检测修复后的气体湿度，最后经过所述第五电磁阀9以及所述第三减压阀24控制气压返回并充入电气设备的气室，所述气体驱动装置11将所述修复净化模组内被净化修复的气体吸空并泵入电气设备的气室，完成带电在线修复处理。
34.由此可见，通过设置所述非接触式传导加热器进行加热，实现对灭弧环保气体使用分解后的混合气体进行加热修复，由非接触式加热实现对混合气体的全面均匀的加热，保证修复效果。同时通过所述第二电磁阀、所述第三电磁阀、所述第四电磁阀以及所述第五电磁阀进行抽取、修复、回充三组功能回路的切换，进而保证每个工序进行时互不干涉。
35.所述离线停电回收净化模式包括以下步骤：
36.步骤s5、待检修电气设备停电后且混合气体量大时，混合气室内的混合气体经过所述软管进入到所述气体驱动管路，所述第二电磁阀6、所述第四电磁阀8、所述第六电磁阀17以及所述第八电磁阀19开启，所述第七电磁阀18关闭，所述气体驱动管路带带动混合气体经过所述3a分子筛3、所述八电磁阀后以及所述第二自封接口20后充入外接的容器中进行离线修复净化；
37.步骤s6、当混合气体量小时，所述第二电磁阀6、所述第四电磁阀8、所述第六电磁阀17以及所述第七电磁阀18开启，所述第二自封接口20不接入外部接头保持自封状态，所述气体驱动管路带动需修复的气体先经过所述3a分子筛3进行过滤，随后进入所述非接触式传导加热器4中进行加热还原修复，需修复的混合气体完全输入管路中后所述第四电磁阀8关闭，所述第三电磁阀7开启，使所述气体驱动管路和所述修复净化模组之间形成回路，所述气体驱动管路驱动气体实现循环修复，修复完毕后关闭所述第二电磁阀6并开启所述第五电磁阀9，将修复后的气体充入需要补充的电气设备中。
38.由此可见，离线停电净化的方式有两种，针对于混合气体量较大的情况下，通过外接容器将混合气体运送至大型净化设备进行修复净化。而针对混合气体量较少的情况下，
通过所述气体驱动管路和所述修复净化模组之间形成回路，进行驱动气体循环进入所述非接触式传导加热器中进行加热还原修复，实现对混合气体量较少情况下实现快速循环修复，无需中转，提高修复效率。
39.所述外接充气模式包括以下步骤：
40.步骤s7、外接混合气体与所述第三自封接口21连接，所述第二电磁阀6关闭，所述第六电磁阀17和所述第七电磁阀18打开，混合气体先进入所述3a分子筛3进行过滤，再进入所述非接触式传导加热器4进行同质；
41.步骤s8、同质后所述第三电磁阀7以及所述第五电磁阀9开启，所述气体驱动管路将同质后的混合气体充入所述软管连接的电气设备气室中。
42.在本实施例中，所述手动控制处理模式包括以下步骤：
43.步骤s9、选择进入手动模式后,可按使用者的使用要求,单独选择控制包括所述第一电磁阀1、所述非接触式传导加热器4、所述第二电磁阀6、所述第三电磁阀7、所述第四电磁阀8、所述第五电磁阀9、所述气体驱动装置11、所述第六电磁阀17、所述第七电磁阀18、所述第八电磁阀19、所述第九电磁阀25以及所述真空泵26等各个独立部件,以便按使用者的实际使用要求,自行制订合适的运行流程,实现手动控制处理。
44.在回充过程中，通过压力传感器、湿度传感器以及减压阀对回充气体的压强进行监控，确保充入气体不含微水，以及气压符合电气设备的强度要求。
45.需要对设备内部管路进行净化时，将所述软管与所述第四自封接口23分离，通过将所有电磁阀打开，由所述真空泵26对管路进行抽真空，进而对机体内管路进行净化。
46.需要对电气设备气室进行净化时，所述第四电磁阀8以及所述第五电磁阀9保持关闭，所述第九电磁阀25以及所述第一电磁阀1打开，通过所述真空泵26对电气设备内气室进行抽真空净化。