一种六氟化硫气体回收装置及回收率测量方法
阅读说明：本技术 一种六氟化硫气体回收装置及回收率测量方法 (Sulfur hexafluoride gas recovery device and recovery rate measurement method ) 是由 汪献忠 李建国 孙明 孙付华 于 2020-11-26 设计创作，主要内容包括：一种六氟化硫气体回收装置及回收率测量方法,包括回收装置本体、PLC控制器、五通管接头、气罐、温度传感器、压力传感器、第一电磁阀和第二电磁阀,五通管接头的第一个接口连接有第一管路,五通管接头的第二个接口通过第二管路与回收装置本体连接,五通管接头的第三个接口通过第三管路与气罐连接,温度传感器和压力传感器分别安装在五通管接头的第三个接口和第四个接口上,第一电磁阀安装在第三管路上,第二电磁阀安装在第四管路上。本发明可以实现六氟化硫气体回收率的测量,解决了过去无法获取六氟化硫气体回收作业回收率关键指标,具有原理科学、操作方便、回收率测试数据精确度高的优点。(A sulfur hexafluoride gas recovery device and a recovery rate measuring method comprise a recovery device body, a PLC, a five-way pipe joint, a gas tank, a temperature sensor, a pressure sensor, a first electromagnetic valve and a second electromagnetic valve, wherein a first interface of the five-way pipe joint is connected with a first pipeline, a second interface of the five-way pipe joint is connected with the recovery device body through a second pipeline, a third interface of the five-way pipe joint is connected with the gas tank through a third pipeline, the temperature sensor and the pressure sensor are respectively installed on a third interface and a fourth interface of the five-way pipe joint, the first electromagnetic valve is installed on the third pipeline, and the second electromagnetic valve is installed on a fourth pipeline. The method can realize the measurement of the recovery rate of the sulfur hexafluoride gas, solves the problem that key indexes of the recovery rate of sulfur hexafluoride gas recovery operation cannot be obtained in the past, and has the advantages of scientific principle, convenience in operation and high accuracy of recovery rate test data.)
技术领域
本发明属于六氟化硫气体回收技术领域，尤其涉及一种六氟化硫气体回收装置及回收率测量方法。
背景技术
目前，公知的六氟化硫气体（SF6）回收装置均只能实现将六氟化硫气体从电气设备气室内回收至储罐或钢瓶，由于回收过程中无法将气室回收至绝对真空状态，因此气室内会残留六氟化硫气体，六氟化硫气体回收率是评价六氟化硫气体回收过程的重要控制指标。为了控制六氟化硫气体排放，减少六氟化硫气体对环境的危害，对六氟化硫气体回收时要严格控制其作业的回收率达标。六氟化硫气体回收率等于回收的六氟化硫气体质量除以回收前气室内的六氟化硫气体质量，通常的六氟化硫回收装置上只能通过称重方式计量回收的六氟化硫气体质量，而无法得知回收前气室内气体的质量，无法得知回收作业完成时气室的残余六氟化硫气体，因此也无法得知六氟化硫气体回收率。
发明内容
本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种六氟化硫气体回收装置及回收率测量方法，其能够在六氟化硫气体回收的同时，测量电气设备气室内回收前的六氟化硫气体质量和回收后气室内六氟化硫气体残余的质量，从而得知六氟化硫气体回收作业的回收率指标。。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种六氟化硫气体回收装置，包括回收装置本体、PLC控制器、五通管接头、气罐、温度传感器、压力传感器、第一电磁阀和第二电磁阀，五通管接头的第一个接口连接有用于连接电气设备的气室接头的第一管路，五通管接头的第二个接口通过第二管路与回收装置本体的回收端口连接，五通管接头的第三个接口通过第三管路与气罐连接，温度传感器和压力传感器分别安装在五通管接头的第三个接口和第四个接口上，第一电磁阀安装在第三管路上，第二电磁阀安装在第四管路上，PLC控制器通过控制线路分别与温度传感器、压力传感器、第一电磁阀和第二电磁阀连接。
PLC控制器、五通管接头、气罐、温度传感器、压力传感器、第一电磁阀和第二电磁阀均安装在回收装置本体的外壳内部。
五通管接头的第一个接口露出回收装置本体的外壳，第一管路的两端均设有快速接头。
一种六氟化硫气体回收装置的回收率测量方法，包括以下步骤：
（1）将第一管路两端的快速接头分别连接五通管接头的第一个接口和电气设备的气室接头；
（2）关闭第一电磁阀、第二电磁阀，打开电气设备气室的阀门，此时通过温度传感器测量温度T1，通过压力传感器测量压力P1，此时根据理想气体状态方程计算可得回收前气室内气体质量m1：
根据方程 PV=m/M · RT，其中M为六氟化硫气体摩尔质量146.05g/mol，R=8.314J/mol·k为常数；
可得到m1 = (P1V电 / RT1）· M （一）；
V电为电气设备气室有效容积；
（3）PLC控制器打开第一电磁阀，此时电气设备气室与气罐连通，此时六氟化硫气体会从电气设备气室内流入气罐内，此时的气体的体积为V电+V罐，V罐为已知气罐的容积，此时通过温度传感器记录当前温度T2，通过压力传感器记录当前压力P2；
可得到m1 = [P2(V电+V罐) / RT2]· M （二）；
根据方程（一）和方程（二），可求m1和V电，即回收前电气设备内六氟化硫气体的质量和电气设备气室有效容积V电两个变量可求。
（4）PLC控制器打开第二电磁阀打开，启动回收装置本体进行气体回收，开始回收后电气设备气室和气罐内的气体会经过回收装置回收至回收装置内的储罐或钢瓶内，电气设备气室内剩余气体将越来越少，气压越来越低，当回收完成时， PLC控制器控制回收装置本体关闭，并同时关闭第二电磁阀，此时通过温度传感器和压力传感器分别测量当前的温度T3、压力P3，此时可以得出回收后电气设备气室和气罐内残存的六氟化硫气体质量m3：
m3 = [P3(V电+V罐) / RT3]· M
因此回收的六氟化硫气体质量m2 = 回收前六氟化硫气体质量m1 –电气设备气室内残存的六氟化硫气体质量m3；
（5）PLC控制器计算六氟化硫气体回收率 = 回收的六氟化硫气体的质量m2 / 回收前电气设备气室内六氟化硫气体的质量m1。
采用上述技术方案，第一管路、第二管路、第三管路、第一电磁阀和气罐内部的容积均为已知量，由于第一管路、第二管路、第三管路和第一电磁阀内部容积远远小于电气设备气室容积和气罐容积，因此在测量时可忽略不计。温度传感器测量的温度数据可以传输给PLC控制器，压力传感器测量的压力数据可以传输给PLC控制器，PLC控制器可以控制回收装置本体的开启和停止，PLC控制器可以控制第一电磁阀和第二电磁阀的开启及关闭。
本发明的技术方案是在与传统的六氟化硫气体回收装置的基础上增设PLC控制器、五通管接头、气罐、温度传感器、压力传感器、第一电磁阀和第二电磁阀等器件，可以实现六氟化硫气体回收率的测量，解决了过去无法获取六氟化硫气体回收作业回收率关键指标，具有原理科学、操作方便、回收率测试数据精确度高的优点。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的一种六氟化硫气体回收装置，包括回收装置本体1、PLC控制器2、五通管接头3、气罐4、温度传感器5、压力传感器6、第一电磁阀7和第二电磁阀8，五通管接头3的第一个接口连接有用于连接电气设备9的气室接头的第一管路10，五通管接头3的第二个接口通过第二管路11与回收装置本体1的回收端口连接，五通管接头3的第三个接口通过第三管路12与气罐4连接，温度传感器5和压力传感器6分别安装在五通管接头3的第三个接口和第四个接口上，第一电磁阀7安装在第三管路12上，第二电磁阀8安装在第四管路上，PLC控制器2通过控制线路分别与温度传感器5、压力传感器6、第一电磁阀7和第二电磁阀8连接。
PLC控制器2、五通管接头3、气罐4、温度传感器5、压力传感器6、第一电磁阀7和第二电磁阀8均安装在回收装置本体1的外壳内部。
五通管接头3的第一个接口露出回收装置本体1的外壳，第一管路10的两端均设有快速接头。
一种六氟化硫气体回收装置的回收率测量方法，包括以下步骤：
（1）将第一管路10两端的快速接头分别连接五通管接头3的第一个接口和电气设备9的气室接头；
（2）关闭第一电磁阀7、第二电磁阀8，打开电气设备9气室的阀门，此时通过温度传感器5测量温度T1=293.15K，通过压力传感器6测量压力P1=0.5MPa，此时根据理想气体状态方程计算可得回收前气室内气体质量m1：
根据方程 PV=m/M · RT，其中M为六氟化硫气体摩尔质量146.05g/mol，R=8.314J/mol·k为常数；
可得到m1 = (P1V电 / RT1）· M （一）；
V电为电气设备9气室有效容积；
（3）PLC控制器2打开第一电磁阀7，此时电气设备9气室与气罐4连通，此时六氟化硫气体会从电气设备9气室内流入气罐4内，此时的气体的体积为V电+V罐，V罐为已知气罐4的容积，此时通过温度传感器5记录当前温度T2=292.0K，通过压力传感器6记录当前压力P2=0.48MPa；
可得到m1 = [P2(V电+V罐) / RT2]· M （二）；
根据方程（一）和方程（二），代入已知数值，
m1 = (0.5 * V电 / R * 293.15）· 146.05
m1 = [0.48 * (V电+ 8L) / R * 292]· 146.05
可求m1=6.378kg，V电=212.877L，即回收前电气设备9内六氟化硫气体的质量和电气设备9气室有效容积V电两个变量。
（4）PLC控制器2打开第二电磁阀8打开，启动回收装置本体1进行气体回收，开始回收后电气设备9气室和气罐4内的气体会经过回收装置回收至回收装置内的储罐或钢瓶内，电气设备9气室内剩余气体将越来越少，气压越来越低，当回收完成时， PLC控制器2控制回收装置本体1关闭，并同时关闭第二电磁阀8，此时通过温度传感器5和压力传感器6分别测量当前的温度T3=286.2K、压力P3= 0.0058MPa，此时可以得出回收后电气设备9气室和气罐4内残存的六氟化硫气体质量m3：
m3 = [P3(V电+V罐) / RT3]· M
代入已知数值， m3 = [0.0058 * (212.877 + 8) / R * 286.2]· 146.05
计算得m3=0.079kg
因此回收的六氟化硫气体质量m2 = 回收前六氟化硫气体质量m1 –电气设备9气室内残存的六氟化硫气体质量m3；m2 = 6.378 – 0.079，计算得m2=6.299kg。
（5）PLC控制器2计算六氟化硫气体回收率 = 回收的六氟化硫气体的质量m2 / 回收前电气设备9气室内六氟化硫气体的质量m1；回收率 = 6.299kg / 6.378kg=98.76%。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。