[发明专利]一种防爆型多组分动态配气装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多组分动态配气技术，尤其涉及用于标准混合气体的配制及充装，属于混合气体的配气领域。

背景技术

标准物质的作用是实现准确一致的测量，确保量值溯源。标准气体是使用最广泛的标准物质之一，已广泛应用于科学研究、工业生产、环境保护、仪器仪表的校准和化工产品的检验等领域。随着国民经济的快速发展，标准气的用量越来越大，而对标准气体的要求也在不断提高。为此，必须采取切实有效的措施，在保证安全的情况下，配制出符合用户要求的高质量标准气。

本发明设计主要使用动态配气法配置混合标准气体。动态配气法可根据原料气与稀释气体的配置比例连续不断地配制并供给一定浓度的标准气，可根据稀释比计算出标准气的浓度。动态配气不但能提供大量的标准气，而且可以通过调节原料气和稀释气的流量比获得不同浓度的标准气，适于配制不同浓度标准气及多组分标准气。

传统的配气装置中，配气通道内压力的不稳定极易导致在配气过程中爆炸，保证配气通道的压力稳定，是保证配气安全的关键。此外，目前常采用的气体压缩机，密闭性不好，外界空气容易渗入，导致混合标准气体的纯度降低；且耗电量高；在传统配气过程中，配气通道的气体流量并未能够实现多范围控制，从而导致配气不准确。当稀释气体为空气中时，合成后的空气并不能像真实的空气中各组分含量比那样真实，这会对配气的精度大打折扣。在配气过程中，气体流出质量流量控制器的流量若产生极大波动则会导致标准气配比不准确，甚至爆炸。故报警装置对于整套装置来说极为重要。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种多组分动态配气装置及方法，不仅能够有效地确保在配气过程中配气管道的压力稳定，具有较高的防爆性能、良好的安全性，而且还可以保证所配产品气纯度高，无杂质气体污染。此外，利用多个不同范围的质量流量控制器保证了配比精度。利用空气压缩机产生的空气作为稀释气通道，节约成本。在配气过程中，可实现报警功能。

本发明的技术解决方案是：

一种防爆型多组分动态配气装置，包括：

由n个低压配气通道、背压阀、气体混合器和空气压缩发生装置组成的低压配气系统；每个低压配气通道由顺次连接的进气口、电磁阀、质量流量控制器组成，质量流量控制器输出汇总后接入背压阀，背压阀连接气体混合器；第1个低压配气通道到第n个低压配气通道的质量流量控制器的流量控制量程选择为阶梯递增；为组分气中的稀释气分配第n个低压配气通道作为稀释气通道，为组分气中的原料气分配最优精度的低压配气通道，所述最优精度的低压配气通道是指：质量流量控制器的流量控制量程覆盖原料气所需提供流量的低压配气通道，如果符合该覆盖条件的低压配气通道有多个，则选定流量控制量程最窄的一个；并且，根据各组分气的流量，设置质量流量控制器的开口流量；所述空气压缩发生装置接入稀释气通道；

由第一压力传感器、第二压力传感器、变频式隔膜压缩机和放空控制阀组成的增压系统；变频式隔膜压缩机的入口连接气体混合器；第一压力传感器、第二压力传感器用于测量变频式隔膜压缩机的进出口压力，放空控制阀接入变频式隔膜压缩机与气体混合器之间的管路；

由m个灌装通道组成的灌装系统，每个灌装通道包括顺次连接的压力表、单向阀和出气口；所有灌装通道的入口均连接变频式隔膜压缩机的出口管路；

由真空泵、真空压力表和第二气动球阀组成的抽真空系统；真空泵通过第二气动球阀接入变频式隔膜压缩机的出口管路；真空压力表用于测量真空度；

与本装置中的所有可控组件和传感器相连的控制中心。

优选地，所述背压阀前后压差等于0.1MPa。

优选地，所述n＝4，则4个质量流量控制器的流量控制量程分别为4～200ml/min、20～1L/min、60～3L/min以及400～20L/min。

优选地，所述空气压缩发生装置包括顺次连接的空气压缩机、空气压力表、净化干燥器和第一气动球阀。

一种防爆型多组分动态配气方法，该方法采用上述的一种防爆型多组分动态配气装置，该方法包括如下步骤：

步骤一：根据所要配置混合气体的组分气种类，将相应组分气钢瓶接入低压配气通道的进气口，接入时，将原料气钢瓶接入最优精度的低压配气通道；将稀释气接入第n个低压配气通道；将产品气钢瓶接入灌装通道的出气口；

步骤二：控制中心关闭电磁阀、单向阀和放空控制阀，开启第二气动球阀，启动真空泵，抽出气体管路中的残余气体；当真空压力表示值达到设定真空度时，关闭真空泵；