一种含有全氟异丁腈混合气体的露点温度测量方法及系统与流程

本发明涉及电力开关，尤其涉及一种含有全氟异丁腈混合气体的露点温度测量方法及系统。

背景技术：

1、在电力开关领域，虽然sf6气体具有优异的绝缘和灭弧性能，但是sf6气体具有极强的温室气体效应。近十年来，采用具有低温室气体效应潜值(gwp)的环境友好型混合气体的绝缘和开断技术取得了显著进步，有望在不久的将来替代sf6电力开关设备。在众多的sf6替代气体中，低gwp的全氟异丁腈混合气体(c4f7n混合气体)是目前性能最优异的替代气体。露点特性即饱和蒸汽气压-温度特性是全氟异丁腈混合气体最重要的物理特性之一，决定了电力开关设备在给定的运行温度范围内混合气体的最大充气气压和相应全氟异丁腈气体的含量。由于全氟异丁腈分子具有较高的沸点，为了避免在较低运行温度下全氟异丁腈气体的凝结，测量全氟异丁腈与相应自然气体的混合气体在一定的充气总气压条件下的露点特性(露点气压和温度)是必要的。

2、全氟异丁腈是一种具有复杂分子结构的合成分子，在应用于高压电力设备之前，并未被使用过。虽然高压电力设备中使用的全氟异丁腈气体的含量低，但是全氟异丁腈的存在使混合气体的性质偏离了理想气体状态模型。因此，对于含有全氟异丁腈的三元混合气体c4f7n/co2/o2、c4f7n/n2/o2，在高压电力设备所需的典型运行气压范围5-11bar内，需要建立精确的真实气体模型，在此基础上获得全氟异丁腈混合气体露点曲线计算的wagner方程，来计算任意给定配比的全氟异丁腈混合气体在一定露点温度下的露点气压。为了建立和验证露点曲线方程，通常需要开展蒸汽-液体平衡测试实验(vapor liquid equilibriumtest)，该测试方法需要采用气相色谱法来测量在给定温度和气压条件下，气相全氟异丁腈的浓度，以建立露点气压-露点温度在不同全氟异丁腈浓度(局部气压占比)条件下的曲线。然而采用蒸汽-液体平衡测试的方法来建立和验证所研究气体的露点曲线，需要采用气相色谱法来测量在给定温度和气压条件下气相全氟异丁腈的浓度，气相色谱法需要对样品进行预处理和分离，增加了实验的复杂性和成本，导致实验过程耗时较长，不利于快速获取数据或进行大量样本的测试，而且设备的购置和维护成本都相对较高，需要精确控制温度、压力等条件，增加了操作的复杂性。

技术实现思路

1、鉴于上述存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明解决的技术问题是：如何不借助气相色谱仪测量多种全氟异丁腈混合气体的露点温度特性，模拟全氟异丁腈混合气体电力设备在经历运行温度下降的过程中露点气压的变化过程。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

4、第一方面，本发明实施例提供了一种含有全氟异丁腈混合气体的露点温度测量方法，包括：

5、将压力容器抽真空，通过充气装置向压力容器内充入测试比例的含有全氟异丁腈混合气体；

6、通过气压传感器和温度传感器测量压力容器内的初始压力值和初始温度值，得到初始条件压力温度比；

7、调整温度控制箱的温度，获取实时压力温度比；

8、持续降低温度，直至实时压力温度比小于初始条件压力温度比，得到露点温度。

9、作为含有全氟异丁腈混合气体的露点温度测量方法的一种优选方案，其中：

10、所述充入测试比例的含有全氟异丁腈混合气体包括：

11、将测试比例的含有全氟异丁腈混合气体充入压力容器内后接通风扇电源，启动风扇使含有全氟异丁腈混合气体充分混合。

12、作为含有全氟异丁腈混合气体的露点温度测量方法的一种优选方案，其中：

13、所述初始条件压力温度比表示为：

14、p0/t0＝a

15、其中，p0表示初始压力值，t0表示初始温度值，a表示初始条件压力温度比。

16、作为含有全氟异丁腈混合气体的露点温度测量方法的一种优选方案，其中：

17、所述获取实时压力温度比包括：

18、调整温度控制箱的温度，使压力容器内含有全氟异丁腈混合气体温度缓慢下降，并实时记录压力容器内的压力值和温度值，得到实时压力温度比，表示为：

19、px/tx＝bx

20、其中，px表示压力容器内的压力值，tx表示压力容器内的温度值，bx表示实时压力温度比。

21、作为含有全氟异丁腈混合气体的露点温度测量方法的一种优选方案，其中：

22、所述持续降低温度，直至实时压力温度比小于初始条件压力温度比，得到露点温度包括：

23、当bx小于a时，记录tx为露点温度。

24、第二方面，本发明实施例提供了一种全氟异丁腈混合气体的露点温度测量系统，包括：

25、压力容器、气压传感器、温度传感器、风扇和温度控制箱；

26、所述压力容器设置在温度控制箱内部，用于容纳含有全氟异丁腈混合气体；

27、所述气压传感器安装在压力容器顶部，用于测量压力容器内含有全氟异丁腈混合气体的压力；

28、所述温度传感器安装在压力容器内部，用于测量压力容器内的温度；

29、所述风扇设置在压力容器内部，用于使含有全氟异丁腈混合气体充分混合；

30、所述温度控制箱用于控制压力容器内的温度。

31、作为含有全氟异丁腈混合气体的露点温度测量系统的一种优选方案，其中：

32、还包括数据采集比对分析装置，所述数据采集比对分析装置连接气压传感器和温度传感器，用于接收压力信号和温度信号，并对压力信号和温度信号进行比对和分析；

33、还包括风扇电源，风扇电源连接风扇，用于为风扇提供电力；

34、还包括电气接口，电气接口延伸至温度控制箱外部，电气接口用于将电源引入压力容器内部；

35、还包括抽气装置，抽气装置设置在压力容器上，并通过气管与温度控制箱外部的压力气瓶连接，用于将压力容器内的含有全氟异丁腈混合气体抽出；

36、还包括充气装置，充气装置设置在压力容器上，并通过气管与温度控制箱外部的真空泵连接，用于向压力容器内充入含有全氟异丁腈混合气体。

37、作为含有全氟异丁腈混合气体的露点温度测量系统的一种优选方案，其中：

38、还包括数据采集/模式转化模块，所述数据采集/模式转化模块用于接收气压传感器和温度传感器的初始信号，并将其转换为数字信号。

39、第三方面，本发明实施例提供了一种计算设备，包括：

40、存储器和处理器；

41、所述存储器用于存储计算机可执行指令，所述处理器用于执行所述计算机可执行指令，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如本发明任一实施例所述的含有全氟异丁腈混合气体的露点温度测量方法。

42、第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被处理器执行时实现所述的含有全氟异丁腈混合气体的露点温度测量方法。

43、本发明的有益效果：本发明的含有全氟异丁腈混合气体的露点温度测量系统通过将压力容器设置在温度控制箱内部，便于精确控制压力容器内的温度，模拟实际运行条件下的温度变化，并在压力容器上设置气压传感器和温度传感器，使系统能够精确控制压力容器内部的温度和压力条件，压力容器内部设置的风扇促进了含有全氟异丁腈混合气体的充分混合，确保了在测量过程中气体成分的均匀性，从而提高了测量结果的准确性和可靠性，该系统集成了压力容器、气压传感器、温度传感器和风扇等多种组件，形成了一个完整的露点温度测量平台，不仅简化了实验流程，还提高了实验效率以及测量准确性；进一步的，labview程序接收经数据采集/模式转换模块处理后的数字信号，并存储和分析数字信号，实现了数据的自动化处理；本发明的含有全氟异丁腈混合气体的露点温度测量方法不需要使用气相色谱仪即能够测定含有全氟异丁腈混合气体的露点温度，简化了测量流程，降低了成本和操作难度，同时通过逐步降低压力容器内含有全氟异丁腈混合气体温度的方法，模拟了全氟异丁腈混合气体电力设备在经历运行温度下降的过程中露点气压的变化过程，有助于预测和评估实际应用中的性能。