本實用新型屬于低溫地區(qū)混合絕緣氣體高壓開關(guān)設(shè)備檢修技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種移動式六氟化硫和四氟化碳混合氣體快速回收補氣裝置。
背景技術(shù)：
六氟化硫（SF6）氣體是一種化學(xué)性能十分穩(wěn)定的氣體，作為一種優(yōu)良的絕緣和滅弧介質(zhì)，被廣泛地應(yīng)用于各種電氣設(shè)備中。為保證SF6電氣設(shè)備的正常運行，設(shè)備內(nèi)密封的SF6氣體需要保持一定的壓力，而SF6氣體的運行特性受環(huán)境溫度變化的影響明顯。在我國北方及一些高原地區(qū)，冬季會經(jīng)常出現(xiàn)－40℃以下的極端低溫，在低溫條件下SF6電氣設(shè)備內(nèi)的SF6氣體密度將逐漸減小，部分SF6氣體由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，使得SF6電氣設(shè)備內(nèi)的氣體壓力降低，嚴(yán)重影響設(shè)備正常運行。
為解決SF6電氣設(shè)備中SF6氣體在低溫環(huán)境下的液化的問題，在我國北方寒冷地區(qū)多采用六氟化硫和四氟化碳（SF6/CF4）混合絕緣氣體替代純SF6氣體，SF6/CF4混合絕緣氣體可以在低溫環(huán)境下不發(fā)生液化，目前混合絕緣氣體已在我國低溫地區(qū)的電氣設(shè)備中大量使用。
在設(shè)備長期運行過程中，由于設(shè)備運行環(huán)境、設(shè)備制造質(zhì)量以及原件損壞或老化等原因，混合絕緣氣體電氣開關(guān)需要停電檢修，而檢修時混合氣體的回收儲存一直是困擾檢修人員較長時間的難題。目前我國混合絕緣氣體回收方面采用的仍是通過SF6回收裝置回收儲存混合氣體（SF6/ CF4），由于混合絕緣氣體中SF6和CF4的性質(zhì)，難以液化，因此需要較多的鋼瓶或大容積容器來儲存氣體。故而低溫環(huán)境下混合絕緣氣體的快速回收存儲技術(shù)成為目前電氣設(shè)備氣體回收領(lǐng)域亟需解決的課題。
由于設(shè)備制造質(zhì)量、安裝工藝、密封元件老化、充氣壓力等原因，SF6電氣設(shè)備運行時設(shè)備里的SF6氣體的泄漏是難以避免的，這就造成設(shè)備內(nèi)氣體壓力降低，影響設(shè)備正常運行，因此當(dāng)SF6電氣設(shè)備運行一段時間后，需要進行補氣。
隨著我國混合絕緣氣體電氣設(shè)備使用量的增加，低溫環(huán)境條件下混合絕緣氣體電氣設(shè)備的補氣技術(shù)變得越來越重要。目前，我國常見的SF6混合絕緣氣體的補氣多是采用分壓法單獨補氣，既增加了連接電氣設(shè)備補氣的次數(shù)，也難以通過分壓力準(zhǔn)確控制兩種氣體混合的比例，給混合絕緣氣體電氣設(shè)備的補氣帶來困難。因此，低溫環(huán)境下混合絕緣氣體的精確混合補氣技術(shù)成為目前電氣設(shè)備補氣領(lǐng)域亟需解決的課題。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本實用新型為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種移動式六氟化硫和四氟化碳混合氣體快速回收補氣裝置，該裝置不僅能夠回收混合氣體，而且可以對混合氣體進行分離，將濃度提高后的SF6和CF4分別通過專用壓充系統(tǒng)，回收至鋼瓶儲存，提高混合絕緣氣體在鋼瓶中的儲氣量；而且該裝置還可以通過配置的補氣系統(tǒng)，配置所需比例的氣體充入混合絕緣電氣設(shè)備中。
為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用如下技術(shù)方案：移動式六氟化硫和四氟化碳混合氣體快速回收補氣裝置，包括混合氣體回收系統(tǒng)、混合氣體分離系統(tǒng)、制冷機組16、六氟化硫?qū)Ｓ脡撼湎到y(tǒng)、四氟化碳專用壓充系統(tǒng)、混合氣體配氣充氣系統(tǒng)和抽真空系統(tǒng)，混合氣體回收系統(tǒng)的出氣口與混合氣體分離系統(tǒng)的進氣口連接，混合氣體分離系統(tǒng)的出氣口與四氟化碳專用壓充系統(tǒng)的進氣口連接，混合氣體分離系統(tǒng)的出液口與六氟化硫?qū)Ｓ脡撼湎到y(tǒng)的進液口連接，抽真空系統(tǒng)的抽氣口分別與混合氣體回收系統(tǒng)、六氟化硫?qū)Ｓ脡撼湎到y(tǒng)、四氟化碳專用壓充系統(tǒng)和混合氣體配氣充氣系統(tǒng)連接，制冷機組16的制冷輸出口分別與混合氣體回收系統(tǒng)、混合氣體分離系統(tǒng)和四氟化碳專用壓充系統(tǒng)連接。
混合氣體回收系統(tǒng)包括第一高壓管1，第一高壓管1的進氣口設(shè)有混合進氣自封快速接頭2，第一高壓管1上沿混合氣體氣流方向依次設(shè)有第一電磁閥V1、第一手動常開閥C1、第一分子篩3、第一分子篩4、無油壓縮機5、第一單向閥6、第一冷熱交換器7和混合出氣自封快速接頭8；第一電磁閥V1的進口和出口之間的第一高壓管1上連接有增壓高壓管9，增壓高壓管9上沿混合氣體氣流方向依次設(shè)有第二電磁閥V2、真空壓縮機10和第二單向閥11；制冷機組16的制冷輸出口與第一冷熱交換器7連接。
混合氣體分離系統(tǒng)包括混合分離高壓管12和氣體分離罐13，混合分離高壓管12的進氣口連接在第一冷熱交換器7和混合出氣自封快速接頭8之間的第一高壓管1上，混合分離高壓管12的出氣口與氣體分離罐13的進氣口連接，混合分離高壓管12上設(shè)有第三電磁閥V3，氣體分離罐13底部設(shè)有液位計14，氣體分離罐13頂部設(shè)有六氟化硫純度儀15；制冷機組16的制冷輸出口與氣體分離罐13連接。
四氟化碳專用壓充系統(tǒng)包括第二高壓管20，第二高壓管20的進氣口與氣體分離罐13頂部連接，第二高壓管20的出氣口設(shè)有四氟化碳出氣自封快速接頭21，第二高壓管20上沿進氣口到出氣口方向依次設(shè)有第四電磁閥V4、高壓壓縮機22和第二冷熱交換器23；制冷機組16的制冷輸出口與第二冷熱交換器23連接。
六氟化硫?qū)Ｓ脡撼湎到y(tǒng)包括第三高壓管17，第三高壓管17的進液口與氣體分離罐13底部連接，第三高壓管17的出氣口設(shè)有六氟化硫出氣自封快速接頭18，第三高壓管17上沿進液口到出氣口方向依次設(shè)有第五電磁閥V5、液態(tài)灌裝機19和第六電磁閥V6。
混合氣體配氣充氣系統(tǒng)包括配氣充氣高壓管24、四氟化碳配氣自封快速接頭25和六氟化硫配氣自封快速接頭26，配氣充氣高壓管24的充氣口設(shè)有充氣自封快速接頭27，配氣充氣高壓管24上由進氣口到出氣口依次設(shè)有配氣儀28、緩存罐29、電磁比例調(diào)節(jié)閥D1、第七電磁閥V7、低壓壓縮機30和第三單向閥31；四氟化碳配氣自封快速接頭25和六氟化硫配氣自封快速接頭26分別與配氣儀28的進氣口連接。
抽真空系統(tǒng)包括抽真空主管33，抽真空主管33的兩端分別與真空泵32和外界抽真空自封快速接頭34連接，抽真空主管33上設(shè)有第八電磁閥V8；抽真空主管33與增壓高壓管9之間通過第一抽真空管35連接，第一抽真空管35上設(shè)有第九電磁閥V9；抽真空主管33與配氣充氣高壓管24之間通過第二抽真空管36連接，第二抽真空管36上設(shè)有第十電磁閥V10；抽真空主管33與第三高壓管17之間通過第三抽真空管37連接，第三抽真空管37上設(shè)有第十一電磁閥V11；第二高壓管20與第三高壓管17之間通過第四抽真空管38連接，第四抽真空管38上設(shè)有第十二電磁閥V12。
采用上述技術(shù)方案，混合絕緣電氣設(shè)備檢修時，混合絕緣氣體六氟化硫和四氟化碳（SF6/CF4）通過專用的混合氣體回收系統(tǒng)回收，第一分子篩和第一分子篩干燥過濾混合絕緣氣體中的水分和分解產(chǎn)物等雜質(zhì)。真空壓縮機用于負壓回收，減少混合絕緣氣體殘留；真空壓縮機的進氣口設(shè)有粉塵絮狀物過濾器，粉塵絮狀物過濾器采用精密濾芯，過濾粉塵和固態(tài)顆粒，過濾精度≤1μm，可防止粉塵和固態(tài)顆粒進入真空壓縮機，延長設(shè)備使用壽命；采用分子篩吸附原理處理混合氣體中的分解產(chǎn)物、水分、礦物油等雜質(zhì)；然后通過無油壓縮機，將干燥過濾后的氣體回收至混合氣體分離系統(tǒng)中。
回收后的SF6/CF4混合氣體中不僅有SF6氣體及混合氣體分解產(chǎn)物，還有大量的CF4，混合絕緣氣體中的分解物、水分以及粉塵等雜質(zhì)通過混合氣體回收系統(tǒng)過濾除去，剩下的氣體為SF6 和CF4混合氣體（SF6與CF4氣體等質(zhì)量混合），由于CF4不易液化（CF4的臨界壓力為3739kPa，臨界溫度為-45.6℃；SF6的臨界溫度為45.55℃，臨界溫度為3759kPa），因此在混合氣體分離系統(tǒng)中可通過低溫精餾方法將SF6液化，與CF4進行分離。
氣體分離罐中安裝有液位計，可以準(zhǔn)確清晰測量SF6氣體在氣體分離罐中的液位，根據(jù)液位判斷是否啟動六氟化硫?qū)Ｓ脡撼湎到y(tǒng)，將液態(tài)SF6灌裝至儲罐中。在整個氣體灌裝過程中，氣體分離罐持續(xù)工作。當(dāng)停止SF6灌裝后，通過分離塔頂部SF6純度儀測量SF6純度，根據(jù)SF6純度判斷是否啟動CF4壓充系統(tǒng)，CF4壓充采用專用高壓壓縮機，通過高壓低溫的方式將CF4壓充至鋼瓶中。
通過上述步驟的處理，保證回收后的SF6濃度在98%以上，CF4濃度在90%以上，將氣體分離并充至鋼瓶，不僅可減少現(xiàn)場混合氣體回收對容器的大量需求，而且分離后的氣體也便于后期的回收凈化再生，達到再利用標(biāo)準(zhǔn)。
當(dāng)設(shè)備檢修完畢后，需充氣時，充氣自封快速接頭與混合絕緣電氣的進氣口連接，首先通過抽真空系統(tǒng)對混合氣體配氣充氣系統(tǒng)進行抽真空，然后將氣瓶接至四氟化碳配氣自封快速接頭和六氟化硫配氣自封快速接頭處，通過動態(tài)配氣儀進行配置所需比例的混合絕緣氣體，然后通過電磁比例調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)氣體流量，最后通過低壓壓縮機將氣體充至混合絕緣電氣中，低壓壓縮機壓力可根據(jù)客戶要求進行設(shè)置，可安全高效的完成混合絕緣電氣設(shè)備補氣工作。
綜上所述，本實用新型實現(xiàn)了混合絕緣氣體的現(xiàn)場快速回收，混合氣體的簡單分離，分離后氣體的儲存，以及現(xiàn)場高精動態(tài)配氣補氣的功能；本實用新型回收儲存前進行的SF6與CF4分離技術(shù)，和CF4專用高壓壓縮機，會減小氣體儲存容積（相較不分離CF4，利用通常使用的SF6回收裝置回收，其儲存所需容積將減小75%）；通過混合氣體配氣充氣系統(tǒng)進行補氣，不僅可以快速高效準(zhǔn)確的配置所需比例的氣體，也彌補了通常用分壓補氣法在準(zhǔn)確度以及效率上的不足。
附圖說明
圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型的移動式六氟化硫和四氟化碳混合氣體快速回收補氣裝置，包括混合氣體回收系統(tǒng)、混合氣體分離系統(tǒng)、制冷機組16、六氟化硫?qū)Ｓ脡撼湎到y(tǒng)、四氟化碳專用壓充系統(tǒng)、混合氣體配氣充氣系統(tǒng)和抽真空系統(tǒng)，混合氣體回收系統(tǒng)的出氣口與混合氣體分離系統(tǒng)的進氣口連接，混合氣體分離系統(tǒng)的出氣口與四氟化碳專用壓充系統(tǒng)的進氣口連接，混合氣體分離系統(tǒng)的出液口與六氟化硫?qū)Ｓ脡撼湎到y(tǒng)的進液口連接，抽真空系統(tǒng)的抽氣口分別與混合氣體回收系統(tǒng)、六氟化硫?qū)Ｓ脡撼湎到y(tǒng)、四氟化碳專用壓充系統(tǒng)和混合氣體配氣充氣系統(tǒng)連接，制冷機組16的制冷輸出口分別與混合氣體回收系統(tǒng)、混合氣體分離系統(tǒng)和四氟化碳專用壓充系統(tǒng)連接。
混合氣體回收系統(tǒng)包括第一高壓管1，第一高壓管1的進氣口設(shè)有混合進氣自封快速接頭2，第一高壓管1上沿混合氣體氣流方向依次設(shè)有第一電磁閥V1、第一手動常開閥C1、第一分子篩3、第一分子篩4、無油壓縮機5、第一單向閥6、第一冷熱交換器7和混合出氣自封快速接頭8；第一電磁閥V1的進口和出口之間的第一高壓管1上連接有增壓高壓管9，增壓高壓管9上沿混合氣體氣流方向依次設(shè)有第二電磁閥V2、真空壓縮機10和第二單向閥11；制冷機組16的制冷輸出口與第一冷熱交換器7連接。
混合氣體分離系統(tǒng)包括混合分離高壓管12和氣體分離罐13，混合分離高壓管12的進氣口連接在第一冷熱交換器7和混合出氣自封快速接頭8之間的第一高壓管1上，混合分離高壓管12的出氣口與氣體分離罐13的進氣口連接，混合分離高壓管12上設(shè)有第三電磁閥V3，氣體分離罐13底部設(shè)有液位計14，氣體分離罐13頂部設(shè)有六氟化硫純度儀15；制冷機組16的制冷輸出口與氣體分離罐13連接。
四氟化碳專用壓充系統(tǒng)包括第二高壓管20，第二高壓管20的進氣口與氣體分離罐13頂部連接，第二高壓管20的出氣口設(shè)有四氟化碳出氣自封快速接頭21，第二高壓管20上沿進氣口到出氣口方向依次設(shè)有第四電磁閥V4、高壓壓縮機22和第二冷熱交換器23；制冷機組16的制冷輸出口與第二冷熱交換器23連接。
六氟化硫?qū)Ｓ脡撼湎到y(tǒng)包括第三高壓管17，第三高壓管17的進液口與氣體分離罐13底部連接，第三高壓管17的出氣口設(shè)有六氟化硫出氣自封快速接頭18，第三高壓管17上沿進液口到出氣口方向依次設(shè)有第五電磁閥V5、液態(tài)灌裝機19和第六電磁閥V6。
混合氣體配氣充氣系統(tǒng)包括配氣充氣高壓管24、四氟化碳配氣自封快速接頭25和六氟化硫配氣自封快速接頭26，配氣充氣高壓管24的充氣口設(shè)有充氣自封快速接頭27，配氣充氣高壓管24上由進氣口到出氣口依次設(shè)有配氣儀28、緩存罐29、電磁比例調(diào)節(jié)閥D1、第七電磁閥V7、低壓壓縮機30和第三單向閥31；四氟化碳配氣自封快速接頭25和六氟化硫配氣自封快速接頭26分別與配氣儀28的進氣口連接。
抽真空系統(tǒng)包括抽真空主管33，抽真空主管33的兩端分別與真空泵32和外界抽真空自封快速接頭34連接，抽真空主管33上設(shè)有第八電磁閥V8；抽真空主管33與增壓高壓管9之間通過第一抽真空管35連接，第一抽真空管35上設(shè)有第九電磁閥V9；抽真空主管33與配氣充氣高壓管24之間通過第二抽真空管36連接，第二抽真空管36上設(shè)有第十電磁閥V10；抽真空主管33與第三高壓管17之間通過第三抽真空管37連接，第三抽真空管37上設(shè)有第十一電磁閥V11；第二高壓管20與第三高壓管17之間通過第四抽真空管38連接，第四抽真空管38上設(shè)有第十二電磁閥V12。
下面按照各個功能詳細介紹本實用新型的具體操作過程。
（一）混合絕緣氣體回收流程：將混合進氣自封快速接頭2與混合絕緣電氣設(shè)備連接，關(guān)閉第二電磁閥V2，開啟第一電磁閥V1和第三電磁閥V3，無油壓縮機5開啟，混合氣體經(jīng)第一高壓管1上的第一分子篩3、第二分子篩4、無油壓縮機5、第一冷熱交換器7進入混合氣體分離系統(tǒng)；當(dāng)混合絕緣電氣設(shè)備氣室中氣體壓力低于0.1MPa時，第二電磁閥V2開啟，第一電磁閥V1關(guān)閉，在真空壓縮機10的作用下，混合氣體經(jīng)增壓高壓管9進入氣體分離罐13；氣體進入氣體分離罐13后，通過機械制冷深度精餾，將SF6液化并與SF6分離。
若直接回收混合絕緣氣體，可將第三電磁閥V3關(guān)閉，混合出氣自封快速接頭8與混合氣鋼瓶連接，就可將混合絕緣氣體直接回收。
（二）混合絕緣氣體分離流程：氣體進入氣體分離罐13后，采用機械制冷深度精餾原理，將氣體分離罐13溫度降至-15℃～-10℃，壓力高于1.0MPa，由于SF6氣體與CF4氣體液態(tài)點不同，此時SF6氣體液化，CF4仍然為氣態(tài)，SF6通過填料后富集于氣體分離罐13底部，可通過液位計14觀察SF6液位高度。
（三）SF6壓充灌裝流程：混合絕緣氣體在氣體分離罐13分離后，SF6大部分以液態(tài)形式富集于氣體分離罐13底部，CF4以氣態(tài)的形式富集于氣體分離罐13頂部。SF6以液態(tài)形式由氣體分離罐13底部出，六氟化硫出氣自封快速接頭18與SF6鋼瓶進氣口連接，開啟液態(tài)灌裝機19，開啟第五電磁閥V5，SF6經(jīng)第三高壓管17直接以液態(tài)形式灌裝儲存。
（四）CF4壓充灌裝流程：四氟化碳出氣自封快速接頭21與CF4鋼瓶的進氣口連接，CF4富集于氣體分離罐13頂部，通過氣體分離罐13頂部安裝的六氟化硫純度儀15可以檢測CF4氣體中SF6含量，SF6濃度低于10%時，開啟高壓壓縮機22和第四電磁閥V4，CF4氣體由第二高壓管20抽出，在高壓壓縮機22（三級壓縮，壓力可達10MPa）的作用下以及第二冷熱交換器23（降低CF4氣體溫度）后儲存到鋼瓶或儲存容器，將CF4氣體高壓壓縮儲存，氣體儲存量可達25～30kg（與CF4新氣一致）。
（五）混合氣體充氣流程：當(dāng)混合絕緣電氣設(shè)備由于檢修或泄漏等情況需要充氣時，首先需要抽真空，開啟真空泵32，打開第八電磁閥V8、第七電磁閥V7和第十電磁閥V10，對混合氣體配氣充氣系統(tǒng)等抽真空，避免殘留氣體影響配氣準(zhǔn)確度。若氣室為真空氣室，則直接將SF6氣源接六氟化硫配氣自封快速接頭26，CF4氣源接四氟化碳配氣自封快速接頭25，設(shè)定需要氣體比例，然后通過配氣儀28配氣，配制的氣體在緩存罐29儲存，通過電磁比例調(diào)節(jié)閥D1調(diào)節(jié)流量，再經(jīng)低壓壓縮機30（最高壓力為0.65～0.7MPa，可根據(jù)所需壓力，設(shè)定壓力開關(guān)報警值，避免壓力過大，沖擊開關(guān)氣室），進入混合絕緣氣體電氣設(shè)備氣室。若氣室中有氣體，僅需要補充壓力，則需要檢測氣室中混合氣體比例，然后通過配氣設(shè)備計算所需配制的SF6和CF4濃度，并設(shè)定參數(shù)后，直接配氣，后面補氣流程與上述真空氣室補氣流程一致。
（六）對混合氣體回收系統(tǒng)、六氟化硫?qū)Ｓ脡撼湎到y(tǒng)和四氟化碳專用壓充系統(tǒng)抽真空流程：（1）、關(guān)閉第九電磁閥V9、第十電磁閥V10和第十二電磁閥V12，打開第八電磁閥V8和第十一電磁閥V11，開啟真空泵32，即可對六氟化硫?qū)Ｓ脡撼湎到y(tǒng)抽真空；（2）、關(guān)閉第十電磁閥V10、第十一電磁閥V11和第十二電磁閥V12，打開第八電磁閥V8和第九電磁閥V9，開啟真空泵32，即可對混合氣體回收系統(tǒng)抽真空；（2）、關(guān)閉第九電磁閥V9、第六電磁閥V6、第十電磁閥V10，打開第八電磁閥V8、第十一電磁閥V11和第十二電磁閥V12，開啟真空泵32，即可對四氟化碳專用壓充系統(tǒng)抽真空。
以上實施例僅用以說明而非限制本實用新型的技術(shù)方案，盡管參照上述實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：依然可以對本實用新型進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型的精神和范圍的任何修改或局部替換，其均應(yīng)涵蓋在本實用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。