技术领域
[0001] 本
发明属于保护气混合配比领域，具体涉及一种高纯气体保护气自动配比系统。
背景技术
[0002] 氢氮混合气是一种重要的低成本保护气，在
冶金、
电子、化工等行业中有着重要应用，随着产品
质量的要求越来越高，作为提供氢氮保护气的配比系统，对其调节
精度、自动化性能的要求也越来越高。
[0003] 早期的氢氮保护气配比系统中，对于氢气比例等参数的调节操作，均是在经验下进行的简单机械式调节。后来开始出现对单一参数进行调节的半自动配比系统，主要是针对氢气流量的自动控制。随后又出现了全自动配比装置，可以对配比工艺过程中的起炉、加氢、取样等过程进行系统化控制的。目前的全自动配比装置，对气体纯度的要求不高，虽然在调节精度、系统安全性等方面比以往的机械和半自动装置要好，但主要应用的是普氢和普氮，系统的调节精度不能满足高纯气体的要求。另外，由于调节精度相对较低，通常无法实现低氢和高氢状态下氢气的有效切断，系统安全性较差，不能满足高质量产品的要求。
[0004] 因此，急需一种针对高纯气体的全自动保护气配比系统，使系统的调节精度、安全性等方面可满足高纯气体的要求，且能够实现低氢和高氢状态下氢气的有效切断。
发明内容
[0005] 本发明的目的是针对现有保护气自动配比系统存在的不足，提供一种高纯气体保护气自动配比系统，使系统的调节精度、安全性等方面可满足高品质的要求，且能够实现低氢和高氢状态下氢气的有效切断。
[0006] 本发明提供了如下的技术方案：
[0007] 一种高纯气体保护气自动配比系统，包括气体混合系统，所述气体混合系统包括卧式混合罐，所述卧式混合罐上方依次设有第一氮气入口、第一氢气入口、第一保护气出口、第二保护气出口、第二氢气入口和第二氮气入口，所述第一氢气入口和所述第二氢气入口分别连接有氢气输入调节系统，所述第一氮气入口和所述第二氮气入口分别连接有氮气输入调节系统，所述第一保护气出口和所述第二保护气出口分别连接有保护气输出系统。
[0008] 优选的，所述氢气输入调节系统包括沿氢气流动方向依次设置的第一氢气压
力传感器、第一氢气球
阀、氢气切断阀、氢气压力调节阀、第二氢气
压力传感器、第二氢气
球阀、氢气质量流量
控制阀、第三氢气球阀及氢气
单向阀，所述第二氢气球阀的进口处与所述第三氢气球阀的出口处之间连接有氢气旁通管，所述氢气旁通管上设有氢气
旁通阀，当流量调节出现问题时，可利用氢气旁通阀进行手动调节，有助于减少因配比系统问题带来的损失。
[0009] 优选的，所述氮气输入调节系统包括沿氮气流动方向依次设置的第一氮气压力传感器、第一氮气球阀、氮气切断阀、氮气压力调节阀、第二氮气压力传感器、氮气涡街流量计、第二氮气球阀、氮气流量计调节阀、第三氮气球阀及氮气单向阀，所述第二氮气球阀的进口处与所述第三氮气球阀的出口处之间连接有氮气旁通管，所述氮气旁通管上设有氮气旁通阀，当流量调节出现问题时，可利用氮气旁通阀进行手动调节，有助于减少因配比系统问题带来的损失。
[0010] 优选的，所述保护气输出系统包括沿保护气流动方向依次设置的保护气切断阀、在线检测仪表、保护气压力传感器、保护气涡街流量计和保护气单向阀。
[0011] 优选的，所述氢气质量
流量控制阀分别与所述保护气涡街流量计、所述在线检测仪表相互通信。
[0012] 优选的，所述氮气流量计调节阀与所述保护气压力传感器相互通信。
[0013] 优选的，所述卧式混合罐上还设有罐体压力表和罐体压力传感器，所述卧式混合罐下方设有放空阀。
[0014] 优选的，所述卧式混合罐下方还设有支腿。
[0015] 本发明的有益效果是：
[0016] (1)本发明开发了一种高纯气体保护气自动配比系统，该系统通过调节阀、在线检测仪表、涡街流量计、压力传感器等元件的相互配合与连
锁控制，可实现对高纯气体进行有效的精度调节。且通过对系统低氢和高氢浓度的相关设置，当系统工艺中氢气浓度达到上限或下限时，氢气切断阀自动切断，从而保证系统的安全性。
[0017] (2)本发明的系统中分别设有两个氮气输入调节系统和两个氢气输入调节系统，且各系统分开控制，可实现一用一备，当一条管道出现问题时，另一路可快速启用，从而可有效避免因配比系统故障带来的终端产品损失。
[0018] (3)本发明在压力调节阀的前后均设有压力传感器，提高了管路中氢气或氮气流量监测的准确性，进而提高了对高纯气体流量调节的精度，且氮气输入调节系统和氢气输入调节系统中均设置了多个球阀，氢气入口处、氮气入口处和保护气出口处还设置了相应的单向阀，有助于提高该系统的安全性。
附图说明
[0019] 附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成
说明书的一部分，与本发明的
实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
[0020] 图1是本发明的系统组成示意图；
[0021] 图2是本发明的氢气输入调节系统的组成示意图；
[0022] 图3是本发明的氮气输入调节系统的组成示意图；
[0023] 图4是本发明的保护气输出系统的组成示意图。
[0024] 图中的标记为：
[0025] 1、氢气输入调节系统；101、第一氢气压力传感器；102、第一氢气球阀；103、氢气切断阀；104、氢气压力调节阀；105、第二氢气压力传感器；106、第二氢气球阀；107、氢气质量流量控制阀；108、第三氢气球阀；109、氢气单向阀；110、氢气旁通管；111、氢气旁通阀；
[0026] 2、氮气输入调节系统；201、第一氮气压力传感器；202、第一氮气球阀；203、氮气切断阀；204、氮气压力调节阀；205、第二氮气压力传感器；206、氮气涡街流量计；207、第二氮气球阀；208、氮气流量计调节阀；209、第三氮气球阀；210、氮气单向阀；211、氮气旁通管；212、氮气旁通阀；
[0027] 3、气体混合系统；301、卧式混合罐；302、第一氮气入口；303、第一氢气入口；304、第一保护气出口；305、第二保护气出口；306、第二氢气入口；307、第二氮气入口；308、罐体压力表；309、罐体压力传感器；310、放空阀；311、支腿；
[0028] 4、保护气输出系统；41、保护气切断阀；42、在线检测仪表；43、保护气压力传感器；44、保护气涡街流量计；45、保护气球阀；46、保护气单向阀。
具体实施方式
[0029] 如图1至4所示，一种高纯气体保护气自动配比系统，包括气体混合系统3，气体混合系统3包括卧式混合罐301，卧式混合罐301上方依次设有第一氮气入口302、第一氢气入口303、第一保护气出口304、第二保护气出口305、第二氢气入口306和第二氮气入口307，卧式混合罐301上还设有罐体压力表308和罐体压力传感器309，卧式混合罐301下方设有放空阀310及支腿311，第一氢气入口303和第二氢气入口306分别连接有氢气输入调节系统1，第一氮气入口302和第二氮气入口307分别连接有氮气输入调节系统2，第一保护气出口304和第二保护气出口305分别连接有保护气输出系统3。
[0030] 氢气输入调节系统1包括沿氢气流动方向依次设置的第一氢气压力传感器101、第一氢气球阀102、氢气切断阀103、氢气压力调节阀104、第二氢气压力传感器105、第二氢气球阀106、氢气质量流量控制阀107、第三氢气球阀108及氢气单向阀109，第二氢气球阀106的进口处与第三氢气球阀108的出口处之间连接有氢气旁通管110，氢气旁通管110上设有氢气旁通阀111。
[0031] 氮气输入调节系统2包括沿氮气流动方向依次设置的第一氮气压力传感器201、第一氮气球阀202、氮气切断阀203、氮气压力调节阀204、第二氮气压力传感器205、氮气涡街流量计206、第二氮气球阀207、氮气流量计调节阀208、第三氮气球阀209及氮气单向阀210，第二氮气球阀207的进口处与第三氮气球阀209的出口处之间连接有氮气旁通管211，氮气旁通管211上设有氮气旁通阀212。
[0032] 保护气输出系统4包括沿保护气流动方向依次设置的保护气切断阀41、在线检测仪表42、保护气压力传感器43、保护气涡街流量计44、保护气球阀45及保护气单向阀46，氢气质量流量控制阀107分别与保护气涡街流量计44、在线检测仪表42相互通信，氮气流量计调节阀208与保护气压力传感器43相互通信。
[0033] 本发明的使用过程是：在系统进入“加氮”状态时，氮气输入调节系统2中的氮气切断阀203打开，高纯氮气经过氮气压力调节阀204减压调节后，氮气压力维持稳定。该配比系统根据输入的加氮量和压力值要求，通过管路中的氮气流量计调节阀208和保护气压力传感器43的连锁控制，
自动调节氮气管路中氮气流量计调节阀208的阀
门开度，使高纯氮气输送量和输出压力满足使用要求。
[0034] 在系统进入“加氢”状态时，氢气输入调节系统1中的氢气切断阀103打开，高纯氢气经过氢气压力调节阀104减压调节后，氢气压力维持稳定。该配比系统会根据输入的配比保护气流量和氢气含量百分比，自动计算出配比系统中氢气的实际流量，并通过氢气质量流量控制阀107、保护气涡街流量计44和在线检测仪表42的连锁控制，自动调节氢气管路中氢气质量流量控制阀107的阀门开度，使管路中的高纯氢气输送量满足配比保护气的要求。
[0035] 当系统在对氢气流量进行调节的同时，也会根据配比保护气和氢气用量，自动计算出高纯氮气的实际流量，并通过氢气质量流量调节阀107、保护气涡街流量计44和在线检测仪表42的连锁控制，自动调节氮气管路中氮气流量计调节阀208的阀门开度，使系统中的氮气流量满足配比保护气要求。高纯氢气和高纯氮气分别通过各自的入口进入卧式混合罐301中，两种气体在卧式混合罐301中充分混合，形成的配比保护气由保护气输出系统4输送至用气设备。
[0036] 本发明的优势为：可实现对高纯气体进行有效的精度调节，当系统工艺中氢气浓度达到上限或下限时，氢气切断阀103自动切断，从而保证系统的安全性；设置两个氮气输入调节系统2和两个氢气输入调节系统1，且各系统分开控制，可实现一用一备，当一条管道出现问题时，另一路可快速启用，从而可有效避免因配比系统故障带来的终端产品损失；压力调节阀的前后均设有压力传感器，提高了管路中氢气或氮气流量监测的准确性，也提高了对高纯气体流量调节的精度，且氮气输入调节系统和氢气输入调节系统中设置了多个球阀，氢气入口处、氮气入口处和保护气出口处均设置了相应的单向阀，有助于提高该系统的安全性。
[0037] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行
修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
