CN101804284A - 带有过程自适应节能控制功能的管道干燥设备 - Google Patents

Abstract

一种带有过程自适应节能控制功能的管道干燥设备，它主要包括有两个由多组管路和控制阀门相接在一起、可切换并互为干燥和再生的吸附塔，所述的多组管路上设置有多个、至少包括压力、温度、流量传感器，并且所述的传感器与主要由单片机构成的、内置有数据库和规则库的PLC相连，所述的PLC与分别与分别控制各管路的控制阀门相连接；所述的流量传感器为一流量计，所述的压力传感器为一压力变送器，还包括有一露点仪，所述的流量计、压力变送器、露点仪以及温度传感器布置在各自的管路中在线采集运行中的状态，并转化为电信号传送至相连的PLC中；它实现了在保证高质量气体稳定供应下，使单位再生气的消耗更低，能耗降低；特别是在低负载工况时，用户需气量减小时，该控制方法能优化系统的吞吐量，自动延长吸附塔工作时间，同时停止再生塔再生，使设备在低功能耗运行，最大限度地降低了再生能耗。

Description

带有过程自适应节能控制功能的管道干燥设备

技术领域

本发明涉及的是一种具有自动调控功能的管道干燥设备，属于一种吸附再生干燥设备。

背景技术

近年来，随着PSA空分与净化技术的快速发展和空分与净化设备的普遍应用，成品气单产综合能耗已成为评价产品性能的重要参数，在保证成品气质量稳定的同时，最大限度降低能耗，已成为PSA空分与净化技术的发展方向和最求的目标。从净化技术原理和实践经验得知，影响产品性能和单位能耗的主要因素是分子筛的动态吸附量，再生效率，设备结构和管路设计以及设备负载。吸附剂的动态吸附量主要取决于吸附剂床层高度，吸附温度，原料气湿度，工作压力和气体流速等环境因素。吸附再生程度主要取决于再生气体温度和干燥度等因素。设备负载取决于用户需气量。显然，上述这些参数都是具有时变性和随机性的动态变量，由于工作塔体积大，许多参数都具有较大的迟滞性，相互之间存在着互相耦合依赖关系。而目前普遍采用的变压吸附常规控制法，PSA工艺过程中吸附，均压和再生等时间参数是人工事先预置的，动态响应慢，达不到既要连续产出高质量气体又节约能源的目的。比如，在低负载工况下，用户需气量降低了，设备的再生气量并没有改变，而控制器无法自动宽量程匹配调节，浪费了能源。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种采用过程自适应控制法，实现了在保证高质量气体稳定供应下，使单位再生气消耗更低，降低能耗的带有过程自适应节能控制功能的管道干燥设备。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，它主要包括有两个由多组管路和控制阀门相接在一起、可切换并互为干燥和再生的吸附塔，所述的多组管路上设置有多个、至少包括压力、温度、流量传感器，并且所述的传感器与主要由单片机构成的、内置有数据库和规则库的PLC相连，所述的PLC与分别与分别控制各管路的控制阀门相连接。

所述的流量传感器为一流量计，所述的压力传感器为一压力变送器，还包括有一露点仪，所述的流量计、压力变送器、露点仪以及温度传感器布置在各自的管路中在线采集运行中的状态，并转化为电信号传送至相连的PLC中。

本发明采用过程自适应控制法，实现了在保证高质量气体稳定供应下，使单位再生气的消耗更低，能耗降低；特别是在低负载工况时，用户需气量减小时，该控制方法能优化系统的吞吐量，自动延长吸附塔工作时间，同时停止再生塔再生，使设备在低功能耗运行，因此最大限度的降低了再生能耗。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明所述的电器原理结构图。

图3是本发明的控制原理框图。

图4是本发明的所述的自动调整范围示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作详细的介绍：本发明主要包括有两个由多组管路和控制阀门相接在一起、可切换并互为干燥和再生的吸附塔A、B，所述的多组管路上设置有多个、至少包括压力、温度、流量传感器，并且所述的传感器与主要由单片机构成的、内置有数据库和规则库的PLC相连，所述的PLC与分别与分别控制各管路的控制阀门相连接。

所述的流量传感器为一流量计，所述的压力传感器为一压力变送器，还包括有一露点仪，所述的流量计、压力变送器、露点仪以及温度传感器布置在各自的管路中在线采集运行中的状态，并转化为电信号传送至相连的PLC中。

图1所示，从管道干燥器11相应的管路段采集信息如压力，温度，流量等传送到PLC进行处理，经数据库和规则库推理出并发出相应的指令，控制电磁阀的动作，再经电磁阀控制相应阀门的开或关，来完成设备自动调节，使管道干燥设备具有了过程自适应的功能，是一种节能的设备。如当设备低负载运行时，则需调小再生气气量，在常规设备中则需人为的去调节手动阀，同时也不能准确的调到合理的需气量，而有了过程自适应装置，设备在再生管路中增加一气动阀(CV-07)(或自动流量调节阀)即可根据设备负载情况进行调整，控制气动阀(CV-07)开启或关闭的时间，间接的来控制设备再生所需的的气体。

图2所示，有如下标示：1.空气开关  2.保险丝  3.电磁阀  4.单片机  5.显示屏  6.流量计  7.露点仪  8.压力变送器  9.温度传感器  10.操作面板。

设备运行时，由流量计6、露点仪7、压力变送器8、温度传感器9在线采集运行中的状况，并转化为电信号传送到单片机进行处理，有单片机中的数据库和规则库中已储存的数据进行推理，做出相应的控制命令，把信号传送到相应的电磁阀，使其做出动作，控制对应的气动阀的开或关，从而使设备处于实时监控的状态，并有效的调节设备的运行状态，达到了设备自适应节能控制，能连续产出高质量气体的同时又达到节省能源的目的。

本发明屏弃了常规的“循环周期运行机制”，采用依据成品气质量参数控制的“分区时段运行机制”。管道干燥设备设备通常配备两个以上的吸附塔，工作中每个塔分别处于干燥，再生和均压阶段，每个塔不同状况下的工作时间既独立又互相关联。我们可以把这种依赖关系形象的表达为一种函数关系，即

TRUN＝f(Qi，T se t)

式中，TRUN为某个反应塔实际运行时段：Qi为成品气质量参数，主要有成品气露点温度，纯度，压力和流量等；T se t为操作人员设置的时段值，一般情况f(Qi，T se t)数字表达式相当复杂，所以在实际工作中把它离散化处理，成为表格控制函数。

本发明所述的控制法(器)实质是基于人们对受控对象和控制规律的各种知识进行智能化设计。通过综合利用开关控制和模糊控制的特点，在线实时检测各种体统质量参数，并根据系统调节过程中偏差大小和变化趋势进行自动调节，使控制器具有较强的自适应能力，获得了较好的动静态性能；控制框图见图3所示。

本发明所述数据库中储存的内容有：用户设置的系统性能指标，系统限定参数(偏差范围，上下限值等)控制器调节规则的初始值，实际输入，输出数据及历史数据。规则库中储存两类内容：第一，为了延长设备使用寿命和系统运行均衡性，根据实践经验总结出的规则，(1)气体反应塔吸附时段不得超过最长允许时间，否则转塔；(2)对某一反应塔的运行时段作单向性(延长)或缩短)调整；(设备从允许的最短时段开始运行，以便在逐步调整中较快到达最佳运行状态。第二，设计者建立的一套适合于步同情况的控制规则，主要是根据系统输出与设定值的偏差范围，如何对控制参数进行合适的选择与调节。以成品气露点温度为例，其余类推。设定露点温度额度值问tsdew，温度度为2℃，即要求成品气露点温度tdew自动调整在设定值tsdew和tdew-2℃范围内，见图4所示。系统分三种情况对控制参数进行调整：

(1)当tdew≥tsdew，即成品气露点达不到设定要求时，系统各工作时段时间按比例减少，提高系统响应速度。

(2)当tsdew＞tdew≥(tsdew-2℃)时，系统维持当前各时段时间不变，稳定系统状态。

(3)当tsdew＜tsdew-2℃时，系统自动延长吸附塔在线时间，停止再生塔再生(和加热)时间，系统进入节能运行状态。

Claims (2)

1.一种带有过程自适应节能控制功能的管道干燥设备，它主要包括有两个由多组管路和控制阀门相接在一起、可切换并互为干燥和再生的吸附塔，其特征在于所述的多组管路上设置有多个、至少包括压力、温度、流量传感器，并且所述的传感器与主要由单片机构成的、内置有数据库和规则库的PLC相连，所述的PLC与分别与分别控制各管路的控制阀门相连接。

2.根据权利要求1所述的带有过程自适应节能控制功能的管道干燥设备，其特征在于所述的流量传感器为一流量计，所述的压力传感器为一压力变送器，还包括有一露点仪，所述的流量计、压力变送器、露点仪以及温度传感器布置在各自的、在线采集运行中的状态并转化为电信号传送至相连PLC中的管路中。

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