CN102929235A - 一种双系统氦气回收设备电气控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双系统氦气回收设备电气控制装置，集中显示操作单元向PLC模块组件输入操作参数，PLC模块组件计算操作参数向控制执行电路输出控制信号，控制执行电路控制氦气压缩机执行设备、冷却装置执行设备和干燥净化装置设备工作，氦气压缩机检测元件、冷却装置检测元件和干燥净化装置检测元件分别检测氦气压缩机、冷却装置和干燥净化装置运行参数并输送至PLC模块组件结合操作参数向控制执行电路输出实时控制信号。该装置操作便捷、安全可靠，能对氦气回收设备使用状态实时监控和控制，适应各种环境下使用。

Description

一种双系统氦气回收设备电气控制装置

技术领域

本发明涉及氦气回收领域，具体说是一种双系统氦气回收设备的电气控制装置。

背景技术

氦气是一种稀有资源，我国是氦气资源贫乏国家，氦气价格昂贵，目前大量需要从国外进口，氦气的回收和净化不仅是为了节约资源，从经济角度讲也时非常划算的。

氦气回收设备用来实现氦气的回收和净化功能，主要分为三个工作单元冷却装置、氦气压缩机、干燥净化装置，因为三个工作单元独立购买，以往氦气回收设备电气控制也分为冷却装置电气控制、氦气压缩机电气控制、干燥净化装置电气控制，这样会造成控制柜的数量较多、占用空间大，回收操作烦琐、控制点分散、相互设备间缺少联锁、互锁保护，易引起误操作，环境适应性差。

发明内容

本发明的目的是提供一种集成化控制解决以往氦气回收设备分设备单独控制，控制箱数量多，占用空间大，操作困难、环境适应性差、氦气压缩机启动电流大等缺点的双系统氦气回收设备电气控制装置。

本发明采用的技术方案是：一种双系统氦气回收设备电气控制装置，其特征在于所述电气控制装置包括集中显示操作单元、PLC模块组件、控制执行电路、氦气压缩机、冷却装置和干燥净化装置，集中显示操作单元向PLC模块组件输入操作参数，PLC模块组件计算操作参数向控制执行电路输出控制信号，控制执行电路控制氦气压缩机执行设备、冷却装置执行设备和干燥净化装置设备工作，氦气压缩机检测元件、冷却装置检测元件和干燥净化装置检测元件分别检测氦气压缩机、冷却装置和干燥净化装置运行参数并输送至PLC模块组件结合操作参数向控制执行电路输出实时控制信号。

所述电气控制装置还包括其他显示操作单元，其他显示操作单元与集中显示操作单元相连，或其他操作显示单元与PLC模块组件相连。

所述电气控制装置还包括环控单元执行电路、环控单元执行设备和环控单元检测元件，控制执行电路配电输出环控单元执行电路，环控单元执行电路连接控制环控单元执行设备工作，环控单元检测元件将环境温度、照明检测信号输送至环控单元执行电路和/或PLC模块组件。

所述氦气压缩机执行设备包括氦气压缩机、润滑油加热器、氦气压缩机低温预加热器、注油电机、自动排污电磁阀、排气压力电接点压力表、润滑油压力电接点压力表。

所述氦气压缩机检测元件检测氦气压缩机排气温度、排气压力、润滑油温度、润滑油压力、软启动故障信号以及压缩电机过载信号。

所述冷却装置执行设备包括供液泵、电加热、冷风机、制冷压缩机、切换电磁阀、供液压力电接点压力表。

所述冷却装置检测元件检测冷却装置水箱液位高低信号，供液温度、供液压力、供液流量信号，以及制冷电机过载信号、制冷压缩机高低压故障信号、制冷压缩机超温故障信号。

所述干燥净化装置执行设备为吸附、再生交替运行的两塔、净化排污电磁阀。

所述干燥净化装置检测元件检测干燥净化装置执行设备内加热温度、再生温度信号。

本发明集中显示操作单元用于显示冷却装置、氦气压缩机、干燥净化装置三个工作单元设备工作状态及主要参数的实时显示，对三个单元的执行设备实施控制。

本发明PLC模块组件用于实现冷却装置供液温度、供液压力、供液流量的数据采集；氦气压缩机多级排气温度、多级排气压力、润滑油温度、润滑油压力的数据采集；干燥净化装置加热温度、再生温度的数据采集；以及各电机的过载信号、制冷压缩机高低压故障信号、制冷压缩机超温故障信号、水箱液位高低、氦气压缩机软启动故障信号及各设备运行信号的数据采集。通过对上述信号的采集，在PLC模块组件内部进行运算处理和逻辑控制，将输出结果输出由控制执行电路对各单元执行设备实施控制，其通讯模块可通过软件编程选择RS485、RS422、CAN总线等多种通讯方式。

本发明其他显示操作单元可与集中显示操作单元相连或PLC模块组件相连，可实现多系统氦气回收设备的独立或同步运转，或实现远程遥控操作。

本发明氦气压缩机单元的检测元件主要由排气温度传感器、排气压力传感器、润滑油温度传感器、润滑油压力传感器、排气压力电接点压力表、润滑油压力电接点压力表、注油电机热继电器、氦气压缩机热继电器用于实现其执行设备中氦气压缩机、润滑油加热器、氦气压缩机低温预加热器、注油电机的关键参数数据输入和故障保护功能；配合排气压力电接点压力表、润滑油压力电接点压力表，进一步限定运转压力，提高使用安全系数。

本发明冷却装置单元的检测元件主要由供液温度传感器、供液压力传感器、供液流量传感器、制冷压缩机高低压控制器、制冷压缩机超温保护器、水箱液位开关、供液压力电接点压力表报警信号、供液泵热继电器、冷风机热继电器、制冷压缩机热继电器用于实现其执行设备供液泵、冷风机、制冷压缩机、电加热、切换电磁阀的关键参数数据输入和故障保护功能；配合供液压力电接点压力表，进一步限定供液压力，提高使用安全系数。

本发明干燥净化装置单元的检测元件主要由加热温度传感器、再生温度传感器用于实现其两塔吸附加热温度、再生温度参数数据输入。

本发明环控单元的检测元件主要检测氦气压缩机单元、冷却装置单元、干燥净化装置单元所处环境的空气温度、照明等参数，由环控执行电路的空调控制电路、加热器控制电路、照明控制电路控制环控执行设备空调、加热器、照明装置，并将环境温度检测效果输送至PLC模块组件，以便冷却装置单元确认其执行设备使用冷风机进行强制风冷或使用制冷压缩机进行制冷。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、氦气压缩机的启动控制采用交流电动机软启动器，通过相角控制，限定电动机转矩和启动电流，实现电动机的安全平滑启动，极大地避免了启动时的扭矩冲击，同时使供电网络不会受到如同直接启动时所出现的大启动电流冲击。由集中显示操作单元发出启动和停止的指令，控制氦气压缩机运行，并可对氦气压缩机的多级排气压力和温度、润滑油压力和温度，以及冷却水压力和温度进行跟踪、监测实现超限报警、停机和自动排污清理，压缩机的监测与控制一体化，给操作者使用带来方便；

2、干燥净化装置是根据变压吸附原理进行设计制造的，为双塔结构形式，当压缩空气进入其中一塔吸附时，另一塔同时进行再生操作。在这个程序控制下，系统得到连续供气，通过集中显示操作单元显示干燥、再生氦气温度、氦气纯度及氦气露点温度等关键参数，以及显示两塔吸附、再生、停机的工作状态和每个阶段气动阀门通断状态；净化排污电磁阀设定排污时间和排污时间间隔，可实现定时自动排污；

3、冷却装置通过热交换由冷却水将热量带走，通过集中显示操作单元开关控制供液泵、冷风机、制冷压缩机、电加热等设备起停。在环控检测单元将环境温度反馈至PLC模块组件，根据用户的设定温度值和实际的供液温度值相比较由PLC模块组件选择采用强制风冷或压缩制冷供液温度，环境温度过低情况下自动加热和正常使用情况下，常规风冷和压缩制冷模式相互切换及制冷量的自动能量调节功能，具体有各电机及电气系统短路、过载保护，防冻保护水冷压缩机高低压力保护和超限报警功能。

本发明利用集中显示操作单元设置氦气回收设备工作参数，配合PLC模块组件计算氦气回收设备各单元运行参数，通过控制执行电路一体化对氦气压缩机、冷却装置和干燥净化装置集中控制，无须多单元操作，其操作便捷、安全可靠，能对氦气回收设备使用状态实时监控和控制，适应各种环境下使用。

附图说明

图1为本发明工作原理图。

图中：集中显示与操作单元1，PLC模块组件2，控制执行电路3，冷却装置4，冷却装置执行设备5，冷却装置检测元件6，氦气压缩机7，氦气压缩机执行设备8，氦气压缩机检测元件9，干燥净化装置10，干燥净化装置执行设备11，干燥净化装置检测元件12，环控执行电路13，环控执行设备14，环控检测元件15，其他操作显示单元16。

具体实施方式

    以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1所示，一种双系统氦气回收设备电气控制装置包括集中显示操作单元1、其他显示操作单元16、PLC模块组件2、控制执行电路3、氦气压缩机7、冷却装置4、干燥净化装置10和方舱环控单元。集中显示操作单元1和其他显示操作单元16均连接PLC模块组件2，PLC模块组件2连接控制执行电路3，控制执行电路3分别连接控制氦气压缩机7执行设备8、冷却装置4执行设备6、干燥净化装置10执行设备11和配电输出连接方舱环控单元的环控执行电路13，氦气压缩机7检测元件9检测氦气压缩机7执行设备8运行参数连接PLC模块组件2，冷却装置4检测元件6检测冷却装置4执行设备5运行参数连接PLC模块组件2，干燥净化装置10检测元件12检测干燥净化装置10执行设备11运行参数连接PLC模块组件2；方舱环控单元的环控检测元件15检测氦气回收设备所处方舱环境参数连接环控执行电路13，环控执行电路13连接控制环控执行设备14。

本发明中氦气压缩机单元的检测元件采用排气温度传感器、排气压力传感器、润滑油温度传感器、润滑油压力传感器、排气压力电接点压力表、润滑油压力电接点压力表、注油电机热继电器、氦气压缩机热继电器；冷却装置单元的检测元件采用供液温度传感器、供液压力传感器、供液流量传感器、制冷压缩机高低压控制器、制冷压缩机超温保护器、水箱液位开关、供液压力电接点压力表报警信号、供液泵热继电器、冷风机热继电器、制冷压缩机热继电器；干燥净化装置单元的检测元件采用加热温度传感器、再生温度传感器。

一个完整的氦气回收设备包括均安装于方舱内的氦气压缩机执行设备、冷却装置执行设备和干燥净化装置执行设备。氦气压缩机执行设备包括氦气压缩机、润滑油加热器、氦气压缩机低温预加热器、注油电机、自动排污电磁阀、排气压力电接点压力表、润滑油压力电接点压力表；冷却装置执行设备包括供液泵、电加热、冷风机、制冷压缩机、切换电磁阀、供液压力电接点压力表；干燥净化装置执行设备为吸附、再生交替运行的两塔、净化排污电磁阀。

本发明氦气回收设备的工作过程为：

1、在集中显示操作单元上设置氦气压缩机操作页面、冷却装置操作页面和干燥净化装置操作页面。在氦气压缩机操作页面下操作注油电机开关、氦气压缩机开关、润滑油加热器开关、氦气压缩机低温预加热开关，自动排污开关，通过打开或关闭各设备的开关，可控制相应执行设备的工作状态，通过设定排污间隔时间和排污时间可实现自动定时排污，在润滑油加热器打开情况下，将润滑油温度与设定温度相比较，当温度超过设定温度时，自动关闭润滑油加热器。润滑油加热器与氦气压缩机具有互锁保护、注油电机与氦气压缩机有联锁保护功能；在冷却装置操作页面下操作强制风冷换热或压缩制冷模式切换开关、供液泵开关、冷风机开关、制冷压缩机开关、电加热开关，打开或关闭相应开关，可控制相应执行设备的工作状态；在干燥净化装置操作页面下操作干燥净化装置启动开关、状态复位按钮和自动排污开关。干燥净化装置为一塔工作一塔再生模式，两塔交替运行实现氦气的净化功能；在冷却装置工作单元、氦气压缩机工作单元、干燥净化装置工作单元之间也增加了联锁保护功能，设有供液泵与氦气压缩机联锁，氦气压缩机与干燥净化装置加热器联锁，避免在干燥净化装置没有气源的情况下工作，打破了以往三个单元相互独立，容易误操作、缺少联锁保护的缺点。

2、氦气压缩机启动工作，启动注油电机，注油电机与供液泵联锁，供液泵不运行，注油电机和氦气压缩机不能工作，同时要满足供液流量要不小于供液流量下限报警设定值。打开注油电机开关，注油电机运行，同时氦气压缩机主接触器吸和，为氦气压缩机软启动做好开机准备。注油电机运行10～15s后，依次打开氦气压缩机多级排污阀，然后打开氦气压缩机开关，氦气压缩机开始软启动，软启动10～15s后切换至旁路接触器，转至正常运行，再依次关闭多级排污电磁阀，同时观察多级级排气压力、润滑油压力等是否正常。

如开机过程中出现排气压力高、排气温度高、润滑油温度高、润滑油压力低、氦气压缩机过载、注油电机过载、软启动故障、供液流量过低，氦气压缩机、注油电机停机保护。此外氦气压缩机设有停机保护功能，停机保护时间用户可在参数设定页面里进行设定（经验值5～10min钟，防止氦气压缩机频繁起停工作）。如润滑油温度较低时，用户可打开润滑油加热开关，当满足条件润滑油温度＜润滑油温度设定值-2℃，润滑油加热器运行，直到润滑油温度＞润滑油温度设定值，润滑油加热器停止工作。（润滑油温度设定在氦气压缩机参数设定页面，经验值设定在0℃～5℃）。

3、氦气压缩机启动后，观察干燥净化装置两塔的工作压力，当进气阀压力大于3Mpa时，启动净化装置：A塔工作，B塔再生。

B塔进气阀得电关闭，延迟5秒B塔排气阀得电打开，延迟5秒加热器启动，电加热工作，进入6小时的加热阶段；在加热过程中，若加热温度达到加热阶段温度设定值，电加热停止加热，若加热温度＜加热阶段温度设定值-10℃，电加热工作。如果达到加热时间或者再生温度达到再生温度设定值时，就会进入2小时的吹冷阶段；若在此过程中加热温度低于吹冷阶段温度设定值即启动加热器，待加热温度增至吹冷阶段温度设定值+10℃时，电加热停止工作；吹冷至1小时55分钟时进入5分钟的均压状态，此时B塔排气阀断电关闭。吹冷2小时结束时，B塔进气阀断电打开，转入B塔工作A塔再生。

B塔工作，A塔再生。

A塔进气阀得电关闭，延迟5秒A塔排气阀得电打开，延迟5秒加热器启动，电加热工作，进入6小时的加热阶段；在加热过程中，若加热温度达到加热阶段温度设定值，电加热停止加热，若加热温度＜加热阶段温度设定值-10℃，电加热工作。如果达到加热时间或者再生温度达到再生温度设定值时，就会进入2小时的吹冷阶段；若在此过程中加热温度低于吹冷阶段温度设定值即启动加热器，待加热温度增至吹冷阶段温度设定值+10℃时，电加热停止工作；吹冷至1小时55分钟时进入5分钟的均压状态，此时A塔排气阀断电关闭。吹冷2小时结束时，A塔进气阀断电打开，转入A塔工作B塔再生。

4、氦气压缩机运转时，环控检测元件或冷却装置检测元件检测方舱内环境温度，由PLC模块组件依据环境温度检测信号，依据初始设定冷却模式切换强制风冷或压缩制冷，通过控制执行电路控制冷却装置执行设备运行对氦气压缩机进行冷却。

5、其他显示操作单元与PLC模块组件远程遥控连接。

本实施例中选取一个氦气回收设备启动，依据本发明构思，可将多个氦气回收设备的集中显示操作单元集中于同一PLC模块组件，操作人员可在一个方舱中同时操作控制多个氦气回收设备，其余方舱内的其他显示操作单元为遥控模式连接至PLC模块组件，各氦气回收设备可独立或组合使用完成氦气回收和净化任务，任一氦气回收设备故障停机时，其余氦气回收设备仍可正常工作，系统安全使用有保证。

Claims (9)

1.一种双系统氦气回收设备电气控制装置，其特征在于：所述电气控制装置包括集中显示操作单元、PLC模块组件、控制执行电路、氦气压缩机、冷却装置和干燥净化装置，集中显示操作单元向PLC模块组件输入操作参数，PLC模块组件计算操作参数向控制执行电路输出控制信号，控制执行电路控制氦气压缩机执行设备、冷却装置执行设备和干燥净化装置设备工作，氦气压缩机检测元件、冷却装置检测元件和干燥净化装置检测元件分别检测氦气压缩机、冷却装置和干燥净化装置运行参数并输送至PLC模块组件结合操作参数向控制执行电路输出实时控制信号。

2.根据权利要求1所述的一种双系统氦气回收设备电气控制装置，其特征是：所述电气控制装置还包括其他显示操作单元，其他显示操作单元与集中显示操作单元相连，或其他操作显示单元与PLC模块组件相连。

3.根据权利要求1所述的一种双系统氦气回收设备电气控制装置，其特征是：所述电气控制装置还包括环控单元执行电路、环控单元执行设备和环控单元检测元件，控制执行电路配电输出环控单元执行电路，环控单元执行电路连接控制环控单元执行设备工作，环控单元检测元件将环境温度、照明检测信号输送至环控单元执行电路和/或PLC模块组件。

4.根据权利要求1所述的一种双系统氦气回收设备电气控制装置，其特征是：所述氦气压缩机执行设备包括氦气压缩机、润滑油加热器、氦气压缩机低温预加热器、注油电机、自动排污电磁阀、排气压力电接点压力表、润滑油压力电接点压力表。

5.根据权利要求1或4所述的一种双系统氦气回收设备电气控制装置，其特征是：所述氦气压缩机检测元件检测氦气压缩机排气温度、排气压力、润滑油温度、润滑油压力、软启动故障信号以及压缩电机过载信号。

6.根据权利要求1所述的一种双系统氦气回收设备电气控制装置，其特征是：所述冷却装置执行设备包括供液泵、电加热、冷风机、制冷压缩机、切换电磁阀、供液压力电接点压力表。

7.根据权利要求1或6所述的一种双系统氦气回收设备电气控制装置，其特征是：所述冷却装置检测元件检测冷却装置水箱液位高低信号，供液温度、供液压力、供液流量信号，以及制冷电机过载信号、制冷压缩机高低压故障信号、制冷压缩机超温故障信号。

8.根据权利要求1所述的一种双系统氦气回收设备电气控制装置，其特征是：所述干燥净化装置执行设备为吸附、再生交替运行的两塔、净化排污电磁阀。

9.根据权利要求1或8所述的一种双系统氦气回收设备电气控制装置，其特征是：所述干燥净化装置检测元件检测干燥净化装置执行设备内加热温度、再生温度信号。

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