CN104163400A - 制氧机psa二氧化碳自诊断系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制氧机PSA二氧化碳自诊断系统，其与制氧机PSA系统连接，其包括：一采样单元，其对制氧机PSA系统的各路气体进行采样；一采样控制单元，其与采样单元连接，控制采样单元的投入和关断；一分析仪，其对采样单元采集到的气体进行分析；一DCS系统，其与所述分析仪连接，分析仪将分析结果传输至DCS系统；一诊断单元，其与所述DCS系统和采样控制单元分别电连接，根据DCS系统传输的信号做出诊断，并通过采样控制单元控制采样单元的投入和关断。

Description

制氧机PSA二氧化碳自诊断系统

技术领域

本发明涉及一种气体自诊断系统，尤其涉及一种制氧设备的气体自诊断系统。

背景技术

PSA（Pressure Swing Adsorption，变压吸附）是大型低温精馏制氧机的一种空分前端装置，它是对原料空气进行纯化预处理的系统。PSA系统的主要作用就是除去原料空气中的二氧化碳、水分、碳氢化合物等杂质，避免杂质进入空分系统后引发运行问题而造成安全隐患。在这些杂质中，二氧化碳是重点去除的对象。

例如对设有6个吸附器（以下简称为“床”）的PSA系统来说，其工作过程为：从空压机后冷却器出来的原料空气进入PSA系统，该系统设有6个床，其中装有适量的吸附剂以除去空气中的二氧化碳、水分和大部分碳氢化合物；6个床分别从A～F顺序进行编号，6个床交叉循环运行，在任何时间都有2～3个床进行吸附，2～3个床进行再生，1个床进行再生或吸附前的准备；吸附阶段时间为9～14分钟，再生阶段时间为13分钟，均压、减压时间为30～60秒，可以进行调节，一个工艺循环周期通常为28分钟。整个工艺过程中通过各阀门开、关状态切换来实现时间、压力等工艺参数的控制。其中，吸附阶段为：高压正流空气通过床，在此阶段，水分、二氧化碳和大部分碳氢化合物被吸附剂吸收；再生阶段为：低压反流污氮通过床时，安装在床内吸附剂中的水分、二氧化碳和碳氢化合物被低压污氮带走，从而使得吸附剂重获吸附能力。

但是由于设备故障、吸附剂再生不彻底或吸附剂失效等综合原因，可能造成PSA系统内二氧化碳含量过高，给空分系统的运行带来严重的安全隐患。因此，在工艺过程中需要对PSA系统内的二氧化碳含量实行在线检测分析。

目前，采用的现有二氧化碳气体采样分析技术如图1所示，PSA出口总管的采样气1’，通过一根采样管接入分析仪2’，进行连续式分析；分析仪安装在远离现场的分析室内；分析仪将分析结果转换成4-20mA标准信号传输至DCS系统（Distributed Control System，集散控制系统）3’，将分析结果显示并报警。当出现报警以警示二氧化碳含量较高，为了避免引起空分系统运行的安全隐患，工作人员需要及时地确认故障点及故障原因，即何种原因造成了哪一床或哪几床的二氧化碳吸附能力下降从而引起出口总管的二氧化碳含量增高。

对于PSA系统的二氧化碳分析技术采用的是单点连续式检测，检测点位于PSA系统的出口总管处，但是PSA系统共有6个床，在任一时间都有2或3个床进行吸附工作，6个床的工作状态彼此循环、工作时间彼此交叉；当出现二氧化碳含量高的故障时，仅能说明6床中的其中一床或其中多床吸附效果差，却无法通过现有分析技术快速直观地获知故障床位，通常只能结合运行工艺和排除法来人工判断故障床位。以下通过具体实例予以说明：

1)当A、B二床工作时，出现出口总管二氧化碳含量高时，则说明A、B床中至少有一床含量高，即故障床位有3种可能：A、B或AB，无法直接判断。

2)当C床加入吸附时，A、B、C三床同时工作，此时，二氧化碳继续保持高含量，则故障床位存在着7种可能：A、B、C、AB、AC、BC或ABC，无法直接判断。

3)当A床结束吸附，B、C二床同时工作，若此时的二氧化碳含量不高，则可确认仅A床为故障床位，而B、C床均不是故障床位。若二氧化碳继续保持高含量，则与上述第2)种情况相同，仍然存在着7种可能：A、B、C、AB、AC、BC或ABC，无法直接判断。

4)当D床加入吸附时，B、C、D三床同时工作，若此时的二氧化碳含量不高，则可判断仅A床为故障床位，而B、C、D床均不是故障床位。若二氧化碳继续保持高含量，则需结合上述第3)种情况来分析；若B、C二床同时工作时二氧化碳含量不高，则可判断仅A床为故障床位而B、C床均不是故障床位；若B、C二床同时工作时二氧化碳含量高，则就有14种可能：A、B、C、D、AB、AC、AD、BC、BD、CD、ABC、ABD、BCD或ABCD，无法直接判断。

在PSA系统中设有6个床，按照上述判断方法以此类推，可以发现几乎不存在能够直接、快速判断故障床位的情况，即便能够确认，也需要经历多床切换甚至多个循环周期后的综合分析判断，花费时间长，工作效率差，准确性低。

此外，PSA系统的二氧化碳采样点在现场，而分析仪却安装在远离现场的控制室内，由于连接二者的采样管较长，所以采样气从现场采集后至分析仪所需时间较长，导致更新速度缓慢，分析响应滞后。现有技术中二氧化碳的分析响应时间接近于4分钟，即从现场采样到DCS系统显示出二氧化碳含量实际值所需时间约为4分钟，但是PSA系统中各床的吸附时间也仅有短短的9～14分钟，因此，当出现出口总管二氧化碳高的现象，用前述的人工方法判断故障床位时，提供给工作人员的反应时间十分有限，进一步加大了故障床位判断的难度。

在现有的二氧化碳分析技术中，判断故障原因相对来说较为简单，这可以通过DCS系统的报警信息或通过工作人员的点检直观判断；例如为某一床某一轮次的再生不彻底，则在没有人工干预的情况下，会在后续周期中自动恢复；又例如为某一床的吸附剂老化或失效，则表现为吸附能力始终较差，每次工作都会报警以提醒二氧化碳含量较高，根据不同的故障原因有的放矢地采取合理的后续处理措施以恢复PSA系统的吸附能力。然而，判断故障点相对来说较为重要，也较为复杂，在上述过程中采用现有技术手段所面临的问题是：

（1）无法准确、及时地判断导致二氧化碳含量升高的故障点；

（2）采样气从现场采集到分析仪所需时间长，更新速度慢，分析结果滞后。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制氧机PSA二氧化碳自诊断系统，该系统能够及时准确地判断在制氧机PSA系统中的故障点，以快速有效地结合故障原因消除故障源从而控制PSA系统中的二氧化碳含量在正常的范围内。

为了达到上述发明目的，本发明提供了制氧机PSA二氧化碳自诊断系统，其与制氧机PSA系统连接，其包括：

一采样单元，其对制氧机PSA系统的各路气体进行采样；

一采样控制单元，其与采样单元连接，控制采样单元的投入和关断；

一分析仪，其对采样单元采集到的气体进行分析；

一DCS系统，其与所述分析仪连接，分析仪将分析结果传输至DCS系统；

一诊断单元，其与所述DCS系统和采样控制单元分别电连接，根据DCS系统传输的信号做出诊断，并通过采样控制单元控制采样单元的投入和关断。

在本发明的技术方案中，采样单元对各路气体采样并经由分析仪对于采集气样进行分析，通过诊断单元对经过转换处理后的分析信号作出诊断处理，并将向采样控制单元根据诊断结果发出控制信号以实现对处于吸附阶段的吸附器的逐一切换、准确诊断，最终判断制氧机PSA系统中导致二氧化碳含量高的故障吸附器，便于工作人员结合故障原因针对性地采取合理措施来降低二氧化碳的含量。

进一步地，在上述的二氧化碳自诊断系统中还包括：一报警单元，其与所述诊断单元电连接，接收诊断单元根据诊断结果发送的报警信号。

进一步地，在上述制氧机PSA二氧化碳自诊断系统中还包括：一显示单元，其与所述诊断单元电连接，以显示诊断单元发送的诊断结果。显示单元可以将采集气样的诊断结果告知工作人员以便对于故障吸附器采取正确迅速的处理措施。

进一步地，在上述采样单元包括：一PSA系统的总采样管，以及分别对应PSA系统的各吸附器的若干根子采样管；

上述采样控制单元包括：一与总采样管连接的总管三通电磁阀；分别对应与各子采样管连接的子管三通电磁阀；一第一直通电磁阀，所述连接有总管三通电磁阀的总采样管与各连接有子管三通电磁阀的子采样管并联后与第一直通电磁阀的输入端连接，所述第一直通电磁阀的输出端与分析仪连接，所述总管三通电磁阀和各子管三通电磁阀还分别与一排放管连接；所述总管三通电磁阀、各子管三通电磁阀和第一直通电磁阀均与诊断单元电连接。

在PSA系统中的任一时间都有2或3个吸附器进行着吸附作业，它们的吸附时间彼此交叉，工作状态彼此循环，诊断单元根据诊断结果控制总管三通电磁阀、各子管三通电磁阀和第一直通电磁阀的开闭以实现对吸附器的逐一诊断。当制氧机PSA二氧化碳自诊断系统对一路采样管中的采集气样进行分析诊断时，其余采集气样则可以通过对应连接于三通电磁阀上的排放管与大气环境流通，从而始终保持采集气样新鲜而没有死气，进而保证了自诊断系统可随时切换分析，进行快速分析响应。

更进一步地，上述采样单元还包括：一零点气采样管和一量程气采样管；上述采样控制单元还包括：两个第二直通电磁阀，其输入端分别与零点气采样管和量程气采样管对应连接，其输出端均与所述分析仪连接。在制氧机PSA二氧化碳自诊断系统中设有零点气采样管和量程气采样管，两者分别连接有一第二直通电磁阀，零点气采样管和量程气采样管均采集标气瓶中的标准气体，其中，零点气采样管用于分析仪的零点校验，而量程气采样管则用于分析仪的量程校验。

更进一步地，上述的制氧机PSA二氧化碳自诊断系统还包括一第一手动换向阀和一第二手动换向阀，所述第一手动换向阀和第二手动换向阀均具有多个输入端口和一个输出端口，其中，各子采样管均通过一支管与第一手动换向阀的其中一个输入端口分别对应连接，第一手动换向阀的输出端口与第二手动换向阀输入端口的其中之一连接，总采样管、零点气采样管和量程气采样管分别与第二手动换向阀输入端口的其中三个对应连接，第一直通电磁阀和两个第二直通电磁阀的输出端均与第二手动换向阀输入端口的其中之一连接，第二手动换向阀的输出端口与分析仪连接。在本发明的技术方案中由于各子采样管所采集到的气样通过支管与第一手动换向阀导通连接，因此，在所有直通或三通电磁阀出现故障时，将第一手动换向阀与第二手动换向阀导通连接也可以完成各个吸附器的切换诊断，与自动诊断不同之处在于，这时需要工作人员手动操作将第一手动换向阀置于对应连接不同支管的入口端处以实现各吸附器之间的逐一切换。

有利地，上述总采样管和子采样管上均分别设有减压阀、压力表、切断阀和过滤器。

有利地，上述子采样管设有6根，分别对应PSA系统的6个吸附器。设置6根子采样管一一对应PSA系统中的6个吸附器。

可选地，上述分析仪与第二手动换向阀之间的管路上连接有一旁路支管，该旁路支管上设有流量计，以控制旁路流量。

可选地，上述分析仪的出口端连接有一出口管，在该出口管上设有流量计，用来控制进表流量。

本发明的技术方案中设置的二氧化碳自诊断系统实现了多点、断续式检测，与现有技术中单点、连续式的检测方式相比较，其具有以下优点：

（1）现场采集到分析仪所需时间短，采集气样更新及时，分析响应迅速；

（2）快速、方便、准确地判断引起二氧化碳含量升高的故障吸附器，以便于与故障原因相结合制定针对性的处理措施；

（3）保证生产过程安全、稳定、顺利地进行；

（4）降低检修费用和检修时间，提高工作效率。

（5）无需增加分析仪即实现多点检测，降低大额物料投入费用。

附图说明

图1为现有技术中的用于检测制氧机PSA二氧化碳的系统结构框图。

图2为本发明所述的制氧机PSA二氧化碳自诊断系统在一种实施方式下的结构框图。

图3为图2所示的制氧机PSA二氧化碳自诊断系统中的A部分在一种实施方式下的连接结构图。

具体实施方式

下面将根据具体实施例和说明书附图对本发明所述的制氧机PSA二氧化碳自诊断系统做出进一步说明，但是具体实施例、附图以及相关说明并不构成对于本发明的技术方案的不当限定。

如图2所示，本发明的制氧机PSA二氧化碳自诊断系统与制氧机PSA系统连接，其包括有：采样单元1，其对制氧机PSA系统的各路气体进行采样；采样控制单元2，其与采样单元1连接，并控制采样单元1的投入和关断；分析仪3，其对采样单元1所采集到的气体进行分析，并将分析结果传输至与之连接的DCS系统4；诊断单元5分别与DCS系统4和采样控制单元2实现电连接，它可以根据DCS系统4传输的信号做出诊断，并且可以通过采样控制单元2来控制采样单元1的投入和关断；报警单元6与诊断单元5电连接，其接收诊断单元5根据诊断结果发送的报警信号；显示单元7也与诊断单元5电连接，其显示诊断单元发送的诊断结果。

如图3所示，图3示出了采样单元1、采样控制单元2和分析仪3的连接结构，采样单元1、采样控制单元2和分析仪3均安装在PSA系统的现场，而DCS系统4，诊断单元5，报警单元6和显示单元7均安装在控制室内。其中，采样单元1包括有：总采样管10，分别对应PSA系统的6个吸附器的6根子采样管11，12，13，14，15，16，零点气采样管17和量程气采样管18；在总采样管10和6根子采样管11，12，13，14，15，16上均分别设有减压阀101，111，121，131，141，151，161、压力表102，112，122，132，142，152，162、切断阀103，113，123，133，143，153，163和过滤器104，114，124，134，144，154，164，而在零点气采样管17和量程气采样管18上则分别设有减压阀171，181和过滤器174，184。

参阅图3，采样控制单元2包括有：与总采样管10连接的总管三通电磁阀210；分别与6根子采样管11，12，13，14，15，16对应连接的6个子管三通电磁阀211，212，213，214，215，216；分别与零点气采样管17和量程气采样管18连接的两个第二直通电磁阀227，228；与各三通电磁阀的排放端分别连接的排放管200，201，202，203，204，205，206；第一手动换向阀23和第二手动换向阀24，第一手动换向阀23和第二手动换向阀24均具有6个输入端口和1个输出端口。各子采样管11，12，13，14，15，16均通过支管115，125，135，145，155，165与第一手动换向阀23的输入端口231～236依次对应连接，第一手动换向阀23的输出端口230与第二手动换向阀24的输入端口243连接，总采样管10通过第一直通电磁阀220与第二手动换向阀24的输入端口241连接，零点气采样管17和量程气采样管18通过支管175，185分别与第二手动换向阀24的输入端口244，245对应连接，总采样管的支管105与第二手动换向阀24的输入端口242连接，第二手动换向阀24的输出端口240与分析仪3连接。总采样管10与子采样管11，12，13，14，15，16并联后与第一直通电磁阀220的输入端连接，零点气采样管17和量程气采样管18并联后与第一直通电磁阀220的输出端连接，排放管200，201，202，203，204，205，206分别与总管三通电磁阀210和各子管三通电磁阀211，212，213，214，215，216的排放端连接，同时，总管三通电磁阀210、6个子管三通电磁阀211，212，213，214，215，216、第一直通电磁阀220和第二直通电磁阀227，228均与诊断单元电连接。得电时，总管三通电磁阀210和6个子管三通电磁阀211，212，213，214，215，216的入口端和出口端导通，入口端与排放端断开，失电时，总管三通电磁阀210和6个子管三通电磁阀211，212，213，214，215，216的入口端和排放端导通，入口端与出口端断开；第一直通电磁阀220以及第二直通电磁阀227，228则在得电时导通，失电时断开，以上所有电磁阀的得失电均通过诊断单元根据DCS系统传输的信号做出诊断后进行断电或通电。

继续参阅图3，分析仪3与第二手动换向阀24之间的管路30上连接有旁路支管31，旁路支管31上设置有流量计32，同时，在分析仪3的出口端上连接有出口管33，在出口管33上同样地也设置有流量计34。

另外，第二手动换向阀24的输入端口246为备用入口端口。所有采样管均采用外径6mm，壁厚1mm的不锈钢管或铜管。

本实施例的制氧机PSA二氧化碳自诊断系统在实际生产中可以进行自动和手动两种不同的诊断模式，以下对处于不同模式下的制氧机PSA二氧化碳自诊断系统的工作流程进行相应的解释和说明。

将分析仪及其周边附件都安装在PSA系统现场的中心位置，这样分析仪距离总采样管和各个采样管的长度相对最短。由于PSA系统中各采样点相互之间的最大距离小于50米，故设置在中心位置的分析仪与各采样管之间的距离最长不超过25米，因此采样管的长度最长不超过25米。取最长距离25米来计算最长的分析响应时间。

分析响应时间T₀＝采集气样到达分析仪时间T₁＋分析仪内部吹扫时间T₂＋分析仪信号处理时间T₃＋信号远传时间T₄＋DCS系统信号处理时间T₅

采集气样到达分析仪时间T₁=采样管总容积V/采样气流量Q=（采样管内部截面积×采样管长度）/采样气流量Q

已知：采样管长度为25m，外径为6mm，壁厚为1mm，分析仪采集气流量要求在0.3～1.5l/min之间，一般取实际值1.0l/min，在1.0l/min流量时，分析仪内部气路吹扫时间T₂约0.5～5秒，取经验值5秒；分析仪信号处理时间T₃<1秒，可以忽略不计；将分析结果以4-20mA标准信号远传至DCS系统时间T₄可忽略不计；DCS系统内部信号处理时间<1秒，也可忽略不计。

故T₁=(2²π×25×10³)/[1.0×(10⁶/60)]=18.84(S)

T=T₁₊T₂+T_3＋T_4＋T₅=18.84+5=23.84(S)≈0.4(min)≈24s

现有技术中接近于4分钟的分析响应时间，本发明所述的制氧机PSA二氧化碳自诊断系统中的分析响应时间仅为其1/10,相较于现有技术的分析响应时间，本发明的制氧机PSA二氧化碳自诊断系统的分析响应时间大大缩短，为快速切换，逐一诊断提供了有力的保障。

由于本实施例中的PSA系统具有6个吸附器，在任一时间都有2或3个吸附器在进行吸附工作，它们的吸附时间彼此交叉，工作状态彼此循环，因此在通过诊断单元进行逐一诊断，自动切换前必须确定正在工作的吸附器以及各吸附器之间的切换顺序。吸附器处于吸附阶段时，高压正流空气通过吸附器，这是吸附阶段区别于再生，匀压或减压阶段的特点，此时的入口阀和出口阀均为打开状态且均具有状态反馈信号，将入口阀或出口阀的“开状态”反馈信号传输给诊断单元作为判断该吸附器处于吸附阶段的依据。2或3个吸附器进入吸附阶段的时间存在着先后顺序，每个吸附器的吸附时间为9-14分钟，即第二吸附器投入工作时，第一吸附器已工作了数分钟，第三吸附器投入工作时，第二吸附器已工作了数分钟，而第一吸附器已经临近结束，同时，二氧化碳自诊断系统的分析响应时间约为24s，结合分析仪的读数稳定性，将每次分析时间设定为60s，因此，在设定的分析时间内就能够完成对单个处于吸附阶段的吸附器进行采集分析，不会由于分析响应时间过长而使得其中某一吸附器已结束吸附时还未完成分析响应而导致二氧化碳含量的诊断准确性降低。

在本实施例中，6个吸附器顺次投入工作，即6个吸附器的投入吸附工作的顺序为1#吸附器-2#吸附器-3#吸附器-4#吸附器-5#吸附器-6#吸附器，在任何一时间段内只有2至3吸附器同时进行吸附。

自动诊断模式：

如图2和图3所示，在自动工作模式下，直通电磁阀220始终得电，第二手动换向阀24始终置于入口端241，其与第一直通电磁阀220出口端形成气导通，总管三通电磁阀210得电，子管三通电磁阀均失电，这时总采样管10的采集气样通过第一直通电磁阀220和第二手动换向阀24进入分析仪3中，分析仪3对总采样管10中的采集气样进行分析，分析时间为60s，并将分析结果以4-20mA的标准信号远传至DCS系统4，DCS系统4将信号进行转换处理后传输给诊断单元5。

A）当诊断单元5诊断来自于总采样管10的采集气样中的二氧化碳含量正常时：

1A）根据诊断单元5的诊断结果仅控制总管三通电磁阀210和第一直通电磁阀220得电，并控制其他第二直通电磁阀227,228和子管三通电磁阀均处于失电状态。

此时的制氧机PSA二氧化碳自诊断系统始终检测总采样管10；采集气样进入分析仪3后可以通过设置在旁路支管31上的流量计32来控制旁通流量，还可以通过设置在出口管33上的流量计34来控制进表流量。

B）当诊断单元5诊断来自于总采样管10的采集气样中的二氧化碳含量异常时：

1B）诊断单元5“开状态”反馈信号控制连接于子采样管11上的子管三通电磁阀211得电，总采样管10上的总三通电磁阀210失电，采集气样通过子管三通电磁阀211和第一直通电磁阀220，经由第二手动换向阀24进入分析仪3，经过60s分析响应时间后分析仪3将分析结果以4-20mA的标准信号远传至DCS系统4，DCS系统4则将信号进行转换处理后传输给诊断单元5，若诊断单元诊断结果为1#吸附器采集气样的二氧化碳含量过高，报警单元报警提示且计数为1，并持续检测至1#吸附器吸附结束，同时在显示单元7上显示1#吸附器的二氧化碳含量数值；若否，则直接在显示单元7上显示1#吸附器的二氧化碳含量数值，结束1#吸附器的检测诊断；

2B）诊断单元5再“开状态”反馈信号控制连接于子采样管12上的子管三通电磁阀212得电，令子管三通电磁阀211失电，采集气样通过子管三通电磁阀212和第一直通电磁阀220，其余诊断过程与1B）相同，若诊断单元诊断结果为2#吸附器采集气样的二氧化碳含量过高，报警单元报警提示且计数为2，并持续检测至2#吸附器吸附结束，同时在显示单元7上显示2#吸附器的二氧化碳含量数值；若否，则直接在显示单元7上显示2#吸附器的二氧化碳含量数值，结束2#吸附器的检测诊断；

3B）当结束2#吸附器的诊断后，先判断3#吸附器是否处于吸附阶段，即确定当前投入吸附阶段的是2个吸附器还是3个吸附器，若3#吸附器的反馈信号为“闭状态”，则仅有2个吸附器同时进行吸附，则完成这一轮的二氧化碳诊断，诊断单元5控制总管三通电磁阀210得电，切换至检测总采样管10，即返回A）步骤，若3#吸附器的反馈信号为“开状态”，则有3个吸附器同时进行吸附，控制连接于子采样管13上的子管三通电磁阀213得电，令子管三通电磁阀212失电，采集气样通过子管三通电磁阀213和第一直通电磁阀220，经由第二手动换向阀24进入分析仪3，其余诊断过程与1B）和2B）相同，若诊断单元诊断结果为3#吸附器采集气样的二氧化碳含量过高，报警单元报警提示且计数为3，并持续检测至3#吸附器吸附结束，同时在显示单元7上显示3#吸附器的二氧化碳含量数值；若否，则直接在显示单元7上显示3#吸附器的二氧化碳含量数值，结束3#吸附器的检测诊断；

4B）一轮二氧化碳诊断结束，统计故障吸附器的数量并确定具体的故障吸附器。

循环步骤1A）至步骤4B）直至完成1#吸附器至6#吸附器的逐一检测诊断。

手动诊断模式：

如图2和图3所示，在手动工作模式下，所有三通电磁阀和直通电磁阀都发生故障时，先将第二手动换向阀24置于入口端242处，这时总采样管10的采集气样经由支管105和第二手动换向阀24通过进入分析仪3中，分析仪3对总采样管10中的采集气样进行分析，分析时间为60s，并将分析结果以4-20mA的标准信号远传至DCS系统4，DCS系统4将信号进行转换处理后传输给诊断单元5。

C）当诊断单元5诊断来自于总采样管10的采集气样中的二氧化碳含量正常时，保持第二手动换向阀24置于入口端242处。

此时的制氧机PSA二氧化碳自诊断系统始终检测总采样管10。

D）当诊断单元5诊断来自于总采样管10的采集气样中的二氧化碳含量异常时：

1D）将第二手动换向阀24置于入口端243处；

2D）将第一手动换向阀23置于入口端231处，来自于1#吸附器的采集气样经由支管115通过第一手动换向阀23和第二手动换向阀24进入分析仪3，经过60s分析响应时间后分析仪3将分析结果以4-20mA的标准信号远传至DCS系统4，DCS系统4则将信号进行转换处理后传输给诊断单元5，若诊断单元诊断结果为1#吸附器采集气样的二氧化碳含量过高，报警单元报警提示且计数为1，并持续检测至1#吸附器吸附结束，同时在显示单元7上显示1#吸附器的二氧化碳含量数值；若否，则直接在显示单元7上显示1#吸附器的二氧化碳含量数值，结束1#吸附器的检测诊断；

3D）将第一手动换向阀23置于入口端232处，来自于2#吸附器的采集气样经由支管125通过第一手动换向阀23和第二手动换向阀24进入分析仪3，其余诊断过程与2D）相同，若诊断单元诊断结果为2#吸附器采集气样的二氧化碳含量过高，报警单元报警提示并计数为2，并持续检测至2#吸附器吸附结束，同时在显示单元7上显示2#吸附器的二氧化碳含量数值；若否，则直接在显示单元7上显示2#吸附器的二氧化碳含量数值，结束2#吸附器的检测诊断；

4D）当结束2#吸附器的诊断后，先判断3#吸附器是否处于吸附阶段，即确定当前投入吸附阶段的是2个吸附器还是3个吸附器，若3#吸附器没有投入工作状态，则仅有2个吸附器同时进行吸附，则完成这一轮的二氧化碳诊断，将第二手动换向阀24置于入口端242处，切换至检测总采样管10，即返回C）步骤；若3#吸附器已投入工作状态，则有3个吸附器同时进行吸附，将第一手动换向阀23至于入口端233处，来自于3#吸附器的采集气样经由支管135通过第一手动换向阀23和第二手动换向阀24进入分析仪3，其余诊断过程与2D）和3D）相同，若诊断单元诊断结果为3#吸附器采集气样的二氧化碳含量过高，报警单元报警提示且计数为3，并持续检测至3#吸附器吸附结束，同时在显示单元7上显示3#吸附器的二氧化碳含量数值；若否，则直接在显示单元7上显示3#吸附器的二氧化碳含量数值，结束3#吸附器的检测诊断；

5D）一轮二氧化碳诊断结束，统计故障吸附器的数量并确定具体的故障吸附器。

循环步骤C）至步骤5D）直至完成1#吸附器至6#吸附器的逐一检测。

此外，当分析仪3需要进行零点校验时，令第二直通电磁阀227得电，第一直通电磁阀220失电，标准气样通过第二直通电磁阀227和第二换向阀24进入分析仪3，而当分析仪3需要进行量程校验时，令第二直通电磁阀228得电，第一直通电磁阀220失电，标准气样通过第二直通电磁阀228和第二手动换向阀24进入分析仪3。同样地，当所有直通电磁阀和三通电磁阀发生故障时也可以采用手动方式对分析仪进行校验，当分析仪3需要进行零点校验时，将第二手动换向阀24置于入口端244，标准气样通过支路175和第二手动换向阀24进入分析仪3，当分析仪3需要进行量程校验时，将第二手动换向阀24置于入口端245，标准气样通过支路185和第二手动换向阀24进入分析仪3。

需要说明的是，每次检测诊断或校验时，有且仅有一路采集气样或标准气样能进入分析仪。

当PSA系统出现二氧化碳含量异常时，本发明所述的制氧机PSA二氧化碳自诊断系统能自动、及时、准确地诊断出故障点位置，便于工作人员结合故障原因针对性地采取合理、有效的处理措施，例如，停机补充吸附剂或维修系统故障，从而确保生产稳定顺行，降低检修和物料费用。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质范围内，对以上所述实施例的变化或变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (10)

1.一种制氧机PSA二氧化碳自诊断系统，其与制氧机PSA系统连接，其包括：

一采样单元，其对制氧机PSA系统的各路气体进行采样；

一采样控制单元，其与采样单元连接，控制采样单元的投入和关断；

一分析仪，其对采样单元采集到的气体进行分析；

一DCS系统，其与所述分析仪连接，分析仪将分析结果传输至DCS系统；

一诊断单元，其与所述DCS系统和采样控制单元分别电连接，根据DCS系统传输的信号做出诊断，并通过采样控制单元控制采样单元的投入和关断。

2.如权利要求1所述的制氧机PSA二氧化碳自诊断系统，其特征在于，还包括：一报警单元，其与所述诊断单元电连接，接收诊断单元根据诊断结果发送的报警信号。

3.如权利要求1所述的制氧机PSA二氧化碳自诊断系统，其特征在于，还包括：一显示单元，其与所述诊断单元电连接，以显示诊断单元发送的诊断结果。

4.如权利要求1所述的制氧机PSA二氧化碳自诊断系统，其特征在于：

所述采样单元包括：一PSA系统的总采样管，以及分别对应PSA系统的各吸附器的若干根子采样管；

所述采样控制单元包括：一与总采样管连接的总管三通电磁阀；分别对应与各子采样管连接的子管三通电磁阀；一第一直通电磁阀，所述连接有总管三通电磁阀的总采样管与各连接有子管三通电磁阀的子采样管并联后与第一直通电磁阀的输入端连接，所述第一直通电磁阀的输出端与分析仪连接，所述总管三通电磁阀和各子管三通电磁阀还分别与一排放管连接；所述总管三通电磁阀、各子管三通电磁阀和第一直通电磁阀均与诊断单元电连接。

5.如权利要求4所述的制氧机PSA二氧化碳自诊断系统，其特征在于：

所述采样单元还包括：一零点气采样管和一量程气采样管；

所述采样控制单元还包括：两个第二直通电磁阀，其输入端分别与零点气采样管和量程气采样管对应连接，其输出端均与所述分析仪连接。

6.如权利要求5所述的制氧机PSA二氧化碳自诊断系统，其特征在于，还包括一第一手动换向阀和一第二手动换向阀，所述第一手动换向阀和第二手动换向阀均具有多个输入端口和一个输出端口，其中：

所述各子采样管均通过一支管与第一手动换向阀的其中一个输入端口分别对应连接，第一手动换向阀的输出端口与第二手动换向阀输入端口的其中之一连接，总采样管、零点气采样管和量程气采样管分别与第二手动换向阀输入端口的其中三个对应连接，第一直通电磁阀和两个第二直通电磁阀的输出端均与第二手动换向阀输入端口的其中之一连接，第二手动换向阀的输出端口与分析仪连接。

7.如权利要求4所述的制氧机PSA二氧化碳自诊断系统，其特征在于，所述总采样管和子采样管上均分别设有减压阀、压力表、切断阀和过滤器。

8.如权利要求4所述的制氧机PSA二氧化碳自诊断系统，其特征在于，所述子采样管设有6根，分别对应PSA系统的6个吸附器。

9.如权利要求6所述的制氧机PSA二氧化碳自诊断系统，其特征在于，所述分析仪与第二手动换向阀之间的管路上连接有一旁路支管，该旁路支管上设有流量计。

10.如权利要求1所述的制氧机PSA二氧化碳自诊断系统，其特征在于，所述分析仪的出口端连接有一出口管，所述出口管上设有流量计。