CN105727685A - 一种分子筛空气再生阀的自动控制方法及装置 - Google Patents

一种分子筛空气再生阀的自动控制方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种分子筛空气再生阀的自动控制方法及装置，控制方法包括判断污氮进口阀的开度是否为零，当开度为零时，通过PID控制调节空气再生阀的开度，当开度不为零时，通过阀门定位器将空气再生阀缓慢关闭。通过在分子筛空气再生阀上设置阀门定位器，并将阀门定位器连接至控制器，从而可以实现操作的全自动控制，保持分子筛空气再生阀开关速度的稳定，使得高压气流能够以稳步提升的速度进入，进而可以有效地降低高压气流对分子筛系统结构的冲击力，达到延长分子筛使用寿命和性能的目的。

Description

一种分子筛空气再生阀的自动控制方法及装置
技术领域
本发明涉及自动控制技术领域，特别是涉及一种分子筛空气再生阀的自动控制方法及装置。
背景技术
空分设备就是以空气为原料，通过压缩循环深度冷冻的方式将空气变为液态，再经过精馏而从液态空气中逐步分离生产出氧气、氮气及氩气等惰性气体的设备，目前，空分设备在空分、冶金、化工和纺织等领域有着广泛的应用。其中，起着净化空气作用的分子筛吸附器无论在小型还是大型空分设备上都具有重要作用。
分子筛是指具有均匀的微孔，其孔径与一般分子大小相当的一种物质。在空分设备中，分子筛系统是由颗粒或粉末构成，用来吸附空气中的水分、二氧化碳以及大部分碳氢化合物，分子筛对上述成分的吸附能力有限，当吸附达到近饱和状态时，需对分子筛进行再生，即将干燥的污氮气加热，反流穿过分子筛吸附剂，带走分子筛中吸附的成分，再由另一股常温污氮气冷却，从而实现分子筛的再生。在空压机开车后、且膨胀机未启动前，由于分子筛吸附器内没有冷气，只能用分子筛自身出来的空气作为分子筛的再生气，目前，通常是由操作人员直接打开切断阀，高压气流直接进入分子筛内，实现分子筛的再生。
然而，通过人工操作时，高压气流直接进入分子筛内容易对分子筛系统造成较大的冲击，破坏分子筛的结构，从而降低分子筛的使用性能和寿命，同时，在关闭切断阀时，由于不同人的操作速度不同，也容易对空压机的运行情况造成很大的影响。
发明内容
本发明实施例中提供了一种分子筛空气再生阀的自动控制方法及装置，以解决现有技术中的分子筛空气再生阀在导气进入分子筛吸附器过程中因手动操作对分子筛造成巨大冲击，破坏分子筛的结构，降低分子筛使用性能和寿命的问题。
为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案：
一种分子筛空气再生阀的自动控制方法，包括判断污氮进入分子筛的污氮进口阀的开度是否为零；当所述污氮进口阀的开度为零时，通过PID控制调节空气再生阀的开度；当所述污氮进口阀的开度不为零时，判断所述污氮进入分子筛的流量是否大于预设流量值且所述污氮进口阀的开度是否为100；当所述污氮进入分子筛的流量大于所述预设流量值且所述污氮进口阀的开度是100时，通过阀门定位器控制所述空气再生阀缓慢关闭、直至开度为零；当所述污氮进入分子筛的流量小于或等于所述预设值或所述污氮进口阀的开度小于100时，通过所述阀门定位器控制所述空气再生阀打开至与污氮出冷箱的压强对应的预设开度、再通过所述阀门定位器控制所述空气再生阀缓慢关闭、直至开度为零。
优选地，所述当所述污氮进口阀的开度为零时，通过PID控制调节空气再生阀的开度，包括：当所述污氮进口阀的开度为零时，检测所述污氮进入分子筛的流量；判断所述流量是否大于所述预设流量值；当所述流量大于所述预设流量值时，通过PID控制调节所述空气再生阀的开度减小；当所述流量小于或等于所述预设流量值时，通过PID控制调节所述空气再生阀的开度增大。
优选地，所述通过所述阀门定位器控制所述空气再生阀打开至与污氮出冷箱的压强对应预设开度、再通过所述阀门定位器控制所述空气再生阀缓慢关闭、直至开度为零，包括：接收检测到的污氮出冷箱的压强；查询数据寄存器中与所述压强对应的所述空气再生阀的预设开度数；所述阀门定位器控制所述空气再生阀缓慢调节至所述预设开度数；当所述空气再生阀缓慢调节至所述预设开度数时，通过阀门定位器控制所述空气再生阀缓慢关闭、直至开度为零。
优选地，所述当所述空气再生阀缓慢调节至所述预设开度数时，通过阀门定位器控制所述空气再生阀缓慢关闭、直至开度为零，包括：当所述空气再生阀缓慢调节至所述预设开度数时，判断所述污氮出冷箱的压强是否大于预设压强值；当所述污氮出冷箱的压强大于所述预设压强值时，通过阀门定位器控制所述空气再生阀缓慢关闭、直至开度为零。
优选地，所述预设流量值为20000m3/h。
优选地，所述预设压强值为12kPa。
一种分子筛空气再生阀的自动控制装置，包括：用于控制污氮进入分子筛流量的污氮进口阀，所述污氮进口阀连通分子筛的再生气管道与污氮出冷箱，所述污氮进口阀上设置有流量计和阀门监控器；所述再生气管道上还并联有空气再生阀，所述空气再生阀上设置有PID调节器和阀门定位器，所述PID调节器和阀门定位器均电连接至控制器；所述流量计和阀门监控器分别电连接至所述控制器。
优选地，所述污氮出冷箱上设置有压强计，所述压强计电连接至所述控制器，所述控制器上还电连接有数据寄存器。
优选地，所述控制器为PLC控制器。
优选地，所述阀门定位器为Samson3730-3阀门定位器。
由以上技术方案可见，本发明实施例提供的分子筛空气再生阀的自动控制方法及装置，通过在分子筛空气再生阀上设置阀门定位器，将阀门定位器连接至控制器，并通过PID调节和控制器控制阀门定位器，从而可以实现分子筛空气再生阀开关操作的全自动控制，保持分子筛空气再生阀开关速度的稳定，使得高压气流能够以稳步提升的速度进入，进而可以有效地降低高压气流对分子筛系统结构的冲击力，达到延长分子筛使用寿命和性能的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种分子筛空气再生阀的自动控制方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的一种通过PID控制调节空气再生阀开度的流程示意图；
图3为本发明实施例提供的一种通过阀门定位器控制空气再生阀开度的流程示意图；
图4为本发明实施例提供的另一种通过阀门定位器控制空气再生阀开度的流程示意图；
图5为本发明实施例提供的一种分子筛空气再生阀的自动控制装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
参见图1，为本发明实施例提供的一种分子筛空气再生阀的自动控制方法的流程示意图。
如图1所示，本发明实施例提供的分子筛空气再生阀的自动控制方法，包括以下步骤：
步骤S100，判断污氮进入分子筛的污氮进口阀的开度是否为零。污氮进口阀连通分子筛的再生气管道与污氮出冷箱，污氮进口阀用于控制污氮进入分子筛的流量大小，且污氮进口阀上设置有用于监测污氮进口阀开度大小的阀门监控器。
步骤S200，当污氮进口阀的开度为零时，通过PID控制调节空气再生阀的开度。当阀门监控器监控到污氮进口阀的开度为零，即全关时，分子筛空气再生阀的开度大小通过PID控制调节。
其中，步骤S200的具体调节过程如图2所示，图2为本发明实施例提供的一种通过PID控制调节空气再生阀开度的流程示意图。
步骤S201，当污氮进口阀的开度为零时，检测污氮进入分子筛的流量。其中污氮进口阀上设置有用于检测污氮进入分子筛流量的流量计，通过流量计检测污氮进入分子筛的流量。
步骤S202，判断流量是否大于预设流量值。如预设流量值可设置为20000m3/h，即判断污氮进入分子筛的流量是否大于20000m3/h。
步骤S203，当流量大于预设流量值时，通过PID控制调节空气再生阀的开度减小。即当污氮进入分子筛的流量大于20000m3/h时，通过PID控制减小空气再生阀的开度，其中PID控制为本领域人员所熟知，在此不再详细阐述。
步骤S204，当流量小于或等于预设流量值时，通过PID控制调节空气再生阀的开度增大。即当污氮进入分子筛的流量小于或等于20000m3/h时，通过PID控制增大空气再生阀的开度。
通过PID控制即可使得污氮进入分子筛的流量和空气再生阀中再生气进入分子筛的流量的总和保持在一定值，从而对分子筛进行再生。
步骤S300，当污氮进口阀的开度不为零时，判断污氮进入分子筛的流量是否大于预设流量值且污氮进口阀的开度是否为100。即当污氮进口阀的不全关时，需要判断污氮进入分子筛的流量是否大于预设流量值，同时判断污氮进口阀是否全开。此处的预设流量值与上面的预设流量值为同一预设流量值，同时，以下所提到的预设流量值也均为同一预设流量值，以下不再赘述。
步骤S400，当污氮进入分子筛的流量大于预设流量值且污氮进口阀的开度是100时，通过阀门定位器控制空气再生阀缓慢关闭、直至开度为零。当污氮进入分子筛的流量大于预设值，且污氮进口阀全开时，通过阀门定位器控制空气再生阀缓慢关闭，直到空气再生阀完全关闭。其中阀门定位器设置于空气再生阀上，其受控制器控制，用以精确控制空气再生阀的开度大小。
步骤S500，当污氮进入分子筛的流量小于或等于预设流量值或污氮进口阀的开度小于100时，通过阀门定位器控制空气再生阀打开至与污氮出冷箱的压强对应的预设开度、再通过阀门定位器控制空气再生阀缓慢关闭、直至开度为零。当污氮进入分子筛的流量小于或等于预设流量值，或污氮进口阀不全开，或污氮进入分子筛的流量小于或等于预设流量值且污氮进口阀不全开时，需要通过阀门定位器控制空气再生阀打开至与污氮出冷箱的压强相对应的预设开度，然后再通过阀门定位器控制空气再生阀缓慢关闭，直至空气再生阀完全关闭。
其中步骤S500的具体调节过程如图3所示，图3为本发明实施例提供的一种通过阀门定位器控制空气再生阀开度的流程示意图。
步骤S510，接收检测到的污氮出冷箱的压强。其中，污氮出冷箱上设置有压强计，用以检测污氮出冷箱的压强。
步骤S520，查询数据寄存器中与压强对应的空气再生阀的预设开度数。其中，数据寄存器中储存有静态EXCEL格式的专家经验库，控制器可通过程序自控从专家经验库中查询与污氮出冷箱的压强相对应的空气再生阀的预设开度数。如当压强为1kPa时，空气再生阀的开度为100；当压强为3kPa时，空气再生阀的开度为88；当压强为5kPa时，空气再生阀的开度数为76；当压强为7kPa时，空气再生阀的开度为65；当压强为9kPa时，空气再生阀的开度为55；当压强为10kPa时，空气再生阀的开度为45；当压强为11kPa时，空气再生阀的开度为38；当压强为12kPa时，空气再生阀的开度为30；当压强为13kPa时，空气再生阀的开度为24；当压强为15kPa时，空气再生阀的开度为10；当压强为17kPa时，空气再生阀的开度为0。当然，此处只是列出一种空气再生阀的开度随污氮出冷箱压强的变换关系，并不局限于此。
步骤S530，阀门定位器控制空气再生阀缓慢调节至预设开度数。按照在数据经验库中查询到的空气再生阀的预设开度数，阀门定位器将空气再生阀缓慢调节至预设开度数。
步骤S540，当空气再生阀缓慢调节至预设开度数时，通过阀门定位器控制空气再生阀缓慢关闭、直至开度为零。阀门定位器将空气再生阀调节至预设开度数后，再控制空气再生阀缓慢关闭，直至空气再生阀完全关闭。
其中步骤S540的具体调节过程如图4所示，图4为本发明实施例提供的另一种通过阀门定位器控制空气再生阀开度的流程示意图。
步骤S541，当空气再生阀缓慢调节至预设开度数时，判断污氮出冷箱的压强是否大于预设压强值。如预设压强值为12kPa，即判断污氮出冷箱的压强值是否大于12kPa。
步骤S542，当污氮出冷箱的压强大于预设压强值时，通过阀门定位器控制空气再生阀缓慢关闭、直至开度为零。当污氮出冷箱的压强值大于12kPa后，再通过阀门定位器控制空气再生阀缓慢关闭、直至空气再生阀完全关闭。
通过以上过程，就可以运用自动化技术手段，采用全自动控制的方式解决分子筛空气再生阀在导气进分子筛吸附器过程中因手动操作对分子筛本身造成巨大冲击力和对空压机工况造成不稳的问题。
与本发明提供的分子筛空气再生阀的自动控制方法相对应的，本发明还提供的一种分子筛空气再生阀的自动控制装置，如图5所示，为本发明实施例提供的一种分子筛空气再生阀的自动控制装置的结构示意图。
本发明提供的分子筛空气再生阀的自动控制装置，包括：用于控制污氮进入分子筛流量的污氮进口阀，污氮进口阀连通分子筛的再生气管道与污氮出冷箱，污氮出冷箱上设置有流量计和阀门监控器。
再生气管道上还并联有空气再生阀，空气再生阀上设置有PID调节器和阀门定位器，其中，PID调节器和阀门定位器均电连接至控制器。
流量计和阀门监控器也分别电连接至控制器，通过控制器控制PID调节器或阀门定位器来调节空气再生阀的开度。
作为本发明提供的一种优选实施例，污氮出冷箱上还设置有压强计，用于读取污氮出冷箱内的压强，压强计电连接至控制器。同时，控制器上还电连接有数据寄存器，从而可以读取数据寄存器的专家经验库中与污氮出冷箱的压强相对应的空气再生阀的开度，从而实现对空气再生阀进行精确控制。
进一步的，控制器为PLC控制器，阀门定位器为Samson3730-3阀门定位器。
由以上技术方案可见，本发明实施例提供的分子筛空气再生阀的自动控制方法及装置，通过在分子筛空气再生阀上设置阀门定位器，将阀门定位器连接至控制器，并通过PID调节和控制器控制阀门定位器，从而可以实现分子筛空气再生阀开关操作的全自动控制，保持分子筛空气再生阀开关速度的稳定，使得高压气流能够以稳步提升的速度进入，进而可以有效地降低高压气流对分子筛系统结构的冲击力，达到延长分子筛使用寿命和性能的目的。
本说明书中的两个实施例采用递进的方式描述，两个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与另一个实施例的不同之处。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及方法实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种分子筛空气再生阀的自动控制方法，其特征在于，包括：
判断污氮进入分子筛的污氮进口阀的开度是否为零；
当所述污氮进口阀的开度为零时，通过PID控制调节空气再生阀的开度；
当所述污氮进口阀的开度不为零时，判断所述污氮进入分子筛的流量是否大于预设流量值且所述污氮进口阀的开度是否为100；
当所述污氮进入分子筛的流量大于所述预设流量值且所述污氮进口阀的开度是100时，通过阀门定位器控制所述空气再生阀缓慢关闭、直至开度为零；
当所述污氮进入分子筛的流量小于或等于所述预设流量值或所述污氮进口阀的开度小于100时，通过所述阀门定位器控制所述空气再生阀打开至与污氮出冷箱的压强对应的预设开度、再通过所述阀门定位器控制所述空气再生阀缓慢关闭、直至开度为零。
2.根据权利要求1所述的分子筛空气再生阀的自动控制方法，其特征在于，所述当所述污氮进口阀的开度为零时，通过PID控制调节空气再生阀的开度，包括：
当所述污氮进口阀的开度为零时，检测所述污氮进入分子筛的流量；
判断所述流量是否大于所述预设流量值；
当所述流量大于所述预设流量值时，通过PID控制调节所述空气再生阀的开度减小；
当所述流量小于或等于所述预设流量值时，通过PID控制调节所述空气再生阀的开度增大。
3.根据权利要求1所述的分子筛空气再生阀的自动控制方法，其特征在于，所述通过所述阀门定位器控制所述空气再生阀打开至与污氮出冷箱的压强对应预设开度、再通过所述阀门定位器控制所述空气再生阀缓慢关闭、直至开度为零，包括：
接收检测到的污氮出冷箱的压强；
查询数据寄存器中与所述压强对应的所述空气再生阀的预设开度数；
所述阀门定位器控制所述空气再生阀缓慢调节至所述预设开度数；
当所述空气再生阀缓慢调节至所述预设开度数时，通过阀门定位器控制所述空气再生阀缓慢关闭、直至开度为零。
4.根据权利要求3所述的分子筛空气再生阀的自动控制方法，其特征在于，所述当所述空气再生阀缓慢调节至所述预设开度数时，通过阀门定位器控制所述空气再生阀缓慢关闭、直至开度为零，包括：
当所述空气再生阀缓慢调节至所述预设开度数时，判断所述污氮出冷箱的压强是否大于预设压强值；
当所述污氮出冷箱的压强大于所述预设压强值时，通过阀门定位器控制所述空气再生阀缓慢关闭、直至开度为零。
5.根据权利要求1所述的分子筛空气再生阀的自动控制方法，其特征在于，所述预设流量值为20000m3/h。
6.根据权利要求4所述的分子筛空气再生阀的自动控制方法，其特征在于，所述预设压强值为12kPa。
7.一种分子筛空气再生阀的自动控制装置，其特征在于，包括：
用于控制污氮进入分子筛流量的污氮进口阀，所述污氮进口阀连通分子筛的再生气管道与污氮出冷箱，所述污氮进口阀上设置有流量计和阀门监控器；
所述再生气管道上还并联有空气再生阀，所述空气再生阀上设置有PID调节器和阀门定位器，所述PID调节器和阀门定位器均电连接至控制器；
所述流量计和阀门监控器分别电连接至所述控制器。
8.根据权利要求7所述的分子筛空气再生阀的自动控制装置，其特征在于，所述污氮出冷箱上设置有压强计，所述压强计电连接至所述控制器，所述控制器上还电连接有数据寄存器。
9.根据权利要求7所述的分子筛空气再生阀的自动控制装置，其特征在于，所述控制器为PLC控制器。
10.根据权利要求7所述的分子筛空气再生阀的自动控制装置，其特征在于，所述阀门定位器为Samson3730-3阀门定位器。
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