CN112076595A - 用于等离子体发生器的控制装置、方法及等离子体发生装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于等离子体发生器的控制装置、控制方法及等离子体发生装置，属于等离子体领域。所述控制装置包括：检测单元，用于检测等离子体发生器周围环境的可燃气体浓度、进气管道内的可燃气体浓度和等离子体发生器内部的可燃气体浓度；以及处理单元，用于在等离子体发生器周围环境的可燃气体浓度处于安全阈值范围，而进气管道内的可燃气体浓度和等离子体发生器内部的可燃气体浓度中的任意一者超出安全阈值范围时，控制能够降低可燃气体浓度的气体通过吹扫管道进入等离子体发生器内部以降低进入等离子体发生器内部的可燃气体的浓度。通过该技术方案，可以使得等离子体发生器应用于安全要求高、废气浓度波动大和易形成燃爆环境等场合中。

Description

用于等离子体发生器的控制装置、方法及等离子体发生装置

技术领域

本发明涉及等离子体技术领域，具体地涉及一种用于等离子体发生器的控制装置、控制方法及等离子体发生装置。

背景技术

等离子体是固、液、气之外的第四种物质形态，等离子体技术在能源化工行业具有广阔的应用前景，如精细化工、废气、废水、固废处理，危化品安全处置等。通常，等离子体由高电压驱动放电产生，因此，在石油开采、化工和煤矿等存在大量易燃易爆场所的企业应用高等离子体技术时必须采取一些列安全措施才能有效避免高压放电引起的火灾爆炸等事故。

此外，现有的等离子体处理废气技术一般仅能用于废气浓度极低、远低于爆炸下限的场所，不能满足在爆炸危险场所使用的安全要求。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种用于等离子体发生器的控制装置、控制方法及等离子体发生装置，用于解决上述技术问题中的一者或多者。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种用于等离子体发生器的控制装置，所述控制装置包括：检测单元，用于检测所述等离子体发生器周围环境的可燃气体浓度、进气管道内的可燃气体浓度和所述等离子体发生器内部的可燃气体浓度；以及处理单元，用于在所述等离子体发生器周围环境的可燃气体浓度处于安全阈值范围，而所述进气管道内的可燃气体浓度和所述等离子体发生器内部的可燃气体浓度中的任意一者超出所述安全阈值范围时，控制能够降低可燃气体浓度的气体通过吹扫管道进入所述等离子体发生器内部以降低进入所述等离子体发生器内部的可燃气体的浓度。

可选的，在所述等离子体发生器周围环境的可燃气体浓度处于安全阈值范围，所述进气管道内的可燃气体的浓度超出所述安全阈值范围时，所述处理单元还用于执行以下操作：根据所述进气管道内的可燃气体的浓度以及所述能够降低可燃气体浓度的气体的流量确定进入所述等离子体发生器内部的可燃气体的浓度是否能被降低至所述安全阈值范围；以及在所述进入所述等离子体发生器内部的可燃气体的浓度不能被降低至所述安全阈值范围时，控制所述进气管道停止进气并控制所述等离子体发生器停止工作。

可选的，所述检测单元包括用于检测所述等离子体发生器周围环境的可燃气体浓度的第一检测模块、用于检测所述进气管道内的可燃气体浓度第二检测模块以及用于检测所述等离子体发生器内部的可燃气体浓度的第三检测模块，其中，所述第二检测模块与所述等离子体发生器的进气管道相连接，所述第三检测模块与所述等离子体发生器内部相连接。

可选的，所述控制装置还包括进气阀，所述进气阀位于所述第二检测模块与所述等离子体发生器的进气口之间，所述进气阀和所述第二检测模块之间的距离与进气流速之比不小于信号传输与处理时间，其中，所述信号传输与处理时间为第二检测模块检测时间、第二检测模块的检测结果传输至处理单元的时间、处理单元分析时间、控制信号由处理单元传输至进气阀门的时间和进气阀门的动作时间之和。

可选的，所述控制装置还包括第四检测模块，所述第四检测模块连接在所述等离子体发生器的进气口与所述吹扫管道之间，用于检测进气管道内的气体与吹扫管道内的气体混合后的气体中的可燃气体浓度，处理单元用于确定所述进气管道内的气体与吹扫管道内的气体混合后的气体中的可燃气体浓度是否处于所述安全阈值范围，在所述混合后的气体中的可燃气体浓度不处于所述安全阈值范围时，控制所述进气管道停止进气并控制所述等离子体发生器停止工作。

可选的，所述控制装置还包括：进口阻火器，与所述等离子体发生器的进气管道相连接；和/或出口阻火器，与所述等离子体发生器的出气管道相连接。

相应的，本发明实施例还提供一种等离子体发生装置，所述等离子体发生装置包括等离子体发生器和上述中任一项所述的用于等离子体发生器的控制装置。

相应的，本发明实施例还提供一种用于等离子体发生器的控制方法，所述方法包括：检测所述等离子体发生器周围环境的可燃气体浓度、进气管道内的可燃气体浓度和所述等离子体发生器内部的可燃气体浓度；以及在所述等离子体发生器周围环境的可燃气体浓度处于安全阈值范围，而所述进气管道内的可燃气体浓度和所述等离子体发生器内部的可燃气体浓度中的任意一者超出所述安全阈值范围时，控制能够降低可燃气体浓度的气体通过吹扫管道进入所述等离子体发生器内部以降低进入所述等离子体发生器内部的可燃气体的浓度。

可选的，在所述等离子体发生器周围环境的可燃气体浓度处于安全阈值范围，所述进气管道内的可燃气体的浓度超出所述安全阈值范围时，所述方法还包括：根据所述进气管道内的可燃气体的浓度以及所述能够降低可燃气体浓度的气体的流量确定进入所述等离子体发生器内部的可燃气体的浓度是否能被降低至所述安全阈值范围；以及在所述进入所述等离子体发生器内部的可燃气体的浓度不能被降低至安全阈值范围时，控制所述进气管道停止进气并控制所述等离子体发生器停止工作。

可选的，所述方法还包括：检测与所述等离子体发生器相连接进气管道内的气体与所述吹扫管道内的气体的混合后的气体中的可燃气体浓度是否处于所述安全阈值范围；以及在所述混合后的气体中的可燃气体浓度不处于所述安全阈值范围时，控制所述进气管道停止进气并控制所述等离子体发生器停止工作。

通过上述技术方案，在控制等离子体发生器工作之前先检测等离子体发生器周围环境的可燃气体浓度、进气管道内的可燃气体浓度和等离子体发生器内部的可燃气体浓度，根据不同位置处的可燃气体浓度与安全阈值范围的比较结果确定是否能够开启等离子体发生器，可以使得等离子体发生器应用在安全要求高、废气浓度波动大或者容易形成燃爆环境等不同场合中，并且还能降低这些场所中的燃爆事故发生概率，为等离子体发生器在爆炸危险场所中的应用提供安全保障。此外，在气管道内和/或等离子体发生器内部可燃气体浓度超出安全阈值范围时，通过吹扫管道和能够降低可燃气体浓度的气体使得等离子体发生器可以用于废气浓度波动大的环境中。

本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：

图1是本发明实施例提供的用于等离子体发生器的控制装置的结构框图；

图2是本发明实施例提供的等离子体发生装置的结构示意图；

图3是本发明实施例提供高的用于等离子体发生器的控制方法的流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

图1是本发明实施例提供的用于等离子体发生器的控制装置的结构框图。如图1所示，所述控制装置包括互相连接的检测单元110和处理单元120。检测单元110用于检测等离子体发生器周围环境的可燃气体浓度，处理单元120则用于接收检测单元110发送的等离子体发生器周围环境可燃气体浓度的检测结果，并在等离子体发生器周围环境的可燃气体浓度处于安全阈值范围，但是与等离子体发生器相连接的进气管道内的可燃气体浓度和等离子体发生器内部的可燃气体浓度中的任意一者超出上述安全阈值范围时，控制能够降低可燃气体浓度的气体通过吹扫管道或者其他通道进入至等离子体发生器的内部，以降低进入等离子体发生器内部的可燃气体的浓度。

可选的，上述安全阈值范围可以由本领域技术人员根据可燃气体组分的构成和燃爆特性自行设定。

可选的，所述用于等离子体发生器的控制装置中的检测单元可以包括三个检测模块，为第一检测模块、与等离子体发生器的进气管道相连接的第二检测模块和所述等离子体发生器内部相连接的第三检测模块，分别用于检测等离子体发生器周围环境的可燃气体浓度、进气管道内的可燃气体浓度和等离子体发生器内部的可燃气体浓度。

进一步的，对于等离子体发生器周围环境的可燃气体浓度、进气管道内的可燃气体浓度和所述等离子体发生器内部的可燃气体浓度这三个参数来说，只要等离子体发生器周围环境的可燃气体浓度高于安全阈值范围，就表示等离子体发生器暴漏在极易发生爆炸的事故的场所，此时一定不能开启等离子体发生器，只能在等离子体发生器周围环境的可燃气体浓度低于安全阈值范围时才能根据当前的等离子体发生器状态考虑是否能将其开启。

此外，在确定等离子体发生器周围环境的可燃气体浓度、进气管道内的可燃气体浓度和所述等离子体发生器内部的可燃气体浓度均低于安全阈值范围时，才能确定当前等离子体发生器处于安全状态，可以控制其正常工作。

考虑到等离子体发生器在正常工作，且其周围环境的可燃气体浓度处于安全阈值范围时，等离子体发生器的进气管道内的可燃气体的浓度超出安全阈值，此时需要根据检测出的进气管道内的可燃气体的浓度和能够降低可燃气体浓度的气体的流量来确定进入等离子体发生器内部的可燃气体的浓度是否能够被降低至安全阈值范围之内，如果确定进入等离子体发生器内部的可燃气体的浓度不能被降低至安全阈值范围内，则表示当前具有安全隐患，处理单元控制进气管道停止进气，并控制等离子体发生器停止工作；如果确定进入等离子体发生器内部的可燃气体的浓度能够被降低至安全阈值范围内，则等离子体发生器继续工作，此外还可以输出的相应的信号，表示当前进入管道内的可燃气体浓度较高，但是等离子体发生器内部的可燃气体浓度仍处于可控范围之内，以便于对等离子体发生器的工作状态进行监管。

由于通过吹扫管道进入至等离子体发生器内部的能够降低可燃气体浓度的气体从吹扫管道的进气口处进入至等离子体发生器内部、能够降低可燃气体浓度的气体与通过进气管道进入的可燃气体混合以及数据的发送、传递和处理等也需要一定的时间，因此为了进一步有效避免发生安全事故，在上述第二检测模块与等离子体发生器的进气口之间设置一进气阀，所述进气阀的具体安装位置通过以下方式确定：进气阀和所述第二检测模块之间的距离与进气流速之比不小于信号传输与处理时间。其中，所述信号传输与处理时间为第二检测模块检测时间、第二检测模块的检测结果传输至处理单元的时间、处理单元分析时间、控制信号由处理单元传输至进气阀门的时间和进气阀门的动作时间之和。

可选的，所述用于等离子体发生器的控制装置还包括第四检测模块，可以将其设置在等离子体发生器的进气口与所述吹扫管道之间，用于检测进气管道内的气体与吹扫管道内的气体混合后的气体中的可燃气体浓度，处理单元获取到检测结果后，判断进气管道内的气体与吹扫管道内的气体混合后的气体中的可燃气体浓度是否处于安全阈值范围之内，如果进气管道内的气体与吹扫管道内的气体混合后的气体中的可燃气体浓度处于安全阈值范围之内，则等离子体发生器继续工作，如果进气管道内的气体与吹扫管道内的气体混合后的气体中的可燃气体浓度超出安全阈值范围，则需要控制进气管道停止进气并控制所述等离子体发生器停止工作，进一步的还可以发出当前可燃气体浓度过道，等离子体发生器不能正常工作的信号以提醒工作人员。

本发明该实施例提供的用于等离子体发生器的控制装置，在控制等离子体发生器工作之前先检测等离子体发生器周围环境的可燃气体浓度、进气管道内的可燃气体浓度和等离子体发生器内部的可燃气体浓度，根据不同位置处的可燃气体浓度与安全阈值范围的比较结果确定是否能够开启等离子体发生器，可以使得等离子体发生器应用在安全要求高、废气浓度波动大或者容易形成燃爆环境等不同场合中，并且还能降低这些场所中的燃爆事故发生概率，为等离子体发生器在爆炸危险场所中的应用提供安全保障。

为了进一步增强将等离子体发生器应用在高危环境中的可靠性，本发明实施例提供的用于等离子体发生器的控制装置还可以设置阻火器，例如可以设置一个与等离子体发生器的进气管道相连接的进口阻火器，还可以设置一个与等离子体发生器的出气管道相连接的出口阻火器等。这样的结构使得在等离子体发生器内部发生燃爆时不能传播至等离子体发生器外部，以避免产生进一步的财产损失和人员伤亡。

相应的，本发明实施例还提供一种等离子体发生装置，所述等离子体发生装置包括等离子体发生器和上述中任一项所述的用于等离子体发生器的控制装置。

具体的，现以一具体实施例来解释本发明一实施例提供的等离子体发生装置。

图2是本发明实施例提供的等离子体发生装置的结构示意图。如图2所示，所述等离子体发生装置主要由进气管道1、等离子体发生器2、出气管道3、驱动电源4、处理单元5、吹扫管道12、进气可燃气体浓度表6、发生器内可燃气体浓度表9、环境可燃气体浓度表10、进气阀7、吹扫阀13、进口阻火器8和出口阻火器11构成。

首先，根据爆炸危险场所可燃气体组分和燃爆特性，设置合理的安全阈值范围，然后控制进气可燃气体浓度表6、等离子体发生器内可燃气体浓度表9、环境可燃气体浓度表10分别对进气管道、等离子体发生器内部和周围环境的可燃气体浓度进行实时监测。在启动等离子体发生器之前，处理单元5需要判断进气管道、等离子体发生器内部和周围环境的可燃气体浓度是否在安全阈值范围内，并根据判断结果执行相应的操作。例如，在进气管道、等离子体发生器内部和周围环境的可燃气体浓度均在安全阈值范围内时，处理单元5发出命令，打开驱动电源4和进气阀7，启动等离子体发生器2；在等离子体发生器2启动前或启动过程中，若等离子体发生器2内可燃气体浓度超安全阈值范围，启动吹扫阀13，空气或氮气等气体通过吹扫管道12对等离子体发生器2进行吹扫，直至等离子体发生器2内部的可燃气体浓度降至安全阈值范围后再重新进入启动流程；在等离子体发生器2运行过程中，一旦进气可燃气体浓度或环境可燃气体浓度在爆炸危险范围，控制系统5发出联锁信号，关闭进气阀7切断进气并关闭驱动电源4；等离子体发生器2临近的进气管道1和出气管道3分别安装有进口阻火器8和出口阻火器11，防止等离子体发生器2内部燃爆外传。

可选的，在启动等离子体发生器之前必须判断进气管道、周围环境和等离子体发生器内部的可燃气体浓度，在三者均在安全阈值范围内或者在气管道内与等离子体发生器内部的可燃气体浓度中的任意一者超出安全阈值范围，但是通过吹扫管道进入所述等离子体发生器内部的能够降低可燃气体浓度的气体能使进入等离子体发生器内部的可燃气体的浓度降低至安全阈值范围之内，才能启动等离子体发生器。

可选的，进气可燃气体浓度表6应选用快速反应型仪表，一旦有超浓度废气进入至进气管道应尽快向处理单元发送检测结果。

可选的，进气管道1上的进气可燃气体浓度表6和进气阀7有安装顺序和最小距离要求，必须进气可燃气体浓度表6在进气阀7之前，且最小距离不小于：进气流速×(进气可燃气体浓度表检测时间T1+信号传输与处理时间T2+进气阀动作时间T3)。

可选的，进口阻火器8和出口阻火器11应尽量安装在靠近反应器本体位置，最大限度防止燃爆扩散。

可选的，吹扫管道优先安装在进气管道进气阀后侧，吹扫管道气体来源应是不含可燃气体的干净气体，例如空气、氮气和氩气等等。

有关所述等离子体发生装置的具体工作原理及益处与上述本发明实施例提供的用于等离子体发生器的控制装置的具体工作原理及益处相似，这里将不再赘述。

图3是本发明实施例提供的用于等离子体发生器的控制方法的流程示意图。如图3所示，所述用于等离子体发生器的控制方法包括：检测等离子体发生器周围环境、进气管道内和所述等离子体发生器内部的可燃气体浓度；以及在等离子体发生器周围环境的可燃气体浓度处于安全阈值范围，而进气管道内的可燃气体浓度和等离子体发生器内部的可燃气体浓度中的任意一者超出安全阈值范围时，控制能够降低可燃气体浓度的气体通过吹扫管道进入等离子体发生器内部以降低进入等离子体发生器内部的可燃气体的浓度。

进一步的，进气管道内的可燃气体的浓度超出安全阈值范围时，还可以根据进气管道内的可燃气体的浓度以及能够降低可燃气体浓度的气体的流量确定进入所述等离子体发生器内部的可燃气体的浓度是否能被降低至安全阈值范围；以及在进入所述等离子体发生器内部的可燃气体的浓度不能被降低至安全阈值范围时，控制进气管道停止进气并控制等离子体发生器停止工作，以防止发生燃爆事故。

进一步的，在控制降低可燃气体浓度的气体通过吹扫管道进入等离子体发生器内部时，还可以检测与等离子体发生器相连接进气管道内的气体与吹扫管道内的气体的混合后的气体中的可燃气体浓度是否处于安全阈值范围；以及在混合后的气体中的可燃气体浓度不处于安全阈值范围时，控制进气管道停止进气并控制所述等离子体发生器停止工作，以防止发生燃爆事故。

有关所述用于等离子体发生器的控制方法的具体工作原理及益处与上述本发明实施例提供的用于等离子体发生器的控制装置的具体工作原理及益处相似，这里将不再赘述。

以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。

Claims (10)

1.一种用于等离子体发生器的控制装置，其特征在于，所述控制装置包括：

检测单元，用于检测所述等离子体发生器周围环境的可燃气体浓度、进气管道内的可燃气体浓度和所述等离子体发生器内部的可燃气体浓度；以及

处理单元，用于在所述等离子体发生器周围环境的可燃气体浓度处于安全阈值范围，而所述进气管道内的可燃气体浓度和所述等离子体发生器内部的可燃气体浓度中的任意一者超出所述安全阈值范围时，控制能够降低可燃气体浓度的气体通过吹扫管道进入所述等离子体发生器内部以降低进入所述等离子体发生器内部的可燃气体的浓度。

2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，在所述等离子体发生器周围环境的可燃气体浓度处于安全阈值范围，所述进气管道内的可燃气体的浓度超出所述安全阈值范围时，所述处理单元还用于执行以下操作：

根据所述进气管道内的可燃气体的浓度以及所述能够降低可燃气体浓度的气体的流量确定进入所述等离子体发生器内部的可燃气体的浓度是否能被降低至所述安全阈值范围；以及

在所述进入所述等离子体发生器内部的可燃气体的浓度不能被降低至所述安全阈值范围时，控制所述进气管道停止进气并控制所述等离子体发生器停止工作。

3.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述检测单元包括用于检测所述等离子体发生器周围环境的可燃气体浓度的第一检测模块、用于检测所述进气管道内的可燃气体浓度第二检测模块以及用于检测所述等离子体发生器内部的可燃气体浓度的第三检测模块，

其中，所述第二检测模块与所述等离子体发生器的进气管道相连接，所述第三检测模块与所述等离子体发生器内部相连接。

4.根据权利要求3所述的控制装置，其特征在于，所述控制装置还包括进气阀，所述进气阀位于所述第二检测模块与所述等离子体发生器的进气口之间，所述进气阀和所述第二检测模块之间的距离与进气流速之比不小于信号传输与处理时间，

其中，所述信号传输与处理时间为第二检测模块检测时间、第二检测模块的检测结果传输至处理单元的时间、处理单元分析时间、控制信号由处理单元传输至进气阀门的时间和进气阀门的动作时间之和。

5.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述控制装置还包括第四检测模块，所述第四检测模块连接在所述等离子体发生器的进气口与所述吹扫管道之间，用于检测进气管道内的气体与吹扫管道内的气体混合后的气体中的可燃气体浓度

处理单元用于确定所述进气管道内的气体与吹扫管道内的气体混合后的气体中的可燃气体浓度是否处于所述安全阈值范围，在所述混合后的气体中的可燃气体浓度不处于所述安全阈值范围时，控制所述进气管道停止进气并控制所述等离子体发生器停止工作。

6.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述控制装置还包括：

进口阻火器，与所述等离子体发生器的进气管道相连接；和/或

出口阻火器，与所述等离子体发生器的出气管道相连接。

7.一种等离子体发生装置，其特征在于，所述等离子体发生装置包括等离子体发生器和上述权利要求1至6中任一项所述的用于等离子体发生器的控制装置。

8.一种用于等离子体发生器的控制方法，其特征在于，所述方法包括：

检测所述等离子体发生器周围环境的可燃气体浓度、进气管道内的可燃气体浓度和所述等离子体发生器内部的可燃气体浓度；以及

在所述等离子体发生器周围环境的可燃气体浓度处于安全阈值范围，而所述进气管道内的可燃气体浓度和所述等离子体发生器内部的可燃气体浓度中的任意一者超出所述安全阈值范围时，控制能够降低可燃气体浓度的气体通过吹扫管道进入所述等离子体发生器内部以降低进入所述等离子体发生器内部的可燃气体的浓度。

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，在所述等离子体发生器周围环境的可燃气体浓度处于安全阈值范围，所述进气管道内的可燃气体的浓度超出所述安全阈值范围时，所述方法还包括：

根据所述进气管道内的可燃气体的浓度以及所述能够降低可燃气体浓度的气体的流量确定进入所述等离子体发生器内部的可燃气体的浓度是否能被降低至所述安全阈值范围；以及

在所述进入所述等离子体发生器内部的可燃气体的浓度不能被降低至安全阈值范围时，控制所述进气管道停止进气并控制所述等离子体发生器停止工作。

10.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

检测与所述等离子体发生器相连接进气管道内的气体与所述吹扫管道内的气体的混合后的气体中的可燃气体浓度是否处于所述安全阈值范围；以及

在所述混合后的气体中的可燃气体浓度不处于所述安全阈值范围时，控制所述进气管道停止进气并控制所述等离子体发生器停止工作。

Images