CN113091402B - 一种单塔的制氩系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种单塔的制氩系统；包括空冷系统、纯化系统、制氩机构；所述空冷系统连接有空压机，空压机连接有空气过滤器，空气过滤器将原空进进行过滤，过滤之后通过空压机加压进入空冷系统，进行液化；经过空冷系统之后经过冷却进入纯化系统进行纯化分离，纯化后的混合液在经过换热器放热，进入制氩机构，制氩机构对粗氩进行提取，储藏；通过数据采集模块和控制单元同时通过对制氩系统数据进行分析故障诊断，两者结合，故障诊断自动化程度高，通过对故障的时间、故障大小、故障类型精确判断，增加故障诊断的有效性和准确性，减低生产风险，增加生产安全性。

Description

一种单塔的制氩系统
技术领域
本发明属于空分制氩设备领域，尤其涉及一种单塔的制氩系统。
背景技术
随着世界科技的发展，各行各业对氧、氮、氩等工业气体需求量越来越大；全精馏制氩具有流程简单、操作方便、安全、稳定、氩提取率高等优点，是空分设备用户首选的制氩流程。全精馏制氩就是在粗氩塔中进行氧一氩分离，直接得到氧含量小于l×10-6的粗氩，在精氩中再进行氩一氮分离，得到纯度为99.999%的精氩产品。
现有的制氩设备一般采用精氩空分塔，空分塔体积较大，占地面积多，而且在生产过程中能耗大；精氩塔把混合物分离和经过多个分解过程得到较高纯度的精氩；但是，当精氩他出现故障时，如分类效果无法达到预期正常工况时，就会造成资源浪费，企业受损失，或者导致气体泄漏，发生爆炸等危害，对人类的生命安全存在威胁；现有的故障检测系统不够完善，一般是出现系统故障导致停车，才进行维修，影响生产，造成较高的经济损失，故障诊断自动化程度低，故障的时间、故障大小、故障类型诊断准确度低，效率低、精确度较差。
中国专利申请号201120457553.1公开了一种液氩循环管路，用于空分制氩系统，包括并联的第一进液管路和第二进液管路，两者连通空分制氩系统相邻的两个粗氩塔，且第一进液管路和第二进液管路上均设置有液氩泵，且两个液氩泵一备一用，第一进液管路和第二进液管路上均设置有排液管，且排液管上设置有第一调节阀；该液氩循环管路还包括设置在第一进液管路上的液氩泵的出口以及和该液氩泵的进口相连通的所述粗氩塔之间的第一回流管；和设置在第二进液管路上的液氩泵的出口以及和该液氩泵的进口相连通的粗氩塔之间的第二回流管，第一回流管路和所述第二回流管路上均设有第二调节阀。上述技术方案虽然减少了液体冷冻液的浪费，但是还存在较大的热量损失，没有得到重复利用，节能效率低。
中国专利申请号200910102150.2一种空分装置制氩系统氮塞的防控方法，它是通过选取氩馏分 的氩含量、氩馏分温度、粗氩塔II顶部氩含量和产品氧气纯度各重要指标的测量 值作为被控变量，其中，氩馏分的氩含量和氩馏分温度作为监测氮塞的第一道防 线，粗氩塔II顶部氩含量作为其第二道防线，此两道防线用来直观、准确的反应 制氩系统是否发生氮塞，产品氧气纯度用来反映主塔工况是否稳定；选取气氧取 出量、上塔纯液氮回流量和粗氩气提取量作为操作变量；由预测控制算法计算出 当前各操作变量的最优控制增量，用以调节主塔和氩系统的精馏工况。上述技术方案，故障检测技术单一，仅依靠检测氮塞的方法，不能够及时发现系统其他故障，故障检测效率不高，检测周期长。
发明内容
针对现有技术不足，本发明的目的在于提供了一种单塔的制氩系统，通过改进第一粗氩罐、第二粗氩罐、精氩罐之间的连接管路，有效减小制氩单塔的体积，节约占地面积，同时设置多个换热器进行换热，使制氩过程中产生的热能重复利用，减少热能的损失，减少能耗；通过数据采集模块和控制单元同时通过对制氩系统数据进行分析故障诊断，两者结合，故障诊断自动化程度高，通过对故障的时间、故障大小、故障类型精确判断，增加故障诊断的有效性和准确性，减低生产风险，增加生产安全性，提高生产效率，减少生产资源浪费。
本发明提供如下技术方案：
一种单塔的制氩系统；包括空冷系统、纯化系统、制氩机构；所述空冷系统连接有空压机，空压机连接有空气过滤器，空气过滤器将原空进进行过滤，过滤之后通过空压机加压进入空冷系统，进行液化；经过空冷系统之后经过冷却进入纯化系统进行纯化分离，纯化后的混合液在经过换热器放热，进入制氩机构，制氩机构对粗氩进行提取，储藏；
所述制氩机构包括第一粗氩罐、第二粗氩罐、精氩罐；第一粗氩塔连接上塔氩馏分管，通过所述上塔氩馏分管使纯化分离的液氩进入到第一粗氩罐内，经过第一粗氩罐内的提纯，氩气通过连通管进入到第二粗氩罐进行二次提纯；经过第二粗氩罐提纯之后，通过设置的管道进入精氩罐内进行精馏提纯，且提纯后的液氩通过精氩罐连接的液氩槽进行贮藏。
优选的，所述第一粗氩罐底部连接上塔回流管，将粗氩进行反复多次提取；第二粗氩罐内部上方设有换热器，换热器一端连接下塔液空管，另一端连接有液空回上塔管，通过液空放热进行提纯液氩；第二粗氩罐底部连接有循环管，循环管另一端连接第一粗氩罐的上部，循环管上设置有循环泵，将粗液氩在第一粗氩罐和第二粗氩罐之间进行循环。
优选的，所述精馏罐内部上方设有换热器，换热器一端连接回上塔污氮管，另一端连接下塔液氮管，经过升温精馏之后，精氩罐连接粗氩气放空管（14）将粗氩气进行排放，精氩罐底部连接有下塔气管，对精氩罐进行加热，用于精馏，精馏提纯后的液氩进入液氩槽进行存储。
优选的，所述第一粗氩罐、第二粗氩罐、精氩罐之间连接的管道均采用铝管，并设有对应设置有阀门。
优选的，还包括故障检测系统，所述故障检测系统包括控制单元、数据采集模块、数据处理分析模块、系统数据、故障诊断；控制单元通过数据采集模块对第一粗氩罐、第二粗氩罐、精氩罐之间连接的管道进行数据采集，并对数据进行综合分析，得出故障概率；控制单元同时通过对制氩系统数据进行分析，故障诊断，增加故障诊断的有效性和准确性。
优选的，所述数据采集模块包括多个激光传感器，通过多个激光传感器设置在管道的表面，对管道的直径、厚度、轮廓、长度数据进行采集，并通过数据采集卡传输至控制单元的数据处理分析模块，所述控制单元采用STM32单片机。
优选的，控制单元对系统数据进行故障诊断包括，系统动态故障数据、故障程度数据、故障联系数据。
优选的，所述系统动态故障数据包括控制器故障数据、执行器故障数据、传感器故障数据、受控对象故障数据。
优选的，所述故障程度数据包括间隙故障数据、突变故障数据、缓变故障数据、独立故障数据。
优选的，故障联系数据包括局部故障数据、单故障数据、多故障数据。
另外，控制单元的数据处理分析模块的检测步骤包括a，通过设置的多个激光传感器对制氩机构的管道的直径、厚度、轮廓、长度数据进行采集；b，对采集的数据进行分组存储，将数据库分为配置数据库和系统数据库，每个传感器对应一个系统数据库，配置数据库存储系统数据相对应的配置数据；c，对采集的制氩机构的管道数据进行分析处理；d，经过步骤c分析之后的数据与制氩机构的管道的原始数据进行对比，判断制氩机构的管道的受损情况；e，得出诊断结果之后，将故障的时间、故障大小、故障类型通过显示模块显示。在对氩机构的管道的直径、厚度、轮廓、长度数据进行存储时，根据制氩机构系统的运行时间和管道原始数据进行时频域特征提取，并将采集的数据特征信号进行分层处理，对每一层利用聚类算法找出每一层的聚类中心，得出少部分故障类型集合，在对每一小部分进行分类器训练，提取比较好的训练结果；之后对新数据集进行重新分层，对于新的数据层集首先通过聚类计算出其每一簇数据的中心，然后再之前建立的数据库的每一层聚类中心求取真实距离，再把新的数据集的聚类中心的距离相加求和；距离和最小的分为一类，对最新数据实现分层；重复上述方法一直求取最底层集合进行分类，判断制氩机构的管道故障的时间、故障大小、故障类型；增加制氩机构的管道故障判断的准确性。
另外，控制单元通过对制氩系统数据的故障诊断过程为，A1系统数据预处理，A2，互信息计算值，A3，系统数据分类训练，A4，故障分类，确定故障源；系统数据预处理过程中，选择制氩系统中的最优变量，因为系统在同一输出时刻输出的不同变量之间存在延迟，会导致对于故障数据分析，相关性提取、故障诊断存在影响，为了减少延迟的影响，需要对系统数据行进预处理，增强数据之间的抗干扰能力，减少对故障诊断的影响，系统数据进行预处理的方法为：首选，选取系统数据，对数据进行预处理，删除显著误差数据，处理过程中对所有数据求平均值b，求取绝对偏差b2，根据绝对偏差求得显著误差c，平均值b1满足以下公式，b=1/M(b1+···+ bM)；M为系统数据的个数；绝对偏差z= bM- b；显著误差c=3（1/(M-1)(( b1-b) +···+( bM-b))2）1/2；然后，计算数据变量之间的延迟时间；再将延时时间与互信息相结合，互信息通过添加时间延迟在一个变量中间计算的，计算各个变量与目标变量之间的互信息值；根据互信息值的大小，选择在一定范围内适合的变量，作为相关变量的初值，剔除冗余变量，选择最终的制氩机构系统数据进行分析，增强数据之间的抗干扰能力，减少对制氩系统故障诊断的影响，增加故障判断的准确性。
系统数据分类训练采用一对一分类器完成，一对一分类器采用粒子群算法，本系统在进行系统分类分类训练的过程中，采用粒子群算法结合支持向量机，对系统数据进行选择优化，提高整体分类效果，减少数据判断误差，进一步提高故障检测精确度；分类过程中，将每个系统数据看做粒子，设系统数据为群规模为E，系统数据在迭代时，迭代时刻t时，每个粒子的坐标位置为xi（t）=（x1 i，x2 i，…，xn i）；vi（t）=（v1 i，v2 i，…，vn i）；则在迭代过程中，t+1时刻粒子的位置和速度满足vin(t+1)= xin（t）+ vin(t+1)；vin(t+1)= vin（t）+δ·r(p- xin（t）)；p为粒子目前最佳位置，δ为调节常数，取值范围1-300；r服从[0,1]均匀分布随机数；在进行系统数据分类训练时，设定数据为粒子，随机产生粒子的位置和速度，根据上述公式对数据粒子的速度个位置进行更新，检查是否满足系统数据终止条件，直到满足条件之后，输出系统数据，最后得出制氩机构的系统故障数据，并且结合控制单元的数据处理分析模块的检测结果进行综合评测，准确得出制氩机构的系统动态故障的故障的时间、故障大小、故障类型，进一步提高制氩机构的故障诊断分类精度，及时解决故障，保证制氩系统的稳定运行。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明一种单塔的制氩系统，通过改进第一粗氩罐、第二粗氩罐、精氩罐之间的连接管路，有效减小制氩单塔的体积，节约占地面积，同时设置多个换热器进行换热，使制氩过程中产生的热能重复利用，减少热能的损失，减少能耗。
（2）本发明一种单塔的制氩系统，通过数据采集模块和控制单元同时通过对制氩系统数据进行分析故障诊断，两者结合，故障诊断自动化程度高，通过对故障的时间、故障大小、故障类型精确判断，增加故障诊断的有效性和准确性，减低生产风险，增加生产安全性，提高生产效率，减少生产资源浪费。
（3）本发明一种单塔的制氩系统，通过控制单元的数据处理分析模块对制氩机构的管道检测，判断制氩机构的管道故障的时间、故障大小、故障类型；增加制氩机构的管道故障判断的准确性。
（4）本发明一种单塔的制氩系统，控制单元系统数据预处理过程中，选择制氩系统中的最优变量，因为系统在同一输出时刻输出的不同变量之间存在延迟，系统数据行进处理，增强数据之间的抗干扰能力，减少对故障诊断的影响。
（5）本发明一种单塔的制氩系统，采用粒子群算法结合支持向量机，对系统数据进行选择优化，提高整体分类效果，减少数据判断误差，进一步提高故障检测精确度。
（6）本发明一种单塔的制氩系统，在进行系统数据分类训练时，设定数据为粒子，随机产生粒子的位置和速度，根据上述公式对数据粒子的速度个位置进行更新，检查是否满足系统数据终止条件，直到满足条件之后，输出系统数据，最后得出制氩机构的系统故障数据，并且结合控制单元的数据处理分析模块的检测结果进行综合评测，准确得出制氩机构的系统动态故障的故障的时间、故障大小、故障类型，进一步提高制氩机构的故障诊断分类精度，及时解决故障，保证制氩系统的稳定运行。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，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相关的附图。
图1是本发明的系统流程图。
图2是本发明的制氩机构示意图。
图3是本发明的故障检测系统框图。
图4是本发明的故障诊断模块图。
图5是本发明的检测系统数据预处理流程图。
图6是本发明的故障检测流程图。
图中：1、第一粗氩罐；2、第二粗氩罐；3、精氩罐；4、液氩槽；5、上塔氩馏分管；6、上塔回流管；7、下塔液空管；8、液空回上塔管；9、空气回上塔管；10、循环泵；11、下塔气管；12、回上塔污氮管；13、下塔液氮管；14、粗氩气放空管（14）。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
如图1-2所示，一种单塔的制氩系统；包括空冷系统、纯化系统、制氩机构；所述空冷系统连接有空压机，空压机连接有空气过滤器，空气过滤器将原空进进行过滤，过滤之后通过空压机加压进入空冷系统，进行液化；经过空冷系统之后经过冷却进入纯化系统进行纯化分离，纯化后的混合液在经过换热器放热，进入制氩机构，制氩机构对粗氩进行提取，储藏；
所述制氩机构包括第一粗氩罐1、第二粗氩罐2、精氩罐3；第一粗氩塔连接上塔氩馏分管5，通过所述上塔氩馏分管5使纯化分离的液氩进入到第一粗氩罐1内，经过第一粗氩罐1内的提纯，氩气通过连通管进入到第二粗氩罐2进行二次提纯；经过第二粗氩罐2提纯之后，通过设置的管道进入精氩罐3内进行精馏提纯，且提纯后的液氩通过精氩罐3连接的液氩槽4进行贮藏。
所述第一粗氩罐1底部连接上塔回流管6，将粗氩进行反复多次提取；第二粗氩罐2内部上方设有换热器，换热器一端连接下塔液空管7，另一端连接有液空回上塔管8，通过液空放热进行提纯液氩；第二粗氩罐2底部连接有循环管，循环管另一端连接第一粗氩罐1的上部，循环管上设置有循环泵10，将粗液氩在第一粗氩罐1和第二粗氩罐2之间进行循环；第二粗氩罐2上方连接有空气回上塔管9。
所述精馏罐内部上方设有换热器，换热器一端连接回上塔污氮管12，另一端连接下塔液氮管13，经过升温精馏之后，精氩罐3连接粗氩气放空管将粗氩气进行排放，精氩罐3底部连接有下塔气管11，对精氩罐3进行加热，用于精馏，精馏提纯后的液氩进入液氩槽4进行存储。
所述第一粗氩罐1、第二粗氩罐2、精氩罐3之间连接的管道均采用铝管，并设有对应设置有阀门。
实施例二：
如图3-6所示，在实施例一的基础上，制氩系统还包括故障检测系统，所述故障检测系统包括控制单元、数据采集模块、数据处理分析模块、系统数据、故障诊断；控制单元通过数据采集模块对第一粗氩罐1、第二粗氩罐2、精氩罐3之间连接的管道进行数据采集，并对数据进行综合分析，得出故障概率；控制单元同时通过对制氩系统数据进行分析，故障诊断，增加故障诊断的有效性和准确性。
所述数据采集模块包括多个激光传感器，通过多个激光传感器设置在管道的表面，对管道的直径、厚度、轮廓、长度数据进行采集，并通过数据采集卡传输至控制单元的数据处理分析模块，所述控制单元采用STM32单片机。
控制单元对系统数据进行故障诊断包括，系统动态故障数据、故障程度数据、故障联系数据；所述系统动态故障数据包括控制器故障数据、执行器故障数据、传感器故障数据、受控对象故障数据；所述故障程度数据包括间隙故障数据、突变故障数据、缓变故障数据、独立故障数据；故障联系数据包括局部故障数据、单故障数据、多故障数据。
实施例三：
在实施例二的基础上，控制单元的数据处理分析模块的检测步骤包括a，通过设置的多个激光传感器对制氩机构的管道的直径、厚度、轮廓、长度数据进行采集；b，对采集的数据进行分组存储，将数据库分为配置数据库和系统数据库，每个传感器对应一个系统数据库，配置数据库存储系统数据相对应的配置数据；c，对采集的制氩机构的管道数据进行分析处理；d，经过步骤c分析之后的数据与制氩机构的管道的原始数据进行对比，判断制氩机构的管道的受损情况；e，得出诊断结果之后，将故障的时间、故障大小、故障类型通过显示模块显示。在对氩机构的管道的直径、厚度、轮廓、长度数据进行存储时，根据制氩机构系统的运行时间和管道原始数据进行时频域特征提取，并将采集的数据特征信号进行分层处理，对每一层利用聚类算法找出每一层的聚类中心，得出少部分故障类型集合，在对每一小部分进行分类器训练，提取比较好的训练结果；之后对新数据集进行重新分层，对于新的数据层集首先通过聚类计算出其每一簇数据的中心，然后再之前建立的数据库的每一层聚类中心求取真实距离，再把新的数据集的聚类中心的距离相加求和；距离和最小的分为一类，对最新数据实现分层；重复上述方法一直求取最底层集合进行分类，判断制氩机构的管道故障的时间、故障大小、故障类型；增加制氩机构的管道故障判断的准确性。
实施例四
在实施例二的基础上，控制单元通过对制氩系统数据的故障诊断过程为，A1系统数据预处理，A2，互信息计算值，A3，系统数据分类训练，A4，故障分类，确定故障源；系统数据预处理过程中，选择制氩系统中的最优变量，因为系统在同一输出时刻输出的不同变量之间存在延迟，会导致对于故障数据分析，相关性提取、故障诊断存在影响，为了减少延迟的影响，需要对系统数据行进预处理，增强数据之间的抗干扰能力，减少对故障诊断的影响，系统数据进行预处理的方法为：首选，选取系统数据，对数据进行预处理，删除显著误差数据，处理过程中对所有数据求平均值b，求取绝对偏差b2，根据绝对偏差求得显著误差c，平均值b1满足以下公式，b=1/M(b1+···+ bM)；M为系统数据的个数；绝对偏差z= bM- b；显著误差c=31/(M-1)(( b1-b) +···+( bM-b))21/2；然后，计算数据变量之间的延迟时间；再将延时时间与互信息相结合，互信息通过添加时间延迟在一个变量中间计算的，计算各个变量与目标变量之间的互信息值；根据互信息值的大小，选择在一定范围内适合的变量，作为相关变量的初值，剔除冗余变量，选择最终的制氩机构系统数据进行分析，增强数据之间的抗干扰能力，减少对制氩系统故障诊断的影响，增加故障判断的准确性。
系统数据分类训练采用一对一分类器完成，一对一分类器采用粒子群算法，本系统在进行系统分类分类训练的过程中，采用粒子群算法结合支持向量机，对系统数据进行选择优化，提高整体分类效果，减少数据判断误差，进一步提高故障检测精确度；分类过程中，将每个系统数据看做粒子，设系统数据为群规模为E，系统数据在迭代时，迭代时刻t时，每个粒子的坐标位置为xit=x1 i，x2 i，…，xn i；vit=v1 i，v2 i，…，vn i；则在迭代过程中，t+1时刻粒子的位置和速度满足vin(t+1)= xint+ vin(t+1)；vin(t+1)= vint+δ·r(p- xint)；p为粒子目前最佳位置，δ为调节常数，取值范围1-300；r服从[0,1]均匀分布随机数；在进行系统数据分类训练时，设定数据为粒子，随机产生粒子的位置和速度，根据上述公式对数据粒子的速度个位置进行更新，检查是否满足系统数据终止条件，直到满足条件之后，输出系统数据，最后得出制氩机构的系统故障数据，并且结合控制单元的数据处理分析模块的检测结果进行综合评测，准确得出制氩机构的系统动态故障的故障的时间、故障大小、故障类型，进一步提高制氩机构的故障诊断分类精度，及时解决故障，保证制氩系统的稳定运行。
通过上述技术方案得到的装置是一种单塔的制氩系统，通过改进第一粗氩罐、第二粗氩罐、精氩罐之间的连接管路，有效减小制氩单塔的体积，节约占地面积，同时设置多个换热器进行换热，使制氩过程中产生的热能重复利用，减少热能的损失，减少能耗；通过数据采集模块和控制单元同时通过对制氩系统数据进行分析故障诊断，两者结合，故障诊断自动化程度高，通过对故障的时间、故障大小、故障类型精确判断，增加故障诊断的有效性和准确性，减低生产风险，增加生产安全性，提高生产效率，减少生产资源浪费；通过控制单元的数据处理分析模块对制氩机构的管道检测，判断制氩机构的管道故障的时间、故障大小、故障类型；增加制氩机构的管道故障判断的准确性；控制单元系统数据预处理过程中，选择制氩系统中的最优变量，因为系统在同一输出时刻输出的不同变量之间存在延迟，系统数据行进处理，增强数据之间的抗干扰能力，减少对故障诊断的影响；采用粒子群算法结合支持向量机，对系统数据进行选择优化，提高整体分类效果，减少数据判断误差，进一步提高故障检测精确度。
本发明中未详细阐述的其它技术方案均为本领域的现有技术，在此不再赘述。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化；凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种单塔的制氩系统；包括空冷系统、纯化系统、制氩机构；其特征在于，所述空冷系统连接有空压机，空压机连接有空气过滤器，空气过滤器将原空进进行过滤，过滤之后通过空压机加压进入空冷系统，进行液化；经过空冷系统之后经过冷却进入纯化系统进行纯化分离，纯化后的混合液在经过换热器放热，进入制氩机构，制氩机构对粗氩进行提取，储藏；所述制氩机构包括第一粗氩罐(1)、第二粗氩罐(2)、精氩罐(3)；第一粗氩塔连接上塔氩馏分管(5)，通过所述上塔氩馏分管(5)使纯化分离的液氩进入到第一粗氩罐(1)内，经过第一粗氩罐(1)内的提纯，氩气通过连通管进入到第二粗氩罐(2)进行二次提纯；经过第二粗氩罐(2)提纯之后，通过设置的管道进入精氩罐(3)内进行精馏提纯，且提纯后的液氩通过精氩罐(3)连接的液氩槽(4)进行贮藏；
所述第一粗氩罐(1)底部连接上塔回流管(6)，将粗氩进行反复多次提取；第二粗氩罐(2)内部上方设有换热器，换热器一端连接下塔液空管(7)，另一端连接有液空回上塔管(8)，通过液空放热进行提纯液氩；第二粗氩罐(2)底部连接有循环管，循环管另一端连接第一粗氩罐(1)的上部，循环管上设置有循环泵(10)，将粗液氩在第一粗氩罐(1)和第二粗氩罐(2)之间进行循环；第二粗氩罐(2)上方连接有空气回上塔管(9)；所述精馏罐内部上方设有换热器，换热器一端连接回上塔污氮管(12)，另一端连接下塔液氮管(13)，经过升温精馏之后，精氩罐(3)连接粗氩气放空管将粗氩气进行排放，精氩罐(3)底部连接有下塔气管(11)，对精氩罐(3)进行加热，用于精馏，精馏提纯后的液氩进入液氩槽(4)进行存储；
该制氩系统还包括故障检测系统，所述故障检测系统包括控制单元、数据采集模块、数据处理分析模块、系统数据、故障诊断；控制单元通过数据采集模块对第一粗氩罐、第二粗氩罐、精氩罐之间连接的管道进行数据采集，并对数据进行综合分析，得出故障概率；控制单元同时通过对制氩系统数据进行分析，故障诊断，增加故障诊断的有效性和准确性；
所述数据采集模块包括多个激光传感器，通过多个激光传感器设置在管道的表面，对管道的直径、厚度、轮廓、长度数据进行采集，并通过数据采集卡传输至控制单元的数据处理分析模块，所述控制单元采用STM32单片机；
所述控制单元的数据处理分析模块的检测步骤包括：
a，通过设置的多个激光传感器对制氩机构的管道的直径、厚度、轮廓、长度数据进行采集；
b，对采集的数据进行分组存储，将数据库分为配置数据库和系统数据库，每个传感器对应一个系统数据库，配置数据库存储系统数据相对应的配置数据；
c，对采集的制氩机构的管道数据进行分析处理；
d，经过步骤c分析之后的数据与制氩机构的管道的原始数据进行对比，判断制氩机构的管道的受损情况；
e，得出诊断结果之后，将故障的时间、故障大小、故障类型通过显示模块显示；
在对氩机构的管道的直径、厚度、轮廓、长度数据进行存储时，根据制氩机构系统的运行时间和管道原始数据进行时频域特征提取，并将采集的数据特征信号进行分层处理，对每一层利用聚类算法找出每一层的聚类中心，得出少部分故障类型集合，在对每一小部分进行分类器训练，提取比较好的训练结果；之后对新数据集进行重新分层，对于新的数据层集首先通过聚类计算出其每一簇数据的中心，然后再之前建立的数据库的每一层聚类中心求取真实距离，再把新的数据集的聚类中心的距离相加求和；距离和最小的分为一类，对最新数据实现分层；重复上述方法一直求取最底层集合进行分类，判断制氩机构的管道故障的时间、故障大小、故障类型；增加制氩机构的管道故障判断的准确性。
2.根据权利要求1所述一种单塔的制氩系统，其特征在于，所述第一粗氩罐(1)、第二粗氩罐(2)、精氩罐(3)之间连接的管道均采用铝管，并设有对应设置有阀门。
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