CN113390005A - 贮存罐增压装置及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种贮存罐增压装置及其工作方法。该装置包括：压力传感器、加热器、加热器功率调节器、调节阀和控制器，压力传感器设置于贮存罐，用于监测贮存罐内部的压力变化，调节阀连接于加热器的入口与贮存罐之间，加热器的出口与贮存罐连接，加热器功率调节器与加热器电连接；控制器分别与压力传感器、加热器功率调节器和调节阀信号连接，用于接收压力信号，并根据压力信号调控加热器功率调节器和调节阀。该工作方法依据贮存罐内的压力值来调整加热器功率调节器和调节阀，进而实现自增压旁路液体或气体的流量与温度控制。本发明的贮存罐增压装置及其工作方法能够实现精准、实时的自增压控制，有效提高了液氮在使用过程中的稳定性和灵活性。

Description

贮存罐增压装置及其工作方法

技术领域

本发明涉及储罐稳压技术领域，尤其涉及一种贮存罐增压装置及其工作方法。

背景技术

液氮(常写为LN2)，是氮气在低温下形成的液体形态，在工业中，液氮通常是经空气分馏得到，先将空气净化后，在加压、冷却的环境下液化，借由空气中各组分之沸点不同加以分离，液氮罐一般可分为液氮贮存罐、液氮运输罐两种，贮存罐主要用于室内液氮的静置贮存，不宜在工作状态下作远距离运输使用。

其中，液氮静置和输出的稳定性在液氮贮存罐的使用中尤为重要，因为在液氮的静置和使用过程中，液氮贮存罐中的压力无法保持绝对恒定，对于液氮输出参数，压力和温度等有严格要求的应用场合，液氮贮存罐的自增压辅助系统则尤为重要。

目前，传统液氮贮存罐仅在罐体底部配置自增压气化器，受环境条件包括风速、温度等影响，运行不稳定，因此无法准确控制内部存储介质的压力，调节范围受限。

发明内容

本发明提供一种贮存罐增压装置及其工作方法，用以解决现有技术中液氮贮存罐受环境条件包括风速、温度等影响，运行不稳定的缺陷。

本发明提供一种贮存罐增压装置，包括：压力传感器、加热器、加热器功率调节器、调节阀和控制器，所述压力传感器设置于贮存罐，用于监测所述贮存罐内部的压力变化，所述调节阀连接于所述加热器的入口与所述贮存罐之间，所述加热器的出口与所述贮存罐连接，所述加热器功率调节器与所述加热器电连接；

所述控制器分别与所述压力传感器、所述加热器功率调节器和所述调节阀信号连接，用于接收压力信号，并根据所述压力信号调控所述加热器功率调节器和所述调节阀。

根据本发明提供的贮存罐增压装置，还包括排出阀，所述排出阀安装于所述贮存罐的下部。

根据本发明提供的贮存罐增压装置，还包括液体管道，所述调节阀通过所述液体管道连接于所述加热器的入口与所述贮存罐的底部之间。

根据本发明提供的贮存罐增压装置，还包括气体管道，所述加热器的出口通过所述气体管道连接于所述贮存罐的顶部。

根据本发明提供的贮存罐增压装置，所述控制器包括接收模块、第一判断模块、分析模块、第一指令模块和第二指令模块，所述接收模块用于接收所述压力传感器采集到的压力信号并将所述压力信号发送至所述第一判断模块，所述第一判断模块用于判断所述压力信号是否处于设定范围内，所述分析模块依据所述压力信号确定流量调节值和温度调节值，所述第一指令模块用于依据所述温度调节值调控所述加热器功率调节器，所述第二指令模块用于依据所述流量调节值调控所述调节阀。

根据本发明提供的贮存罐增压装置，所述控制器还包括第二判断模块，所述第二判断模块用于判断所述加热器功率调节器的调节值和/或所述调节阀的开度是否为满量程，若是，则保持加热器功率调节器工作状态不变依据所述压力信号确定流量调节值，或保持调节阀的工作状态不变依据所述压力信号确定温度调节值。

本发明还提供一种贮存罐增压装置的工作方法，包括：

S1、获取贮存罐内部的压力信号；

S2、判断所述压力信号是否处于设定范围内，若是，则维持加热器功率调节器和调节阀的工作状态不变并结束调节，若否，则跳转至步骤S3；

S3、依据所述压力信号确定流量调节值和温度调节值；

S4、根据所述温度调节值调控加热器功率调节器，根据所述流量调节值调控调节阀的开度。

根据本发明提供的贮存罐增压装置的工作方法，还包括：

S5、判断加热器功率调节器和/或所述调节阀开度是否为满量程，若是，则跳转至步骤S6，若否，则跳转至步骤S2；

S6、保持加热器功率调节器工作状态不变依据所述压力信号确定流量调节值，或保持调节阀的工作状态不变依据所述压力信号确定温度调节值，并返回步骤S4。

本发明提供的一种贮存罐增压装置，通过压力传感器监测贮存罐内的压力变化，并根据贮存罐内部的压力相应调控加热器功率调节器和调节阀，利用调节阀和加热器实现对贮存罐内液体和气体的流量与温度控制。采用本发明的贮存罐增压装置，能够实现精准、实时的自增压控制，有效提高了液氮在使用过程中的稳定性和灵活性。

进一步地，本发明还提供一种贮存罐增压装置的工作方法，依据贮存罐内的压力调整加热器功率调节器和调节阀，进而实现自增压旁路液体或气体的流量与温度控制，能够实现精准、实时的自增压控制，有效提高了液氮在使用过程中的稳定性和灵活性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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的附图。

图1是本发明提供的贮存罐增压装置的结构示意图；

图2是本发明提供的贮存罐增压装置的工作方法的流程示意图；

图3是本发明提供的控制器的模块示意图。

附图标记：

1：贮存罐； 2：液氮； 3：排出阀；

4：调节阀； 5：加热器； 6：加热器功率调节器；

7：控制器； 8：压力传感器； 9：气体管道。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合图1描述本发明的一种贮存罐增压装置，包括：压力传感器8、加热器5、加热器功率调节器6、调节阀4和控制器7，压力传感器8设置于贮存罐1，用于监测贮存罐1内部的压力变化，调节阀4连接于加热器5的入口与贮存罐1之间，加热器5的出口与贮存罐1连接，加热器功率调节器6与加热器5电连接。

具体地，压力传感器8可以监控贮存罐1内的压力变化，并将压力信号变送为电压信号进行传输。调节阀4用于调节由贮存罐1进入到加热器5的液体流量，通过调节调节阀4的开度大小可以调节进入的液体流量大小。加热器5主要用于接收贮存罐1内的液体并加热使之变为气体，输送返回至贮存罐1内，促使其内部存储工质的压力稳定，加热器功率调节器6用于调节加热器5的功率，使得加热器5的温度可调。一方面，作业人员可以通过观测压力传感器8的示数，相应手动调节加热器功率调节器6和调节阀4，利用加热器5和调节阀4综合作用对贮存罐1内的温度和压力进行调控；另一方面，可以利用控制器7对贮存罐1内的温度和压力进行自动、及时、精准地调控。

具体地，控制器7分别与压力传感器8、加热器功率调节器6和调节阀4信号连接，用于接收压力信号，并根据压力信号调控加热器功率调节器6和调节阀4。控制器7内部保存有逻辑算法，可以自动判断贮存罐1内部的压力是否需要进行相应调整，如果需要，则对应控制调节加热器功率调节器6、调节阀4，实现对贮存罐1的精确压力控制，且可以实现大范围、多工况灵活主动调控。

本发明的贮存罐增压装置适用于液氮贮存罐，可以为杜瓦罐或低温储罐，用于存储液氮2。应当理解的是，本发明的贮存罐增压装置不仅适用于如上的液氮2储存与调控，也可以应用于包含液氮2在内的其他低温液体保存。

本发明提供的一种贮存罐增压装置，通过压力传感器8监测贮存罐1内的压力变化，并根据贮存罐1内部的压力相应调控加热器功率调节器6和调节阀4，利用调节阀4和加热器5实现对贮存罐1内液体和气体的流量与温度控制。采用本发明的贮存罐增压装置，能够实现精准、实时的自增压控制，保证贮存罐1内部压力处于动态平衡状态，有效提高了液氮2在使用过程中的稳定性和灵活性。

在其中一个实施例中，该贮存罐增压装置还包括排出阀3，排出阀3安装于贮存罐1的下部。在本实施例中，依据压力传感器8监测到的贮存罐1内的压力值，相应调节排出阀3是否打开以及开度大小，可以理解的是，排出阀3也可以由控制器7进行控制，从而实现贮存罐1内的液体和气体进行压力控制。

在其中一个实施例中，该贮存罐增压装置还包括液体管道，调节阀4通过液体管道连接于加热器5的入口与贮存罐1的底部之间。该贮存罐增压装置还包括气体管道9，加热器5的出口通过气体管道9连接于贮存罐1的顶部。在本实施例中，利用液体管道、气体管道9和上述提到的加热器5、加热器功率调节器6和调节阀4共同构成自增压旁路，而控制器7、压力传感器8、加热器功率调节器6、加热器5和调节阀4电连接共同构成了控制电路。

在其中一个实施例中，如图3所示，控制器7包括接收模块、第一判断模块、分析模块、第一指令模块和第二指令模块，接收模块用于接收压力传感器8采集到的压力信号并将压力信号发送至第一判断模块，第一判断模块用于判断压力信号是否处于设定范围内，分析模块依据压力信号确定流量调节值和温度调节值，第一指令模块用于依据温度调节值调控加热器功率调节器6，第二指令模块用于依据流量调节值调控调节阀4。具体地，控制器7主要用于依据压力信号调控加热器功率调节器6的调节值和调节阀4的开度，接收模块、第一判断模块和分析模块依次连接，第一指令模块和第二指令模块分别与分析模块连接，进行指令发送和接收。

在其中一个实施例中，控制器7还包括第二判断模块，第二判断模块用于判断加热器功率调节器6的调节值和/或调节阀4的开度是否为满量程，若是，则保持加热器功率调节器6工作状态不变依据压力信号确定流量调节值，或保持调节阀4的工作状态不变依据压力信号确定温度调节值。在本实施例中，第二判断模块与第一指令模块、第二指令模块和第一判断模块连接，进行指令发送和接收。第二判断模块监测加热器功率调节器6和/或调节阀4是否为满量程，若存在至少一个为满量程，则控制其中一个变量即自增压旁路中气体流量(或温度)不变，即通过控制调节阀4的工作状态不变(或加热器功率调节器6的工作状态不变)实现，调节另一个变量即自增压旁路中气体温度(或流量)改变，即通过控制加热器功率调节器6的工作状态不变(或调节阀4的工作状态不变)实现，对加热器功率调节器6和调节阀4的工作状态进行重新调整，直至两个均未满量程，避免自增压值过大，导致贮存罐1内压强过大，实现精准稳定地控制。

如图2所示，本发明还提供一种贮存罐增压装置的工作方法，包括：

S1、利用压力传感器8获取贮存罐1内部的压力信号；

S2、控制器7判断压力信号是否处于设定范围内，若是，则维持加热器功率调节器6和调节阀4的工作状态不变并结束调节，若否，则跳转至步骤S3；

S3、控制器7依据压力信号确定流量调节值和温度调节值；

S4、控制器7根据温度调节值调控加热器功率调节器6，根据流量调节值调控调节阀4的开度；

S5、控制器7判断加热器功率调节器6和/或调节阀4开度是否为满量程，若是，则跳转至步骤S6，若否，则跳转至步骤S2；

S6、保持加热器功率调节器6工作状态不变依据压力信号确定流量调节值，或保持调节阀4的工作状态不变依据压力信号确定温度调节值，并返回步骤S4。

本发明还提供一种贮存罐增压装置的工作方法，依据贮存罐1内的压力调整加热器功率调节器6和调节阀4，进而实现自增压旁路液体或气体的流量与温度控制，能够实现精准、实时的自增压控制，有效提高了液氮2在使用过程中的稳定性和灵活性。

另外，步骤S5和步骤S6中，当加热器功率调节器6和调节阀4至少一者为满量程，则控制其中一个变量即自增压旁路中气体流量(或温度)不变，即通过控制调节阀4的工作状态不变(或加热器功率调节器6的工作状态不变)实现，调节另一个变量即自增压旁路中气体温度(或流量)改变，即通过控制加热器功率调节器6的工作状态不变(或调节阀4的工作状态不变)实现，对加热器功率调节器6和调节阀4的工作状态进行重新调整，直至两个均未满量程，避免自增压值过大，导致贮存罐1内压强过大，实现精准稳定地控制。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中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的劳动的情况下，即可以理解并实施。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种贮存罐增压装置，其特征在于，包括：压力传感器、加热器、加热器功率调节器、调节阀和控制器，所述压力传感器设置于贮存罐，用于监测所述贮存罐内部的压力变化，所述调节阀连接于所述加热器的入口与所述贮存罐之间，所述加热器的出口与所述贮存罐连接，所述加热器功率调节器与所述加热器电连接；

所述控制器分别与所述压力传感器、所述加热器功率调节器和所述调节阀信号连接，用于接收压力信号，并根据所述压力信号调控所述加热器功率调节器和所述调节阀。

2.根据权利要求1所述的贮存罐增压装置，其特征在于，还包括排出阀，所述排出阀安装于所述贮存罐的下部。

3.根据权利要求1所述的贮存罐增压装置，其特征在于，还包括液体管道，所述调节阀通过所述液体管道连接于所述加热器的入口与所述贮存罐的底部之间。

4.根据权利要求1所述的贮存罐增压装置，其特征在于，还包括气体管道，所述加热器的出口通过所述气体管道连接于所述贮存罐的顶部。

5.根据权利要求1所述的贮存罐增压装置，其特征在于，所述控制器包括接收模块、第一判断模块、分析模块、第一指令模块和第二指令模块，所述接收模块用于接收所述压力传感器采集到的压力信号并将所述压力信号发送至所述第一判断模块，所述第一判断模块用于判断所述压力信号是否处于设定范围内，所述分析模块依据所述压力信号确定流量调节值和温度调节值，所述第一指令模块用于依据所述温度调节值调控所述加热器功率调节器，所述第二指令模块用于依据所述流量调节值调控所述调节阀。

6.根据权利要求5所述的贮存罐增压装置，其特征在于，所述控制器还包括第二判断模块，所述第二判断模块用于判断所述加热器功率调节器的调节值和/或所述调节阀的开度是否为满量程，若是，则保持加热器功率调节器工作状态不变依据所述压力信号确定流量调节值，或保持调节阀的工作状态不变依据所述压力信号确定温度调节值。

7.一种贮存罐增压装置的工作方法，其特征在于，包括：

S1、获取贮存罐内部的压力信号；

S2、判断所述压力信号是否处于设定范围内，若是，则维持加热器功率调节器和调节阀的工作状态不变并结束调节，若否，则跳转至步骤S3；

S3、依据所述压力信号确定流量调节值和温度调节值；

S4、根据所述温度调节值调控加热器功率调节器，根据所述流量调节值调控调节阀的开度。

8.根据权利要求7所述的贮存罐增压装置的工作方法，其特征在于，还包括：

S5、判断加热器功率调节器和/或所述调节阀开度是否为满量程，若是，则跳转至步骤S6，若否，则跳转至步骤S2；

S6、保持加热器功率调节器工作状态不变依据所述压力信号确定流量调节值，或保持调节阀的工作状态不变依据所述压力信号确定温度调节值，并返回步骤S4。

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