CN113603065B - 一种用于高纯氮气制取空压气站 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于高纯氮气制取空压气站，属于空压气站技术领域，包括气体模块、运行模块、计算分析模块和调控模块；气体模块包含检测单元和分选单元；检测单元用于对原料气体进行数据采集，得到原料信息，对原料信息进行分析判断，并通过分选单元将原料气体进行输送过滤或者氮气制取；运行模块用于对原料气体的制取进行数据采集，得到运行信息；计算分析模块用于对运行信息进行数据处理，得到处理集；对处理集进行计算，得到氮气的制监值；对制监值进行分析，得到氮气分析集；调控模块根据氮气分析集对氮气的制取进行调控；本发明用于解决现有方案中氮气制取效果不佳的技术问题。

Description

一种用于高纯氮气制取空压气站

技术领域

本发明涉及空压气站技术领域，尤其涉及一种用于高纯氮气制取空压气站。

背景技术

空压站就是压缩空气站，由空气压缩机、储气罐、空气处理净化设备、冷干机组成，气源就是气压传动系统的能源或动力源。

现有的用于高纯氮气制取空压气站在使用时，在制取氮气前没有对气体进行检测筛分，使得不合格的气体进行氮气制取，并且不能对氮气的制取进行动态调整，导致氮气的制取效果不佳。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于高纯氮气制取空压气站，其主要目的在于解决现有方案中氮气制取效果不佳的技术问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现:

一种用于高纯氮气制取空压气站，包括气体模块、运行模块、计算分析模块和调控模块；气体模块包含检测单元和分选单元；

检测单元用于对原料气体进行数据采集，得到原料信息，对原料信息进行分析判断，并通过分选单元将原料气体进行输送过滤或者氮气制取；运行模块用于对原料气体的制取进行数据采集，得到运行信息；计算分析模块用于对运行信息进行数据处理，得到处理集；对处理集进行计算，得到氮气的制监值；对制监值进行分析，得到氮气分析集；调控模块根据氮气分析集对氮气的制取进行调控。

进一步地，还包括储气模块和提示模块，储气模块用于对制取的氮气进行存储；提示模块用于对存储的氮气进行提示。

进一步地，原料信息包含含量类型和含量浓度；运行信息包含运行温度、运行气压、均压时长、产气时长和制取次数。

进一步地，对原料信息进行分析判断的具体步骤包括：获取原料信息中的含量类型和含量浓度，将含量类型标记为HL；设定不同的含量类型均对应一个不同的含量关联值，将原料信息中的含量类型与所有的含量类型进行匹配获取对应的含量关联值并标记为Bi，i＝1,2,3...n；对含量浓度进行取值和标记，将含量浓度标记为Ni；将标记的各项数据分类组合，得到原料标记信息；根据原料标记信息获取原始气体的含分值并进行分析匹配，得到检测结果。

进一步地，根据原料标记信息获取原始气体的含分值并进行分析匹配的具体步骤包括：对原料标记信息中的标记的各项数据进行归一化处理并取值，通过公式

计算获取原始气体的含分值；其中，η表示为气体修正因子，取值范围为(0,1)，将含分值与预设的含分阈值进行匹配，若含分值不大于含分阈值，则生成第一匹配信号，根据第一匹配信号对原始气体进行氮气制取；若含分值大于含分阈值，则生成第二匹配信号，根据第二匹配信号对原始气体进行输送过滤。

进一步地，对运行信息进行数据处理的具体步骤包括：获取运行信息中的运行温度、运行气压、均压时长、产气时长和制取次数，分别对运行温度、运行气压、均压时长、产气时长和制取次数进行取值和标记，将运行温度标记为C1；将运行气压标记为C2；将均压时长标记为C3；将产气时长标记为C4；将制取次数标记为C5；将标记的各项数据进行分类组合，得到处理集。

进一步地，对处理集进行计算的具体步骤包括：将处理集中标记的各项数据进行归一化处理并取值，利用公式

计算获取氮气的制监值；μ表示为制取补偿因子，取值范围为(0,2)，a1、a2、a3、a4和a5表示为不同的比例系数。

进一步地，对制监值进行分析的具体步骤包括：将制监值与预设的制监阈值进行匹配，若制监值不大于制监阈值，则生成第一制监信号；若制监值大于制监阈值，则生成第二制监信号；第一制监信号和第二制监信号构成氮气分析集。

进一步地，根据氮气分析集对氮气的制取进行调控的具体步骤包括：若氮气分析集中包含第一制监信号，则根据第一制监信号生成调控指令，根据调控指令对氮气制取的环境进行调控，直至调控后氮气制取的制监值大于制监阈值。

本发明的有益效果：

通过气体模块中的检测单元对原料气体进行数据采集，得到原料信息，对原料信息进行分析判断，并通过分选单元将原料气体进行输送过滤或者氮气制取；通过对原料气体进行检测分析，将不合格的原料气体进行过滤直至合格后才进行氮气制取，可以有效提高氮气制取的质量；通过运行模块对原料气体的制取进行数据采集，得到运行信息；通过计算分析模块对运行信息进行数据处理，得到处理集；对处理集进行计算，得到氮气的制监值；对制监值进行分析，得到氮气分析集；调控模块根据氮气分析集对氮气的制取进行调控；通过对氮气的制取进行数据采集、处理、计算分析和调控，可以对氮气的制取进行动态调整，使得制取的氮气保持高纯度，有效提高了氮气的制取效果。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明一种用于高纯氮气制取空压气站的模块示意图。

图2为本发明中气体模块的单元示意图。

具体实施方式

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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明为一种用于高纯氮气制取空压气站，包括气体模块、运行模块、计算分析模块和调控模块以及储气模块和提示模块，储气模块用于对制取的氮气进行存储；提示模块用于对存储的氮气进行提示。

请参阅图2，气体模块包含检测单元和分选单元，检测单元用于对原料气体进行数据采集，得到原料信息，原料信息包含含量类型和含量浓度，含量类型包括但不限于颗粒物和有机气体，有机气体包含甲烷、乙炔、乙烯、甲醛、氯甲烷等；对原料信息进行分析判断，并通过分选单元将原料气体进行输送过滤或者氮气制取；对原料信息进行分析判断的具体步骤包括：获取原料信息中的含量类型和含量浓度，将含量类型标记为HL；设定不同的含量类型均对应一个不同的含量关联值，将原料信息中的含量类型与所有的含量类型进行匹配获取对应的含量关联值并标记为Bi，i＝1,2,3...n；对含量浓度进行取值和标记，将含量浓度标记为Ni；将标记的各项数据分类组合，得到原料标记信息；

根据原料标记信息获取原始气体的含分值并进行分析匹配，对原料标记信息中的标记的各项数据进行归一化处理并取值，通过公式

计算获取原始气体的含分值；其中，η表示为气体修正因子，取值可以为0.66856，将含分值与预设的含分阈值进行匹配，若含分值不大于含分阈值，则生成第一匹配信号，根据第一匹配信号对原始气体进行氮气制取；若含分值大于含分阈值，则生成第二匹配信号，根据第二匹配信号对原始气体进行输送过滤，第一匹配信号和第二匹配信号构成检测结果。

分子筛空分制氮气是以空气为原料、碳分子筛作为吸附剂，运用变压吸附原理，利用碳分子筛对氧和氮的选择性吸附，而使得氮和氧分离的方法，与传统制氮法相比，具有工艺流程简单、自动化程度高、产气快、能耗低、产品纯度可在较大范围内进行调节、装置适应性强等特点。空气中的颗粒物及有机气体进入吸附塔会堵塞碳分子筛的微孔，并逐渐使碳分子筛的分离性能降低，对原始空气进行检测和分析，使得纯原料空气进入碳分子筛吸附塔中很有必要，本实施例中，通过对原料气体中的含量类型和含量浓度进行处理和计算分析，来判定原料气体是否合格，将合格的原料气体进行氮气制取，可以提高氮气的制取效果。

运行模块用于对原料气体的制取进行数据采集，得到运行信息，运行信息包含运行温度、运行气压、均压时长、产气时长和制取次数；计算分析模块用于对运行信息进行数据处理，得到处理集；具体的步骤包括：获取运行信息中的运行温度、运行气压、均压时长、产气时长和制取次数，分别对运行温度、运行气压、均压时长、产气时长和制取次数进行取值和标记，将运行温度标记为C1；将运行气压标记为C2；将均压时长标记为C3；将产气时长标记为C4；将制取次数标记为C5，制取次数影响氮气的制取效果；将标记的各项数据进行分类组合，得到处理集；其中，均压时长表示，碳分子筛制氮过程，当吸附塔吸附结束时，可将此吸附塔内的有压气体从上下两个方向注入另一个已再生好的吸附塔中，并使两塔气体压力相同，该过程称为吸附塔的均压，选择适当的均压时间，即可回收能量，也可以减缓吸附塔内的分子筛受到的冲击力，从而达到延长碳分子筛的使用寿命；产气时长表示，根据碳分子筛对氧和氮的吸扩散速率不同，其吸附氧在短时间内就达到平衡，此时，氮的吸附量较少，较短的产气时间，可以有效的提高碳分子筛的产气率。

对处理集进行计算，得到氮气的制监值；包括：将处理集中标记的各项数据进行归一化处理并取值，利用公式

计算获取氮气的制监值；μ表示为制取补偿因子，取值可以为1.95474，a1、a2、a3、a4和a5表示为不同的比例系数。

对制监值进行分析，将制监值与预设的制监阈值进行匹配，若制监值不大于制监阈值，则生成第一制监信号；若制监值大于制监阈值，则生成第二制监信号；第一制监信号和第二制监信号构成氮气分析集。

调控模块根据氮气分析集对氮气的制取进行调控，具体的步骤包括：若氮气分析集中包含第一制监信号，则根据第一制监信号生成调控指令，根据调控指令对氮气制取的环境进行调控，直至调控后氮气制取的制监值大于制监阈值，调控可以对运行温度、运行气压、均压时长或者产气时长进行调整。

本实施例中，通过对氮气制取时的各项运行数据进行采集和处理，使得各项数据规范化便于进行计算，通过计算得到制监值并进行分析，可以对氮气制取的情况进行整体分析，为高纯度的氮气制取提供了有效的数据支持，克服了现有方案中不能对氮气的制取进行高效的监测分析并及时调整，导致氮气制取的纯度不佳的缺陷。

本发明中的公式均是去除量纲取其数值计算，通过采集大量数据进行软件模拟得到最接近真实情况的一个公式，公式中的预设比例系数和阈值由本领域的技术人员根据实际情况设定或者通过大量数据模拟获取。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以及特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。此外，“第一”、“第二”仅由于描述目的，且不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (3)

1.一种用于高纯氮气制取空压气站，其特征在于，包括：气体模块包含检测单元和分选单元，检测单元用于对原料气体进行数据采集，得到原料信息，对原料信息进行分析判断，并通过分选单元将原料气体进行输送过滤或者氮气制取；运行模块用于对原料气体的制取进行数据采集，得到运行信息；计算分析模块用于对运行信息进行数据处理，得到处理集；对处理集进行计算，得到氮气的制监值；对制监值进行分析，得到氮气分析集；调控模块根据氮气分析集对氮气的制取进行调控；

还包括储气模块和提示模块，储气模块用于对制取的氮气进行存储；提示模块用于对存储的氮气进行提示；

原料信息包含含量类型和含量浓度；运行信息包含运行温度、运行气压、均压时长、产气时长和制取次数；

对原料信息进行分析判断的具体步骤包括：获取原料信息中的含量类型和含量浓度，对含量类型及其对应的含量关联值进行标记；对含量浓度进行取值和标记；将标记的各项数据分类组合，得到原料标记信息；根据原料标记信息获取原始气体的含分值并进行分析匹配，得到检测结果；

根据原料标记信息获取原始气体的含分值并进行分析匹配的具体步骤包括：对原料标记信息中的标记的各项数据进行归一化处理并取值，通过公式

计算获取原始气体的含分值；其中，η表示为气体修正因子，取值范围为(0,1)，将含分值与预设的含分阈值进行匹配，若含分值不大于含分阈值，则生成第一匹配信号，根据第一匹配信号对原始气体进行氮气制取；若含分值大于含分阈值，则生成第二匹配信号，根据第二匹配信号对原始气体进行输送过滤；

对运行信息进行数据处理的具体步骤包括：获取运行信息中的运行温度、运行气压、均压时长、产气时长和制取次数，分别对运行温度、运行气压、均压时长、产气时长和制取次数进行取值和标记，将运行温度标记为C1；将运行气压标记为C2；将均压时长标记为C3；将产气时长标记为C4；将制取次数标记为C5；将标记的各项数据进行分类组合，得到处理集；

对处理集进行计算的具体步骤包括：将处理集中标记的各项数据进行归一化处理并取值，利用公式

计算获取氮气的制监值；μ表示为制取补偿因子，取值范围为(0,2)，a1、a2、a3、a4和a5表示为不同的比例系数。

2.根据权利要求1所述的一种用于高纯氮气制取空压气站，其特征在于，对制监值进行分析的具体步骤包括：将制监值与预设的制监阈值进行匹配，得到包含第一制监信号和第二制监信号的氮气分析集。

3.根据权利要求2所述的一种用于高纯氮气制取空压气站，其特征在于，根据氮气分析集对氮气的制取进行调控的具体步骤包括：根据氮气分析集中的第一制监信号对氮气制取的环境进行调控，直至调控后氮气制取的制监值大于制监阈值。

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