CN113803637B - 高压气体压力控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压气体压力控制系统，用于控制压缩机出入口的高压气体，包括：升压单元，其包括压缩机以及串接在该压缩机入口处的积液罐和过滤器，积液罐和过滤器用于防止掺杂在高压气体中的液体流入压缩机的入口；稳压单元，其包括第一气体容器罐和第二气体容器罐，该第一气体容器罐设置在积液罐前端，用于稳定压缩机入口处的气体压力；该第二气体容器罐设置在压缩机出口处，用于稳定经压缩机升压后的高压气体；保护单元，其包括安全阀，当第二气体容器罐的气体压力超过安全阈值时，安全阀被触发起跳。本发明可有效保证气体压缩机的可靠运行；同时不仅可实现远程计算机显示控制，也可实现现场压力显示控制，方便现场调试。

Description

高压气体压力控制系统

技术领域

本发明涉及化工领域的压力控制，特别涉及一种高压气体压力控制系统。

背景技术

压力控制系统（pressure control systems）是指以气体或液体管道或容器中的压力作为被控制量的反馈控制系统。在许多生产过程中，保持恒定的压力或一定的真空度常是正常生产的必要条件。很多化学反应需要在恒压下进行，为保持流量不变也常需要控制主压力源的压力恒定。根据不同应用场合，压力控制可采用不同的方式。当控制性能要求不高时，可采用比较简单的控制装置，如压力调节阀等。对性能要求较高或生产过程比较复杂，宜采用压力控制系统。

目前化工领域的高压气体压力控制系统中存在以下不足：第一，高压气体的压力控制容易产生波动，产生波动的原因例如压缩机出入口压力不稳、高压气体里混有液体等杂质、压缩机的回流压力控制不稳等等。第二，气体中带有液体杂质使气体压缩机不能正常工作。第三，当压力控制系统管路堵塞，会导致气体压力过高进而对压力控制系统产生危险。第四，压力控制通常将计算机控制系统放在远程控制室，控制室距离装置中的压力控制系统距离较远，对压力控制系统的现场调试带来不便；有时也需要对现场的压力进行随时监控，远程计算机控制系统也不方便。

因此，亟需一种既能保持气体压缩机出入口的压力稳定，又能方便现场调试的高压气体压力控制系统和控制方法，从而有效克服现有技术中的上述缺陷。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高压气体压力控制系统，可有效保证输出压力稳定，保证气体压缩机的可靠运行；同时不仅可实现远程计算机显示控制，也可实现现场压力显示控制，方便现场调试。

为实现上述目的，本发明提供了一种高压气体压力控制系统，用于控制压缩机出入口的高压气体，包括：升压单元，其包括压缩机以及串接在该压缩机入口处的积液罐和过滤器，积液罐和过滤器用于防止掺杂在高压气体中的液体流入压缩机的入口；稳压单元，其包括第一气体容器罐和第二气体容器罐，该第一气体容器罐设置在积液罐前端，用于稳定压缩机入口处的气体压力；该第二气体容器罐设置在压缩机出口处，用于稳定经压缩机升压后的高压气体；保护单元，其包括安全阀，当第二气体容器罐的气体压力超过安全阈值时，安全阀被触发起跳。

进一步，上述技术方案中，压缩机出口处可设置第一压力表，以便监测出口处的压力。

进一步，上述技术方案中，第一气体容器罐的出口处可设有第一阀门，第二气体容器罐的入口处设有第二阀门，该第一阀门和第二阀门可用于在压缩机检修时封闭两端的高压管路。

进一步，上述技术方案中，本发明的高压气体压力控制系统还包括压力控制单元，该压力控制单元包括：测量变送器，其将来自第二气体容器罐的压力信号转化为电信号；现场仪表控制模块，其将电信号进行处理后通过现场仪表对回流至第一气体容器罐的气体压力进行测量控制；计算机远程控制模块，其将电信号进行处理后通过远程计算机对回流至第一气体容器罐的气体压力进行测量控制；动力阀门，其连接在压缩机的回路中，通过切换开关接收来自现场仪表控制模式或计算机远程控制模式的控制信号，并控制高压气体回流至第一气体容器罐。

进一步，上述技术方案中，动力阀门可以采用气动阀或电动阀。使用气动阀时，气动阀可通过电/气转换器与切换开关连接；使用电动阀时，电动阀可与切换开关直接连接。

进一步，上述技术方案中，现场仪表控制模块包括采样电路，该采样电路接收来自测量变送器的电流信号并输出电压信号。电压信号经放大电路多次放大后进行数字显示；同时经多次放大的电压信号与给定值设定电路提供的阈值进行比较后输出电压偏差信号，该电压偏差信号经多次放大后通过控制电路处理为稳定信号。控制电路输出的信号经放大后输出至电流输出电路，该电流输出电路将电压信号转换为电流信号并输出至切换开关。

进一步，上述技术方案中，放大电路可采用同相放大电路或反相放大电路等。给定值设定电路采用电位器电路或数码拨盘电路等。控制电路可采用比例控制电路、比例积分控制电路或比例积分微分控制电路等。

进一步，上述技术方案中，压缩机出口处可连接放空阀，用于在检修压缩机时放空管路内的高压气体。另外，第二气体容器罐可连接第二压力表，用于监测第二气体容器罐内的压力值。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1）通过压缩机出入口设置的气体容器罐，可保证高压装置的高压气体稳定；

2）通过在压缩机入口安装储液罐与过滤器，可有效保证送入压缩机入口的高压气体纯度，确保压缩机的工作可靠性与稳定性；

3）当压缩机出口压力过高时，安全阀起跳，起到了对装置的保护作用；

4）现场使用的气动阀或电动阀可采用远程计算机控制也可采用现场仪表控制，方便压力控制系统进行现场调试。

上述说明仅为本发明技术方案的概述，为了能够更清楚地了解本发明的技术手段并可依据说明书的内容予以实施，同时为了使本发明的上述和其他目的、技术特征以及优点更加易懂，以下列举一个或多个优选实施例，并配合附图详细说明如下。

附图说明

图1是本发明高压气体压力控制系统的结构示意图。

图2是本发明高压气体压力控制系统中现场仪表控制模式和计算机远程控制模式的电路连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其他明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其他元件或其他组成部分。

在本文中，为了描述的方便，可以使用空间相对术语，诸如“下面”、“下方”、“下”、“上面”、“上方”、“上”等，来描述一个元件或特征与另一元件或特征在附图中的关系。应理解的是，空间相对术语旨在包含除了在图中所绘的方向之外物件在使用或操作中的不同方向。例如，如果在图中的物件被翻转，则被描述为在其他元件或特征“下方”或“下”的元件将取向在所述元件或特征的“上方”。因此，示范性术语“下方”可以包含下方和上方两个方向。物件也可以有其他取向（旋转90度或其他取向）且应对本文使用的空间相对术语作出相应的解释。

在本文中，术语“第一”、“第二”等是用以区别两个不同的元件或部位，并不是用以限定特定的位置或相对关系。换言之，在一些实施例中，术语“第一”、“第二”等也可以彼此互换。

如图1所示，本发明的高压气体压力控制系统，主要用于控制压缩机出入口的高压气体，包括：升压单元，该升压单元包括压缩机20以及串接在该压缩机20入口处的积液罐21和过滤器19，积液罐21和过滤器19用于防止掺杂在高压气体中的液体流入压缩机20的入口；稳压单元，该稳压单元是为了保证压缩机20的出入口的压力稳定，包括第一气体容器罐15A和第二气体容器罐15B，该第一气体容器罐15A设置在积液罐21前端，用于稳定压缩机20入口处的气体压力；第二气体容器罐15B设置在压缩机20出口处，用于稳定经压缩机20升压后的高压气体；保护单元，该保护单元包括一安全阀17，当第二气体容器罐15B的气体压力超过安全阈值时，安全阀17被触发起跳，可对高压系统进行有效保护。

进一步如图1所示，优选而非限制性地，压缩机20出口处设置第一压力表18A，用于监测压缩机20出口的气体压力。第一气体容器罐15A的出口处设有第一阀门16A，第二气体容器罐15B的入口处设有第二阀门16B，该第一阀门16A和第二阀门16B用于在压缩机20检修时封闭两端的高压管路。压缩机20出口处连接放空阀16C，用于在检修压缩机时放空管路内的高压气体。另外，第二气体容器罐15B连接第二压力表18B，用于监测第二气体容器罐15B内的压力值。

进一步地，本发明的高压气体压力控制系统还包括压力控制单元，该压力控制单元具体包括：测量变送器1以及现场仪表控制模块、计算机远程控制模块、动力阀门，测量变送器1通过阀门16D连接在第二气体容器罐15B上，将来自第二气体容器罐15B的压力信号转化为电信号。现场仪表控制模块将来自测量变送器1的电信号进行处理后通过现场仪表对回流至第一气体容器罐15A的气体压力进行测量控制。作为可选择的另一测量控制模式，计算机远程控制模块可将前述电信号进行处理后通过远程计算机也可对回流至第一气体容器罐15A的气体压力进行测量控制。两种控制模式通过切换开关11进行选择，从而控制后端的动力阀门。该动力阀门连接在压缩机20的回路中，通过切换开关11接收来自现场仪表控制模式或计算机远程控制模式的控制信号，并控制高压气体回流至第一气体容器罐15A。

优选而非限制性地，动力阀门可采用气动阀13或电动阀22（参考图2）。如果采用气动阀13，气动阀13通过电/气转换器12与切换开关11连接；如果采用电动阀22，则电动阀22可与切换开关11直接连接。

测量变送器1测出第二气体容器罐15B内部的压力值，然后将压力信号转换成电信号，该电信号送入前述现场仪表控制模块和计算机远程控制模块，通过切换开关11的切换可选择现场压力控制或远程计算机控制实现对第二气体容器罐15B的测量控制，通过切换开关11输出的电信号可控制电动阀22对压缩机20的回流控制（参考图2），或通过切换开关11输出的电信号控制电/气转换器12，电/气转换器12将电信号转换成气信号控制气动阀13的开启，实现对压缩机20的回流控制（参考图1、图2）。

本发明的压力控制系统通过压缩机20出入口设置的气体容器罐，可保证高压装置（例如加氢实验高压装置）的高压气体稳定；通过在压缩机20入口安装储液罐21与过滤器19，可有效保证送入压缩机20入口的高压气体纯度，确保压缩机20的工作可靠性与稳定性；当压缩机20出口压力过高时，安全阀17起跳，起到了对装置的保护作用；另外，现场使用的气动阀13或电动阀22可采用远程计算机控制也可采用现场仪表控制，方便压力控制系统进行现场调试。

进一步如图2所示，测量变送器1测出第二气体容器罐15B内的压力值后，将测量变送器1的压力信号转换成对应的电信号，通过第一采样电路2A和第二采样电路2B分别送入现场仪表控制模块和计算机远程控制模块，测量变送器1输出的信号通过第一采样电路2A和第二采样电路2B（此处采用串联连接），第一采样电路2A的信号送给现场仪表控制模块；第二采样电路2B送给计算机远程控制模块。采样电路可将测量变送器1的电流信号转换成电压信号。测量变送器1输出的信号通常是电流信号如4-20mA，以提高电路的抗干扰能力，通过采样电路的输出电压信号如1-5V。

进一步如图2所示，信号送入现场仪表控制模块的电路原理为：第一采样电路2A输出的电压信号经放大电路多次放大后进行数字显示；同时经多次放大的电压信号与给定值设定电路23提供的阈值进行比较后输出电压偏差信号，该电压偏差信号再经多次放大后通过控制电路9处理为稳定信号。控制电路9输出的信号经放大后输出至电流输出电路10，该电流输出电路10将电压信号转换为电流信号并输出至切换开关11。电路的具体连接方式以及工作过程如下：采样电路2A的电压信号送入第一放大电路3A，第一放大电路3A的输出信号送入第一加法器 5A，第一调零电压源4A的输出电压信号也送入第一加法器5A，第一调零电压源4A的作用是当第一采样电路2A的电压信号为下限（例如1V）时，调节第一调零电压源4A的输出使第一加法器5A的输出信号为零，为使显示部分与对应的输入电压相对应，本发明设计了第二放大电路3B，放大电路3B的输出信号分成两路，一路送给A/D转换电路6，一路送给第二加法器5B。送给A/D转换电路6的信号将模拟量转换成数字量，然后送入译码驱动显示电路7进行数字显示。给定值设定电路23输出的信号送入第三放大电路3C，第三放大电路3C的输出信号送入第二加法器5B，第二调零电压源4B的输出信号也送入第二加法器5B，第二加法器5B输出的电压偏差信号送入第四放大电路3D，第二调零电压源4B的作用是当第二放大电路3B与第三放大电路3C的输出信号为零时，如果第二加法器5B输出的信号不为零，调整第二调零电压源4B使第二加法器5B的输出为零。第二加法器5B输出的电压偏差信号送入第四放大电路3D进行偏差放大，放大后的信号再送入第五放大电路3E放大，放大后的偏差信号送入选相位电路8，选相位电路8的作用是确保输出电流输出最低值，例如4mA，采用电流输出提高了电路的抗干扰能力，选相位电路8的输出信号送入控制电路9，控制电路9的输出信号送入第六放大电路3F，第六放大电路3F的输出信号送入第三加法器5C，第三调零电压源4C的输出信号也送入第三加法器5C，第三调零电压源4C的作用是当第三加法器5C送入信号为零时，调节第三调零电压源4C使第三加法器5C的输出的信号确保电流输出电路10输出下限，第三加法器5C的输出信号送入电流输出电路10，电流输出电路10输出的电流信号送入切换开关11。

进一步如图2所示，信号送入远程计算机控制模块的具体电路连接为：第二采样电路2B的输出信号送入计算机控制回路14，通过计算机控制回路14的输出信号送入切换开关11，通过切换开关11的切换可选择现场仪表控制模式或远程计算机控制模式，通过计算机组态软件输出信号，实现对压力的控制，计算机控制系统通常离现场较远，不便现场对压力控制系统的调试，远程计算机控制模式为现有技术，在此不再详述。通过切换开关11的输出信号可直接控制电动阀22，通过电动阀22的动作实现对第二气体容器罐15B的压力控制；或通过切换开关11的输出信号可直接控制电/气转换器12，电/气转换器12将电信号转换成气信号送入气动阀13，通过气动阀13的动作实现对第二气体容器罐15B的压力控制。

本发明中的各种电路均采用成熟集成电路与高可靠性的集成电路元件，控制电路性能稳定可靠，以保证压力控制系统压力控制平稳。优选而非限制性地，放大电路可采用同相放大电路或反相放大电路等；给定值设定电路可采用电位器电路或数码拨盘电路等。控制电路可采用比例控制电路、比例积分控制电路或比例积分微分控制电路等。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。针对上述示例性实施方案所做的任何简单修改、等同变化与修饰，都应落入本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种高压气体压力控制系统，用于控制压缩机出入口的高压气体，其特征在于，包括：

升压单元，其包括压缩机以及串接在该压缩机入口处的积液罐和过滤器，所述积液罐和过滤器用于防止掺杂在高压气体中的液体流入所述压缩机的入口；

稳压单元，其包括第一气体容器罐和第二气体容器罐，该第一气体容器罐设置在所述积液罐前端，用于稳定所述压缩机入口处的气体压力；该第二气体容器罐设置在所述压缩机出口处，用于稳定经压缩机升压后的高压气体；

保护单元，其包括安全阀，当所述第二气体容器罐的气体压力超过安全阈值时，所述安全阀被触发起跳；

压力控制单元，该压力控制单元包括：测量变送器，其将来自所述第二气体容器罐的压力信号转化为电信号；现场仪表控制模块，其将所述电信号进行处理后通过现场仪表对回流至所述第一气体容器罐的气体压力进行测量控制；计算机远程控制模块，其将所述电信号进行处理后通过远程计算机对回流至所述第一气体容器罐的气体压力进行测量控制；动力阀门，其连接在所述压缩机的回路中，通过切换开关接收来自现场仪表控制模式或计算机远程控制模式的控制信号，并控制高压气体回流至所述第一气体容器罐。

2.根据权利要求1所述的高压气体压力控制系统，其特征在于，所述压缩机出口处设置第一压力表。

3.根据权利要求1所述的高压气体压力控制系统，其特征在于，所述第一气体容器罐的出口处设有第一阀门，所述第二气体容器罐的入口处设有第二阀门，该第一阀门和第二阀门用于在所述压缩机检修时封闭两端的高压管路。

4.根据权利要求1所述的高压气体压力控制系统，其特征在于，所述动力阀门为气动阀或电动阀。

5.根据权利要求4所述的高压气体压力控制系统，其特征在于，使用气动阀时，所述气动阀通过电/气转换器与所述切换开关连接；使用电动阀时，所述电动阀与所述切换开关直接连接。

6.根据权利要求1所述的高压气体压力控制系统，其特征在于，所述现场仪表控制模块包括采样电路，该采样电路接收来自所述测量变送器的电流信号并输出电压信号。

7.根据权利要求6所述的高压气体压力控制系统，其特征在于，所述电压信号经放大电路多次放大后进行数字显示；同时所述经多次放大的电压信号与给定值设定电路提供的阈值进行比较后输出电压偏差信号，该电压偏差信号经多次放大后通过控制电路处理为稳定信号。

8.根据权利要求7所述的高压气体压力控制系统，其特征在于，所述控制电路输出的信号经放大后输出至电流输出电路，该电流输出电路将电压信号转换为电流信号并输出至所述切换开关。

9.根据权利要求7所述的高压气体压力控制系统，其特征在于，所述放大电路采用同相放大电路或反相放大电路。

10.根据权利要求7所述的高压气体压力控制系统，其特征在于，所述给定值设定电路采用电位器电路或数码拨盘电路。

11.根据权利要求7所述的高压气体压力控制系统，其特征在于，所述控制电路采用比例控制电路、比例积分控制电路或比例积分微分控制电路。

12.根据权利要求1所述的高压气体压力控制系统，其特征在于，所述压缩机出口处连接放空阀，用于在检修所述压缩机时放空管路内的高压气体。

13.根据权利要求1所述的高压气体压力控制系统，其特征在于，所述第二气体容器罐连接第二压力表，用于监测所述第二气体容器罐内的压力值。

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