CN115414764A - 制氧系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及真空制氧领域，尤其是涉及一种制氧系统。所述制氧系统包括第一吸附塔、风机机构、第一振动传感器、第一阀、控制器以及主路径，所述第一振动传感器设置于所述风机机构，所述风机机构通过所述主路径连接所述第一吸附塔的入口，所述第一阀设置于所述主路径，并位于所述风机机构与所述第一吸附塔之间，所述第一振动传感器能够将获取到的第一振动频率信息发送至所述控制器，在所述第一振动频率信息异常时，所述控制器控制所述第一阀调整开度，所述风机机构为磁悬浮风机或空气悬浮机。本申请的制氧系统，解决了受限于制氧系统的运行特点，磁悬浮/空气悬浮风机在运行过程中，压力波动易产生喘振而导致故障停机的问题。

Description

制氧系统

技术领域

本申请涉及真空制氧领域，尤其是涉及一种制氧系统。

背景技术

真空变压吸附制氧技术是一种新型的从空气中制取富氧的技术，真空变压吸附（简称VPSA），是一个近似等温变化的物理过程，它是利用气体介质中不同组分在吸附剂上的吸附容量不同而产生的气体分离，吸附剂在压力升高时进行选择性吸附，在压力降低至负压时得到脱附再生。真空变压吸附分子筛制氧设备是以电力为动力、空气为原料，利用沸石分子筛在加正压状态下对氮的吸附容量增加，负压时对氮的吸附容量减少的特性，通过对两只吸附塔切换作用，形成正压吸附、负压脱附的循环过程，实现空气中氧、氮的分离，连续制取所需求的工业用氧。具体为：VPSA制氧系统主要由鼓风机、真空泵、切换阀、吸附器和氧气平衡罐组成。原料空气经吸入口过滤器除掉灰尘颗粒后，被罗茨鼓风机增压至0.3-0.5barg而进入其中一只吸附器内；吸附器内装填吸附剂，其中水分、二氧化碳、及少量其它气体组分在吸附器入口处被装填于底部的活性氧化铝所吸附，随后氮气被装填于活性氧化铝上部的沸石分子筛所吸附。而氧气（包括氩气）为非吸附组分从吸附器顶部出口处作为产品气排至氧气平衡罐，当该吸附器吸附到一定程度，其中的吸附剂将达到饱和状态，此时通过切换阀利用真空泵对之进行抽真空（与吸附方向相反），真空度为0.65-0.75barg；已吸附的水分、二氧化碳、氮气及少量其它气体组分被抽出并排至大气，吸附剂得到再生。

传统的系统中采用罗茨风机实现增压，虽然其维护便宜，但罗茨风机最大问题就是噪音及振动，设备越大则噪音越大，甚至达到150分贝以上。

若将系统内罗茨风机直接替换为磁悬浮/空气悬浮风机，虽然噪音减小，但又会出现新的技术问题，即受限于制氧系统的运行特点，压力发生周期性的快速变化，而且压力波动的范围大，磁悬浮/空气悬浮风机在运行过程中，压力波动易产生喘振而导致故障停机。

发明内容

本申请的目的是在于提供一种制氧系统，从而解决了受限于制氧系统的运行特点，磁悬浮/空气悬浮风机在运行过程中，压力波动易产生喘振而导致故障停机的问题。

根据本申请提供了一种制氧系统，所述制氧系统包括第一吸附塔、风机机构、第一振动传感器、第一阀、控制器以及主路径，所述第一振动传感器设置于所述风机机构，所述风机机构通过所述主路径连接所述第一吸附塔的入口，所述第一阀设置于所述主路径，并位于所述风机机构与所述第一吸附塔之间，所述第一振动传感器能够将获取到的第一振动频率信息发送至所述控制器，在所述第一振动频率信息异常时，所述控制器控制所述第一阀的开度，所述风机机构为磁悬浮风机或空气悬浮机。

在上述任意技术方案中，进一步地，所述制氧系统还包括第二阀，所述第二阀设置于所述主路径，并位于所述第一阀与所述风机机构之间，在所述第一振动频率信息异常时，所述控制器控制所述第一阀和所述第二阀的开度。

在上述任意技术方案中，进一步地，所述制氧系统还包括第二吸附塔、第三阀、第三分阀、第一正压路径、第二正压路径、第一负压路径、第二负压路径、真空泵以及第二振动传感器，所述第一正压路径的入口和所述第二正压路径的入口均连接所述主路径的出口，所述第一正压路径的出口连接所述第一吸附塔的入口，所述第二正压路径的出口连接所述第二吸附塔的入口，所述第三阀设置于所述第一正压路径，所述第一负压路径的入口连接所述第一正压路径，并位于所述第三阀和所述第一正压路径的出口之间，所述第一负压路径的出口连接所述真空泵的输入端，所述第三分阀设置于所述第二正压路径，所述第二负压路径的入口连接所述第二正压路径，并位于所述第三分阀和所述第二正压路径的出口之间，所述第二负压路径的出口连接所述真空泵的输入端，所述第二振动传感器设置于所述真空泵，所述第二振动传感器能够将获取到的第二振动频率信息发送至所述控制器，在所述第二振动频率信息异常时，所述控制器控制所述第三阀或所述第三分阀的开度。

在上述任意技术方案中，进一步地，所述制氧系统还包括第一出氧路径、第二出氧路径、制氧路径、第四阀、第四分阀以及制氧设备，所述第一出氧路径的入口连接所述第一吸附塔的出口，所述第二出氧路径的入口连接所述第二吸附塔的出口，所述第一出氧路径的出口和所述第二出氧路径的出口均经由所述制氧路径连接所述制氧设备，所述第四阀设置于所述第一出氧路径，所述第四分阀设置于所述第二出氧路径，在所述第二振动频率信息异常时，所述控制器控制所述第三阀和所述第四阀的开度或控制所述第三分阀和所述第四分阀的开度，在所述风机机构喘振时，所述第一振动频率信息异常，在所述真空泵喘振时，所述第二振动频率信息异常。

在上述任意技术方案中，进一步地，所述制氧系统还包括第一手动阀、第二手动阀、第二手动分阀、第三手动阀、第三手动分阀、第一流量检测器以及第二流量检测器，所述第一手动阀与所述第一阀和所述第二阀二者并联，所述第二手动阀与所述第三阀并联，所述第二手动分阀与所述第三分阀并联，所述第三手动阀与所述第四阀并联，所述第三手动分阀与所述第四分阀并联，两个所述第一流量检测器分别设置于所述第一吸附塔的入口和第二吸附塔的入口，两个所述第二流量检测器分别设置于所述第一吸附塔的出口和第二吸附塔的出口。

在上述任意技术方案中，进一步地，所述制氧设备包括氧气缓冲罐、氧气压缩机以及氧气存储罐，所述制氧路径的出口连接所述氧气缓冲罐，所述氧气缓冲罐的出口连接所述氧气压缩机，所述氧气压缩机的出口连接所述氧气存储罐。

在上述任意技术方案中，进一步地，所述制氧系统还包括制氮设备，所述制氮设备包括冷冻干燥机、膜制氮主机、稀有气体分离仓、稀有气体压缩设备、氮气缓冲罐、稀有气体储存罐、氮气压缩机和氮气储存罐，所述真空泵的输出端连接所述冷冻干燥机的入口，所述冷冻干燥机的出口与所述膜制氮主机的入口连接，所述膜制氮主机的第一出口连接所述氮气缓冲罐，所述氮气缓冲罐连接所述氮气压缩机，所述氮气压缩机连接所述氮气储存罐，所述膜制氮主机的第二出口连接所述稀有气体分离仓，所述稀有气体分离仓连接所述稀有气体压缩设备，所述稀有气体压缩设备连接所述稀有气体储存罐。

在上述任意技术方案中，进一步地，所述制氧系统还包括空气过滤罐，所述空气过滤罐连接所述风机机构的输入端，所述空气过滤罐包括罐体、隔板以及多个除尘布袋，所述罐体的底部设置有进气端，所述隔板密封设置于所述罐体的中部，所述隔板开设有多个供所述除尘布袋穿过的通孔，任一所述除尘布袋的顶部形成有开口，所述罐体的顶部设置有出气端。

在上述任意技术方案中，进一步地，所述空气过滤罐还包括驱动装置和两个压板，多个所述除尘布袋沿第一方向间隔设置，两个所述压板分别设置于多个所述除尘布袋的在第二方向上彼此相对的两侧，所述驱动装置能够驱动两个所述压板彼此靠近或远离，以拍打多个所述除尘布袋，所述第一方向垂直所述第二方向。

在上述任意技术方案中，进一步地，所述驱动装置包括滑轨、横杆、转轴以及圆盘，两个所述滑轨均沿所述第二方向延伸，并分别连接所述罐体的在所述第一方向上彼此相对的两个内侧部，两个所述横杆分别设置于多个所述除尘布袋的在所述第二方向上彼此相对的两侧，两个所述横杆中的每一者的两端分别与两个所述滑轨滑动连接，两个所述压板分别连接两个所述横杆，两个所述圆盘分别连接两个所述横杆，两个所述转轴的旋转方向相反，并分别驱动两个所述圆盘旋转，以使得两个所述横杆带动两个所述压板彼此靠近或远离。

根据本申请的制氧系统，制氧系统包括第一吸附塔、风机机构、第一振动传感器、第一阀、控制器以及主路径，其中，第一振动传感器设置于风机机构，风机机构通过主路径连接第一吸附塔的入口，第一阀设置于主路径，并位于风机机构与第一吸附塔之间，第一振动传感器能够将获取到的第一振动频率信息发送至控制器，在第一振动频率信息异常时，控制器控制第一阀调整开度。

本申请在制氧过程中，若磁悬浮风机（或空气悬浮机）发生振动（喘振），说明此时，管路内的压力不在磁悬浮风机正常工况下的压力范围内，例如，磁悬浮风机（或空气悬浮机）在流量减小到一定的程度（当前所在的管道内的压力小时），即当前管路内的压力，磁悬浮风机（或空气悬浮机）不能把本应该输出的风量全部输出，进而会发生喘振，而此时，第一振动传感器能够将获取到的第一振动频率信息发送至控制器，在第一振动频率信息异常时（即发生喘振），控制器控制第一阀调整开度，例如可以调节第一阀开度增大，以增加磁悬浮风机（或空气悬浮机）的压力输出量（增加当前管路内的压力），进而使得磁悬浮风机（或空气悬浮机）保持正常的工况，保证磁悬浮风机（或空气悬浮机）不在发生喘振。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例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申请的某些实施例，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示出根据本申请的实施例的制氧系统的整体流程示意图；

图2示出根据本申请的实施例的电动闸阀的控制流程框图；

图3示出根据本申请的实施例的空气过滤罐的剖面示意图；

图4示出根据本申请的实施例的驱动装置的部分结构的剖面示意图；

图5示出根据本申请的实施例的制氮设备的流程框图。

图标：1-空气过滤罐；2-磁悬浮风机；3-换热器；4-第一吸附塔；4’-第二吸附塔；5-磁悬浮真空泵；6-制氮设备；7-氧气缓冲罐；8-氧气压缩机；9-氧气存储罐；10-第一阀；11-第二阀；12-第一手动阀；13-第三阀；13’-第三分阀；14-第二手动阀；14’-第二手动分阀；15-第一气体流量传感器；16-第五阀；16’-第五分阀；17-第二气体流量传感器；18-第三手动阀；18’-第三手动分阀；19-第四阀；19’-第四分阀；20-第六阀；21-第一振动传感器；22-第二振动传感器；23-信号分析装置；24-微控制器；25-报警器；26-电机驱动器；31-主路径；32-第一正压路径；33-第二正压路径；34-第一负压路径；35-第二负压路径；36-第一出氧路径；37-第二出氧路径；38-制氧路径；60-冷冻干燥机；61-膜制氮主机；62-稀有气体分离仓；63-稀有气体压缩设备；64-氮气缓冲罐；65-稀有气体储存罐；66-氮气压缩机；67-氮气储存罐；100-管道加热器；101-锥形罐；102-空气过滤器；103-第四手动闸阀；104-隔板；105-除尘布袋；106-净气出口；107-横杆；108-压板；109-转轴；110-圆盘；111-连杆；112-传动轴；113-电机；114-蜗杆段；115-蜗轮。

具体实施方式

提供以下具体实施方式以帮助读者获得对这里所描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，在理解本申请的公开内容之后，这里所描述的方法、设备和/或系统的各种改变、修改及等同物将是显而易见的。例如，这里所描述的操作的顺序仅仅是示例，其并不限于这里所阐述的顺序，而是除了必须以特定顺序发生的操作之外，可做出在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的改变。此外，为了提高清楚性和简洁性，可省略本领域中已知的特征的描述。

这里所描述的特征可以以不同的形式实施，并且不应被解释为局限于这里所描述的示例。更确切地说，已经提供了这里所描述的示例仅用于示出在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的实现这里描述的方法、设备和/或系统的诸多可行方式中的一些方式。

在整个说明书中，当元件（诸如，层、区域或基板）被描述为“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件、“结合到”另一元件、“在”另一元件“之上”或“覆盖”另一元件时，其可直接“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件、“结合到”另一元件、“在”另一元件“之上”或“覆盖”另一元件，或者可存在介于它们之间的一个或更多个其他元件。相比之下，当元件被描述为“直接在”另一元件“上”、“直接连接到”另一元件、“直接结合到”另一元件、“直接在”另一元件“之上”或“直接覆盖”另一元件时，可不存在介于它们之间的其他元件。

如在此所使用的，术语“和/或”包括所列出的相关项中的任何一项和任何两项或更多项的任何组合。

尽管可在这里使用诸如“第一”、“第二”和“第三”的术语来描述各个构件、组件、区域、层或部分，但是这些构件、组件、区域、层或部分不受这些术语所限制。更确切地说，这些术语仅用于将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分相区分。因此，在不脱离示例的教导的情况下，这里所描述的示例中所称的第一构件、组件、区域、层或部分也可被称为第二构件、组件、区域、层或部分。

为了易于描述，在这里可使用诸如“在……之上”、“上部”、“在……之下”和“下部”的空间关系术语，以描述如附图所示的一个元件与另一元件的关系。这样的空间关系术语意图除了包含在附图中所描绘的方位之外，还包含装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的装置被翻转，则被描述为相对于另一元件位于“之上”或“上部”的元件随后将相对于另一元件位于“之下”或“下部”。因此，术语“在……之上”根据装置的空间方位而包括“在……之上”和“在……之下”两种方位。所述装置还可以以其他方式定位（例如，旋转90度或处于其他方位），并将对在这里使用的空间关系术语做出相应的解释。

在此使用的术语仅用于描述各种示例，并非用于限制本公开。除非上下文另外清楚地指明，否则单数的形式也意图包括复数的形式。术语“包括”、“包含”和“具有”列举存在的所陈述的特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合，但不排除存在或添加一个或更多个其他特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合。

由于制造技术和/或公差，可出现附图中所示的形状的变化。因此，这里所描述的示例不限于附图中所示的特定形状，而是包括在制造期间出现的形状上的改变。

这里所描述的示例的特征可按照在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的各种方式进行组合。此外，尽管这里所描述的示例具有各种各样的构造，但是如在理解本申请的公开内容之后将显而易见的，其他构造是可能的。

本申请提供了一种制氧系统，从而解决了受限于制氧系统的运行特点，磁悬浮/空气悬浮风机在运行过程中，压力波动易产生喘振而导致故障停机的问题。

真空变压吸附制氧技术是一种新型的从空气中制取富氧的技术，真空变压吸附（简称VPSA），是一个近似等温变化的物理过程，它是利用气体介质中不同组分在吸附剂上的吸附容量不同而产生的气体分离，吸附剂在压力升高时进行选择性吸附，在压力降低至负压时得到脱附再生。真空变压吸附分子筛制氧设备是以电力为动力、空气为原料，利用沸石分子筛在加正压状态下对氮的吸附容量增加，负压时对氮的吸附容量减少的特性，通过对两只吸附塔切换作用，形成正压吸附、负压脱附的循环过程，实现空气中氧、氮的分离，连续制取所需求的工业用氧。具体为：VPSA制氧系统主要由鼓风机、真空泵、切换阀、吸附器和氧气平衡罐组成。原料空气经吸入口过滤器除掉灰尘颗粒后，被罗茨鼓风机增压至0.3-0.5barg而进入其中一只吸附器内；吸附器内装填吸附剂，其中水分、二氧化碳、及少量其它气体组分在吸附器入口处被装填于底部的活性氧化铝所吸附，随后氮气被装填于活性氧化铝上部的沸石分子筛所吸附。而氧气（包括氩气）为非吸附组分从吸附器顶部出口处作为产品气排至氧气平衡罐，当该吸附器吸附到一定程度，其中的吸附剂将达到饱和状态，此时通过切换阀利用真空泵对之进行抽真空（与吸附方向相反），真空度为0.65-0.75barg；已吸附的水分、二氧化碳、氮气及少量其它气体组分被抽出并排至大气，吸附剂得到再生。

在本申请提出之前，传统的系统中采用罗茨风机实现增压，虽然其维护便宜，但罗茨风机最大问题就是噪音及振动，设备越大则噪音越大，甚至达到150分贝以上。若将系统内罗茨风机直接替换为磁悬浮/空气悬浮风机，虽然噪音减小，但又会出现新的技术问题，即受限于制氧系统的运行特点，压力发生周期性的快速变化，而且压力波动的范围大，磁悬浮/空气悬浮风机在运行过程中，压力波动易产生喘振而导致故障停机。

鉴于此，根据本申请提供了一种制氧系统，制氧系统包括第一吸附塔、磁悬浮风机（或空气悬浮机）、第一振动传感器21、第一阀10、控制器以及主路径31，其中，第一振动传感器21设置于磁悬浮风机（或空气悬浮机），磁悬浮风机（或空气悬浮机）通过主路径31连接第一吸附塔的入口，第一阀10设置于主路径31，并位于磁悬浮风机（或空气悬浮机）与第一吸附塔之间，第一振动传感器21能够将获取到的第一振动频率信息发送至控制器，在第一振动频率信息异常时，控制器控制第一阀10调整开度。

本申请在制氧过程中，若磁悬浮风机（或空气悬浮机）发生振动（喘振），说明此时，管路内的压力不在磁悬浮风机（或空气悬浮机）正常工况下的压力范围内，例如，磁悬浮风机（或空气悬浮机）在流量减小到一定的程度（当前所在的管道内的压力小时），即当前管路内的压力，磁悬浮风机（或空气悬浮机）不能把本应该输出的风量全部输出，进而会发生喘振，而此时，第一振动传感器21能够将获取到的第一振动频率信息发送至控制器，在第一振动频率信息异常时（即发生喘振），控制器控制第一阀10调整开度，例如可以调节第一阀10开度增大，以增加磁悬浮风机（或空气悬浮机）的压力输出量（增加当前管路内的压力），进而使得磁悬浮风机（或空气悬浮机）保持正常的工况，保证磁悬浮风机（或空气悬浮机）不在发生喘振。在下文以风机机构为磁悬浮风机为例详细描述制氧系统的具体结构、具体流程以及防止喘振的实施。

在本申请的实施例中，如图1所示，制氧系统还可以包括第二阀，第二阀设置于主路径31，并位于第一阀10与磁悬浮风机2之间，在第一振动频率信息异常时，控制器控制第一阀10和第二阀调整开度。

本申请在磁悬浮风机2的排气管道上设置第一阀10和第二阀，把两个阀之间的容积固定为某一值，两个阀之间的容积相当于一个储气罐，第一阀10直接装在离磁悬浮风机2出口较近的位置上，相当于一个节流阀，可以根据需求调整开度以防喘振，而第二阀仅作为一个阻力，实践证明，这种装置不仅可以达到系统的稳定运行，对减小噪声也很有利。

在本申请的实施例中，如图1所示，制氧系统还包括第二吸附塔4’、第三阀13、第三分阀13’、第一正压路径32、第二正压路径33、第一负压路径34、第二负压路径35、真空泵（可以替换为磁悬浮真空泵）以及第二振动传感器22，第一正压路径32的入口和第二正压路径33的入口均连接主路径31的出口，第一正压路径32的出口连接第一吸附塔的入口，第二正压路径33的出口连接第二吸附塔4’的入口，第三阀13设置于第一正压路径32，第一负压路径34的入口连接第一正压路径32，并位于第三阀13和第一正压路径32的出口之间，第一负压路径34的出口连接真空泵的输入端，第三分阀13’设置于第二正压路径33，第二负压路径35的入口连接第二正压路径33，并位于第三分阀13’和第二正压路径33的出口之间，第二负压路径35的出口连接真空泵的输入端，第二振动传感器22设置于真空泵，第二振动传感器22能够将获取到的第二振动频率信息发送至控制器，在第二振动频率信息异常时，控制器控制第三阀13或第三分阀13’调整开度。

此外，制氧系统还包括第一出氧路径36、第二出氧路径37、制氧路径38、第四阀19、第四分阀19’以及制氧设备，第一出氧路径36的入口连接第一吸附塔4的出口，第二出氧路径37的入口连接第二吸附塔4’的出口，第一出氧路径36的出口和第二出氧路径37的出口均经由制氧路径38连接制氧设备，第四阀19设置于第一出氧路径36，第四分阀19’设置于第二出氧路径37，在第二振动频率信息异常时，控制器控制第三阀13和第四阀19调整开度或第三分阀13’和第四分阀19’调整开度。

此外，制氧系统还包括第五阀16、第五分阀16’以及第六阀，第五阀16设置于所述第一负压路径34，第五分阀16’设置于第二负压路径35；第六阀设置于制氧路径38。

具体来说，在磁悬浮风机2与磁悬浮真空泵5机体上分别安装第一振动传感器21和第二振动传感器22，再给系统接电，空气通过空气过滤罐1除掉灰尘颗粒后，被磁悬浮风机2增压后流入换热器3内降低温度，随后进入其中一只吸附塔内，吸附塔内装填吸附剂，其中水分、二氧化碳、及少量其它气体组分在吸附塔入口处被装填于底部的活性氧化铝所吸附，随后氮气被装填于活性氧化铝上部的沸石分子筛所吸附，而氧气（包括氩气）为非吸附组分从吸附塔顶部出口处作为产品气排至氧气缓冲罐7内，在经由氧气压缩机8存入到氧气存储罐9，当该吸附塔吸附到一定程度，其中的吸附剂将达到饱和状态，此时利用磁悬浮真空泵5对之进行抽真空（与吸附方向相反），已吸附的水分、二氧化碳、氮气及少量其它气体组分被抽出并排至制氮设备6内，吸附剂得到再生。

若以图1中，左侧吸附塔制氧吸附（第一吸附塔4），右侧附塔制抽取再生为例（第二吸附塔4’），第一阀10、第二阀11、第三阀13、第四阀19以及第六阀20开启，第五阀16、第三分阀13’以及第四分阀19’关闭，左侧附塔制氧吸附过程，若悬浮风机发生振动（喘振），处理方式如上所述，这里将不在进行重复阐述，右侧附塔制抽取再生过程，若真空泵发生振动（喘振），说明此时，管路内的压力不在真空泵正常工况下的压力范围内，例如，真空泵在流量减小到一定的程度（当前所在的管道内的压力小时），即当前管路内的压力，真空泵不能完全抽取管道内的气体，进而会发生喘振，而此时，第二振动传感器22能够将获取到的第二振动频率信息发送至控制器，在第二振动频率信息异常时（即发生喘振），控制器控制第三分阀13’调整开度，或控制第四分阀19’调整开度，或同时控制第三分阀13’和第四分阀19’调整开度，例如可以使得左侧吸附塔管道内的压力进入到右侧吸附塔管道内，以增加真空泵当前管路内的压力，进而使得真空泵可以完全抽取气体，以保持正常的工况，保证真空泵不在发生喘振。这里，第一阀10、第二阀11、第三阀13、第三分阀13’、第四阀19、第四分阀19’、第五阀16以及第五分阀16’均可以为电动闸阀。

本申请的第一振动传感器21和第二振动传感器22分别监测磁悬浮风机2与磁悬浮真空泵5是否因为喘振而振动，进而利用微控制器24配合电机驱动器26控制电动闸阀的开度，使管道内压力平衡，减少噪音。

具体如图2所示，当振动频率突然增大时，说明发生了喘振，因此平常时刻通过振动传感器接收振动信号，信号分析装置23分析计算振动频率，通过微控制器24配合电机驱动器26使电动闸阀开度时刻变化，振动传感器监测的振动信号作为触发电动闸阀时刻工作的启动信号。

在本申请的实施例中，如图1所示，制氧系统还包括第一手动阀12、第二手动阀14、第二手动分阀14’、第三手动阀18、第三手动分阀18’、第一流量检测器以及第二流量检测器，第一手动阀12与第一阀10和第二阀二者并联，第二手动阀14与所述第三阀并联，第二手动分阀14’与第三分阀13’并联，第三手动阀18与第四阀19并联，第三手动分阀18’与第四分阀19’并联，两个第一流量检测器分别设置于第一吸附塔的入口和第二吸附塔的入口，两个第二流量检测器分别设置于第一吸附塔的出口和第二吸附塔的出口。这里，第一流量检测器可以是第一气体流量传感器15，第二流量检测器可以是第二气体流量传感器17。

本申请通过第一气体流量传感器15、第二气体流量传感器17分别进行吸附塔4两侧端口的气体流量监控，在电动闸阀失效时，无法维持平衡，喘振现象产生，报警器25报警，现场人员可以通过观察第一气体流量传感器15和第二气体流量传感器17，手动操作第一手动阀12、第二手动阀14、第二手动分阀14’、第三手动阀18以及第三手动分阀18’，维持管道内压力平衡。

在本申请的实施例中，制氧系统还包括制氮设备，真空泵的输出端连接制氮设备。

作为示例，如图5所示，制氮设备6包括冷冻干燥机60、膜制氮主机61、稀有气体分离仓62、稀有气体压缩设备63、氮气缓冲罐64、稀有气体储存罐65、氮气压缩机66和氮气储存罐67，真空泵的输出端连接冷冻干燥机60的入口，冷冻干燥机60通过管道与膜制氮主机61连接，通过加设冷冻干燥机60可以减少水蒸气，提高氮气纯度，膜制氮主机61上设置的渗透气出口管与稀有气体分离仓62相通连接，稀有气体分离仓62、稀有气体压缩设备63和稀有气体储存罐65依次通过管道连接，进行除氩气外的稀有气体成分的回收，而膜制氮主机61、氮气缓冲罐64、氮气压缩机66和氮气储存罐67依次通过管道连接，进行氮气的回收。

在本申请的实施例中，如图3所示，制氧系统还可以包括空气过滤罐1，空气过滤罐1连接磁悬浮风机2的输入端，空气过滤罐1可以包括罐体（锥形罐101）、隔板104以及多个除尘布袋105，其中，罐体的底部设置有进气端，隔板104密封设置于罐体的中部，隔板104开设有多个供除尘布袋105穿过的通孔，任一除尘布袋105的顶部形成有开口，罐体的顶部设置有出气端。

此外，空气过滤罐1还可以包括驱动装置和两个压板108，多个除尘布袋105沿第一方向间隔设置，两个压板108分别设置于多个除尘布袋105的在第二方向上彼此相对的两侧，驱动装置能够驱动两个压板108彼此靠近或远离，以拍打多个所述除尘布袋105，这里，第一方向垂直第二方向。

作为示例，如图4所示，驱动装置可以包括滑轨、横杆107、转轴109以及圆盘110，两个滑轨均沿第二方向延伸，并分别连接罐体的在第一方向上彼此相对的两个内侧部，两个横杆107分别设置于多个除尘布袋105的在第二方向上彼此相对的两侧，两个横杆107中的每一者的两端分别与两个滑轨滑动连接，两个压板108分别连接两个横杆107，两个圆盘110分别连接两个横杆107，两个转轴109的旋转方向相反，并分别驱动两个圆盘110旋转，以使得两个横杆107带动两个压板108彼此靠近或远离。

具体来说，如图3和图4所示，空气过滤罐1包括管道加热器100和底部安装有支撑柱的锥形罐101，管道加热器100的出气端与锥形罐101的底部进气端之间通过管道连接，管道的中段安装有空气过滤器102，方便拆卸清理，而管道加热器100的进气端安装有过滤卡罩，减少杂物进入。

锥形罐101的最底端安装有第四手动闸阀103，锥形罐101的内腔中部密封固定有隔板104，隔板104上相通固定有若干除尘布袋105，锥形罐101的侧壁顶部设置有净气出口106，锥形罐101的内壁两侧均水平固定有滑轨（滑轨位于隔板下放），两侧滑轨之间前后均通过匹配滑块滑动设置有两个横杆107，前后横杆107的底部均固定有位于除尘布袋105外侧的压板108，而前后两个压板108的相对内表面均匀间隔交错分布有凸块，除尘布袋105位于交错设置的凸块之间，使除尘布袋105在被挤压时，表面发生扭曲，便于灰尘脱离。

而锥形罐101的侧壁下方前后水平通过防漏轴承贯穿安装有两个转轴109，两个转轴109的内端固定有圆盘110，两个圆盘110的外侧边缘与两个横杆107外壁之间一一对应转动安装有连杆111，转轴109的外端固定套接有蜗轮115，锥形罐101的外壁安装有电机113，电机113的电机轴与锥形罐101外壁之间通过直齿轮副转动设置有传动轴112，传动轴112的两端一体设置有旋向相反的且与蜗轮115啮合的蜗杆段114。

正常使用时，空气通过管道加热器100后减少水分，空气过滤器102对空气进行初步清洁过滤，随后空气进入隔板104下方与锥形罐101构成的空间，空气经过除尘布袋105再次进行清洁过滤，最后通过净气出口106排出，当需要停机清理除尘布袋105时，电机113驱动传动轴112转动，由于两侧的蜗杆段114旋向不同，使转轴109转动方向相反，圆盘110通过连杆111使前后两个横杆107相对或相反方向移动，进而压板108可以反复拍打除尘布袋105，使其表面吸附的灰尘落到锥形罐101底部，打开第四手动闸阀103排出。

本申请的一种应用磁悬浮的VPSA制氧系统，将现有的普通鼓风机和真空泵替换为磁悬浮的风机和真空泵，可以减少噪音，同时利用振动传感器监测到的振动信号，控制阀门开度，使吸附塔的进入空气与排出空气的速度和流量得到控制，从而减小喘振的发生几率。

根据本申请的制氧系统，制氧系统包括第一吸附塔、磁悬浮风机、第一振动传感器、第一阀、控制器以及主路径，其中，第一振动传感器设置于磁悬浮风机，磁悬浮风机通过主路径连接第一吸附塔的入口，第一阀设置于主路径，并位于磁悬浮风机与第一吸附塔之间，第一振动传感器能够将获取到的第一振动频率信息发送至控制器，在第一振动频率信息异常时，控制器控制第一阀调整开度。

本申请在制氧过程中，若磁悬浮风机发生振动（喘振），说明此时，管路内的压力不在磁悬浮风机正常工况下的压力范围内，例如，磁悬浮风机在流量减小到一定的程度（当前所在的管道内的压力小时），即当前管路内的压力，磁悬浮风机不能把本应该输出的风量全部输出，进而会发生喘振，而此时，第一振动传感器能够将获取到的第一振动频率信息发送至控制器，在第一振动频率信息异常时（即发生喘振），控制器控制第一阀调整开度，例如可以调节第一阀开度增大，以增加磁悬浮风机的压力输出量（增加当前管路内的压力），进而使得磁悬浮风机保持正常的工况，保证磁悬浮风机不在发生喘振。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种制氧系统，其特征在于，所述制氧系统包括第一吸附塔、风机机构、第一振动传感器、第一阀、控制器以及主路径，

所述第一振动传感器设置于所述风机机构，

所述风机机构通过所述主路径连接所述第一吸附塔的入口，

所述第一阀设置于所述主路径，并位于所述风机机构与所述第一吸附塔之间，

所述第一振动传感器能够将获取到的第一振动频率信息发送至所述控制器，在所述第一振动频率信息异常时，所述控制器控制所述第一阀的开度，所述风机机构为磁悬浮风机或空气悬浮机。

2.根据权利要求1所述的制氧系统，其特征在于，所述制氧系统还包括第二阀，所述第二阀设置于所述主路径，并位于所述第一阀与所述风机机构之间，在所述第一振动频率信息异常时，所述控制器控制所述第一阀和所述第二阀的开度。

3.根据权利要求2所述的制氧系统，其特征在于，所述制氧系统还包括第二吸附塔、第三阀、第三分阀、第一正压路径、第二正压路径、第一负压路径、第二负压路径、真空泵以及第二振动传感器，

所述第一正压路径的入口和所述第二正压路径的入口均连接所述主路径的出口，所述第一正压路径的出口连接所述第一吸附塔的入口，所述第二正压路径的出口连接所述第二吸附塔的入口，

所述第三阀设置于所述第一正压路径，所述第一负压路径的入口连接所述第一正压路径，并位于所述第三阀和所述第一正压路径的出口之间，所述第一负压路径的出口连接所述真空泵的输入端，

所述第三分阀设置于所述第二正压路径，所述第二负压路径的入口连接所述第二正压路径，并位于所述第三分阀和所述第二正压路径的出口之间，所述第二负压路径的出口连接所述真空泵的输入端，

所述第二振动传感器设置于所述真空泵，

所述第二振动传感器能够将获取到的第二振动频率信息发送至所述控制器，在所述第二振动频率信息异常时，所述控制器控制所述第三阀或所述第三分阀的开度。

4.根据权利要求3所述的制氧系统，其特征在于，所述制氧系统还包括第一出氧路径、第二出氧路径、制氧路径、第四阀、第四分阀以及制氧设备，

所述第一出氧路径的入口连接所述第一吸附塔的出口，所述第二出氧路径的入口连接所述第二吸附塔的出口，

所述第一出氧路径的出口和所述第二出氧路径的出口均经由所述制氧路径连接所述制氧设备，

所述第四阀设置于所述第一出氧路径，所述第四分阀设置于所述第二出氧路径，

在所述第二振动频率信息异常时，所述控制器控制所述第三阀和所述第四阀的开度或控制所述第三分阀和所述第四分阀的开度，

在所述风机机构喘振时，所述第一振动频率信息异常，在所述真空泵喘振时，所述第二振动频率信息异常。

5.根据权利要求4所述的制氧系统，其特征在于，所述制氧系统还包括第一手动阀、第二手动阀、第二手动分阀、第三手动阀、第三手动分阀、第一流量检测器以及第二流量检测器，

所述第一手动阀与所述第一阀和所述第二阀二者并联，

所述第二手动阀与所述第三阀并联，所述第二手动分阀与所述第三分阀并联，

所述第三手动阀与所述第四阀并联，所述第三手动分阀与所述第四分阀并联，

两个所述第一流量检测器分别设置于所述第一吸附塔的入口和第二吸附塔的入口，两个所述第二流量检测器分别设置于所述第一吸附塔的出口和第二吸附塔的出口。

6.根据权利要求4所述的制氧系统，其特征在于，所述制氧设备包括氧气缓冲罐、氧气压缩机以及氧气存储罐，

所述制氧路径的出口连接所述氧气缓冲罐，所述氧气缓冲罐的出口连接所述氧气压缩机，所述氧气压缩机的出口连接所述氧气存储罐。

7.根据权利要求3所述的制氧系统，其特征在于，所述制氧系统还包括制氮设备，

所述制氮设备包括冷冻干燥机、膜制氮主机、稀有气体分离仓、稀有气体压缩设备、氮气缓冲罐、稀有气体储存罐、氮气压缩机和氮气储存罐，

所述真空泵的输出端连接所述冷冻干燥机的入口，所述冷冻干燥机的出口与所述膜制氮主机的入口连接，所述膜制氮主机的第一出口连接所述氮气缓冲罐，所述氮气缓冲罐连接所述氮气压缩机，所述氮气压缩机连接所述氮气储存罐，

所述膜制氮主机的第二出口连接所述稀有气体分离仓，所述稀有气体分离仓连接所述稀有气体压缩设备，所述稀有气体压缩设备连接所述稀有气体储存罐。

8.根据权利要求1所述的制氧系统，其特征在于，所述制氧系统还包括空气过滤罐，所述空气过滤罐连接所述风机机构的输入端，

所述空气过滤罐包括罐体、隔板以及多个除尘布袋，

所述罐体的底部设置有进气端，所述隔板密封设置于所述罐体的中部，所述隔板开设有多个供所述除尘布袋穿过的通孔，任一所述除尘布袋的顶部形成有开口，所述罐体的顶部设置有出气端。

9.根据权利要求8所述的制氧系统，其特征在于，所述空气过滤罐还包括驱动装置和两个压板，

多个所述除尘布袋沿第一方向间隔设置，

两个所述压板分别设置于多个所述除尘布袋的在第二方向上彼此相对的两侧，

所述驱动装置能够驱动两个所述压板彼此靠近或远离，以拍打多个所述除尘布袋，所述第一方向垂直所述第二方向。

10.根据权利要求9所述的制氧系统，其特征在于，所述驱动装置包括滑轨、横杆、转轴以及圆盘，

两个所述滑轨均沿所述第二方向延伸，并分别连接所述罐体的在所述第一方向上彼此相对的两个内侧部，

两个所述横杆分别设置于多个所述除尘布袋的在所述第二方向上彼此相对的两侧，两个所述横杆中的每一者的两端分别与两个所述滑轨滑动连接，

两个所述压板分别连接两个所述横杆，两个所述圆盘分别连接两个所述横杆，

两个所述转轴的旋转方向相反，并分别驱动两个所述圆盘旋转，以使得两个所述横杆带动两个所述压板彼此靠近或远离。

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