CN116774740A - 一种富氧气体站控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种富氧气体站控制方法及装置，涉及氧气制取技术领域，包括空压机，空压机的出口管道与溢流调节阀的进口连接，溢流调节阀的出口与压缩空气用户储气罐的进口管道连接，出口管道安装有第一压力传感器，进口管道安装有第二压力传感器，溢流调节阀与富氧装置并联，第一压力传感器与溢流调节阀之间连通富氧装置的压缩空气入口管道，溢流调节阀与第二传感器之间连通富氧装置的富氮出口管道，控制装置还包括PLC控制柜。本申请能够实现用户富氧气体供应的自动稳定控制，并且同时满足富氮气体汇流到压缩空气供气后的供气压力稳定性控制，避免人工调节的不便性和滞后性。

Description

一种富氧气体站控制方法及装置

技术领域

本申请属于涉及氧气制取技术领域，特别涉及一种富氧气体站控制方法及装置。

背景技术

气体膜分离技术是20世纪70年代开发成功的新一代气体分离技术，其原理是利用具有特殊选择分离性的有机高分子和无机材料，形成不同形态结构的膜，在一定的压力驱动下，借助气体中各组分在高分子膜表面上的吸附能力以及在膜内溶解－扩散上的差异，即渗透速率差而达到分离或特定组份富集的目的。

基于气体膜分离技术制造的富氧装置搭建的富氧气体站一方面需要对富氧气体流量和浓度进行稳定控制，另一方面产生的富氮气体需要并入压缩空气系统作为补充，避免富氮气体排放产生能耗浪费。富氧装置的富氮气体出口背压对制取富氧气体的流量和浓度有很大影响，富氮气体需要并入用户压缩空气管道，并入时的压力控制也对制取富氧气体产生很大影响，因此提出对富氧气体站的自动控制要求。

构建一种实施简单且具有通用性和普适性的装置，是实现富氧气体站产业化、经济性应用需解决的问题。

发明内容

为了解决现有技术在富氧供给方面存在高成本、自动化程度不高等问题，本申请提供了一种富氧气体站控制方法及装置，进一步提高富氧气体站的自动化控制的程度，精准控制用户富氧气体供应端的供气压力，实现富氧气体站产业化。

具体的，为了实现上述技术方案，第一方面，本申请提供了一种富氧气体站控制装置，包括空压机，空压机的出口管道与溢流调节阀的进口连接，溢流调节阀的出口与压缩空气用户储气罐的进口管道连接，出口管道安装有第一压力传感器，进口管道安装有第二压力传感器，溢流调节阀与富氧装置并联，第一压力传感器与溢流调节阀之间连通富氧装置的压缩空气入口管道，溢流调节阀与第二传感器之间连通富氧装置的富氮出口管道，压缩空气入口管道安装有第一切断阀，第一切断阀远离富氧装置的一侧设置有温度传感器，富氮出口管道依次安装有第二切断阀、富氮出口压力传感器、富氮出口调节阀，富氧装置的富氧出口管道依次安装有第三切断阀、富氧压力传感器、富氧流量传感器、富氧浓度传感器；

富氧气体站控制装置还包括PLC控制柜，用于接收所有传感器的数据和控制所有阀门的启、闭或开度调节。

作为优选，PLC控制柜包括接收模块，接收模块连接数据处理模块，数据处理模块连接控制模块，接收模块用于接收全部传感器得到的数据，控制模块输出各类控制阀的控制信号，用于控制阀门的启、闭或开度调节。

作为优选，PLC控制柜通过控制线缆与第一压力传感器、第二压力传感器、富氮出口压力传感器、富氧压力传感器、温度传感器、富氧流量传感器、富氧浓度传感器、溢流调节阀、富氮出口调节阀、第一切断阀、第二切断阀、第三切断阀进行连接。

作为优选，PLC控制柜还包括显示模块，显示模块为液晶显示屏，用于显示传感器数据和下达控制指令，显示模块连接数据处理模块，数据处理模块包括存储模块，用于存储传感器数据，显示模块连接电源模块，显示模块还连接控制模块。

第二方面，本申请还提供了一种富氧气体站控制方法，用于本申请任意实施例提供的一种富氧气体站控制装置，在富氧气体站运行的过程中，将压空供气压力控制到设定值，包含以下步骤：

通过第二压力传感器读取当前的压空供气压力；

判断压力是否在预设范围内；

若压力在预设范围，则读取当前的溢流调节阀的开度值，输出相关开度和压力值，完成本次调节流程；

若压力不在预设范围内，则判断压力过大还是过小；

若压力过小则进入上调流程，按照PID控制方法增加溢流调节阀开度：

若压力过大则进入下调流程，按照PID控制方法减小溢流调节阀开度：

直至检测到压力位于预设范围内，则读取当前的溢流调节阀的开度值，输出相关开度和压力值，完成本次调节流程。

作为优选，控制方法还包括通过第一压力传感器和富氮出口压力传感器读取当前的入口压力和富氮出口压力，计算两者的压差；

判断压差是否在预设范围内；

若压差在预设范围，则读取当前的富氮出口调节阀的开度值，输出相关开度和压力、压差值，完成本次调节流程；

若压差不在预设范围内，则判断压差过大还是过小：

若压差过小则进入上调流程，按照PID控制方法增加富氮出口调节阀开度；

若压差过大则进入下调流程，按照PID控制方法减小富氮出口调节阀开度；

直至检测到压差位于预设范围内，则读取当前的富氮出口调节阀的开度值，输出相关开度和压力、压差值，完成本次调节流程。

作为优选，控制方法还包括检测是否有安全故障信息；

若安全故障信息来自富氧用户侧，如富氧用户设备故障信息，则关闭第三切断阀，并发出报警信号，调节过程结束；

若安全故障信息来自压缩空气供气用户侧，如压缩空气供气用户设备关停等信息，则关闭富氧装置的第二切断阀和富氧装置的第一切断阀，并发出报警信号，调节过程结束。

作为优选，控制方法还包括检测溢流调节阀和富氮出口调节阀的开度；

若两个调节阀的开度位于全开状态且保持5分钟以上，则发出报警信息，提示气体流量不足的警告信息；

若富氮出口调节阀的开度小于10％开度且保持5分钟以上，则发出报警信息，提示压空用户供气压力过低或可能存在传感器故障的警告信息。

本申请具有如下有益效果：本申请提供的富氧气体站控制方法能够实现用户富氧气体供应的自动稳定控制，并且同时满足富氮气体汇流到压缩空气供气后的供气压力稳定性控制，避免人工调节的不便性和滞后性。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用于来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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是本申请实施例的一种富氧气体站控制装置的结构示意图；

图2是本申请实施例的PLC控制柜的结构示意图；

图3是本申请实施例的一种富氧气体站控制方法及装置的控制逻辑示意图。

附图标记：

1、空压机；2、第一压力传感器；3、溢流调节阀；4、第二压力传感器；5、压缩空气用户储气罐；6、温度传感器；7、第一切断阀；8、富氧装置；9、第二切断阀；10、富氮出口压力传感器；11、富氮出口调节阀；12、第三切断阀；13、富氧压力传感器；14、富氧流量传感器；15、富氧浓度传感器；16、PLC控制柜；101、接收模块；102、数据处理模块；103、控制模块；104、电源模块；105、显示模块。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1所示为本申请的一种富氧气体站控制装置的结构示意图，包含：PLC控制柜16、第一压力传感器2、第二压力传感器4、富氮出口压力传感器10、富氧压力传感器13、温度传感器6、富氧流量传感器14、富氧浓度传感器15、溢流调节阀3、富氮出口调节阀11、第一切断阀7、第二切断阀9、第三切断阀12、空压机1、富氧装置8、压缩空气用户储气罐5。

优选的实施方式是，富氧气体站控制装置包括空压机1，空压机1的出口管道与溢流调节阀3的进口连接，溢流调节阀3的出口与压缩空气用户储气罐5的进口管道连接，出口管道安装有第一压力传感器2，进口管道安装有第二压力传感器4，溢流调节阀3与富氧装置8并联，第一压力传感器2与溢流调节阀3之间连通富氧装置8的压缩空气入口管道，溢流调节阀3与第二传感器4之间连通富氧装置8的富氮出口管道，压缩空气入口管道安装有第一切断阀7，第一切断阀7远离富氧装置8的一侧设置有温度传感器6，富氮出口管道依次安装有第二切断阀9、富氮出口压力传感器10、富氮出口调节阀11，富氧装置8的富氧出口管道依次安装有第三切断阀12、富氧压力传感器13、富氧流量传感器14、富氧浓度传感器15。

在本实施例中，PLC控制柜16通过控制线缆与第一压力传感器2、第二压力传感器4、富氮出口压力传感器10、富氧压力传感器13、温度传感器6、富氧流量传感器14、富氧浓度传感器15、溢流调节阀3、富氮出口调节阀11、第一切断阀7、第二切断阀9、第三切断阀12进行连接。

请参见图2，图2本申请实施例的PLC控制柜16的结构示意图，富氧气体站控制装置还包括PLC控制柜16，用于接收所有传感器的数据和控制所有阀门的启、闭或开度调节，PLC控制柜16包括接收模块101，接收模块101连接数据处理模块102，数据处理模块102连接控制模块103，接收模块101用于接收全部传感器得到的数据，控制模块103输出各类控制阀的控制信号，用于控制阀门的启、闭或开度调节。

在本实施例中，PLC控制柜16还包括显示模块105，显示模块105为液晶显示屏，用于显示传感器数据和下达控制指令，显示模块105连接数据处理模块102，数据处理模块102包括存储模块，用于存储传感器数据，显示模块105连接电源模块104，显示模块105还连接控制模块103。

具体而言，如图3所示，本申请公开了一种富氧气体站控制方法，用于前述的富氧气体站控制装置，在前述富氧气体站运行的过程中，将压空供气压力控制到设定值，包含以下步骤：

通过第二压力传感器4读取当前的压空供气压力P4；

判断压力P4是否在预设范围|P4-Ps4|≤δ1内(Ps4为设定值，δ1为预设偏差值)；

若压力P4在预设范围，则读取当前的溢流调节阀3的开度值，输出相关开度和压力值，完成本次调节流程。

若压力不在预设范围内，则判断压力过大还是过小；

若压力过小(P4＜Ps4-δ1)则进入上调流程，按照PID控制方法增加溢流调节阀3开度：

若压力过大(P4＞Ps4+δ1)则进入下调流程，按照PID控制方法减小溢流调节阀3开度：

直至检测到压力P4位于预设范围内，则读取当前的溢流调节阀3的开度值，输出相关开度和压力值，完成本次调节流程。

进一步地，富氧气体站控制方法还包含：

通过第一压力传感器2和富氮出口压力传感器10读取当前的入口压力P2和富氮出口压力P10，计算两者的压差ΔP＝P2-P10；

判断压差是否在预设范围|△P-DPs|≤δ2内(DPs为设定值，δ2为预设偏差值)；

若压差△P在预设范围，则读取当前的富氮出口调节阀11的开度值，输出相关开度和压力、压差值，完成本次调节流程。

若压差△P不在预设范围内，则判断压差△P过大还是过小：

若压差△P过小(△P＜DPs-δ2)则进入上调流程，按照PID控制方法增加富氮出口调节阀11开度；

若压差△P过大(△P＞DPs+δ2)则进入下调流程，按照PID控制方法减小富氮出口调节阀11开度；

直至检测到压差△P位于预设范围内，则读取当前的富氮出口调节阀11的开度值，输出相关开度和压力、压差值，完成本次调节流程。

更进一步地，富氧气体站控制方法还包含：

检测是否有安全故障信息；

若安全故障信息来自富氧用户侧，如富氧用户设备(鼓风机、燃烧炉等)故障信息，则关闭第三切断阀12，并发出报警信号，调节过程结束；

若安全故障信息来自压缩空气供气用户侧，如压缩空气供气用户设备关停等信息，则关闭富氧装置8的第二切断阀9和富氧装置8的第一切断阀7，并发出报警信号，调节过程结束。

更进一步地，富氧气体站控制方法还包含：

检测溢流调节阀3和富氮出口调节阀11的开度；

若两个调节阀的开度位于全开状态(100％开度)且保持5分钟以上，则发出报警信息，提示气体流量不足的警告信息；

若富氮出口调节阀11的开度接近全关(小于10％开度)且保持5分钟以上，则发出报警信息，提示压空用户供气压力过低或可能存在传感器故障的警告信息。

以上显示和描述了本申请的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本申请，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本申请的保护范围内。

Claims (8)

1.一种富氧气体站控制装置，其特征在于，包括空压机，所述空压机的出口管道与溢流调节阀的进口连接，所述溢流调节阀的出口与压缩空气用户储气罐的进口管道连接，所述出口管道安装有第一压力传感器，所述进口管道安装有第二压力传感器，所述溢流调节阀与富氧装置并联，所述第一压力传感器与所述溢流调节阀之间连通所述富氧装置的压缩空气入口管道，所述溢流调节阀与所述第二传感器之间连通所述富氧装置的富氮出口管道，所述压缩空气入口管道安装有第一切断阀，所述第一切断阀远离所述富氧装置的一侧设置有温度传感器，所述富氮出口管道依次安装有第二切断阀、富氮出口压力传感器、富氮出口调节阀，所述富氧装置的富氧出口管道依次安装有第三切断阀、富氧压力传感器、富氧流量传感器、富氧浓度传感器；

所述富氧气体站控制装置还包括PLC控制柜，用于接收所有传感器的数据和控制所有阀门的启、闭或开度调节。

2.根据权利要求1所述的一种富氧气体站控制装置，其特征在于，所述PLC控制柜包括接收模块，所述接收模块连接数据处理模块，所述数据处理模块连接控制模块，所述接收模块用于接收全部传感器得到的数据，所述控制模块输出各类控制阀的控制信号，用于控制阀门的启、闭或开度调节。

3.根据权利要求2所述的一种富氧气体站控制装置，其特征在于，所述PLC控制柜通过控制线缆与所述第一压力传感器、第二压力传感器、富氮出口压力传感器、富氧压力传感器、温度传感器、富氧流量传感器、富氧浓度传感器、溢流调节阀、富氮出口调节阀、第一切断阀、第二切断阀、第三切断阀进行连接。

4.根据权利要求3所述的一种富氧气体站控制装置，其特征在于，所述PLC控制柜还包括显示模块，所述显示模块为液晶显示屏，用于显示传感器数据和下达控制指令，所述显示模块连接数据处理模块，所述数据处理模块包括存储模块，用于存储传感器数据，所述显示模块连接电源模块，所述显示模块还连接所述控制模块。

5.一种富氧气体站控制方法，用于任一项权利要求1-4所述的一种富氧气体站控制装置，在富氧气体站运行的过程中，将压空供气压力控制到设定值，包含以下步骤：

通过所述第二压力传感器读取当前的压空供气压力；

判断压力是否在预设范围内；

若压力在预设范围，则读取当前的所述溢流调节阀的开度值，输出相关开度和压力值，完成本次调节流程；

若压力不在预设范围内，则判断压力过大还是过小；

若压力过小则进入上调流程，按照PID控制方法增加所述溢流调节阀开度：

若压力过大则进入下调流程，按照PID控制方法减小所述溢流调节阀开度：

直至检测到压力位于预设范围内，则读取当前的所述溢流调节阀的开度值，输出相关开度和压力值，完成本次调节流程。

6.根据权利要求5所述的富氧气体站控制方法，其特征在于，

通过所述第一压力传感器和富氮出口压力传感器读取当前的入口压力和富氮出口压力，计算两者的压差；

判断压差是否在预设范围内；

若压差在预设范围，则读取当前的所述富氮出口调节阀的开度值，输出相关开度和压力、压差值，完成本次调节流程；

若压差不在预设范围内，则判断压差过大还是过小：

若压差过小则进入上调流程，按照PID控制方法增加所述富氮出口调节阀开度；

若压差过大则进入下调流程，按照PID控制方法减小所述富氮出口调节阀开度；

直至检测到压差位于预设范围内，则读取当前的所述富氮出口调节阀的开度值，输出相关开度和压力、压差值，完成本次调节流程。

7.根据权利要求6所述的富氧气体站控制方法，其特征在于，

检测是否有安全故障信息；

若安全故障信息来自富氧用户侧，如富氧用户设备故障信息，则关闭所述第三切断阀，并发出报警信号，调节过程结束；

若安全故障信息来自压缩空气供气用户侧，如压缩空气供气用户设备关停信息，则关闭所述富氧装置的第二切断阀和所述富氧装置的第一切断阀，并发出报警信号，调节过程结束。

8.根据权利要求5所述的富氧气体站控制方法，其特征在于，

检测所述溢流调节阀和富氮出口调节阀的开度；

若两个调节阀的开度位于全开状态且保持5分钟以上，则发出报警信息，提示气体流量不足的警告信息；

若所述富氮出口调节阀的开度小于10％开度且保持5分钟以上，则发出报警信息，提示压空用户供气压力过低或可能存在传感器故障的警告信息。