CN201643793U - 液氮气液分离系统 - Google Patents

液氮气液分离系统 Download PDF

Info

Publication number
CN201643793U
CN201643793U CN 200920293536 CN200920293536U CN201643793U CN 201643793 U CN201643793 U CN 201643793U CN 200920293536 CN200920293536 CN 200920293536 CN 200920293536 U CN200920293536 U CN 200920293536U CN 201643793 U CN201643793 U CN 201643793U
Authority
CN
China
Prior art keywords
liquid nitrogen
liquid
dewar
gas
pressure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN 200920293536
Other languages
English (en)
Inventor
郭秀才
李树鹏
杨力坡
郑会明
尚庆福
郑立军
马腾飞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Institute of Spacecraft Environment Engineering
Original Assignee
Beijing Institute of Spacecraft Environment Engineering
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Institute of Spacecraft Environment Engineering filed Critical Beijing Institute of Spacecraft Environment Engineering
Priority to CN 200920293536 priority Critical patent/CN201643793U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN201643793U publication Critical patent/CN201643793U/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

本实用新型公开了一种液氮气液分离系统，包括液氮供给部分、液氮气液分离杜瓦和自动控制部分，液氮供给部分由液氮贮槽和液氮分配站组成，液氮气液分离杜瓦上设置有进液超低温电磁阀、排气超低温电磁阀、液位传感器和压力传感器，自动控制部分由上位机、PLC和执行机构组成。本实用新型的液氮气液分离系统实现了液氮进液、出液、排气的自动控制，保证了设备的液氮供应和正常运行，确保了试验和生产的质量和安全。同时，系统自动化避免了人员手动操作和移动液氮杜瓦，减少中间环节，保证了操作人员的安全，节省劳动力，提高了工作效率。

Description

液氮气液分离系统 
技术领域
本实用新型涉及气液分离系统，具体涉及一种包括液氮杜瓦部分的气液分离系统，以满足设备对液氮使用的需要。 
背景技术
随着气体液化技术的发展，制造液氮的成本不断降低，并且液氮的超低温特性也被更多的人们所了解，所以各行各业对液氮的应用也越来越多，特别是在航天、航空、医学、生物等领域应用更加广泛。 
各行业对液氮的使用方式各有不同，可以分为连续式使用和间断式使用两种。对于连续式使用和液氮用量较大的情况下，一般选用中型液氮贮存设备(如液氮贮槽)作为供应源。对于间断式使用和液氮用量较小的情况下，可以选用小型液氮贮存设备(如液氮杜瓦)作为供应源。 
上述两种使用液氮的方式各有优缺点。在设备工作或试验期间，对于连续式使用和液氮用量较大的情况来说，只要液氮的贮存量足够，供应量能够得以保证，设备工作或试验就能顺利进行。但是，连续大量使用液氮需要中、大型液氮设备贮存液氮，而这些贮存设备一般安置在室外，距离使用液氮的仪器或设备较远，在设备工作或试验开始前，需将管道内汽化出的大量氮气排空，否则影响设备工作或试验的正常进行；对于间断式使用和液氮用量较小的情况来说，由于液氮使用量不大，并且使用间隔长短不一，所以通常会使用小型，甚至能够移动的液氮贮存设备作为供应源。这种方式的优点是液氮输送距离短，响应速度快，液氮可以被快速提供给设备或仪器使用。缺点是小型贮存设备容量有限，必须经常将它拆卸、更换、灌液、安装，直接导致了人力成本的增长，同时，增加了安全生产的风险。 
此外，对于某些设备或试验来说，对液氮的使用量非常大且是间断式的，因此，上述两种方式都不适用。这是因为，如果采用大型液氮贮存设备供应液氮，在设备或试验不需要使用液氮期间，液氮供应管道中的液氮由于管道漏热 而部分汽化。当设备或试验需要液氮时，管道内汽化出的氮气无法排出，直接影响液氮的输送，使试验无法进行。如果采用小型液氮贮存设备供应液氮，会由于液氮使用量过大，而经常更换贮存设备，甚至造成试验中断。 
因此，急需一种能满足液氮用量大且要不间断使用的情况下使用的设备。 
发明内容
本实用新型提出了一种液氮气液分离系统，它能够解决试验或设备大量且间断使用液氮的情况下所出现的问题。 
为了解决上述问题，本实用新型采用了如下的技术方案： 
一种液氮气液分离系统，包括液氮供给部分、液氮气液分离杜瓦和自动控制部分，液氮供给部分由液氮贮槽和液氮分配站组成，液氮气液分离杜瓦上设置有进液超低温电磁阀、排气超低温电磁阀、液位传感器和压力传感器，自动控制部分由上位机、PLC和和执行机构组成，其特征在于，液氮贮槽供入液氮分配站的液氮经分配后通过所述进液超低温电磁阀将液氮供入液氮气液分离杜瓦分离成液氮和氮气，液氮从杜瓦中输出供使用设备使用，用于检测液氮气液分离杜瓦中液氮液位的液位传感器与PLC的液位输入端电连接传送液位电信号，用于检测液氮气液分离杜瓦中压力的压力传感器与PLC的压力输入端电连接传送压力电信号，压力电信号和液位电信号输入上位机后通过执行机构对超过预设的压力值和液位值的相应电磁阀的开关进行控制以将液氮气液分离杜瓦中的液位和压力保持在预设范围内。 
优选地，液氮气液分离杜瓦上还设置有供测量液氮温度的设置在液氮杜瓦进液管天棚口附近的热电偶。热电偶优选铜-康铜热电偶。 
优选地，每个电磁阀增设一条手动旁路以便在电磁阀发生故障时进行手动操作。 
其中，所述液氮分配站的进液管和出液管上都设置有超低温阀门或超低温电磁阀门。 
进一步地，液氨气分离杜瓦上还设置有供测量液氨温度的设置在液氨杜瓦进液管天棚口附近的温度传感器。 
进一步，所述的温度传感器为热电偶或铂电阻。 
其中，执行机构根据液位传感器和压力传感器反馈的电信号，对所述每 个电磁阀的开关进行控制，自动控制液氮气液分离杜瓦内液面的高度并自动排出杜瓦内汽化出的低温氮气，实现液氮气液分离系统的全自动控制。 
所述液位传感器为电容式、电阻式或压差式的能输出电信号的低温液体液面计。 
本实用新型的液氮气液分离系统实现了液氮进液、出液、排气的自动控制，保证了设备的液氮供应和正常运行，确保了试验和生产的质量和安全。同时，系统自动化避免了人员手动操作和移动液氮杜瓦，减少中间环节，保证了操作人员的安全，节省劳动力，提高工作效率。 
本实用新型的系统可以应用到军工、化工和科研各个相关领域。 
附图说明
图1是本实用新型的液氮气液分离系统的结构示意图。 
具体实施方式
下面结合附图1对本实用新型的工作原理做进一步的说明。 
图1给出了本实用新型的液氮气液分离系统的结构示意图，液氮气液分离系统包括液氮供给部分、液氮气液分离杜瓦和自动控制部分，液氮供给部分由液氮贮槽和液氮分配站组成，液氮气液分离杜瓦上设置有进液超低温电磁阀、排气超低温电磁阀、液位传感器和压力传感器，自动控制部分由上位机、PLC和和执行机构组成，其特征在于，液氮贮槽供入液氮分配站的液氮经分配后通过所述进液超低温电磁阀将液氮供入液氮气液分离杜瓦分离成液氮和氮气，液氮从杜瓦中输出供使用设备使用，用于检测液氮气液分离杜瓦中液氮液位的液位传感器与PLC的液位输入端电连接传送液位电信号，用于检测液氮气液分离杜瓦中压力的压力传感器与PLC的压力输入端电连接传送压力电信号，压力电信号和液位电信号输入上位机后通过执行机构对超过预设的压力值和液位值的相应电磁阀的开关进行控制以将液氮气液分离杜瓦中的液位和压力保持在预设范围内。优选地，所述液位传感器为电容式、电阻式或压差式的能输出电信号的低温液体液面计。 
其中，液氮供给部分中安装有两台5T的液氮贮槽，用于贮存足够的液氮，供系统使用；液氮输送管道从室外到室内的连接处，设置液氮分配站，分配站 的进液管和出液管都可设置有超低温阀门或超低温电磁阀门，目的是通过分配站控制每条通向液氮使用设备的管路的通断，防止液氮输送过程中，其它管路内汽化的氮气阻塞当前输送管路中液氮流通； 
液氮气液分离杜瓦上分别安装进液和排气超低温电磁阀，由上位机的输出信号驱动；优选地，液氮气液分离杜瓦上还设置有供测量液氮温度的设置在液氮杜瓦进液管天棚口附近的热电偶。热电偶优选铜-康铜热电偶。进一步优选地，每个电磁阀增设一条手动旁路以便在电磁阀发生故障时进行手动操作。自动控制部分中的执行机构根据液位传感器和压力传感器反馈的电信号，对所述每个电磁阀的开关进行控制，自动控制液氮气液分离杜瓦内液面的高度并自动排出杜瓦内汽化出的低温氮气，实现液氮气液分离系统的全自动控制。 
自动控制部分由上位机、PLC和执行机构组成；其中对系统的自动控制主要是通过监测杜瓦上的液位和压力两个电信号的变化，并根据此电信号对低温电磁阀下达动作指令来实现的；为方便后期不同的试验和生产需求，将参考阈值设置为可调状态；具体来说，包括液位检测和压力检测以及温度检测。 
1)液位检测：在液氮气液分离杜瓦上安装液位传感器，传感器输出0-5v电压信号，表示实际液位，电压信号通过2芯屏蔽电缆传输到PLC的AI模板，最终在计算机上显示并记录存储。液位控制根据这个液位值控制进液氮阀开关来实现。 
2)压力检测：在液氮气液分离杜瓦上安装压力传感器，传感器输出4～20mA电流信号，表示实际压力，电流信号通过两芯屏蔽电缆传输到PLC的AI模板，最终在计算机上显示并记录存储。压力控制根据这个压力值控制排气阀开关来实现。 
3)温度检测：温度检测采用铜-康铜热电偶，热电偶贴装在液氮杜瓦进液管天棚口附近，用来监测液氮进液管路表面温度，判断液氮在管路内的流动情况。热电偶信号接入热电偶温度变送器，经过温度变送器输出4～20mA信号传输到PLC的AI模板，最终在计算机上显示并记录存储。 
在实际应用中，液氮贮槽安置在室外特制的地基上，当需要提供液氮时，人工开启贮槽的出液阀门，液氮流经保温管道，到达室内分配站，再流向指定的使用设备处。液氮气液分离杜瓦分设在每台可能使用大量液氮的试验设备处，从贮槽流出的液氮先进入杜瓦，进行气液分离，贮存液氮，排出氮气。气 液分离杜瓦始终保持一定的压力，当设备需要液氮时，液氮再从杜瓦中直接输送给设备。 
液氮气液分离杜瓦中液氮的输出是受使用设备控制的，不属于本系统控制范围，本系统只负责监控杜瓦内的液氮液位和压力值有无增减，并发出相应的控制指令。当液氮气液分离杜瓦内液位低于液位下限阈值时，控制系统打开进液超低温电磁阀，向杜瓦内输送液氮，同时监测杜瓦内压力值。如果压力值超过压力上限阈值，即打开排气超低温电磁阀，泄压。直到杜瓦内液位高于液位上限阈值时，停止灌液。在使用过程中，气液分离杜瓦内的压力必须低于液氮贮槽的压力。 
尽管上文对本实用新型的具体实施方式给予了详细描述和说明，但是应该指明的是，我们可以依据本实用新型的构想对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，均应在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (6)

1.一种液氮气液分离系统，包括液氮供给部分、液氮气液分离杜瓦和自动控制部分，液氮供给部分由液氮贮槽和液氮分配站组成，液氮气液分离杜瓦上设置有进液超低温电磁阀、排气超低温电磁阀、液位传感器和压力传感器，自动控制部分由上位机、PLC和和执行机构组成，其特征在于，液氮贮槽供入液氮分配站的液氮经分配后通过所述进液超低温电磁阀将液氮供入液氮气液分离杜瓦分离成液氮和氮气，液氮从杜瓦中输出供使用设备使用，用于检测液氮气液分离杜瓦中液氮液位的液位传感器与PLC的液位输入端电连接传送液位电信号，用于检测液氮气液分离杜瓦中压力的压力传感器与PLC的压力输入端电连接传送压力电信号，压力电信号和液位电信号输入上位机后通过执行机构对超过预设的压力值和液位值的相应电磁阀的开关进行控制以将液氮气液分离杜瓦中的液位和压力保持在预设范围内。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，液氮气液分离杜瓦上还设置有供测量液氮温度的设置在液氮杜瓦进液管天棚口附近的温度传感器。
3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述的温度传感器为热电偶或铂电阻。
4.如权利要求1-3任一项所述的系统，其特征在于，每个电磁阀增设一条手动旁路以便在电磁阀发生故障时进行手动操作。
5.如权利要求1-3任一项所述的系统，其特征在于，所述液氮分配站的进液管和出液管上都设置有超低温阀门或超低温电磁阀门。
6.如权利要求1-3任一项所述的系统，其特征在于，所述液位传感器为电容式、电阻式或压差式的能输出电信号的低温液体液面计。 
CN 200920293536 2009-12-04 2009-12-04 液氮气液分离系统 Expired - Fee Related CN201643793U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 200920293536 CN201643793U (zh) 2009-12-04 2009-12-04 液氮气液分离系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 200920293536 CN201643793U (zh) 2009-12-04 2009-12-04 液氮气液分离系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN201643793U true CN201643793U (zh) 2010-11-24

Family

ID=43108987

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 200920293536 Expired - Fee Related CN201643793U (zh) 2009-12-04 2009-12-04 液氮气液分离系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN201643793U (zh)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102318598A (zh) * 2011-10-09 2012-01-18 协和干细胞基因工程有限公司 带有液位及温度监控装置的干细胞储存罐
CN102388861A (zh) * 2011-10-09 2012-03-28 协和干细胞基因工程有限公司 带有液氮自动充装控制装置的干细胞储存罐
CN102961894A (zh) * 2012-10-29 2013-03-13 北京云电英纳超导电缆有限公司 一种用于超导磁体的气液分离装置及其方法
CN104331093A (zh) * 2014-08-26 2015-02-04 中国科学院等离子体物理研究所 一种聚变诊断装置中的液氮液位自动控制装置
CN105285308A (zh) * 2015-11-12 2016-02-03 北京中科宇麒科技有限公司 一种可移动式自动控制液氮冰淇淋机
CN105650474A (zh) * 2016-01-07 2016-06-08 北京航天发射技术研究所 一种防止水击的液氮输送管路
CN105673909A (zh) * 2016-04-12 2016-06-15 哈尔滨工业大学 一种基于高频压力信号的排气阀主动控制方法及系统
CN104298163B (zh) * 2014-09-11 2017-05-03 北京强度环境研究所 一种低温内压自动加载控制系统
CN108423201A (zh) * 2018-05-09 2018-08-21 北京瑞尔腾普科技有限公司 一种液氮连续供给装置以及液氨环境模拟系统
CN110562502A (zh) * 2019-08-16 2019-12-13 上海卫星装备研究所 适用于液氮供应管路的多余气体排放装置与方法
CN110850901A (zh) * 2019-10-30 2020-02-28 新疆东方希望新能源有限公司 在多晶硅冷氢化生产中控制汽液分离器液位的方法及系统

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102318598A (zh) * 2011-10-09 2012-01-18 协和干细胞基因工程有限公司 带有液位及温度监控装置的干细胞储存罐
CN102388861A (zh) * 2011-10-09 2012-03-28 协和干细胞基因工程有限公司 带有液氮自动充装控制装置的干细胞储存罐
CN102961894A (zh) * 2012-10-29 2013-03-13 北京云电英纳超导电缆有限公司 一种用于超导磁体的气液分离装置及其方法
CN104331093A (zh) * 2014-08-26 2015-02-04 中国科学院等离子体物理研究所 一种聚变诊断装置中的液氮液位自动控制装置
CN104331093B (zh) * 2014-08-26 2018-11-02 中国科学院等离子体物理研究所 一种聚变诊断装置中的液氮液位自动控制装置
CN104298163B (zh) * 2014-09-11 2017-05-03 北京强度环境研究所 一种低温内压自动加载控制系统
CN105285308A (zh) * 2015-11-12 2016-02-03 北京中科宇麒科技有限公司 一种可移动式自动控制液氮冰淇淋机
CN105650474A (zh) * 2016-01-07 2016-06-08 北京航天发射技术研究所 一种防止水击的液氮输送管路
CN105673909A (zh) * 2016-04-12 2016-06-15 哈尔滨工业大学 一种基于高频压力信号的排气阀主动控制方法及系统
CN108423201A (zh) * 2018-05-09 2018-08-21 北京瑞尔腾普科技有限公司 一种液氮连续供给装置以及液氨环境模拟系统
CN110562502A (zh) * 2019-08-16 2019-12-13 上海卫星装备研究所 适用于液氮供应管路的多余气体排放装置与方法
CN110850901A (zh) * 2019-10-30 2020-02-28 新疆东方希望新能源有限公司 在多晶硅冷氢化生产中控制汽液分离器液位的方法及系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN201643793U (zh) 液氮气液分离系统
CN202561440U (zh) 一种用于液氮输送系统的控制装置
CN205690076U (zh) 氢气汇流排系统
CN201392329Y (zh) 绝缘油色谱分析系统
CN203363670U (zh) 自动监控报警吹氮装置
CN107388042A (zh) 用于超低温切削的液氮持续供给装置及方法
CN204855473U (zh) 一种固定床催化剂性能在线评价装置
CN211179674U (zh) 一种变压器油色谱在线监测系统的载气瓶自动切换装置
CN201715217U (zh) 全自动智能集中润滑系统
CN110595558A (zh) 一种自适应环境温度的天然气流量测量系统
CN205261215U (zh) 一种氦气自动充装装置
CN202705569U (zh) 碳化硅单晶生长炉的压力控制系统
CN202203487U (zh) 火力发电厂361阀门及高低压旁路阀门气动控制系统
CN204664860U (zh) 一种集中氮气供给系统
CN202936439U (zh) 用于炼钢吹炼气体控制的智能化一体式气控装置
CN205191224U (zh) 一种气压液氧供应系统
CN208042367U (zh) 一种智能水力模块
CN104263864B (zh) 高炉炉体冷却水管道试压方法
CN205188324U (zh) 一种炉顶双流体降温系统
CN203586275U (zh) 重油、天然气两用的工业窑炉燃烧控制系统
CN102976609B (zh) 一种拉丝冷却管冷却氦气流量自动控制装置
CN201991035U (zh) 恒流供水设备
CN204853826U (zh) 基于冷水主机cop能效曲线优化控制系统
CN204612907U (zh) 一种飞机气动高空附件测试装置
CN204963332U (zh) 一种高温雷达料位计冷却装置

Legal Events

Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20101124

Termination date: 20151204

EXPY Termination of patent right or utility model