CN202266831U - 供气管路压力调节装置及制气装置 - Google Patents

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张利剑
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Abstract

本实用新型公开了一种供气管路压力调节装置，包括制气装置，制气装置与供气管路连通，供气管路用于将制气装置生产的气体输往用气地点，其特征在于，还包括液态气体储存装置，所述液态气体储存装置与供气管路连通，所述的液态气体储存装置与供气管路的连通管上设置有汽化装置，液态气体储存装置中的液体气体经汽化装置汽化后输往供气管路；还包括可收集供气管路压力及流量数据并据此控制各阀门的PLC，PLC与上位机由通讯线路连接。本实用新型设置了气体压力调节装置和液体汽化调节装置的双重调压保护，能最大限度保证供气管路压力的稳定；特别适合用气压力波动不能大，用气量却波动很大的情况，连续供气可靠性高。

Description

供气管路压力调节装置及制气装置
技术领域
本实用新型涉及一种能调节供气管路压力的供气管路压力调节装置及制气装置。
背景技术
现场空气分离及供气是指：在客户用气现场配置空气分离装置，从空气中分离出客户需要的气体(一般为氧气、氮气或其他气体)，以客户需要的压力等级供给客户。
目前使用最广泛的空气分离方法一般采用低温空气分离法，低温空气分离是指：先对空气进行压缩、膨胀降温直至冷却到液化，利用空气中不同组分(氧、氮等)的沸点不同，对空气进行多次的部分蒸发和部分冷凝，从而把氧、氮等组分精馏分离。
由于低温精馏的生产特点，通常一套空气分离装置生产的气体压力是基本不变的，同时其变负荷能力一般是很有限的，即对需要加工分离的空气的流量有一定的上限和下限要求。上限要求：一般大型空气分离装置加工空气量不应超过设计量的5％，小型装置不应超过20％；下限要求：一般空气分离装置加工空气量不应低于设计量的70％。否则就会破坏精馏过程，影响气体产品质量。所以通常空气分离装置的气体产量也是变化不大的。
而外界客户对气体的使用情况是千差万别的，有的客户对气体的使用要求是：用气压力波动不能大，但是用气量频繁波动，并且用气量波动很大。如果不对供气管路内的气体压力调节，用气量波动必然会引起供气管路内的气体压力波动。如果不对供气管路压力进行调节，很难满足用气压力稳定的要求。
实用新型内容
本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种能调节供气管路压力的供气管路压力调节装置。
为实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：
供气管路压力调节装置，包括制气装置，制气装置与供气管路连通，供气管路用于将制气装置生产的气体输往用气地点，其特征在于，还包括液态气体储存装置，所述液态气体储存装置与供气管路连通，所述的液态气体储存装置与供气管路的连通管上设置有汽化装置，液态气体储存装置中的液态气体经汽化装置汽化后输往供气管路；还包括可收集供气管路压力及流量数据并据此控制各阀门的PLC，PLC与上位机由通讯线路连接。
优选地是，所述液态气体储存装置上设置有进液管，所述进液管上设置有第三阀门。
优选地是，所述液态气体储存装置与制气装置连通，液态气体储存装置与制气装置之间设置有第四阀门，第四阀门与PLC通过通讯线路连接。
优选地是，所述的液态气体储存装置与供气管路的连通管上设置有第五阀门，所述第五阀门与PLC通过通讯线路连接。
优选地是，所述的液态气体储存装置上设置有液位计，液位计与PLC通过通讯线路连接。
优选地是，所述液态气体储存装置上设置有第二压力测量装置，第二压力测量装置与PLC通过通讯线路连接。
优选地是，还包括气体储存装置及增压机，供气管路、增压机和气体储存装置依次通过进气管连通；气体储存装置还通过出气管与供气管路连通；增压机与PLC通信连接。
优选地是，所述进气管设置有一个以上的第一阀门；所述出气管上设置有至少一个第二阀门，所述第二阀门与PLC通过通讯线路连接。
优选地是，所述的第一阀门包括至少一个单向阀。
优选地是，所述供气管路上设置有低压缓冲罐，低压缓冲罐、增压机和气体储存装置依次通过进气管连通；气体储存装置还通过出气管与低压缓冲罐连通。
优选地是，所述供气管路上设置有第三压力测量装置，第三压力测量装置与PLC通过通讯线路连接。
优选地是，所述供气管路上设置有流量计，流量计与PLC通过通讯线路连接。
优选地是，所述供气管路上设置有放空管，所述放空管上设置有放空阀，放空阀与PLC电连接。
优选地是，所述的气体储存装置上第一压力测量装置，第一压力测量装置与PLC电连接。
优选地是，所述制气装置为空气分离装置。
本发明的另一个目的是提供一种制气装置，其特征在于，包括前述的供气管路压力调节装置。
本实用新型具有如下优点：(1)在供气管路中气体压力过大时，通过将供气管路中的气体增压后储存；在供气管路中气体压力过小时，将气体储存装置中的气体或液态气体汽化后回输至供气管路中，能最大限度保证供气管路压力的稳定；(2)特别适合用气压力波动不能大，用气量却波动很大的用气情况，连续供气可靠性高；(3)可根据设定要求实现供气管路压力的自动控制调节；(4)气体输出流量调节在调节压力的同时，保证了制气装置的工况稳定，为气体的纯度提供了保障。
附图说明
图1为实施例1供气管路压力自动调节装置设备配置流程图。
图2为实施例1供气管路压力自动调节装置逻辑控制示意图。
图3为实施例2供气管路压力自动调节装置设备配置流程图。
图4为实施例3供气管路压力自动调节装置设备配置流程图。
图中标号含义：1-制气装置；2-第一流量计；3-产品输出调节阀；4-放空阀；5-低压缓冲罐；6-第一压力测量仪；7-液体产品输出阀，即第四阀门；8-液体罐；9-液位计；10-第二压力测量仪；11-液体充装阀，即第三阀门；12-汽化器；13-液体汽化装置调节阀，即第五阀门；14-增压机进口阀；15-增压机；16-单向阀；17-高压罐进口阀；18-高压罐；19-第三压力测量仪；20-压力调节阀，即第二阀门；21-第二流量计；101-供气管路；102-放空管；103-连通管路；104-进液管；105-进气管；106-出气管；22-低压罐压力变送器；23-液体罐压力变送器；24-高压罐压力变送器；25-第一流量计用差压变送器；26-第二流量计用差压变送器；27-液位计差压变送器；28-可编程逻辑控制器(PLC)、29-上位机。F1-制气装置气体输出流量、F2-气体产品送客户流量、P1-供气管路压力、P2-液体罐压力、P3-高压罐压力、L-液体罐液位。
图中，实线代表气体或液体管路，虚线代表控制线路，箭头代表管路流体或线路信号的方向。
具体实施方式
如图1所示为本实用新型的设备配置流程图，图中各设备构成如下：
实施例1
制气装置1与供气管路101连通。供气管路101用于将制气装置1生产的气体输往用气地点。供气管路101也可称为供气管网。
供气管路101上连通有放空管102。放空管102上设置有放空阀4。放空阀4与PLC通过通讯线路连接。放空管102可以放空供气管路101内的气体。
低压缓冲罐5串联在供气管路101上，低压缓冲罐5能对供气管路101中的气体压力波动进行缓冲。第一流量计2、产品输出调节阀3串联于制气装置1与低压缓冲罐5之间的供气管路101上。第二流量计21设置于低压缓冲罐5输往用气地点的供气管路上。第一流量计2和第二流量计21用于测量气体流量。产品输出调节阀3控制供气管路开关。低压缓冲罐5上设置有第一压力测量仪6，以便测量低压缓冲罐5内的压力。
制气装置1与液体罐8通过管道连通。液体产品输出阀7设置于制气装置1与液体罐8的连通管道上，用于控制连通管道的开和关，并调节开关大小。液体产品输出阀7与PLC通过通讯线路连接，PLC可控制液体产品输出阀7的开关及开度大小。液体罐8设置有液位计9和第二压力测量仪10，分别用于测量液体罐8内的液位及压力。液位计9和第二压力测量仪10均通过通讯线路与PLC连接。液位计9和第二压力测量仪10测量的数值均可转化为通讯信号传入PLC。液体罐8与供气管路101通过连通管路103连通。汽化器12和液体汽化装置调节阀13设置于连通管路103上。汽化器12与PLC通过通讯线路与PLC连接，液体汽化装置调节阀13受PLC控制工作。液体罐8内的液态气体经汽化器12汽化后输入供气管路101。液体汽化装置调节阀13用于控制连通管路103的开关及开度大小。液体罐8还设置有进液管104。进液管104上设置液体充装阀11，用于控制进液管104的开和关。
低压缓冲罐5与高压罐18通过进气管105连通。进气管105上设置有增压机15。增压机15将气体增压后输往高压罐18储存。低压缓冲罐5与增压机15之间的进气管105上设置增压机进口阀14。增压机15与高压罐18之间的进气管105上设置有单向阀16和高压罐进口阀17。增压机进口阀14、单向阀16和高压罐进口阀17为前述的第一阀门。高压罐18设置有第三压力测量仪19。高压罐18与低压缓冲罐5通过出气管106连通，出气管106上设置压力调节阀20。压力调节阀20与PLC通过通讯线路连接，并受PLC控制。
气体压力调节装置主要包括：增压机进口阀14、增压机15、单向阀16、高压罐进口阀17、高压罐18、第三压力测量仪19、压力调节阀20、低压缓冲罐5及压力测量仪6。
液体备用调节装置主要包括：液体产品输出阀7、液体罐8、液位计9、第二压力测量仪10、液体充装阀11、汽化器12、液体汽化装置调节阀13、低压缓冲罐5、第一压力测量仪6。
第一流量计2是制气装置1气体输出流量计，流量用F1标示。第二流量计21是气体产品送往用气地点前的流量计，流量用F2标示。第一压力测量仪6显示的是低压缓冲罐5的压力，即供气管路101的压力，用P1标示。第二压力测量仪10显示的是液体罐8的压力，用P2标示。第三压力测量仪19显示的是高压罐18的压力，用P3标示。液位计9显示的是液体罐8的液位，用L标示。图中单点画线框内的设备为供气管路压力调节装置。实线是气体或液体管路，虚线是控制线路，箭头代表管路或线路的方向。
图2所示为本实用新型的逻辑控制示意图，主要包括产品输出调节阀3、放空阀4、液体产品输出阀7、液体汽化装置调节阀13、增压机15、压力调节阀20、低压罐压力变送器22、液体罐压力变送器23、高压罐压力变送器24、第一流量计用差压变送器25、第二流量计用差压变送器26、液位计差压变送器27、可编程逻辑控制器(PLC)28、上位机29。
其中，图1中第一压力测量仪6、第二压力测量仪10及第三压力测量仪19显示的压力P1、P2和P3分由图2中的低压罐压力变送器22、液体罐压力变送器23和高压罐压力变送器24将压力信号转变成电信号送往PLC28，并在上位机29上显示出来。图1中第一流量计2和第二流量计21显示的流量F1、F2分别由图2中的第一流量计用差压变送器25和第二流量计用差压变送器26将差压信号转变成电信号送往PLC28，并在上位机29上显示出来。图1中液体罐8的液位L是由图2中的液位计差压变送器27将差压信号转变成电信号送往PLC28，并在上位机29上显示出来。低压罐压力变送器22、液体罐压力变送器23、高压罐压力变送器24、第一流量计用差压变送器25和第二流量计用差压变送器26均与PLC28之间是单向信号。输出调节阀3、放空阀4、液体产品输出阀7、液体备用装置调节阀13、压力调节阀20与PLC28之间是双向信号。增压机15与PLC28之间是双向信号。PLC28与上位机29之间是双向信号。箭头代表信号传递方向。
本实用新型的运行和调节过程如下：
制气装置1生产的气体产品经气体输出调节阀3送入低压缓冲罐5，输送过程中的气体流量由第一流量计2测量。低压缓冲罐5中的气体产品再送至用气地点。第二流量计21用于测量送至用气点的气体流量。多余的气体产品可经放空管排放至大气中，放空阀4控制放空管的开关及开度大小。制气装置1生产的液态气体可送入液体罐8储存。制气装置1与液体罐8之间的连通管路由液体输出阀7控制。经由液体充装阀11，可为液体罐8补充液态气体。
根据用气情况，在上位机29上设定出制气装置1的气体输出流量F1的设定值FS1在合适的值。PLC28的程序会控制产品输出调节阀3和放空阀4，自动将制气装置1输出气体流量F1稳定在设定值FS1附近。当F1＜设定值FS1时，产品输出调节阀3自动开大，当产品输出调节阀3到100％全开，F1仍小于设定值FS1时，则放空阀4自动开大；当F1＞设定值FS1时，放空阀4自动关小，当放空阀4到0％全关，F1仍大于设定值FS1时，则产品输出调节阀3自动关小。此控制可以保证制气装置工作状况的稳定，保证产品纯度的合格。
压力调节：当供气管路101的压力P1升高超过设定的压力时，增压机15受PLC控制自动开启。低压缓冲罐5中的部分气体通过增压机进口阀14输送往增压机15，被压缩到较高的压力后经过单向阀16和高压罐进口阀17，被送入高压罐18储存起来。当供气管路的压力P1由较高值降低到较低值，或者高压罐18的压力P3高于设定值时，增压机15自动停止运转。当供气管路101压力P1继续降低到设定值或高压罐18的压力高于设定值时，PLC控制压力调节阀20自动开启，气体由高压罐18输送入低压缓冲罐5中，以调节供气管路压力P1的值稳定。其中必须保证高压罐18的压力P3＞低压缓冲罐5的压力P1。
当用气量过大，压力调节阀20开启后，供气管路压力P1仍继续下降，并下降到一定值时，液体汽化装置调节阀13自动打开，液体罐8中储存的液体产品在汽化器12中汽化后，经液体汽化装置调节阀13送入供气管路，来平衡供气管路压力P1。液体汽化调节装置正常投用情况下，液体罐8的压力P2＞低压缓冲罐5的压力P1。
当液体罐8中的液体液位L下降到一定值时，可以开启液体产品输出阀7，生产液态气体。
当用气量持续增大，液体罐8中的液态气体难以满足要求时，可以用低温槽车将液态气体通过进液管104充入液体罐8中，补充液态气体。
调节装置中调节阀和增压机的自动开启均由程序通过PLC来控制执行，PLC与上位机之间设有通信线路，保证PLC的控制能在上位机上直观显示，上位机有人机交互的画面，调节阀的开关条件和增压机的启停条件可由人在上位机上设定。
各调节阀采用带电磁阀的气动薄膜调节阀，流量计选用孔板流量计。液位计选用差压式液位计。压力测量仪由取压管线和压力变送器组成。
制气装置1可采用空气分离装置，特别是低温空气分离装置。
实施例2
如附图3所示，制气装置1与供气管路101连通，供气管路101用于将制气装置1生产的气体输往用气地点。供气管路101也可称为供气管网。
供气管路101上连通有放空管102。放空管102上设置有放空阀4。放空阀4与PLC通过通讯线路连接。放空管102可以放空供气管路101内的气体。
低压缓冲罐5串联在供气管路101上，低压缓冲罐5能对供气管路101中的气体压力波动进行缓冲。第一流量计2、产品输出调节阀3设置于制气装置1与低压缓冲罐5之间的供气管路101上。第二流量计21设置于低压缓冲罐5输往用气地点的供气管路上。第一流量计2和第二流量计21用于测量气体流量。产品输出调节阀3控制供气管路开关。低压缓冲罐5上设置有第一压力测量仪6，以便测量低压缓冲罐5内的压力。
还包括液体罐8。液体罐8设置有液位计9和第二压力测量仪10，分别用于测量液体罐8内的液位及压力。液位计9和第二压力测量仪10均通过通讯线路与PLC连接。液位计9和第二压力测量仪10测量的数值均可转化为通讯信号传入PLC。液体罐8与供气管路101通过连通管路103连通。汽化器12和液体备用装置调节阀13设置于连通管路103上。汽化器12与PLC通过通讯线路与PLC连接，汽化器12受PLC控制工作。液体罐8内的液态气体经汽化器12汽化后输入供气管路101。液体汽化装置调节阀13用于控制连通管路103的开和关。液体罐8还设置有进液管104。进液管104上设置液体充装阀11，用于控制进液管104的开和关。
实施例2工作方法与实施例1相同。
实施例3
如附图4所示，制气装置1与供气管路101连通，供气管路101用于将制气装置1生产的气体输往用气地点。供气管路101也可称为供气管网。
供气管路101上连通有放空管102。放空管102上设置有放空阀4。放空阀4与PLC通过通讯线路连接。放空管102可以放空供气管路101内的气体。
低压缓冲罐5串联在供气管路101上，低压缓冲罐5能对供气管路101中的气体压力波动进行缓冲。供气管路101上设置有第一流量计2和产品输出调节阀3。第一流量计2用于测量气体流量。产品输出调节阀3控制供气管路开关。
制气装置1与液体罐8通过管道连通。液体产品输出阀7设置于制气装置1与液体罐8的连通管道上，用于控制连通管道的开和关。液体产品输出阀7与PLC通过通讯线路连接，PLC可控制液体产品输出阀7的开和关。液体罐8设置有液位计9和第二压力测量仪10，分别用于测量液体罐8内的液位及压力。液位计9和第二压力测量仪10均通过通讯线路与PLC连接。液位计9和第二压力测量仪10测量的数值均可转化为通讯信号传入PLC。液体罐8与供气管路101通过连通管路103连通。汽化器12和液体备用装置调节阀13设置于连通管路103上。汽化器12与PLC通过通讯线路与PLC连接，汽化器12受PLC控制工作。液体罐8内的液态气体经汽化器12汽化后输入供气管路101。液体汽化装置调节阀13用于控制连通管路103的开和关。液体罐8还设置有进液管104。进液管104上设置液体充装阀11，用于控制进液管104的开和关。
实施例3工作方法与实施例1相同。
本实用新型中的实施例仅用于对本实用新型进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域内技术人员可以想到的其他实质上等同的替代，均在本实用新型保护范围内。

Claims (16)

1.供气管路压力调节装置，包括制气装置，制气装置与供气管路连通，供气管路用于将制气装置生产的气体输往用气地点，其特征在于，还包括液态气体储存装置，所述液态气体储存装置与供气管路连通，所述的液态气体储存装置与供气管路的连通管上设置有汽化装置，液态气体储存装置中的液态气体经汽化装置汽化后输往供气管路；还包括可收集供气管路压力及流量数据并据此控制各阀门的PLC，PLC与上位机由通讯线路连接。
2.根据权利要求1所述的供气管路压力调节装置，其特征在于，所述液态气体储存装置上设置有进液管，所述进液管上设置有第三阀门。
3.根据权利要求1所述的供气管路压力调节装置，其特征在于，所述液态气体储存装置与制气装置连通，液态气体储存装置与制气装置之间设置有第四阀门，第四阀门与PLC通过通讯线路连接。
4.根据权利要求1所述的供气管路压力调节装置，其特征在于，所述的液态气体储存装置与供气管路的连通管上设置有第五阀门，所述第五阀门与PLC通过通讯线路连接。
5.根据权利要求1所述的供气管路压力调节装置，其特征在于，所述的液态气体储存装置上设置有液位计，液位计与PLC通过通讯线路连接。
6.根据权利要求1所述的供气管路压力调节装置，其特征在于，所述液态气体储存装置上设置有第二压力测量装置，第二压力测量装置与PLC通过通讯线路连接。
7.根据权利要求1所述的供气管路压力调节装置，其特征在于，还包括气体储存装置及增压机，供气管路、增压机和气体储存装置依次通过进气管连通；气体储存装置还通过出气管与供气管路连通；增压机与PLC通信连接。
8.根据权利要求7所述的供气管路压力调节装置，其特征在于，所述进气管设置有一个以上的第一阀门；所述出气管上设置有至少一个第二阀门，所述第二阀门与PLC通过通讯线路连接。
9.根据权利要求7所述的供气管路压力调节装置，其特征在于，所述的第一阀门包括至少一个单向阀。
10.根据权利要求7所述的供气管路压力调节装置，其特征在于，所述供气管路上设置有低压缓冲罐，低压缓冲罐、增压机和气体储存装置依次通过进气管连通；气体储存装置还通过出气管与低压缓冲罐连通。
11.根据权利要求7所述的供气管路压力调节装置，其特征在于，所述供气管路上设置有第三压力测量装置，第三压力测量装置与PLC通过通讯线路连接。
12.根据权利要求1所述的供气管路压力调节装置，其特征在于，所述供气管路上设置有流量计，流量计与PLC通过通讯线路连接。
13.根据权利要求1所述的供气管路压力调节装置，其特征在于，所述供气管路上设置有放空管，所述放空管上设置有放空阀，放空阀与PLC电连接。
14.根据权利要求1所述的供气管路压力调节装置，其特征在于，所述的气体储存装置上第一压力测量装置，第一压力测量装置与PLC通过通讯线路连接。
15.根据权利要求1所述的供气管路压力调节装置，其特征在于，所述制气装置为空气分离装置。
16.制气装置，其特征在于，包括权利要求1至15任一权利要求所述的供气管路压力调节装置。
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