CN205527752U - 一种工业变频制氮机 - Google Patents

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    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
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Abstract

本实用新型提供了一种工业变频制氮机，包括压缩空气入口、PLC控制器、吸附塔、氮气储存罐和成品气出口，所述压缩空气入口、吸附塔、氮气储存罐和成品气出口经管道和多个控制阀依次相互连接，所述吸附塔包括吸附塔A和吸附塔B，所述吸附塔A和吸附塔B并联，所述氮气储存罐和成品气出口之间的管路上还设有一氮气纯度分析仪和氮气流量检测仪，所述氮气纯度分析仪、氮气流量检测仪和多个控制阀均与所述PLC控制器电连接，所述PLC控制器根据氮气纯度分析仪和氮气流量检测仪的数值分析对吸附塔A和吸附塔B的切换频率做闭环控制。本实用新型会自动改变切换频率，使得设备的能耗与用户终端用气负荷趋向线性的正比，大大降低了设备能耗，节能效果明显。

Description

一种工业变频制氮机
技术领域
本实用新型涉及一种变压吸附制氮设备，尤其涉及到一种能根据实时负荷自动调整切换频率的节能型变频型制氮机。
背景技术
PSA制氮设备，是以压缩空气为原料，采用两只装填有分子筛的吸附塔，两只吸附塔交替工作，利用加压吸附、减压脱附原理，分子筛吸附氧气，产出高纯度的氮气。PSA制氮设备的主要能耗是空气压缩机，约占成套PSA制氮设备的92%，空气净化设备占7.5%，PSA制氮主机设备自身占0.5%。原PSA制氮设备在工作时，一般采用定频率的工作方式，即在任何情况下，两吸附塔的切换周期不变，因此切换排气的消耗量不变。但是当用户端的负荷发生变化时，PSA制氮设备还是按原定的程序运行（相当于定频运行），造成设备大量的能耗损失。
多次试验得出当PSA制氮设备的负荷降到50%时，压缩空气的的消耗只降低了11.1%，而压缩空气是通吸附塔交替切换时排气消耗掉的。因此只有降低吸附塔交替切换时的排气量，才有可能降低压缩空气的消耗，而要降低吸附塔交替切换时的排气量，只有降低吸附塔交替切换的频率。
实用新型内容
本实用新型要解决的问题是改善背景技术中现有的制氮设备定频工作能耗大的问题。
为了解决以上问题，本实用新型提供了一种工业变频制氮机，包括压缩空气入口、PLC控制器、吸附塔、氮气储存罐和成品气出口，所述压缩空气入口、吸附塔、氮气储存罐和成品气出口经管道和多个控制阀依次相互连接，所述吸附塔包括吸附塔A和吸附塔B，所述吸附塔A和吸附塔B并联，所述氮气储存罐和成品气出口之间的管路上还设有一氮气纯度分析仪和氮气流量检测仪，所述氮气纯度分析仪、氮气流量检测仪和多个控制阀均与所述PLC控制器电连接，所述PLC控制器根据氮气纯度分析仪和氮气流量检测仪的数值分析对吸附塔A和吸附塔B的切换频率做闭环控制。
进一步地，所述吸附塔的底部还连接有一消音器。
进一步地，所述成品气出口处还设有一压力调节阀。
本实用新型的有益效果是：通过PLC控制器对氮气纯度和氮气流量等有关的数据进行实时采集，并控制多个控制阀对吸附塔切换周期进行实时调整，实现了制氮设备的变频工作。当用户终端用气负荷发生变化时，制氮机会自动改变切换频率，使得设备的能耗与用户终端用气负荷趋向线性的正比，从而大大降低了设备能耗，降低了用户的使用成本。
附图说明
附图1是本实用新型所述的一种工业变频制氮机的示意图。
附图2 是本实用新型的一种工业变频制氮机的压缩空气消耗和氮气负荷比例曲线图。
图例说明：1、压缩空气入口；2、PLC控制器；3、吸附塔；31、吸附塔A；32、吸附塔B；4、氮气储存罐；5、成品气出口；6、控制阀；61、压力调节阀；7、氮气纯度分析仪；8、氮气流量检测仪；9、消音器。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的一种工业变频制氮机作进一步说明。
如图1所示，本实施例的工业变频制氮机，包括压缩空气入口1、PLC控制器2、吸附塔3、氮气储存罐4和成品气出口5，压缩空气入口1、吸附塔3、氮气储存罐4和成品气出口5经管道和多个控制阀6依次相互连接，吸附塔3包括吸附塔A31和吸附塔B32，吸附塔A31和吸附塔B32并联，氮气储存罐4和成品气出口5之间的管路上还设有一氮气纯度分析仪7和氮气流量检测仪8，氮气纯度分析仪7、氮气流量检测仪8和多个控制阀6均与PLC控制器2电连接，PLC控制器2根据氮气纯度分析仪7和氮气流量检测仪8的数值分析对吸附塔A31和吸附塔B32的切换频率做闭环控制。
设备工作时，PLC控制多个控制阀6实现对吸附塔A和吸附塔B的交替切换，并实时监控氮气流量和氮气纯度，氮气流量即设备负荷，氮气纯度即设备性能。当满负荷时，PLC程序优先使用预设时间120秒交替切换制氮吸附塔，可满足氮气纯度达标；当负荷减小时，以5%负荷为单位，PLC程序会做相应调整，以0.5秒为单位减小吸附塔切换频率，在氮气纯度达标的前提下，尽可能减小频率。反之，当设备负荷在增加时，PLC程序也会做出增加频率的控制动作，以确保设备性能达标。设备减小了切换频率即减少了切换时的排气消耗量，从而达到了节能的效果。本实用新型的控制方式为闭环控制，即氮气纯度和频率相互进行PID调节，因此更为精准。在减小或增加吸附塔交替切换频率的同时，保证了设备性能不受影响。
本实施例中，吸附塔3的底部还连接有一消音器9。在吸附塔进行切换时需要进行排气，但高压的气体排放时会产生极大的噪音，设置消音器，可达到良好的降噪效果。
本实施例中，成品气出口5处还设有一压力调节阀61。压力调节阀可实时监测设备内的压力值并进行自动调节，使设备运行良好。
如图2所示，本实施例的节能效果明显，本实施例的制氮设备在采用自动变频控制系统后，从半负荷一直到满负荷阶段，压缩空气消耗接近线性比例，效果非常明显；而在超低负荷阶段25%时，压缩空气消耗比例可达35%，低负荷阶段10%时，压缩空气消耗比例可达25%。由此可以看出，采用本专利的变频技术，可使得制氮设备在50%－100%负荷运行时，达到非常理想的变频节能效果。
本实用新型不限于以上实施例及变换。

Claims (3)

1.一种工业变频制氮机，包括压缩空气入口（1）、PLC控制器（2）、吸附塔（3）、氮气储存罐（4）和成品气出口（5），所述压缩空气入口（1）、吸附塔（3）、氮气储存罐（4）和成品气出口（5）经管道和多个控制阀（6）依次相互连接，其特征在于：所述吸附塔（3）包括吸附塔A（31）和吸附塔B（32），所述吸附塔A（31）和吸附塔B（32）并联，所述氮气储存罐（4）和成品气出口（5）之间的管路上还设有一氮气纯度分析仪（7）和氮气流量检测仪（8），所述氮气纯度分析仪（7）、氮气流量检测仪（8）和多个控制阀（6）均与所述PLC控制器（2）电连接，所述PLC控制器（2）根据氮气纯度分析仪（7）和氮气流量检测仪（8）的数值分析对吸附塔A（31）和吸附塔B（32）的切换频率做闭环控制。
2.根据权利要求1所述的一种工业变频制氮机，其特征在于：所述吸附塔（3）的底部还连接有一消音器（9）。
3.根据权利要求1所述的一种工业变频制氮机，其特征在于：所述成品气出口（5）处还设有一压力调节阀（61）。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109224846A (zh) * 2018-10-23 2019-01-18 北京北氧特气工程技术有限公司 一种高纯氮气净化装置
CN110745791A (zh) * 2019-11-29 2020-02-04 潍坊伟士昕气体设备有限公司 一种能精确控制氮气输出纯度和流量的制氮机

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