CN206431498U - 一种psa变压吸附制氮机节能控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种PSA变压吸附制氮机节能控制系统，包括氮气缓冲罐、压力控制器、进气气动阀、出口气动阀、排空气动阀、纯度控制仪、氮气储罐以及制氮机控制单元，制氮机控制单元连接纯度控制仪，纯度控制仪连接氮气缓冲罐，纯度控制仪与氮气缓冲罐之间的管道上安装有进气气动阀，氮气缓冲罐分别连接出口气动阀、排空气动阀，出口气动阀连接氮气储罐，氮气储罐上安装有压力控制器，压力控制器、纯度控制仪分别电连接制氮机控制单元，制氮机控制单元电连接进气气动阀、出口气动阀、排空气动阀；本实用新型能够调节制氮机输入输出，满足了节能减排与稳定生产两方面需求，且安装简单，节省了成本，提高了可靠性，为施工提供了极大的方便。

Description

一种PSA变压吸附制氮机节能控制系统

[技术领域]

本实用新型涉及制氮机技术领域，具体地说是一种用于调节制氮机输入输出的PSA变压吸附制氮机节能控制系统。

[背景技术]

目前，随着工业的发展日新月异，氮气作为惰性气体在各行业领域获得了广泛的应用，纯净氮气无法从自然界直接汲取，于是制氮机应运而生。面对各种类型的制氮机，变压吸附法制氮机突颖而出，其设备简单，体积小，制氮成本低，操作方便，维护费用低。经过一段时间以来PSA制氮机的运行情况，发现氮气的使用并不均衡，有时并不需要连续生产氮气，但是制氮机本身却不会停止运行，如此一来，整个制氮机所属的系统设备都在运行。例如：对于一台空压机，为制氮机配的是2台22KW和3台30KW的CompAir空压机，1度电为1小时1千瓦，算下来电能消耗很大，而且增加了空压机的损耗，从而又导致了维护成本的增加。这样的情况不符合国家以及企业提倡的节能减排、降低成本的政策。因此，通过对此进行了探讨研究，发现完全可以在氮气使用较少或不需使用的情况下制氮机停止运行，并在氮气使用不足的时候自动运行。然而，目前市场上还没有发现有设备能满足此需求。

[实用新型内容]

本实用新型的目的就是要解决上述的不足而提供一种PSA变压吸附制氮机节能控制系统，能够调节制氮机输入输出，满足了节能减排与稳定生产两方面需求，且安装简单，节省了成本，提高了可靠性，为施工提供了极大的方便。

为实现上述目的设计一种PSA变压吸附制氮机节能控制系统，包括氮气缓冲罐1、压力控制器2、进气气动阀3、出口气动阀4、排空气动阀5、纯度控制仪6、氮气储罐7以及制氮机控制单元8，所述制氮机控制单元8的输入端通过管道连接空压机9，所述制氮机控制单元8的输出端通过管道连接纯度控制仪6，所述纯度控制仪6通过管道连接氮气缓冲罐1，所述纯度控制仪6与氮气缓冲罐1之间的管道上安装有进气气动阀3，所述氮气缓冲罐1的输出端分别通过管道连接出口气动阀4、排空气动阀5，所述出口气动阀4与排空气动阀5并联设置，所述出口气动阀4通过管道连接氮气储罐7，所述氮气储罐7上安装有压力控制器2，所述压力控制器2、纯度控制仪6分别通过线路连接制氮机控制单元8的信号输入端，所述制氮机控制单元8的信号输出端分别通过线路连接进气气动阀3、出口气动阀4、排空气动阀5。

进一步地，所述进气气动阀3与氮气缓冲罐1之间的管道上装设有左吸附塔10、右吸附塔11，所述左吸附塔10与右吸附塔11并联设置，所述进气气动阀3与左吸附塔10之间设有气动阀三12，所述进气气动阀3与右吸附塔11之间设有气动阀二13，所述左吸附塔10、右吸附塔11的另一端分别通过气动阀九14、气动阀八15连接有气动阀十16，所述气动阀十16与氮气缓冲罐1连接，所述气动阀二13、气动阀三12、气动阀八15、气动阀九14、气动阀十16分别通过线路连接制氮机控制单元8。

进一步地，所述左吸附塔10、右吸附塔11分别通过管道连接气动阀七17、气动阀六18的进口，所述气动阀七17、气动阀六18的出口通过管道连接排空消声器19，所述左吸附塔10、右吸附塔11还分别通过管道连接气动阀五20、气动阀四21的进口，所述气动阀五20的出口通过管道连接气动阀四21的出口，所述气动阀七17、气动阀六18、气动阀五20、气动阀四21分别通过线路连接制氮机控制单元8。

本实用新型同现有技术相比，结构新颖、简单，设计合理，通过在现有设备基础上加装压力控制器、出口气动阀和排空气动阀，利用原有设备的纯度控制仪和PLC(若不使用PLC，也可以用时间控制器来控制)，能够调节制氮机输入输出，实现节能减排需求，其安装简单，为施工提供了极大的方便，大大节省了其改造的成本，真正实现了设备智能化，提高了可靠性，并具有扩展性；综上，本实用新型是一种设备简单、操作方便、维护费用低，实现了安全稳定、安装简单、可靠性高、节省了成本，满足了节能与稳定生产两方面需求，非常适合应用于PSA变压吸附制氮机，值得推广应用。

[附图说明]

图1是本实用新型的原理框图；

图中：1、氮气缓冲罐 2、压力控制器 3、进气气动阀 4、出口气动阀 5、排空气动阀6、纯度控制仪 7、氮气储罐 8、制氮机控制单元 9、空压机 10、左吸附塔 11、右吸附塔 12、气动阀三 13、气动阀二 14、气动阀九 15、气动阀八 16、气动阀十 17、气动阀七 18、气动阀六 19、排空消声器 20、气动阀五 21、气动阀四。

[具体实施方式]

下面结合附图对本实用新型作以下进一步说明：

如附图1所示，本实用新型包括：氮气缓冲罐1、压力控制器2、进气气动阀3、出口气动阀4、排空气动阀5、纯度控制仪6、氮气储罐7以及制氮机控制单元8，制氮机控制单元8的输入端通过管道连接空压机9，制氮机控制单元8的输出端通过管道连接纯度控制仪6，纯度控制仪6通过管道连接氮气缓冲罐1，纯度控制仪6与氮气缓冲罐1之间的管道上安装有进气气动阀3，氮气缓冲罐1的输出端分别通过管道连接出口气动阀4、排空气动阀5，出口气动阀4与排空气动阀5并联设置，出口气动阀4通过管道连接氮气储罐7，氮气储罐7上安装有压力控制器2，以得到压力参数，压力控制器2、纯度控制仪6分别通过线路连接制氮机控制单元8的信号输入端，制氮机控制单元8的信号输出端分别通过线路连接进气气动阀3、出口气动阀4、排空气动阀5，从而压力控制器2和纯度控制仪6取得信号通过制氮机控制单元8输出信号到进气气动阀3、出口气动阀4和排空气动阀5控制管路通断，即依据压力控制器2和纯度控制仪6按相应要求开关管路通断。

其中，进气气动阀3与氮气缓冲罐1之间的管道上装设有左吸附塔10、右吸附塔11，左吸附塔10与右吸附塔11并联设置，进气气动阀3与左吸附塔10之间设有气动阀三12，进气气动阀3与右吸附塔11之间设有气动阀二13，左吸附塔10、右吸附塔11的另一端分别通过气动阀九14、气动阀八15连接有气动阀十16，气动阀十16与氮气缓冲罐1连接，气动阀二13、气动阀三12、气动阀八15、气动阀九14、气动阀十16分别通过线路连接制氮机控制单元8；左吸附塔10、右吸附塔11分别通过管道连接气动阀七17、气动阀六18的进口，气动阀七17、气动阀六18的出口通过管道连接排空消声器19，左吸附塔10、右吸附塔11还分别通过管道连接气动阀五20、气动阀四21的进口，气动阀五20的出口通过管道连接气动阀四21的出口，气动阀七17、气动阀六18、气动阀五20、气动阀四21分别通过线路连接制氮机控制单元8。

本实用新型可以合理控制制氮机的输入和稳定调节制氮机的输出，利用压力控制器和纯度控制仪来共同控制进气气动阀，当压力值与纯度值共同达到要求时缺一不可，并保持2分钟时间可以根据实际要求调整，实现氮气使用较少或不需使用时制氮机停止运行，从而带动制氮机前端空压机等设备因压力达到上限值而停止运行，以后每10分钟时间可以根据实际要求调整检测检测一次压力值与纯度值，压力值与纯度值再次符合要求，就再停止10分钟，如有一样或两样未达到要求，制氮机开始运行，空压机因压力低于下限值开始运行，纯度控制仪单独控制出口气动阀和排空气动阀，实现满足纯度要求的氮气通过，不满足的不通过，并进行自我循环，直到满足纯度要求，从而使有效节能与安全稳定生产共存。

本实用新型中，PSA制氮机的工作流程是由可编程控制器控制的二位五通先导电磁阀，再由电磁阀分别控制气动管道阀的开、闭来完成的。三个二位五通先导电磁阀分别控制左吸、均压、右吸状态。左吸、均压、右吸的时间流程已经存储在可编程控制器中。当流程处于左吸状态时，控制左吸的电磁阀通电，先导气接通左吸进气阀、左吸产气阀、右排气阀开启口，使得这三个阀门打开，完成左吸过程，同时右吸附塔解吸。当流程处于均压状态时，控制均压的电磁阀通电，其他阀关闭；先导气接通上均压阀、下均压阀开启口，使得这两个阀门打开，完成均压过程。当流程处于右吸状态时，控制右吸的电磁阀通电，先导气接通右吸进气阀、右吸产气阀、左排气阀开启口，使得这三个阀门打开，完成右吸过程，同时左吸附塔解吸。每段流程中，除应该打开的阀门外，其他阀门都应处于关闭状态。

本实用新型通过在出口氮气储罐上安装压力控制器，在制机氮气缓冲罐后管路上加装出气气动阀和排放气动阀，通过利用制氮机的PLC实现由压力和纯度共同控制实现智能启停，另外，纯度控制仪单独控制加装出气气动阀和排空气动阀，用来保障合格氮气才可通过管路输送至用户端，一旦检测出纯度不合格的氮气(纯度<99.995)，则切断出气气动阀，打开排空气动阀，利用循环吸附，排放不合格氮气，直到氮气合格后，才恢复原状。

本实用新型中，当氮气纯度为99.999与氮气压力为0.75Mpa，两者都达到此要求并保持此状态时(单一条件满足要求无效)，则自动进入2分钟停机倒计时状态，如果纯度或压力任何一个不满足条件，则退出停机倒计时，如果2分钟后氮气纯度仍为99.999、氮气压力仍为0.75Mpa，则制氮机自动停止工作，进入开机倒计时状态，10分钟后制氮机无条件启动工作，当再次满足氮气纯度为99.999与氮气压力为0.75Mpa时，再次进入2分钟停机倒计时状态，2分钟后满足条件再次停机，10分钟后再次无条件启动工作，如此循环下去。关于10分钟后制氮机无条件启动的设置是本实用新型在生产中发现制氮机在经过长期停机到开机这段时间内，氮气纯度波动较大，为了能在最短时间内投入生产，本实用新型经过了不断的探索实践，最后寻找得到的，并以实践证明了该结论是正确并有效的。

Claims (3)

1.一种PSA变压吸附制氮机节能控制系统，其特征在于：包括氮气缓冲罐(1)、压力控制器(2)、进气气动阀(3)、出口气动阀(4)、排空气动阀(5)、纯度控制仪(6)、氮气储罐(7)以及制氮机控制单元(8)，所述制氮机控制单元(8)的输入端通过管道连接空压机(9)，所述制氮机控制单元(8)的输出端通过管道连接纯度控制仪(6)，所述纯度控制仪(6)通过管道连接氮气缓冲罐(1)，所述纯度控制仪(6)与氮气缓冲罐(1)之间的管道上安装有进气气动阀(3)，所述氮气缓冲罐(1)的输出端分别通过管道连接出口气动阀(4)、排空气动阀(5)，所述出口气动阀(4)与排空气动阀(5)并联设置，所述出口气动阀(4)通过管道连接氮气储罐(7)，所述氮气储罐(7)上安装有压力控制器(2)，所述压力控制器(2)、纯度控制仪(6)分别通过线路连接制氮机控制单元(8)的信号输入端，所述制氮机控制单元(8)的信号输出端分别通过线路连接进气气动阀(3)、出口气动阀(4)、排空气动阀(5)。

2.如权利要求1所述的PSA变压吸附制氮机节能控制系统，其特征在于：所述进气气动阀(3)与氮气缓冲罐(1)之间的管道上装设有左吸附塔(10)、右吸附塔(11)，所述左吸附塔(10)与右吸附塔(11)并联设置，所述进气气动阀(3)与左吸附塔(10)之间设有气动阀三(12)，所述进气气动阀(3)与右吸附塔(11)之间设有气动阀二(13)，所述左吸附塔(10)、右吸附塔(11)的另一端分别通过气动阀九(14)、气动阀八(15)连接有气动阀十(16)，所述气动阀十(16)与氮气缓冲罐(1)连接，所述气动阀二(13)、气动阀三(12)、气动阀八(15)、气动阀九(14)、气动阀十(16)分别通过线路连接制氮机控制单元(8)。

3.如权利要求2所述的PSA变压吸附制氮机节能控制系统，其特征在于：所述左吸附塔(10)、右吸附塔(11)分别通过管道连接气动阀七(17)、气动阀六(18)的进口，所述气动阀七(17)、气动阀六(18)的出口通过管道连接排空消声器(19)，所述左吸附塔(10)、右吸附塔(11)还分别通过管道连接气动阀五(20)、气动阀四(21)的进口，所述气动阀五(20)的出口通过管道连接气动阀四(21)的出口，所述气动阀七(17)、气动阀六(18)、气动阀五(20)、气动阀四(21)分别通过线路连接制氮机控制单元(8)。