CN208779793U - 一种具备互锁保护功能的气体液化系统 - Google Patents

Abstract

一种具备互锁保护功能的气体液化系统，具有主管道和PLC控制器，主管道上依次安装有空压机、冷却器A、单向阀、透平膨胀机、冷却器B、一级换热器和二级换热器，主管道位于空压机的部位并联分接有回流管道，主管道位于透平膨胀机增压端的部位并联分接有补气管道；空压机将开关量信号与数字量输入端口连接，数字量输出端口连接透平膨胀机所在通电回路上的接触器线圈，PLC控制器根据空压机或者透平膨胀机反馈的开关量信号实现对透平膨胀机或者空压机运行状态的连锁控制；本实用新型在空压机和透平膨胀机之间增设互锁保护装置，大大提高了气体液化系统运行的安全性和平稳性，有效保护了空压机和透平膨胀机的工作状态，延长了设备使用寿命。

Description

一种具备互锁保护功能的气体液化系统

技术领域

本实用新型涉及气体液化领域，具体是一种具备互锁保护功能的气体液化系统。

背景技术

空压机和透平膨胀机是气体液化工艺中的重要设备，其中空压机用于将气体从气态压缩为液态，透平膨胀机利用液态气体对膨胀端做功，是液态气体降温，同时其增压端对液态气体进一步增压。

在现有的液化工艺中，空压机和透平膨胀机通常是采用独立控制，并没有采用互锁保护装置，以至经常出现空压机/膨胀机停车后，膨胀机/空压机仍然还在运行的现象，造成膨胀机飞车或者空压机超压被动停机，给空压机和膨胀机造成很大损坏，严重时还会造成不可逆转的损失。

发明内容

为了解决气体液化系统中存在的空压机与膨胀机没有互锁保护装置导致的设备停机时间不协调的问题，本实用新型提供一种具备互锁保护功能的气体液化系统，以提高气体液化系统运行期间的安全性和稳定性。

本实用新型的具体方案为：一种具备互锁保护功能的气体液化系统，具有用于输送气体的主管道和用于控制阀门开启的控制柜，所述主管道上沿进气方向依次安装有空压机、冷却器A、单向阀、透平膨胀机、冷却器B、一级换热器和二级换热器，其中透平膨胀机的增压端与主管道连通，所述主管道位于空压机和冷却器A的部位并联分接有回流管道，回流管道上沿气体排出方向依次安装有回流阀A和放空阀，所述主管道位于透平膨胀机增压端和冷却器B的部位并联分接有补气管道，补气管道上安装有回流阀B；

所述主管道位于一级换热器与二级换热器之间的部位还并联分接有换热回流管道A，换热回流管道A沿气体输送方向依次与透平膨胀机膨胀端和一级换热器连通，换热回流管道A的出气端与主管道位于空压机进气的部位连通；在透平膨胀机膨胀端还配置有控制透平膨胀机启停的喷嘴阀门；

所述主管道与换热回流管道A之间还连通有换热回流管道B，所述换热回流管道B与二级换热器连通，在换热回流管道B上还装有节流阀；

所述控制柜内置有PLC控制器，所述空压机或者透平膨胀机通过信号线将开关量信号与PLC控制器的数字量输入端口连接，PLC控制器的数字量输出端口连接透平膨胀机或者空压机所在通电回路上的接触器或继电器的线圈，PLC控制器根据空压机或者透平膨胀机反馈的开关量信号实现对透平膨胀机或者空压机运行状态的连锁控制；所述PLC控制器还对放空阀、回流阀A、单向阀、回流阀B和喷嘴阀门以及紧急切断阀进行开关状态的控制。

本实用新型所述的主管道位于单向阀与透平膨胀机之间的部位设置有安全阀。

本实用新型中，在换热回流管道A上还安装有紧急切断阀，以防止透平膨胀机膨胀端的喷嘴关闭不严而导致透平膨胀机无油转动。

本实用新型所述的放空阀、回流阀A、单向阀、回流阀B和喷嘴阀门以及紧急切断阀均为电磁阀。

本实用新型所述的主管道位于二级换热器的出口处安装有气体抽取阀，所述换热回流管道A位于透平膨胀机膨胀端的出口处安装有温度传感器，所述换热回流管道B位于二级换热器的出口处安装有温度传感器。

本实用新型具备的优势在于：

1、在空压机和透平膨胀机之间增设互锁保护装置，即设置PLC控制器，根据空压机或透平膨胀机运行的开关量信号，控制透平膨胀机或空压机的启停机状态，同时控制相关电磁阀的开启或关闭状态，解决了传统工艺出现的空压机与透平膨胀机启停时间不一致而导致设备损坏的问题，大大提高了气体液化系统运行的安全性和平稳性，有效保护了空压机和透平膨胀机的工作状态，延长了设备使用寿命；

2、布置两条换热回流管道，将一部分的产品气体再对另一部分的产品气体进行冷却，无需外接其他冷却介质，大大降低了液化工艺的生产成本，还大大提高了冷却效率，同时将交换热量后的冷却气体重新回流至空压机进行循环利用，节省了资源；

3、本实用新型设计方案新颖，思路巧妙，利用较低的设备成本，大大降低了气体液化系统运行过程中的风险，同时还降低了液化成本、提高了液化效率，具有良好的应用前景。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图中：1-主管道，2-空压机，3-冷却器A，4-单向阀，5-透平膨胀机，6-冷却器B，7-一级换热器，8-二级换热器，9-增压端，10-回流管道，11-回流阀A，12-放空阀，13-补气管道，14-回流阀B，15-换热回流管道A，16-膨胀端，17-喷嘴阀门，18-紧急切断阀，19-换热回流管道B，20-节流阀,21-安全阀,22-气体抽取阀,23-温度传感器。

具体实施方式

本实施例中，一种具备互锁保护功能的气体液化系统，具有用于输送气体的主管道1和用于控制阀门开启的控制柜（图中未画出），所述主管道1上沿进气方向依次安装有空压机2、冷却器A3、单向阀4、透平膨胀机5、冷却器B6、一级换热器7和二级换热器8，其中透平膨胀机5的增压端9与主管道1连通，所述主管道1位于空压机2和冷却器A3的部位并联分接有回流管道10，回流管道10上沿气体排出方向依次安装有回流阀A11和放空阀12，所述主管道1位于透平膨胀机增压端9和冷却器B6的部位并联分接有补气管道13，补气管道13上安装有回流阀B14；

本实施例中，主管道1位于一级换热器7与二级换热器8之间的部位还并联分接有换热回流管道A15，换热回流管道A15沿气体输送方向依次与透平膨胀机膨胀端16和一级换热器7连通，换热回流管道A15的出气端与主管道1位于空压机2进气的部位连通，以实现换热后的气体重新输入空压机2进行压缩液化；

本实施例中，在透平膨胀机膨胀端16还配置有控制透平膨胀机5启停的喷嘴阀门17，此外，为防止透平膨胀机5停机时，膨胀端16的喷嘴关闭不严而导致膨胀端16无油转动，在换热回流管道A15上还安装有紧急切断阀18；

本实施例中，主管道1与换热回流管道A15之间还连通有换热回流管道B19，所述换热回流管道B19与二级换热器8连通，在换热回流管道B19上还装有节流阀20；

本实施例中，放空阀12、回流阀A11、单向阀4、回流阀B14、喷嘴阀门17和紧急切断阀18均为电磁阀；

本实施例中，控制柜内置有PLC控制器，所述空压机2或者透平膨胀机5通过信号线将开关量信号与PLC控制器的数字量输入端口连接，PLC控制器的数字量输出端口连接透平膨胀机5或者空压机2所在通电回路上的接触器或继电器的线圈，PLC控制器根据空压机2或者透平膨胀机5反馈的开关量信号实现对透平膨胀机5或者空压机2运行状态的连锁控制；所述PLC控制器还对放空阀12、回流阀A11、单向阀4、回流阀B和喷嘴阀门17以及紧急切断阀18进行开关状态的控制；

本实施例中，主管道1位于单向阀4与透平膨胀机5之间的部位设置有安全阀21，以防止主管道1内经空压机2增压后的气体压力超出额定值时，及时打开安全阀21，释放部分气体，保持主管道1内压力在安全范围内；

本实施例中，主管道1位于二级换热器8的出口处安装有气体抽取阀22，用于检测液化气体的纯度；

本实施例中，换热回流管道A15位于透平膨胀机膨胀端16的出口处安装有温度传感器23，换热回流管道B19位于二级换热器8的出口处也安装有温度传感器23，两处温度传感器23均是用于检测液化气体的温度。

本实用新型中，气体液化系统的工作过程为：

第一步，关闭放空阀12、回流阀A11、单向阀4、安全阀21、回流阀B14，打开紧急切断阀18和喷嘴阀门17，使主管道1、换热回流管道A15和换热回流管道B19保持畅通；

第二步，打开空压机2和透平增压机5，气体从主管道1的进气端依次通过空压机2、冷却器A3、透平增压机增压端9、冷却器B6和一级换热器7以及二级换热器8，并且经过气体抽取阀22检查合格后，最终形成产品气体；

在此过程中，液化气体经过一级换热器7后，会有一部分液化气体进入透平膨胀机5的膨胀端16，并推定膨胀端16的叶片做功，进一步降低自身温度，降温后的液化气体沿着换热回流管道A15重新进入一级换热器7中，与一级换热器7中主管道1内的液化气体进行热量交换，热量交换后，液化气体继续沿着换热回流管道A15流入空压机2进气端的主管道1内，进行重新增压冷却的液化过程；

此外，主管道1内经二级换热器8降温后的液化气体仍有一部分进入换热回流管道B19，并且在二级换热器8中与主管道1内的液化气体进行热交换，热交换结束后，换热回流管道B19内的液体气体进入换热回流管道A15中，并通过一级换热器7最终进入空压机2进气端的主管道1内；

第三步，气体液化工艺完成后，根据实际的生产情况，关闭空压机2或者透平膨胀机5，并且在PLC控制器的作用下，透平膨胀机5或者空压机2也会连锁关闭。

在上述第三步中，空压机2与透平膨胀机5的互锁过程，在本实施例中，以空压机2主动关闭，透平膨胀机5连锁关闭为例进行阐述：

第一步：当空压机2的开关量信号从“0”变化为“1”时，并且该开关量信号通过信号线经过数字量输入端口输送至PLC控制器，此时，PLC控制器在预先设定的程序下，通过数字量输出端口，向透平膨胀机5发出“停机”的开关量信号，此时，透平膨胀机5通电回路上的接触器或继电器线圈断开，透平膨胀机5停机；

第二步：PLC控制器控制放空阀12、回流阀A11和单向阀4打开，主管道1中的气体沿回流管道10向外排出；与此同时，PLC控制器还会控制回流阀B14打开、喷嘴阀门17关闭，补气管道13中气体进入透平膨胀机5的增压端9，以保持增压端9进气侧和出气侧之间的压力平衡，以防止增压端9因突然压力不平衡而造成损坏；此外，喷嘴阀门17关闭后，如果发现透平膨胀机膨胀端16的喷嘴存在漏气的现象，此时，通过PLC控制器关闭紧急切断阀，以防止透平膨胀机5停机状态时，仍有少量气体进行其膨胀端16出现无油转动的现象。

Claims (5)

1.一种具备互锁保护功能的气体液化系统，其特征在于：具有用于输送气体的主管道和用于控制阀门开启的控制柜，所述主管道上沿进气方向依次安装有空压机、冷却器A、单向阀、透平膨胀机、冷却器B、一级换热器和二级换热器，其中透平膨胀机的增压端与主管道连通，所述主管道位于空压机和冷却器A的部位并联分接有回流管道，回流管道上沿气体排出方向依次安装有回流阀A和放空阀，所述主管道位于透平膨胀机增压端和冷却器B的部位并联分接有补气管道，补气管道上安装有回流阀B；

所述主管道位于一级换热器与二级换热器之间的部位还并联分接有换热回流管道A，换热回流管道A沿气体输送方向依次与透平膨胀机膨胀端和一级换热器连通，换热回流管道A的出气端与主管道位于空压机进气的部位连通；在透平膨胀机膨胀端还配置有控制透平膨胀机启停的喷嘴阀门；

所述主管道与换热回流管道A之间还连通有换热回流管道B，所述换热回流管道B与二级换热器连通，在换热回流管道B上还装有节流阀；

所述控制柜内置有PLC控制器，所述空压机或者透平膨胀机通过信号线将开关量信号与PLC控制器的数字量输入端口连接，PLC控制器的数字量输出端口连接透平膨胀机或者空压机所在通电回路上的接触器或继电器的线圈，PLC控制器根据空压机或者透平膨胀机反馈的开关量信号实现对透平膨胀机或者空压机运行状态的连锁控制；所述PLC控制器还对放空阀、回流阀A、单向阀、回流阀B、喷嘴阀门和紧急切断阀进行开关状态的控制。

2.根据权利要求1所述的一种具备互锁保护功能的气体液化系统，其特征在于：所述主管道位于单向阀与透平膨胀机之间的部位设置有安全阀。

3.根据权利要求1所述的一种具备互锁保护功能的气体液化系统，其特征在于：在换热回流管道A上还安装有紧急切断阀，以防止透平膨胀机膨胀端的喷嘴关闭不严而导致透平膨胀机无油转动。

4.根据权利要求1所述的一种具备互锁保护功能的气体液化系统，其特征在于：所述放空阀、回流阀A、单向阀、回流阀B、喷嘴阀门和紧急切断阀均为电磁阀。

5.根据权利要求1所述的一种具备互锁保护功能的气体液化系统，其特征在于：所述主管道位于二级换热器的出口处安装有气体抽取阀，所述换热回流管道A位于透平膨胀机膨胀端的出口处安装有温度传感器，所述换热回流管道B位于二级换热器的出口处安装有温度传感器。