CN210601048U - 一种氮气供给装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种氮气供给装置，阀箱供气管路将主管路与阀箱连通，气密箱供气管路将主管路与气密箱连通，排气管路与阀箱供气管路连通，排气管路与气密箱排气管路连通；控制系统与第一流量计连接，控制系统与第一电控调节阀连接；气密箱供气管路包括并联设置的上供气管路与下供气管路，控制系统与第二电控调节阀连接，控制系统与第三电控调节阀连接。通过上述方案，控制系统监控阀箱与气密箱的气压与温度，控制系统根据实际需要控制电控调节阀来调整氮气的通量，保证氮气合理使用，不多不少，独立计量的流量计能反映阀箱与气密箱的实际使用氮气量，也能用于监控是否出现异常。

Description

一种氮气供给装置

技术领域

本实用新型涉及冶炼领域，尤其涉及一种氮气供给装置。

背景技术

氮气是高炉冶炼过程中消耗最大的惰性气体，阀箱和气密箱是炉顶布料的关键设备，在工作过程中均需要消耗大量氮气用于冷却和密封，通入氮气可以降低阀箱和气密箱的工作温度，提高设备的稳定性和使用寿命，同时氮气也可以防止灰尘和高温气体进入传动部件，导致气密箱设备卡阻和损坏，但受冶炼工艺和设备结构影响，不同炉顶使用氮气量不同，且控制困难，通入氮气量过大会导致氮气浪费和能源消耗加大，通入氮气量过小则会导致设备故障。

通常氮气系统通过中间气罐分三路进入炉顶设备的阀箱和气密箱，通过减压阀、流量计、压力表和温度计进行氮气的检查和控制。

其中流量计因为引入的氮气中存在的难以除去杂质，是氮气系统中嘴容易出现故障的部件，一般需要停工维修，严重耽误生产。

同时，氮气的供给需要根据实际的消耗量进行调节，避免浪费或者过少影响冶炼进度。传统的氮气系统的流量控制多为工人控制。

有鉴于此，现提出一种氮气供给装置来解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种氮气供给装置，通过设置电控调节阀与切换管路，从而实现自动调节氮气的供气量以及实现流量计的在线维修及更换。

本实用新型采用的技术是：

本实用新型的目的在于提供一种氮气供给装置，通过设置电控调节阀与切换管路，从而实现自动调节氮气的供气量以及实现流量计的在线维修及更换。

本实用新型采用的技术是：

一种氮气供给装置，包括主管路、阀箱供气管路、气密箱供气管路及排气管路，阀箱供气管路将主管路与阀箱连通，气密箱供气管路将主管路与气密箱连通，排气管路与阀箱供气管路连通，排气管路与气密箱排气管路连通；

还包括控制系统，阀箱供气管路上设有第一流量计与第一电控调节阀，控制系统与第一流量计连接，控制系统与第一电控调节阀连接；气密箱供气管路上设有第二流量计，控制系统与第一流量计连接，气密箱供气管路包括并联设置的上供气管路与下供气管路，上供气管路上设有第二电控调节阀，下供气管路上设有第三电控调节阀，控制系统与第三电控调节阀连接。

通过上述方案，控制系统监控阀箱与气密箱的气压与温度，控制系统根据实际需要控制电控调节阀来调整氮气的通量，保证氮气合理使用，不多不少，独立计量的流量计能反映阀箱与气密箱的实际使用氮气量，也能用于监控是否出现异常。

作为方案的进一步优化，还包括切换管路，切换管路将阀箱供气管路与气密箱供气管路连通，切换管路一端设于第一流量计与第一电控调节阀之间；切换管路另一端设于第二流量计与第二电控调节阀之间，切换管路另一端还设于第二流量计与第三电控调节阀之间。切换管路能后在第一流量计与第二流量计故障的时候进行临时切换，为流量计在线更换提供基础，避免停机影响生产。

作为方案的进一步优化，主管路上设有第一压力表与第一温度计，控制系统与第一压力表连接，控制系统与第一温度计连接，还包括第二温度计与第二压力表，控制系统与第二温度计连接，控制系统与第二压力表连接，第二温度计与第二压力表设于阀箱上；还包括第三温度计与第三压力表，控制系统与第三温度计连接，控制系统与第三压力表连接，第三温度计与第三压力表设于气密箱上。通过设置温度计与压力表检测阀箱与气密箱的氮气消耗情况，以此配合电控调节阀实现自动调节氮气供给。

作为方案的进一步优化，阀箱供气管路在第一流量计两端还设有第一阀门与第二阀门，阀箱供气管路在第一电控调节阀两端还设有第三阀门与第四阀门，切换管路一端设于第二阀门与第三阀门之间；气密箱供气管路在第二流量计两端还设有第五阀门与第六阀门，上供气管路在第二电控调节阀两端还设有第七阀门与第八阀门，下供气管路在第三电控调节阀两端还设有第九阀门与第十阀门，切换管路另一端设于第六阀门与第七阀门之间；切换管路另一端还设于第六阀门与第九阀门之间。通过在流量计与电控调节阀两侧设置有阀门，为这两类易损部件维修更换的时候，实现管路的密封，可以不停机进行维修更换。

作为方案的进一步优化，切换管路上设有第十一阀门，当第十一阀门处于通路状态，第一阀门及第二阀门断路状态或第五阀门及第六阀门处于断路状态。第十一阀门控制切换管路是否进行工作。

作为方案的进一步优化，切换管路还包括第三流量计与第十二阀门，第三流量计与控制系统连接，第三流量计设于第十一阀门与第十二阀门之间，第十二阀门与第十一阀门同步通断。第三流量计能在第一流量计与第二流量计故障的时候进行流量记录，用于补偿计算实际的氮气消耗量。

作为方案的进一步优化，主管路上设有第十三阀门，排气管路上设有第十四阀门与风机，当第十四阀门处于通路状态、风机工作时，第十三阀门处于断路状态。排气管路工作时，主管路不再输送氮气。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本氮气供给装置能够自动调节管路中氮气的流量大小，氮气资源使用合理，不会造成浪费，保证冶炼过程的稳定性。

整体布局简单，能实现不停机更换流量计，在更换过程中管路气密性能得到保障。

通过调整氮气的稳定供给，冶炼过程稳定，氮气输送的管路受到的冲击也减低，氮气供给装置的使用寿命增加，故障率明显降低。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种氮气供给装置的结构示意图之一；

图2为本实用新型提供的一种氮气供给装置的结构示意图之二；

图3为本实用新型提供的一种氮气供给装置的结构示意图之三。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本实用新型进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本实用新型的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本实用新型的保护范围之内。

在本实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

实施例1：

参照附图1-3所示，一种氮气供给装置，包括主管路、阀箱供气管路、气密箱供气管路及排气管路，阀箱供气管路将主管路与阀箱28连通，气密箱供气管路将主管路与气密箱29连通，排气管路与阀箱供气管路连通，排气管路与气密箱供气管路连通；还包括控制系统30，阀箱供气管路上设有第一流量计15与第一电控调节阀18，控制系统30与第一流量计15连接，控制系统30与第一电控调节阀18连接；气密箱供气管路上设有第二流量计16，气密箱供气管路包括并联设置的上供气管路与下供气管路，上供气管路上设有第二电控调节阀19，控制系统30与第二电控调节阀19连接，下供气管路上设有第三电控调节阀20，控制系统30 与第三电控调节阀20连接。

传统的氮气供气装置，多是同一阀门进行阀箱28与气密箱29的供气的控制，其中在配置的流量计损坏的时候，需要关阀停机进行维修更换，其一是对冶炼生产造成影响，其二是在使用过程中氮气损耗较多，造成资源浪费。传统的氮气供气装置一般不具备及时调节管路氮气流量，需要通过观察冶炼的情况进行调整，及时性差，导致冶炼过程中稳定性降低，因此，在正常的冶炼过程中，氮气的稳定供给，已经根据实际冶炼的情况进行调整，对冶炼的质量以及氮气资源的消耗，存在明显影响。

作为方案的进一步优化，还包括切换管路，切换管路将阀箱供气管路与气密箱供气管路连通，切换管路一端设于第一流量计15与第一电控调节阀18之间；切换管路另一端设于第二流量计16与第二电控调节阀 19之间，切换管路另一端还设于第二流量计16与第三电控调节阀20之间。切换管路能后在第一流量计15与第二流量计16故障的时候进行临时切换，为流量计在线更换提供基础，避免停机影响生产。

电控调节阀，即可以利用控制系统30来控制阀门通量大小的阀门或相关装置，电控调节阀其控制逻辑是根据PLC或单片机等输入信号的大小自动调节开口大小从而调整气体流量。在市面上也有很多调节型的电控调节阀，分为电流控制型与电压控制型，都可以应用到本供给装置中，为成熟的设备，利用电控调节阀与温度计及电压表的连动，形成调节功能。实际使用中，阀箱/气密箱的压力与温度在冶炼工艺上是设定好的，当低于标准，电控调节阀的通量增大，输入更大流量的氮气；高于标准，减小输入的氮气通量。至此形成：检测温度/压力-电控调节阀通量调节- 检测温度/压力的闭环反馈及调节系统，实现精度高的自动调节功能。

在本实施例中，针对于在线对第一流量计15与第二流量计16的故障处理，采用了切换管路的设置，通过切换管路为发生故障的第一流量计15或第二流量计16进行规避，此时保证了本氮气供给装置的继续供气，避免因为流量计的问题导致影响冶炼的氮气供给。正常的供气的时候，本管路的结构示意图如图1所示，主管路通过连接外部的氮气罐等作为供气来源，氮气依次通过主管路、第一流量表、第一电控调节阀18 及阀箱28，实现对阀箱28的氮气供给，第一流量表实现对阀箱28的氮气使用独立计量；氮气依次通过主管路、第二流量表、第二电控调节阀 19与第三电控调节阀20及气密箱29，实现对气密箱29的独立氮气供给。

当第一流量计15出现故障的时候，此时本氮气供给装置的氮气流动的管路图如图2所示，此时第一流量计15从本氮气供给装置中拆除，利用切换管路向阀箱28进行氮气供给，此时氮气经主管路、第二流量计 16、切换管路、第一电控调节阀18流向阀箱28，气密箱29正常供气。

当第二流量计16出现故障的时候，此时本氮气供给装置的氮气流动的管路图如图3所示，此时第二流量计16从本氮气供给装置中拆除，利用切换管路向气密箱29进行氮气供给，此时氮气经主管路、第一流量计 15、切换管路、第二电控调节阀19及第三电控调节阀20流向气密箱29，阀箱28正常供气。

作为方案的进一步优化，主管路上设有第一压力表21与第一温度计 24，控制系统30与第一压力表21连接，控制系统30与第一温度计24 连接，还包括第二温度计25与第二压力表22，控制系统30与第二温度计25连接，控制系统30与第二压力表22连接，第二温度计25与第二压力表22设于阀箱28上；还包括第三温度计26与第三压力表23，控制系统30与第三温度计26连接，控制系统30与第三压力表23连接，第三温度计26与第三压力表23设于气密箱29上。通过设置温度计与压力表检测阀箱28与气密箱29的氮气消耗情况，以此配合电控调节阀实现自动调节氮气供给。

实际上，阀箱28与气密箱29在冶炼过程中的氮气消耗，除了实际的冶炼消耗决定以外，还与氮气来源的温度与压力相关，氮气源的温度越低，气压越高，消耗的量就相应的降低，因此，控制系统30需要根据主管路氮气的温度与压力、阀箱28与气密箱29的温度与压力来共同决定氮气供给的流量大小。因此控制系统30根据阀箱28与气密箱29反应的温度与气压来调整三个电控调节阀的通量。同时检测主管路的氮气来源的质量，以方便对氮气源的调整与改进。

控制系统30实时采集第一流量计15与第二流量计16的数据，可以检测阀箱28与气密箱29的使用是否存在异常，当冶炼稳定，主管路氮气气压与温度稳定，第一流量计15与第二流量计16的单位时间记录的数据应该也是稳定的，以此能判定阀箱28与气密箱29是否存在异常。在规律的周期生产过程中，前后两天的数据也应该接近，这些都是可以用于判断是否存在异常。

通过上述方案，控制系统30监控阀箱28与气密箱29的气压与温度，控制系统30根据实际需要控制电控调节阀来调整氮气的通量，保证氮气合理使用，不多不少，独立计量的流量计能反映阀箱28与气密箱29的实际使用氮气量，也能用于监控是否出现异常。

实施例2：

请参照图1-3所示，本实施例通过在优化各个管路上的设计，以达到更加实用的效果。

在本实施例中，阀箱供气管路在第一流量计15两端还设有第一阀门 1与第二阀门2，阀箱供气管路在第一电控调节阀18两端还设有第三阀门3与第四阀门4，切换管路一端设于第二阀门2与第三阀门3之间；气密箱供气管路在第二流量计16两端还设有第五阀门5与第六阀门6，上供气管路在第二电控调节阀19两端还设有第七阀门7与第八阀门8，下供气管路在第三电控调节阀20两端还设有第九阀门9与第十阀门10，切换管路另一端设于第六阀门6与第七阀门7之间；切换管路另一端还设于第六阀门6与第九阀门9之间。通过在流量计与电控调节阀两侧设置有阀门，为这两类易损部件维修更换的时候，实现管路的密封，可以不停机进行维修更换。

作为方案的进一步优化，切换管路上设有第十一阀门11，当第十一阀门11处于通路状态，第一阀门1及第二阀门2或第五阀门5及第六阀门6处于断路状态。第十一阀门11控制切换管路是否进行工作，第十一阀门11开启的时候，证明了第一流量计15或第二流量计16出现故障，在流量计两端的阀门需要关闭，也及时说，当第一流量计15出现故障的时候，开启第十一阀门11，关闭第一阀门1与第二阀门2；当第二流量计16出现故障的时候，开启第十一阀门11，关闭第五阀门5与第六阀门6。

实施例3：

请参照图1-3所示，本实施引入了第三流量计17，用于补偿计算在第一流量计15与第二流量计16故障时，阀箱28与气密箱29的实际氮气消耗量。

在本实施例中，切换管路还包括第三流量计17与第十二阀门12，第三流量计17与控制系统30连接，第三流量计17设于第十一阀门11 与第十二阀门12之间，第十二阀门12与第十一阀门11同步通断。第三流量计17能在第一流量计15与第二流量计16故障的时候进行流量记录，用于补偿计算实际的氮气消耗量。

在实际使用中，控制系统30把阀箱28的氮气消耗量定为F，第一流量计15的记录数据定为Y，为气密箱29的氮气的消耗量定为Q，第二流量计16的记录数据定为E，第三流量计17记录的数据定为S，并按时间先后记录的两个时间节点的数据定为F1、F2，Y1、Y2，Q1、Q2，E1、E2，S1、S2，在图1所示的管路图时中，为正常运行状态，定义为状态1，此时F＝Y，Q＝E，S＝0。

当第一流量计15发生故障时，定义为为状态2，氮气的管路图如图 2所示，控制系统30将第一流量计15发生故障前记录的最后一次数据附加第三流量计17上进行累计，作为阀箱28的总氮气消耗量；在状态 2中，第二流量表同时记录阀体与气密箱29的总氮气消耗量；当第一流量计15恢复正常工作时，控制系统30将第三流量计17的数据转移至第一流量计15上，第三流量计17清零。

为了更好的说明理解，下面举例说明，假设在状态1的时候， F1＝Y1＝100，Q1＝E1＝150，当第一流量计15出现故障的时候，供给装置切换至状态2，此时第三流量计17开始工作，直至第一流量计15恢复正常工作时，第三流量计17记录的数据为S1＝0，S2＝25，也就是此过程中阀箱28氮气消耗了△F＝S2-S1，第二流量计16记录为E2＝200，此过程阀箱28与气密箱29总消耗氮气为E2-E1＝200-150＝50，那么实际上，在此过程中，气密箱29的氮气消耗量为：△Q＝E2-E1-△ F＝200-150-25＝25，气密箱29总的氮气消耗量就为Q2＝Q1+△ Q＝150+25＝175，而阀箱28的总氮气消耗量就为F2＝F1+△ F＝100+25＝125。

当切换回状态1时，控制系统30将数据重新赋值，也就是Y＝F2＝125， E＝Q2＝175，S＝0，F＝Y，Q＝E。

当第二流量计16故障时，此状态定义为状态3，控制系统30将第二流量计16发生故障前记录的最后一次数据附加第三流量计17上进行累计；当第二流量计16恢复正常工作时，控制系统30将第三流量计17 的数据转移至第二流量计16上，第三流量计17清零。状态3与状态2 相同，利用切换管路进行第三流量计17记录数值的时候，赋值过程与上述例子一致。

假设在状态1的时候，F1＝Y1＝100，Q1＝E1＝150，当第一流量计15 出现故障的时候，供给装置切换至状态3，此时第三流量计17开始工作，直至第二流量计16恢复正常工作时，第三流量计17记录的数据为S1＝0， S2＝25，也就是此过程中气密箱29氮气消耗了△Q＝S2-S1，第一流量计 15记录为Y2＝150，此过程阀箱28与气密箱29总消耗氮气为 Y2-Y1＝150-100＝50，那么实际上，在此过程中，阀箱28的氮气消耗量为：△F＝Y2-Y1-△Q＝150-100-25＝25，气密箱29总的氮气消耗量就为 Q2＝Q1+△Q＝150+25＝175，而阀箱28的总氮气消耗量就为F2＝F1+△ F＝100+25＝125。

当切换回状态1时，控制系统30将数据重新赋值，也就是Y＝F2＝125， E＝Q2＝175，S＝0，F＝Y，Q＝E。

作为方案的进一步优化，主管路上设有第十三阀门13，排气管路上设有第十四阀门14与风机27，当第十四阀门14处于通路状态、风机27 工作时，第十三阀门13处于断路状态。排气管路工作时，主管路不再输送氮气。当阀箱28与气密箱29需要进行排气时，第一阀门1-第十阀门 10处于通断状态，第十三阀门13处于断路状态，第十四阀门14处于通路状态，风机27通电工作。状态为停机维修气密箱29与阀箱28的状态，采用风机27进行抽风排气。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种氮气供给装置，其特征在于，包括主管路、阀箱供气管路、气密箱供气管路及排气管路，所述阀箱供气管路将所述主管路与阀箱(28)连通，所述气密箱供气管路将所述主管路与气密箱(29)连通，所述排气管路与所述阀箱供气管路连通，所述排气管路与所述气密箱供气管路连通；

还包括控制系统(30)，所述阀箱供气管路上设有第一流量计(15)与第一电控调节阀(18)，所述控制系统(30)与所述第一流量计(15)连接，所述控制系统(30)与所述第一电控调节阀(18)连接；所述气密箱供气管路上设有第二流量计(16)，所述气密箱供气管路包括并联设置的上供气管路与下供气管路，所述上供气管路上设有第二电控调节阀(19)，所述控制系统(30)与所述第二电控调节阀(19)连接，所述下供气管路上设有第三电控调节阀(20)，所述控制系统(30)与所述第三电控调节阀(20)连接。

2.根据权利要求1所述的一种氮气供给装置，其特征在于，还包括切换管路，所述切换管路将所述阀箱供气管路与气密箱供气管路连通，所述切换管路一端设于所述第一流量计(15)与第一电控调节阀(18)之间；所述切换管路另一端设于所述第二流量计(16)与第二电控调节阀(19)之间，所述切换管路另一端还设于所述第二流量计(16)与第三电控调节阀(20)之间。

3.根据权利要求2所述的一种氮气供给装置，其特征在于，所述主管路上设有第一压力表(21)与第一温度计(24)，所述控制系统(30)与所述第一压力表(21)连接，所述控制系统(30)与所述第一温度计(24)连接，还包括第二温度计(25)与第二压力表(22)，所述控制系统(30)与所述第二温度计(25)连接，所述控制系统(30)与所述第二压力表(22)连接，所述第二温度计(25)与所述第二压力表(22)设于阀箱(28)上；还包括第三温度计(26)与第三压力表(23)，所述控制系统(30)与所述第三温度计(26)连接，所述控制系统(30)与所述第三压力表(23)连接，所述第三温度计(26)与所述第三压力表(23)设于气密箱(29)上。

4.根据权利要求3所述的一种氮气供给装置，其特征在于，所述阀箱供气管路在所述第一流量计(15)两端还设有第一阀门(1)与第二阀门(2)，所述阀箱供气管路在所述第一电控调节阀(18)两端还设有第三阀门(3)与第四阀门(4)，所述切换管路一端设于所述第二阀门(2)与第三阀门(3)之间；所述气密箱供气管路在所述第二流量计(16)两端还设有第五阀门(5)与第六阀门(6)，所述上供气管路在所述第二电控调节阀(19)两端还设有第七阀门(7)与第八阀门(8)，所述下供气管路在所述第三电控调节阀(20)两端还设有第九阀门(9)与第十阀门(10)，所述切换管路另一端设于所述第六阀门(6)与第七阀门(7)之间；所述切换管路另一端还设于所述第六阀门(6)与第九阀门(9)之间。

5.根据权利要求4所述的一种氮气供给装置，其特征在于，所述切换管路上设有第十一阀门(11)，当所述第十一阀门(11)处于通路状态，所述第一阀门(1)及第二阀门(2)处于断路状态或所述第五阀门(5)及第六阀门(6)处于断路状态。

6.根据权利要求5所述的一种氮气供给装置，其特征在于，所述切换管路还包括第三流量计(17)与第十二阀门(12)，所述第三流量计(17)与所述控制系统(30)连接，所述第三流量计(17)设于所述第十一阀门(11)与第十二阀门(12)之间，所述第十二阀门(12)与第十一阀门(11)同步通断。

7.根据权利要求1-6之一所述的一种氮气供给装置，其特征在于，所述主管路上设有第十三阀门(13)，所述排气管路上设有第十四阀门(14)与风机(27)，当所述第十四阀门(14)处于通路状态、所述风机(27)工作时，所述第十三阀门(13)处于断路状态。

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