CN217725075U - 一种应用在vpsa制氧的磁悬浮设备保护系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种应用在VPSA制氧的磁悬浮设备保护系统，涉及吸附制氧领域，包括磁悬浮透平鼓风机、冷却器、吸附器、氧气缓冲罐、磁悬浮透平真空泵、消音器和防喘振阀，磁悬浮透平鼓风机和磁悬浮透平真空泵均通过管道与吸附器并联，冷却器通过管道连接在磁悬浮透平鼓风机与吸附器之间，氧气缓冲罐通过管道连接在吸附器出口端，防喘振阀通过并联的方式连接磁悬浮透平鼓风机和磁悬浮透平真空泵，两个防喘振阀通过管道串联，防喘振阀相接处与一个消音器相连，本实用新型具有使磁悬浮透平鼓风机在任何频率下运行参数偏离喘振曲线，达到不影响工艺，降低设备故障率的优点。

Description

一种应用在VPSA制氧的磁悬浮设备保护系统

技术领域

本实用新型涉及吸附制氧技术领域，尤其涉及一种应用在VPSA制氧的磁悬浮设备保护系统。

背景技术

VPSA制氧设备是一种工业用加压吸附真空解吸的制氧设备，其原理是在穿透大气压的条件下，利用VPSA专用分子筛旋转性吸附空气中的氮气、二氧化碳和水等杂质，在抽真空的条件下对分子筛进行解吸，从而循环制得纯度较高的氧气(90～94％)。

VPSA制氧系统一般有鼓风机、真空泵、切换阀、吸附器和氧气平衡罐组成，在鼓风机选用磁悬浮透平鼓风机，真空泵选用磁悬浮透平真空泵时，因磁悬浮透平鼓风机、磁悬浮透平真空泵运行最高转可达50000r/min，磁悬浮透平鼓风机一般采用无矢量变频控制，用调节频率的方法来控制永磁电机的旋转，进而控制磁悬浮透平鼓风机出口、磁悬浮透平真空泵进口压力，满足各种工况使用，当VPSA装置氧气缓冲罐后端使用量减少，导致吸附器床层压力上升，使得磁悬浮透平鼓风机运行接近喘振趋势或达到喘振曲线，会导致磁悬浮透平鼓风机联锁停车。

因此，针对以上不足，需要提供一种应用在VPSA制氧的磁悬浮设备保护系统。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型要解决的技术问题是解决使用磁悬浮透平鼓风机和磁悬浮透平真空泵会使磁悬浮透平鼓风机产生联锁停车的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种应用在VPSA制氧的磁悬浮设备保护系统，包括磁悬浮透平鼓风机、冷却器、吸附器、氧气缓冲罐、磁悬浮透平真空泵、消音器和防喘振阀，磁悬浮透平鼓风机和磁悬浮透平真空泵均通过管道与吸附器并联，冷却器通过管道连接在磁悬浮透平鼓风机与吸附器之间，氧气缓冲罐通过管道连接在吸附器出口端，防喘振阀通过并联的方式连接磁悬浮透平鼓风机和磁悬浮透平真空泵，其中，

两个防喘振阀通过管道串联，且与磁悬浮透平鼓风机相连的防喘振阀的出口端和与磁悬浮透平真空泵相连的防喘振阀的入口端通过管道相接，且相接处与一个消音器相连，消音器与外界环境相通。

作为对本实用新型的进一步说明，优选地，与磁悬浮透平鼓风机相连的防喘振阀的入口端安装在冷却器与吸附器之间的管道处，与磁悬浮透平真空泵相连的防喘振阀的出口端安装在吸附器与磁悬浮透平真空泵之间的管道处。

作为对本实用新型的进一步说明，优选地，磁悬浮透平鼓风机和磁悬浮透平真空泵之间通过管道连接有一号调节阀和二号调节阀，一号调节阀与二号调节阀串联，一号调节阀与二号调节阀串联的管路与防喘振阀的管路并联。

作为对本实用新型的进一步说明，优选地，一号调节阀入口端管道安装在与磁悬浮透平鼓风机相连的防喘振阀的入口端管道上；二号调节阀的出口端管道安装在与磁悬浮透平真空泵相连的防喘振阀的出口端管道上；一号调节阀与二号调节阀相接的管道与防喘振阀和消音器相连的管道相接，以使一号调节阀与二号调节阀与消音器相通。

作为对本实用新型的进一步说明，优选地，吸附器包括第一吸附器和第二吸附器，第一吸附器和第二吸附器通过管道并联，第一吸附器和第二吸附器内均填充有相同的吸附剂。

作为对本实用新型的进一步说明，优选地，第一吸附器和第二吸附器出口端通过管道相连通且管道上设有均压阀。

作为对本实用新型的进一步说明，优选地，磁悬浮透平真空泵出口端连接有氮气储罐，氮气储罐入口管道处装填有除氧剂。

(三)有益效果

本实用新型的上述技术方案具有如下优点：

本实用新型通过在磁悬浮透平鼓风机出口、磁悬浮透平真空泵进口管路单独设立气动防喘振控制阀，使鼓风机即真空泵在运行过程中，避免压力波动出现喘振而导致设备故障；另外仅使用两个喘振阀门成本较低，使用效果显著。

附图说明

图1是本实用新型的管路连接效果图。

图中：1、磁悬浮透平鼓风机；2、冷却器；3、吸附器；31、第一吸附器；32、第二吸附器；4、氧气缓冲罐；5、磁悬浮透平真空泵；6、消音器；7、防喘振阀；81、一号程控阀；82、二号程控阀；83、均压阀；84、一号调节阀；85、二号调节阀；9、氮气储罐。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

一种应用在VPSA制氧的磁悬浮设备保护系统，如图1所示，包括磁悬浮透平鼓风机1、冷却器2、吸附器3、氧气缓冲罐4、磁悬浮透平真空泵5、消音器6和防喘振阀7，磁悬浮透平鼓风机1和磁悬浮透平真空泵5均通过管道与吸附器3并联，冷却器2通过管道连接在磁悬浮透平鼓风机1与吸附器3之间，氧气缓冲罐4通过管道连接在吸附器3出口端，防喘振阀7通过并联的方式连接磁悬浮透平鼓风机1和磁悬浮透平真空泵5。

如图1所示，磁悬浮透平鼓风机1主要为整个系统提供原料空气，根据真空变压吸附制氧的设计工况，结合用户的使用条件，选择排气压力为符合设计条件的鼓风机供气。实际操作中，原料空气先经过磁悬浮透平鼓风机1内集成的空气过滤器，由磁悬浮透平鼓风机1增压至49KPa(G)，然后将加压后的气体送入冷却器2内。冷却器2为水冷罐体，经磁悬浮透平鼓风机1增压后的空气温度会升高，通过进入冷却器2内进行水冷，降温至所需的工艺操作温度后，由连接在管道上的一号程控阀81控制导入至吸附器3中。另外选用磁悬浮透平鼓风机，结合使用空气缓冲罐和真空缓冲罐的工艺情况下，相比传统的VPSA装置，设备占地面积更小，成本投入更少，对异常工况可靠性高；从而帮助客户最大程度提高设备可靠性，降低设备的故障率。

如图1所示，吸附器3包括第一吸附器31和第二吸附器32，第一吸附器31和第二吸附器32通过管道并联，第一吸附器31和第二吸附器32内均填充有相同的吸附剂，吸附剂一般为沸石分子筛吸附剂。经过冷却器2冷却后的空气从其中一个吸附器底部进入，当流经吸附剂层时，空气中的氮气、二氧化碳和水蒸气等被吸附。氧气则通过吸附床层汇集到吸附器顶部作为产品气输出。与此同时，另一只吸附器处于再生工况，当进行吸附的吸附器快达到吸附饱和前，在控制系统的干预下，从冷却器流出的空气转而进到已完成再生的吸附器开始吸附产氧，两只吸附器如此交替轮流实现连续生产氧气的目的。吸附器产氧后，开启二号程控阀82将氧气导入至氧气缓冲罐4内进行稳压。由于两只吸附器氧气输出不连续，因此需要氧气缓冲罐4进行稳压并实现连续向氧气缓冲罐4外输出氧气。

如图1所示，第一吸附器31和第二吸附器32出口端通过管道相连通且管道上设有均压阀83。由于第一吸附器31和第二吸附器32内的压力差作用，富氧气体在均压阀83的作用下由正压的吸附器进入负压的吸附器进行再次吸附处理，从而实现氧气的有效回收。吸附饱和后的吸附剂则通过磁悬浮透平真空泵5抽真空得以再生。磁悬浮透平真空泵5出口端连接有氮气储罐9，再生出的富氮气体可通入至氮气储罐9进行存储，可用于氮气的提纯并作为制造液氮的原料，另外氮气储罐9入口管道处装填有除氧剂，可将吸入的外界空气中的氧气去除，减少氮气储罐9内杂质气体的含量，确保氮气储罐9内氮气含量占比可达到90％以上，为后续进一步提纯提供最好的基础条件。

如图1所示，两个防喘振阀7通过管道串联，且与磁悬浮透平鼓风机1相连的防喘振阀7的出口端和与磁悬浮透平真空泵5相连的防喘振阀7的入口端通过管道相接，且相接处与一个消音器6相连，消音器6与外界环境相通。与磁悬浮透平鼓风机1相连的防喘振阀7的入口端安装在冷却器2与吸附器3之间的管道处。与磁悬浮透平真空泵5相连的防喘振阀7的出口端安装在吸附器3与磁悬浮透平真空泵5之间的管道处。磁悬浮透平鼓风机1、磁悬浮透平真空泵5启动的前提条件是防喘振阀7气源压力应满足要求。防喘振阀7采用气源驱动，防喘振阀7的驱动气源管路增加放大器，可以加快阀门开关响应，满足在2s内阀门全开的要求。防喘振阀7选用气关阀，气源压力低或断气，阀门将会自动打开。

如图1所示，当磁悬浮透平鼓风机1即将产生喘振时，与磁悬浮透平鼓风机1相连的防喘振阀7打开，另一个防喘振阀7关闭，此时气体通过防喘振阀7进入消音器6内排放到外界，以避免喘振发生。当磁悬浮透平真空泵5即将产生喘振时，与磁悬浮透平真空泵5相连的防喘振阀7打开，此时磁悬浮透平真空泵5将外界环境的空气吸入管道内，避免产生喘振。通过共用一个消音器6且两个防喘振阀7串联，减少消音器6的投入成本，同时简化管路分布，既降低安装难度又便于后期更换维护。

如图1所示，磁悬浮透平鼓风机1和磁悬浮透平真空泵5之间通过管道连接有一号调节阀84和二号调节阀85，一号调节阀84与二号调节阀85串联，一号调节阀84与二号调节阀85串联的管路与防喘振阀7的管路并联。其中一号调节阀84入口端管道安装在与磁悬浮透平鼓风机1相连的防喘振阀7的入口端管道上；二号调节阀85的出口端管道安装在与磁悬浮透平真空泵5相连的防喘振阀7的出口端管道上，一号调节阀84与二号调节阀85相接的管道与防喘振阀7和消音器6相连的管道相接，以使一号调节阀84与二号调节阀85与消音器6相通。

一号调节阀84与二号调节阀85均采用气动调节阀，在磁悬浮透平鼓风机1、磁悬浮透平真空泵5启动前，一号调节阀84与二号调节阀85为全开状态，启动后一号调节阀84与二号调节阀85根据程序控制开关阀门，防喘振阀7根据计算控制器设定参数，调节阀门开度，使运行参数偏离喘振曲线，达到设备保护的作用。另外通过管道相互连接，实现确保压力调节的同时进一步简化管路，避免过于复杂影响空间占用率。

综上所述，本实用新型通过在磁悬浮透平鼓风机1和磁悬浮透平真空泵5之间设置多个防喘振阀7，使磁悬浮透平鼓风机在任何频率下运行参数偏离喘振曲线，达到不影响工艺，降低设备故障率。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种应用在VPSA制氧的磁悬浮设备保护系统，其特征在于：包括磁悬浮透平鼓风机(1)、冷却器(2)、吸附器(3)、氧气缓冲罐(4)、磁悬浮透平真空泵(5)、消音器(6)和防喘振阀(7)，磁悬浮透平鼓风机(1)和磁悬浮透平真空泵(5)均通过管道与吸附器(3)并联，冷却器(2)通过管道连接在磁悬浮透平鼓风机(1)与吸附器(3)之间，氧气缓冲罐(4)通过管道连接在吸附器(3)出口端，防喘振阀(7)通过并联的方式连接磁悬浮透平鼓风机(1)和磁悬浮透平真空泵(5)，其中，

两个防喘振阀(7)通过管道串联，且与磁悬浮透平鼓风机(1)相连的防喘振阀(7)的出口端和与磁悬浮透平真空泵(5)相连的防喘振阀(7)的入口端通过管道相接，且相接处与一个消音器(6)相连，消音器(6)与外界环境相通。

2.根据权利要求1所述的一种应用在VPSA制氧的磁悬浮设备保护系统，其特征在于：与磁悬浮透平鼓风机(1)相连的防喘振阀(7)的入口端安装在冷却器(2)与吸附器(3)之间的管道处，与磁悬浮透平真空泵(5)相连的防喘振阀(7)的出口端安装在吸附器(3)与磁悬浮透平真空泵(5)之间的管道处。

3.根据权利要求2所述的一种应用在VPSA制氧的磁悬浮设备保护系统，其特征在于：磁悬浮透平鼓风机(1)和磁悬浮透平真空泵(5)之间通过管道连接有一号调节阀(84)和二号调节阀(85)，一号调节阀(84)与二号调节阀(85)串联，一号调节阀(84)与二号调节阀(85)串联的管路与防喘振阀(7)的管路并联。

4.根据权利要求3所述的一种应用在VPSA制氧的磁悬浮设备保护系统，其特征在于：一号调节阀(84)入口端管道安装在与磁悬浮透平鼓风机(1)相连的防喘振阀(7)的入口端管道上；二号调节阀(85)的出口端管道安装在与磁悬浮透平真空泵(5)相连的防喘振阀(7)的出口端管道上；一号调节阀(84)与二号调节阀(85)相接的管道与防喘振阀(7)和消音器(6)相连的管道相接，以使一号调节阀(84)与二号调节阀(85)与消音器(6)相通。

5.根据权利要求4所述的一种应用在VPSA制氧的磁悬浮设备保护系统，其特征在于：吸附器(3)包括第一吸附器(31)和第二吸附器(32)，第一吸附器(31)和第二吸附器(32)通过管道并联，第一吸附器(31)和第二吸附器(32)内均填充有相同的吸附剂。

6.根据权利要求5所述的一种应用在VPSA制氧的磁悬浮设备保护系统，其特征在于：第一吸附器(31)和第二吸附器(32)出口端通过管道相连通且管道上设有均压阀(83)。

7.根据权利要求1所述的一种应用在VPSA制氧的磁悬浮设备保护系统，其特征在于：磁悬浮透平真空泵(5)出口端连接有氮气储罐(9)，氮气储罐(9)入口管道处装填有除氧剂。

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