CN218467783U

CN218467783U - 一种基于plc的空压机余热回收利用系统

Info

Publication number: CN218467783U
Application number: CN202221648579.9U
Authority: CN
Inventors: 耿猛; 陈振东; 胡波
Original assignee: Gansu Wansheng Mining Co ltd
Current assignee: Gansu Wansheng Mining Co ltd
Priority date: 2022-06-29
Filing date: 2022-06-29
Publication date: 2023-02-10
Anticipated expiration: 2032-06-29

Abstract

本实用新型公开了一种基于PLC的空压机余热回收利用系统，属于空气压缩机余热回收领域，解决了现有技术中空压机余热不能得到有效利用，造成能源浪费、传统加热洗浴热水方式成本高效率低耗能大污染严重、清洁能源加热方式不适合企业用户、空压机余热回收利用系统人力成本高，不能保证系统运行高效安全的技术问题。它包括PLC控制系统、空压机余热利用系统，PLC控制系统包括管理子系统、监控子系统和现场控制子系统，空压机余热利用系统包括空压机机组、空压机热回收机组、换热器、第一蓄水池、第二蓄水池。本实用新型充分利用空压机余热，实现节能、减排、减少环境污染，能够满足企业洗浴热水供应需求，降低了人力成本，能够保证系统高效安全运行。

Description

一种基于PLC的空压机余热回收利用系统

技术领域

本实用新型涉及一种余热回收利用系统，具体涉及一种空压机余热回收利用系统，属于空气压缩机余热回收领域。

背景技术

矿区中用于风动设备、风动工具、气力输送和吹扫的压缩空气一般是由空气压缩机（简称空压机）提供的，空压机在运行时，会产生大量热量（余热），为使空压机能够正常运转，需要利用冷却装置吸收余热，再将余热散发至大气中。空压机的余热一般可达到空压机输入功率的70%。如果不能有效利用空压机余热，将造成大量的能源浪费。

也有一些空压机余热回收利用系统，利用空压机余热加热洗浴热水，但是未通过PLC进行监测和控制。空压机余热回收利用系统运行复杂，控制节点多，仅依靠人力完成监测控制会导致人力成本较高，也无法保证系统运行的高效安全。

本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题：

1、现有技术中，空压机余热不能得到有效利用，造成能源浪费；

2、现有技术中，传统加热洗浴热水方式成本高、效率低、耗能大、污染严重；

3、现有技术中，清洁能源加热方式不适合企业用户；

4、现有技术中，空压机余热回收利用系统人力成本高，不能保证系统运行高效安全。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于PLC的空压机余热回收利用系统，以解决现有技术中的空压机余热不能得到有效利用，造成能源浪费、清洁能源加热方式不适合企业用户、空压机余热回收利用系统人力成本高，不能保证系统运行高效安全的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

本实用新型提供的一种基于PLC的空压机余热回收利用系统，包括PLC控制系统、空压机余热利用系统。

进一步地，所述PLC控制系统包括管理子系统、监控子系统和现场控制子系统。

进一步地，所述管理子系统设置上位机，操作员可在上位机处通过人机交互界面（HMI）对所述空压机余热利用系统进行集中自控和在线管理。

进一步地，所述监控子系统设置现场控制站，所述现场控制站同样设HMI，现场操作人员可以通过HMI直接设定系统运行参数并控制系统运行。

进一步地，所述现场控制站为PLC控制柜，所述PLC控制柜具有以下四种工作方式：

1.手动模式：操作人员根据水位高低、温度高低，手动开停水泵、阀门；

2.远程控制：远程实现手动和自动操作；

3.自动模式：根据检测信号，自动开停水泵和阀；

4.检修模式：在设备检修和调试情况下工作。

进一步地，所述现场控制子系统设置传感器和执行器，用于采集信号和控制空压机余热利用系统的设备。

进一步地，所述空压机余热利用系统包括空压机机组、空压机热回收机组、换热器、第一蓄水池、第二蓄水池、循环泵、系统补水泵、供水泵、温控水阀、回水阀、电动阀。

进一步地，所述空压机机组的高温油气接入所述空压机热回收机组内，将高温油气的热量传递给常温水，给水加热，此过程热介质油和空气得以降温，冷介质水得以升温，经过循环水泵，确保热水达到设定温度后将热水送到所述换热器中。

进一步地，所述空压机热回收机组提取所述空压机机组的余热后，当所述第一蓄水池水位下降时，电动阀打开，自来水进入换热器换热，经过温控调节后出高温水至所述第一蓄水池；当所述第一蓄水池水位持续下降至下限时，温控水阀开至最大开度，强制补水；当所述第一蓄水池水位至水位上限时，电动阀关闭，温控水阀打开，所述第一蓄水池热水通过所述换热器二次加热。

进一步地，当所述第二蓄水池出水口温度低于下限度时，回水阀启动，所述第二蓄水池水流到所述第一蓄水池，当所述第二蓄水池出水口温度达到上限时关闭回水阀。

进一步地，所述第一蓄水池还具有电辅加热功能，当所述第一蓄水池温度低于设定下限后，电辅逐一启动（间隔3分钟），所述第一蓄水池温度高于设定上限后或者所述第一蓄水池无水时，电辅关闭。

进一步地，所述供水泵、所述系统补水泵为变频控制，都是两台泵一备一用，通过PLC监测的水压实现PID运算，进而实现水泵恒压供水。

基于上述技术方案，本实用新型实施例至少可以产生如下技术效果：

（1）本实用新型提供的一种基于PLC的空压机余热回收利用系统，充分利用空压机余热。

（2）本实用新型提供的一种基于PLC的空压机余热回收利用系统，取消传统锅炉，实现节能、减排、减少大气及环境污染。

（3）本实用新型提供的一种基于PLC的空压机余热回收利用系统，能够满足企业洗浴热水供应需求。

（4）本实用新型提供的一种基于PLC的空压机余热回收利用系统，实现无人值守、远程现场控制均可、远程现场调节均可，实现了自动运行，远程采用一键操作，降低人力成本，能够保证系统高效安全运行。

附图说明

图1是本实用新型实施例空压机余热利用系统的流程示意图；

图2是本实用新型实施例PLC控制系统结构示意图；

图3是本实用新型实施例第一蓄水池蓄放水流程示意图；

图1中：1、空压机机组；2、空压机热回收机组；3、换热器；4、第一蓄水池；5、第二蓄水池；6、循环泵；7、系统补水泵；8、温控水阀；9、回水阀；10、供水泵。

具体实施方式

本实用新型提供了一种基于PLC的空压机余热回收利用系统，现结合附图1、附图2、附图3对本实用新型优选实施例进行详细说明。

所述PLC控制系统包括管理子系统、监控子系统和现场控制子系统。

所述管理子系统设置上位机，操作员可在上位机处通过人机交互界面（HMI）对所述空压机余热利用系统进行集中自控和在线管理。上位机HMI采用电脑触摸屏。

上位机采用研华工控机（i3 3.4G 双核CPU 2G内存；512M显存；DVD光驱；西门子通讯卡；以太网卡；21寸液晶彩显；500G硬盘，光电鼠标、键盘)，从而保证控制和数据采集的高可靠性。

所述监控子系统设置现场控制站，所述现场控制站同样设HMI，现场控制站HMI为触摸屏，在上位机故障时完全替代上位机对系统进行监控。现场操作人员可以通过HMI直接设定系统运行参数并控制系统运行。现场控制柜为PLC控制柜，PLC控制柜选用德国SIEMENSS7-200smart系列，配备相应的数字量及模拟量的输入、输出模块，并具备以太网接口。

所述PLC控制柜具有以下四种工作方式：

2.远程控制：远程实现手动和自动操作；

3.自动模式：根据检测信号，自动开停水泵和阀；

4.检修模式：在设备检修和调试情况下工作。

所述现场控制子系统设置传感器和执行器，用于采集信号和控制空压机余热利用系统的设备。

PLC控制系统可实现如下功能：

根据工艺要求编程，进行整个系统所属设备的启动、停止和各类保护；

根据采集的数据和信息，建立各类信息库；

管理子系统以人机对话方式指导操作，在自动状态下，可用键盘或鼠标器实现系统受控设备的起停操作；

管理子系统彩色屏幕可显示整个系统的工艺流程图，图上有运转设备动态显示、实时参数值显示和事故报警信息显示等动态画面；

实时显示、记录所检测的各个数据，绘制实时曲线和历史曲线，并提供历史数据的查询；

显示系统的实时报警信息，支持实时报警信息打印，并提供历史报警信息的查询。

所述空压机余热利用系统包括空压机机组1、空压机热回收机组2、换热器3、第一蓄水池4、第二蓄水池5、循环泵6、系统补水泵7、供水泵10、温控水阀8、回水阀9、电动阀。

如附图1所示，空压机机组1配置了空压机热回收机组2，空压机热回收机组2是一种利用空压机中的高温油气热能，通过热交换将热能传递给常温水，实现能量回收的机械，主要是将高温油气接入空压机热回收机组2内，用冷介质水将空压机机组1运行过程中产生的热量充分吸收，给水加热。此过程热介质油和空气得以降温，冷介质水得以升温，经过循环泵，确保热水达到设定温度后将热水送到换热器3中换热。此过程在降低油温的同时提高了空压机的运行效率及寿命，一举两得。为了确保空压机机组1运行的安全稳定，在空压机热回收机组2油路上安装了三通温控调节阀，即便空压机热回收机组2出现故障，也不会影响空压机机组1的正常运行。空压机热回收机组2就近空压机机组1安装，尽量减少油管路的长度，降低润滑油路系统的阻力，确保润滑油路系统正常工作。空压机热回收机组2与空压机机组1之间油管路阀门采用法兰闸阀，油管路选择承压能力不小于1.6Mpa，耐温不小于150℃的管道，安装距离短于3m，采用高压黑管，并加大油管管径。

空压机机组1和空压机热回收机组2共有三套，两用一备。

如附图3所示，所述空压机热回收机组2提取所述空压机机组1的余热后，当所述第一蓄水池4水位下降时，电动阀打开，自来水进入换热器3换热，经过温控调节后出高温水至所述第一蓄水池4；当所述第一蓄水池4水位持续下降至下限时，温控水阀8开至最大开度，强制补水；当所述第一蓄水池4水位至水位上限时，电动阀关闭，温控水阀8打开，所述第一蓄水池4热水通过所述换热器3二次加热。

当所述第二蓄水池5出水口温度低于下限度时，回水阀9启动，所述第二蓄水池5水流到所述第一蓄水池4，当所述第二蓄水池5出水口温度达到上限时关闭回水阀9。

所述第一蓄水池4还具有电辅加热功能，当所述第一蓄水池4温度低于设定下限后，电辅逐一启动（间隔3分钟），所述第一蓄水池4温度高于设定上限后或者所述第一蓄水池4无水时，电辅关闭。

第一蓄水池4设置为水温42℃以上（温度可调），供水阀门根据第二蓄水池5水位补水，24小时随时满足洗浴需要。

所述供水泵10、所述系统补水泵7为变频控制，都是两台泵一备一用，通过PLC监测的水压实现PID运算，进而实现水泵恒压供水。

同时，为了防止冷水管路冬季冻结，本系统还设置有伴热带，当温度低于伴热带温度下限，打开伴热带，达到上限时关闭伴热带。

可以理解，本实用新型为通过此实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本实用新型的精神以及范围的情况下，可以对特征以及实施例进行各种等效替换和各种改变。另外，在本实用新型的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本实用新型的精神和范围。因此，本实用新型不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围的实施例均处于本实用新型所保护的范围内。

Claims

1.一种基于PLC的空压机余热回收利用系统，其特征在于，包括PLC控制系统、空压机余热利用系统，所述PLC控制系统包括管理子系统、监控子系统和现场控制子系统，管理子系统与监控子系统连接，监控子系统与现场控制子系统连接；所述监控子系统设置现场控制站，操作员通过所述现场控制站直接设定系统运行参数并控制系统运行，所述现场控制子系统设置传感器和执行器，用于采集信号和控制空压机余热利用系统的设备；所述现场控制站为PLC控制柜，所述PLC控制柜包括以下工作方式：

手动模式：操作人员根据水位高低、温度高低，手动开停水泵、阀门；

远程控制：远程实现手动和自动操作；

自动模式：根据检测信号，自动开停水泵和阀；

检修模式：在设备检修和调试情况下工作；

所述空压机余热利用系统包括空压机机组（1）、空压机热回收机组（2）、换热器（3）、第一蓄水池（4）、第二蓄水池（5），所述空压机机组（1）通过管路与所述空压机热回收机组（2）连接，所述第一蓄水池（4）通过管路与空压机热回收机组（2）连接，再通过管路与换热器（3）连接，所述换热器（3）通过管路与所述第二蓄水池（5）连接，所述第二蓄水

池（5）通过管路与回水阀（9）一端连接，所述回水阀（9）另一端通过管路与所述第一蓄

水池（4）连接；

所述系统设置为：所述空压机热回收机组（2）提取所述空压机机组（1）的余热后，当所述第一蓄水池（4）水位下降时，电动阀打开，自来水进入换热器（3）换热，经过温控调节后出高温水至所述第一蓄水池（4）；当所述第一蓄水池（4）水位持续下降至下限时，温控水阀（8）开至最大开度，强制补水；当所述第一蓄水池（4）水位至水位上限时，电动阀关闭，温控水阀（8）打开，所述第一蓄水池（4）热水通过所述换热器（3）二次加热，当所述第二蓄水池（5）出水口温度低于下限度时，回水阀（9）启动，所述第二蓄水池（5）水流到所述第一蓄水池（4），当所述第二蓄水池（5）出水口温度达到上限时关闭回水阀（9）。

2.根据权利要求1所述的一种基于PLC的空压机余热回收利用系统，其特征在于，管理子系统设置上位机，上位机通过通讯卡与监控子系统连接。