一种变压吸附制氮设备的制作方法

[0001]
本发明涉及一种变压吸附制氮设备，属于制氮设备技术领域。


背景技术：

[0002]
变压吸附法(简称psa)是一种新的气体分离技术，是以空气为原料，利用一种高效能、高选择的固体吸附剂对氮和氧的选择性吸附的性能把空气中的氮和氧分离出来。
[0003]
现有的技术中，变压吸附制氮设备中的吸附塔会前置有净化装置，净化装置用于对空气中的水分和颗粒物进行吸收，使干燥清洁的空气进入吸附塔内进行氮氧分离，如果含水分的空气进入吸附塔内会使吸附塔内变得潮湿，容易积累灰尘造成堵塞，现有的制氮设备很难对净化装置的净化效果做到自动的检测，通常都是采用人工进行定期的检测，这种方式存在延误期，延误期内没有被净化的空气进入吸附塔会使吸附塔变得潮湿并堵塞灰尘，造成对吸附设备的损坏，同时现有的检测过程中，当发现净化装置净化效果降低时会停止整个制氮设备的运作，进行净化装置的更换清洗，导致制氮过程停止，降低了整体的制氮效率。


技术实现要素：

[0004]
针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种变压吸附制氮设备，能够实现自动的对净化系统的净化效果进行检测，并添加备用净化机构使得制氮过程能够始终保持运作，以解决现有的变压吸附制氮设备净化效果监控不及时容易损坏吸附设备以及持续运作能力不够好的问题。
[0005]
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种变压吸附制氮设备，包括控制系统、空压系统、净化系统、吸附系统以及储气系统，所述净化系统与吸附系统之间连接有检测系统；
[0006]
所述检测系统包括检测机构、第一缓冲罐和备用净化机构，所述检测机构用于检测净化系统输出的气体中的湿度和颗粒物浓度，所述检测机构包括检测罐，所述第一缓冲罐与净化系统的输出端相连，所述检测罐的输入端与第一缓冲罐的输出端相连，所述检测罐的输出端与吸附系统的输入端通过第一阀门相连接，所述备用净化机构的输出端与检测罐的输入端相连，所述备用净化机构的输入端与空压系统的输出端通过第二阀门相连接，所述净化系统的输入端通过第三阀门与空压系统的输出端相连接；
[0007]
所述检测罐包括第一颗粒物浓度传感器、第二颗粒物浓度传感器、第一湿度传感器以及第二湿度传感器，所述第一颗粒物浓度传感器用于获取第一缓冲罐输入的气体的颗粒物浓度，所述第二颗粒物浓度传感器用于获取备用净化机构输入的气体的颗粒物浓度，所述第一湿度传感器用于获取第一缓冲罐输入的气体的湿度，所述第二湿度传感器用于获取备用净化机构输入的气体湿度；
[0008]
所述控制系统内包括控制器以及与控制器电连接的显示屏和警报器，所述警报器包括声音警报器和警示灯，所述警示灯用于显示红色、黄色以及绿色三种灯光，所述控制器
分别与第一阀门、第二阀门、第三阀门、第一颗粒物浓度传感器、第二颗粒物浓度传感器、第一湿度传感器以及第二湿度传感器电连接，所述控制器内设置有信息处理单元，所述信息处理单元根据接收到的第一缓冲罐输入的气体的颗粒物浓度生成第一浓度数值，所述信息处理单元根据接收到的备用净化机构输入的气体的颗粒物浓度生成第二浓度数值，所述信息处理单元根据接收到的第一缓冲罐输入的气体的湿度生成第一湿度数值，所述信息处理单元根据接收到的获取备用净化机构输入的气体湿度生成第二湿度数值，所述信息处理单元内配置有第一算法和第二算法，所述第一算法用于根据第一浓度数值和第一湿度数值计算得到第一净化数值，所述第二算法用于根据第二浓度数值和第二湿度数值计算得到第二净化数值；
[0009]
所述控制器内配置有调控策略，所述调控策略配置有第一阈值，所述调控策略包括当第一净化数值小于第一阈值时，所述控制器控制第一阀门和第三阀门开启，并且控制第二阀门关闭；当所述第一净化数值大于第一阈值时，所述控制器控制第三阀门关闭，并且控制第一阀门和第二阀门开启。
[0010]
进一步地，所述第一算法设置为p1＝k1a1+k2b1，其中，p1为第一净化数值，k1为第一权重值，a1为第一浓度数值，k2为第二权重值，b1为第一湿度数值；所述第二算法设置为p2＝k3a2+k4b2，其中，p2为第二净化数值，k3为第三权重值，a2为第二浓度数值，k4为第四权重值，b2为第二湿度数值。
[0011]
进一步地，所述控制器内还配置有警报策略，所述警报策略内配置有第二阈值，所述第二阈值小于第一阈值；所述警报策略包括当所述第一净化数值和第二净化数值小于第二阈值时，所述控制器控制警示灯显示绿色的灯光；当所述第一净化数值和第二净化数值大于第二阈值且小于第一阈值时，所述控制器控制警示灯显示黄色的灯光；当所述第一净化数值和第二净化数值大于第一阈值时，所述控制器控制警示灯显示红色的灯光，并控制声音警报器发出警报声音。
[0012]
进一步地，所述警报策略还包括将第一净化数值和第二净化数值显示于显示屏上。
[0013]
进一步地，所述空压系统包括空压机，所述空压机的输入端连接有前置过滤器，所述前置过滤器内部设置有活性炭滤芯。
[0014]
进一步地，所述净化系统包括高效除油过滤器以及冷冻式干燥机，所述高效除油过滤器的输入端与空压机的输入端通过第三阀门相连接，所述高效除油过滤器的输出端与冷冻式干燥机的输入端相连接，所述冷冻式干燥机的输出端与第一缓冲罐的输入端相连接。
[0015]
进一步地，所述吸附系统包括第一吸附塔和第二吸附塔，所述第一吸附塔的输入端与检测罐的输出端通过第一阀门相连接，所述第一吸附塔的输出端与第二吸附塔的输入端相连接。
[0016]
进一步地，所述储气系统包括第二缓冲罐、增压机以及储气罐，所述第二缓冲罐的输入端与第二吸附塔的输出端相连接，所述第二缓冲罐的输出端与增压机的输入端相连接，所述增压机的输出端与储气罐的输入端相连接。
[0017]
进一步地，所述备用净化机构包括备用除油过滤器以及备用干燥机，所述备用除油过滤器的输出端与备用干燥机的输入端相连接，所述备用除油过滤器的输入端与空压机
的输出端通过第二阀门相连接，所述备用干燥机的输出端与检测罐的输入端相连接。
[0018]
进一步地，所述第一颗粒物浓度传感器和第一湿度传感器的外部设置有第一检测管，所述第一检测管与第一缓冲罐的气体输入口相连接，所述第二颗粒物浓度传感器和第二湿度传感器的外部设置有第二检测管，所述第二检测管与备用干燥机的气体输入口相连接。
[0019]
本发明的有益效果：本发明通过在净化系统和吸附系统之间添加了检测系统，该设计能够及时对净化的效果进行监控，并且能够通过控制器进行及时的控制，提高了制氮设备的检测便捷性；
[0020]
本发明的控制器内设置信息处理单元且配置调控策略，能够通过控制第一阀门、第二阀门以及第三阀门的运作能够及时启用备用净化机构，使得净化系统的净化效果降低时，能够继续保持制氮过程的运作，提高了本制氮设备的制氮效率；
[0021]
本发明通过在控制器内配置警报策略，该设计能够根据净化系统的净化结果及时提醒工作人员，实现人机的合理搭配，提高了监控的及时性。
附图说明
[0022]
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0023]
图1为本发明的连接结构示意图；
[0024]
图2为空压系统的结构示意图；
[0025]
图3为检测系统的结构示意图；
[0026]
图4为检测罐的内部结构图。
[0027]
图中：1、控制系统；11、控制器；12、显示屏；13、声音警报器；14、警示灯；2、空压系统；21、前置过滤器；22、空压机；221、第二阀门；222、第三阀门；3、净化系统；31、高效除油过滤器；32、冷冻式干燥机；4、检测系统；41、第一缓冲罐；42、检测罐；43、备用净化机构；421、第一阀门；422、第一检测管；423、第一颗粒物浓度传感器；424、第一湿度传感器；425、第二检测管；426、第二颗粒物浓度传感器；427、第二湿度传感器；431、备用除油过滤器；432、备用干燥机；5、吸附系统；51、第一吸附塔；52、第二吸附塔；6、储气系统；61、第二缓冲罐；62、增压机；63、储气罐。
具体实施方式
[0028]
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
[0029]
请参阅图1，图1为本发明的连接结构示意图。
[0030]
一种变压吸附制氮设备，包括控制系统1、空压系统2、净化系统3、吸附系统5以及储气系统6，空气依次通过空压系统2进行压缩，再经过净化系统3进行净化，经过吸附系统5进行氮氧分离，最后将制备的氮气储存至储气系统6内，净化系统3与吸附系统5之间连接有检测系统4，检测系统4用于检测净化系统3输出的气体中的颗粒物浓度和湿度。
[0031]
检测系统4包括检测机构、第一缓冲罐41和备用净化机构43，检测机构用于检测，第一缓冲罐41能够对净化机构输出的气体进行储存，控制气体输出量，保证其体平稳均量
输出，备用净化机构43能够在净化系统3效率降低时及时启用。
[0032]
控制系统1内包括控制器11以及与控制器11电连接的显示屏12和警报器，警报器包括声音警报器13和警示灯14，控制器11用于控制设备运作，警报器能够提醒工作人员对于净化系统3及时进行更换清理。
[0033]
净化系统3包括高效除油过滤器31以及冷冻式干燥机32，高效除油过滤器31的输入端与空压机22的输入端通过第三阀门222相连接，高效除油过滤器31的输出端与冷冻式干燥机32的输入端相连接，冷冻式干燥机32的输出端与第一缓冲罐41的输入端相连接，高效除油过滤器31能够吸附控制中的油污和颗粒物，冷冻式干燥机32能够对空气中的水分进行冷凝拦截。
[0034]
吸附系统5包括第一吸附塔51和第二吸附塔52，第一吸附塔51的输入端与检测罐42的输出端通过第一阀门421相连接，第一吸附塔51的输出端与第二吸附塔52的输入端相连接，第一吸附塔51和第二吸附塔52能够进行变压吸附，通过内部的分子筛对空气中的氧气吸附，使氮气通过。
[0035]
储气系统6包括第二缓冲罐61、增压机62以及储气罐63，第二缓冲罐61的输入端与第二吸附塔52的输出端相连接，第二缓冲罐61的输出端与增压机62的输入端相连接，增压机62的输出端与储气罐63的输入端相连接，第二缓冲罐61能够对吸附系统5输出的气体进行缓冲，能够给增压机62平稳的输出气体，氮气通过增压机62进行压缩后储存至储气罐63内。
[0036]
检测机构用于检测净化系统3输出的气体中的湿度和颗粒物浓度，检测机构包括检测罐42，第一缓冲罐41与净化系统3的输出端相连，检测罐42的输入端与第一缓冲罐41的输出端相连，检测罐42的输出端与吸附系统5的输入端通过第一阀门421相连接，备用净化机构43的输出端与检测罐42的输入端相连，备用净化机构43的输入端与空压系统2的输出端通过第二阀门221相连接，净化系统3的输入端通过第三阀门222与空压系统2的输出端相连接。
[0037]
检测罐42包括第一颗粒物浓度传感器423、第二颗粒物浓度传感器426、第一湿度传感器424以及第二湿度传感器427，第一颗粒物浓度传感器423用于获取第一缓冲罐41输入的气体的颗粒物浓度，第二颗粒物浓度传感器426用于获取备用净化机构43输入的气体的颗粒物浓度，第一湿度传感器424用于获取第一缓冲罐41输入的气体的湿度，第二湿度传感器427用于获取备用净化机构43输入的气体湿度；
[0038]
警示灯14用于显示红色、黄色以及绿色三种灯光，控制器11分别与第一阀门421、第二阀门221、第三阀门222、第一颗粒物浓度传感器423、第二颗粒物浓度传感器426、第一湿度传感器424以及第二湿度传感器427电连接，控制器11内设置有信息处理单元，信息处理单元根据接收到的第一缓冲罐41输入的气体的颗粒物浓度生成第一浓度数值，信息处理单元根据接收到的备用净化机构43输入的气体的颗粒物浓度生成第二浓度数值，信息处理单元根据接收到的第一缓冲罐41输入的气体的湿度生成第一湿度数值，信息处理单元根据接收到的获取备用净化机构43输入的气体湿度生成第二湿度数值，信息处理单元内配置有第一算法和第二算法，第一算法用于根据第一浓度数值和第一湿度数值计算得到第一净化数值，第二算法用于根据第二浓度数值和第二湿度数值计算得到第二净化数值，控制器11中的信息处理单元通过对获取的信息处理能够获取净化系统3和备用净化机构43输出气体
的净化值，从而能够进行净化等级的划分。
[0039]
控制器11内配置有调控策略，调控策略配置有第一阈值，调控策略包括当第一净化数值小于第一阈值时，控制器11控制第一阀门421和第三阀门222开启，并且控制第二阀门221关闭；当第一净化数值大于第一阈值时，控制器11控制第三阀门222关闭，并且控制第一阀门421和第二阀门221开启。
[0040]
第一算法设置为p1＝k1a1+k2b1，其中，p1为第一净化数值，k1为第一权重值，a1为第一浓度数值，k2为第二权重值，b1为第一湿度数值；第二算法设置为p2＝k3a2+k4b2，其中，p2为第二净化数值，k3为第三权重值，a2为第二浓度数值，k4为第四权重值，b2为第二湿度数值，第一算法和第二算法的整体架构相似，只是权重值有所不同，具体情况需要根据备用净化机构43的体量来定，由于备用净化机构43不能具备像净化系统3那样的体量，因此备用净化机构43的净化效果要差一些，因此计算时为了降低备用净化机构43的标准，其净化值的计算权重值的比例也有所不同，具体k1、k2、k3、k4的权重值根据具体情况设定。
[0041]
控制器11内还配置有警报策略，警报策略内配置有第二阈值，第二阈值小于第一阈值；警报策略包括当第一净化数值和第二净化数值小于第二阈值时，控制器11控制警示灯14显示绿色的灯光；当第一净化数值和第二净化数值大于第二阈值且小于第一阈值时，控制器11控制警示灯14显示黄色的灯光；当第一净化数值和第二净化数值大于第一阈值时，控制器11控制警示灯14显示红色的灯光，并控制声音警报器13发出警报声音，警报策略还包括将第一净化数值和第二净化数值显示于显示屏12上。
[0042]
请参阅图2，图2为空压系统的结构示意图。
[0043]
空压系统2包括空压机22，空压机22的输入端连接有前置过滤器21，前置过滤器21内部设置有活性炭滤芯，空压机22的输出端通过第二阀门221和第三阀门222分别连接备用净化机构43和净化系统3。
[0044]
请参阅图3和图4，图3为检测系统的结构示意图；图4为检测罐的内部结构图。
[0045]
备用净化机构43包括备用除油过滤器431以及备用干燥机432，备用除油过滤器431的输出端与备用干燥机432的输入端相连接，备用除油过滤器431的输入端与空压机22的输出端通过第二阀门221相连接，备用干燥机432的输出端与检测罐42的输入端相连接。
[0046]
第一颗粒物浓度传感器423和第一湿度传感器424的外部设置有第一检测管422，第一检测管422与第一缓冲罐41的气体输入口相连接，第二颗粒物浓度传感器426和第二湿度传感器427的外部设置有第二检测管425，第二检测管425与备用干燥机432的气体输入口相连接，通过加入了第一检测管422和第二检测管425能够分别对净化系统3净化后的气体和备用净化机构43净化后的气体进行分开检测。
[0047]
工作原理：空气在净化过程中依次经过空压系统2进行压缩，通过净化系统3进行净化，通过检测系统4进行检测，检测过程中检测到净化系统3的第一净化数值高于第一阈值时，关闭第三阀门222，启动第二阀门221，使空压系统2的气体直接传输至备用净化机构43内，同时控制器11通过显示屏12和警报器对工作人员进行提醒，设备继续保持运作，再通过吸附系统5进行氮氧分离，最后制备的氮气储存至储气系统6内，实现了自动检测和自动控制设备继续运作，有助于制氮效率的提升。
[0048]
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或
基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。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，本发明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发明内。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。
[0049]
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。

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