一种基于变频负压法实现空气氮氧分离的系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于变频负压法实现空气氮氧分离的系统，包括气体处理单元、气体分离单元、主控单元；主控单元包括测控芯片模块、智能控制模块、人机交互模块；测控芯片模块通过温度传感器获取进入中空纤维膜的空气的温度t，并通过氧分析仪获取变频真空泵排气口处的氧气浓度c、通过流量传感器获取储气罐出气口处的气体流量x、通过人机交互模块获取用户设置的氧气浓度范围以及气体流量范围，测控芯片模块根据不同的空气温度t，对氧气浓度c以及用户设置的氧气浓度范围、气体流量x以及用户设置的气体流量范围进行分析，且将分析结果发送至智能控制控制模块，智能控制模块根据上述分析结果指令控制电控三通阀、变频真空泵、流量调节阀动作。

System for realizing air nitrogen and oxygen separation based on frequency conversion negative pressure method

The invention discloses a method to realize frequency conversion system based on negative pressure air separation of nitrogen and oxygen, including gas processing unit, gas separation unit, main control unit; the main control unit comprises a control chip module, intelligent control module, human-computer interaction module; control chip module to obtain the temperature of the air entering the t hollow fiber membrane through the temperature sensor. And through the acquisition of frequency oxygen analyzer vacuum pump exhaust mouth of the oxygen concentration of C, through the flow sensor for the air outlet of the air storage tank of gas flow through X, the man-machine interaction module gets the user to set the oxygen concentration range and a range of gas flow, air temperature control chip module according to different T, the oxygen concentration of C and user settings the oxygen concentration range, gas flow rate X and the user to set the range of gas flow is analyzed, and the analysis result will be sent to the Chi The intelligent control module controls the operation of the electronic control three-way valve, the frequency conversion vacuum pump and the flow control valve according to the analysis result.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及空气氮氧分离
，尤其涉及一种基于变频负压法实现空气氮氧分离的系统。
技术介绍
现有氮氧分离技术主要有变压吸附法、膜法分离、磁分离、离心分离等技术。市场上传统的膜法制氮机以及变压吸附式制氮机大多采用正压法，利用空气压缩机提供高压气体至分离装置前端，通过调压装置下调压力使得出口氧浓度参数与设定值一致，这就造成压力冗余，能源浪费。同时增加了调压及一系列装置，增加了制造成本。另外此类装置大多定档调节，不能够实现出气氧浓度实时无极调节。而在现有技术中，由于将空气中的氧气分离之后，分离装置的进气端氮气的浓度会升高，氧气的浓度大大降低，这也使分离装置的工作效率大大降低，所以需要暂停工作进行排气，这也使分离装置不能连续的工作，影响分离效率。基于上述现有技术中存在的弊端，如何开发出一种结构简洁、节能降耗、智能化自动控制的氮氧分离系统，成为本领域技术人员着重解决的问题之一。
技术实现思路
基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种基于变频负压法实现空气氮氧分离的系统。需要说明的是，本专利技术所述的氧气浓度，指的是氧气气体体积百分比浓度。本专利技术提出的基于变频负压法实现空气氮氧分离的系统，包括：气体处理单元、气体分离单元、主控单元；气体处理单元，包括初滤装置、精滤装置、干燥装置；初滤装置的进气口与空气出口连通，初滤装置的出气口与精滤装置的进气口连通，精滤装置的出气口与干燥装置的进气口连通；气体分离单元，包括中空纤维膜、储气罐、电控三通阀、变频真空泵；中空纤维膜的进气口与干燥装置的出气口管路连通，且上述管路上设有温度传感器，中空纤维膜的第一出气口与电控三通阀的第一进气口连通，中空纤维膜的第二出气口与电控三通阀的第二进气口连通，变频真空泵的进气口与电控三通阀的出气口连通，变频真空泵的排气口与储气罐的进气口连通；变频真空泵的排气口与储气罐的进气口的连接管道上设有氧分析仪；储气罐的出气口处连接有出气管道，出气管道上设有流量传感器和流量调节阀，且流量调节阀设于出气管道上储气罐的出气口和流量传感器之间；中空纤维膜的进气口与电控三通阀的出气口的连接管路上设有压力差传感器；主控单元，包括测控芯片模块、智能控制模块、人机交互模块；测控芯片模块与流量传感器、温度传感器、压力差传感器、氧分析仪通信连接；智能控制模块与电控三通阀、变频真空泵、流量调节阀通信连接；且所述的智能控制模块与测控芯片模块通信连接，所述的人机交互模块分别与测控芯片模块和智能控制模块通信连接；测控芯片模块通过温度传感器获取进入中空纤维膜的空气的温度t，并通过氧分析仪获取变频真空泵排气口处的氧气浓度c、通过流量传感器获取储气罐出气口处的气体流量x、通过人机交互模块获取用户设置的氧气浓度范围以及气体流量范围，测控芯片模块根据不同的空气温度t，对氧气浓度c以及用户设置的氧气浓度范围、气体流量x以及用户设置的气体流量范围进行分析，且将分析结果发送至智能控制控制模块，智能控制模块根据上述分析结果指令控制电控三通阀、变频真空泵、流量调节阀动作。优选地，所述的变频真空泵的排气口与储气罐的进气口的连通管路上还设有单向阀，单向阀的进气口与变频真空泵的排气口连通，单向阀的出气口与氧分析仪的进气口连通。优选地，用户通过人机交互模块设置氧气浓度范围；当用户将氧气浓度范围设置为25％-40％时，智能控制模块指令控制电控三通阀动作，使电控三通阀保持第一进气口开启、第二进气口关闭、出气口开启；当用户将氧气浓度范围设置为1％-20％时，智能控制模块指令控制电控三通阀动作，使电控三通阀保持第一进气口关闭、第二进气口开启、出气口开启。优选地，测控芯片模块通过氧分析仪获取变频真空泵排气口处的氧气浓度c，且将c与用户设置的氧气浓度范围进行比较，当变频真空泵排气口处的氧气浓度c小于用户设置的氧气浓度范围的最小值时，测控芯片模块将此信息发送至智能控制模块，智能控制模块根据上述信息指令控制变频真空泵动作，使变频真空泵的转速增大，以提高中空纤维膜的进气口与变频真空泵的进气口间的气体压力差，使变频真空泵排气口处的氧气浓度c在用户设置的氧气浓度范围内；当变频真空泵排气口处的氧气浓度c大于用户设置的氧气浓度范围的最大值时，测控芯片模块将此信息发送至智能控制模块，智能控制模块根据上述信息指令控制变频真空泵动作，使变频真空泵的转速减小，以降低中空纤维膜的进气口与变频真空泵的进气口间的气体压力差，使变频真空泵排气口处的氧气浓度c在用户设置的氧气浓度范围内。优选地，用户通过人机交互模块设置气体流量范围；当温度传感器检测的温度恒定，且用户通过人机交互模块设置好氧气浓度范围时，测控芯片模块通过流量传感器获取储气罐出气口处的气体流量x，且将上述气体流量x与用户设置的气体流量范围进行比较，当x大于用户设置的气体流量范围的最大值时，测控芯片模块将此信息发送至智能控制模块，智能控制模块根据上述信息指令控制变频真空泵动作，使变频真空泵的转速增大，以提高中空纤维膜的进气口与变频真空泵的进气口间的气体压力差，使变频真空泵排气口处的氧气浓度c在用户设置的氧气浓度范围内；当x小于用户设置的气体流量范围的最小值时，测控芯片模块将此信息发送至智能控制模块，智能控制模块根据上述信息指令控制变频真空泵动作，使变频真空泵的转速减小，以降低中空纤维膜的进气口与变频真空泵的进气口间的气体压力差，使变频真空泵排气口处的氧气浓度c在用户设置的氧气浓度范围内。优选地，测控芯片模块内存储有预设温度范围；测控芯片模块通过温度传感器获取进入中空纤维膜的空气的温度t，且将上述t与预设温度范围进行比较，当t大于预设温度范围的最大值时，测控芯片模块将此信息发送至智能控制模块，智能控制模块根据上述信息指令控制变频真空泵动作，使变频真空泵的转速减小，以降低中空纤维膜的进气口与变频真空泵的进气口间的气体压力差，使变频真空泵排气口处的氧气浓度c在用户设置的氧气浓度范围内；当t小于预设温度范围的最小值时，测控芯片模块将此信息发送至智能控制模块，智能控制模块根据上述信息指令控制变频真空泵动作，使变频真空泵的转速增大，以提高中空纤维膜的进气口与变频真空泵的进气口间的气体压力差，使变频真空泵排气口处的氧气浓度c在用户设置的氧气浓度范围内。优选地，所述的干燥装置采用高分子材料干燥器。优选地，所述的精滤装置包括模芯吸附式干燥机。本专利技术中设有温度传感器采集进入中空纤维膜的空气的温度、氧分析仪获取变频真空泵排气口处的氧气浓度、流量传感器获取储气罐出气口处的气体流量；测控芯片模块通过上述氧分析仪、流量传感器获取氧气的浓度、气体流量，并将采集的氧气浓度与用户设置的氧气浓度范围进行比较，且将比较结果发送至智能控制模块，智能控制模块根据上述比较结果控制电控三通阀、变频真空泵、流量调节阀动作，通过调整电控三通阀的开启和关闭来调节中空纤维膜第一出气口以及第二出气口处的气体流向、通过调整变频真空泵的转速来调节中空纤维膜进气口与出气口的压力差、通过调节流量调节阀的开度来调节储气罐出气口处的气体流量，从而实现对空气中氮氧分离相对比例的无极调节；进一步地，本专利技术中设置的温度传感器可对进入中空纤维膜的空气的温度进行检测，并将空气的实际温度与预设温度范围进行比较，且将比较结果发送至智能控制模块，智能控制模块根据上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于变频负压法实现空气氮氧分离的系统，其特征在于，包括：气体处理单元、气体分离单元、主控单元；气体处理单元，包括初滤装置(1)、精滤装置(2)、干燥装置(3)；初滤装置(1)的进气口与空气出口连通，初滤装置(1)的出气口与精滤装置(2)的进气口连通，精滤装置(2)的出气口与干燥装置(3)的进气口连通；气体分离单元，包括中空纤维膜(4)、储气罐(6)、电控三通阀(5)、变频真空泵(9)；中空纤维膜(4)的进气口与干燥装置(3)的出气口管路连通，且上述管路上设有温度传感器(12)，中空纤维膜(4)的第一出气口与电控三通阀(5)的第一进气口连通，中空纤维膜(4)的第二出气口与电控三通阀(5)的第二进气口连通，变频真空泵(9)的进气口与电控三通阀(5)的出气口连通，变频真空泵(9)的排气口与储气罐(6)的进气口连通；变频真空泵(9)的排气口与储气罐(6)的进气口的连接管道上设有氧分析仪(11)；储气罐(6)的出气口处连接有出气管道，出气管道上设有流量传感器(8)和流量调节阀(7)，且流量调节阀(7)设于出气管道上储气罐(6)的出气口和流量传感器(8)之间；中空纤维膜(4)的进气口与电控三通阀(5)的出气口的连接管路上设有压力差传感器(13)；主控单元，包括测控芯片模块、智能控制模块、人机交互模块；测控芯片模块与流量传感器(8)、温度传感器(12)、压力差传感器(13)、氧分析仪(11)通信连接；智能控制模块与电控三通阀(5)、变频真空泵(9)、流量调节阀(7)通信连接；且所述的智能控制模块与测控芯片模块通信连接，所述的人机交互模块分别与测控芯片模块和智能控制模块通信连接；测控芯片模块通过温度传感器(12)获取进入中空纤维膜(4)的空气的温度t，并通过氧分析仪(11)获取变频真空泵(9)排气口处的氧气浓度c、通过流量传感器(8)获取储气罐(6)出气口处的气体流量x、通过人机交互模块获取用户设置的氧气浓度范围以及气体流量范围，测控芯片模块根据不同的空气温度t，对氧气浓度c以及用户设置的氧气浓度范围、气体流量x以及用户设置的气体流量范围进行分析，且将分析结果发送至智能控制控制模块，智能控制模块根据上述分析结果指令控制电控三通阀(5)、变频真空泵(9)、流量调节阀(7)动作。...

【技术特征摘要】
1.一种基于变频负压法实现空气氮氧分离的系统，其特征在于，包括：气体处理单元、气体分离单元、主控单元；气体处理单元，包括初滤装置(1)、精滤装置(2)、干燥装置(3)；初滤装置(1)的进气口与空气出口连通，初滤装置(1)的出气口与精滤装置(2)的进气口连通，精滤装置(2)的出气口与干燥装置(3)的进气口连通；气体分离单元，包括中空纤维膜(4)、储气罐(6)、电控三通阀(5)、变频真空泵(9)；中空纤维膜(4)的进气口与干燥装置(3)的出气口管路连通，且上述管路上设有温度传感器(12)，中空纤维膜(4)的第一出气口与电控三通阀(5)的第一进气口连通，中空纤维膜(4)的第二出气口与电控三通阀(5)的第二进气口连通，变频真空泵(9)的进气口与电控三通阀(5)的出气口连通，变频真空泵(9)的排气口与储气罐(6)的进气口连通；变频真空泵(9)的排气口与储气罐(6)的进气口的连接管道上设有氧分析仪(11)；储气罐(6)的出气口处连接有出气管道，出气管道上设有流量传感器(8)和流量调节阀(7)，且流量调节阀(7)设于出气管道上储气罐(6)的出气口和流量传感器(8)之间；中空纤维膜(4)的进气口与电控三通阀(5)的出气口的连接管路上设有压力差传感器(13)；主控单元，包括测控芯片模块、智能控制模块、人机交互模块；测控芯片模块与流量传感器(8)、温度传感器(12)、压力差传感器(13)、氧分析仪(11)通信连接；智能控制模块与电控三通阀(5)、变频真空泵(9)、流量调节阀(7)通信连接；且所述的智能控制模块与测控芯片模块通信连接，所述的人机交互模块分别与测控芯片模块和智能控制模块通信连接；测控芯片模块通过温度传感器(12)获取进入中空纤维膜(4)的空气的温度t，并通过氧分析仪(11)获取变频真空泵(9)排气口处的氧气浓度c、通过流量传感器(8)获取储气罐(6)出气口处的气体流量x、通过人机交互模块获取用户设置的氧气浓度范围以及气体流量范围，测控芯片模块根据不同的空气温度t，对氧气浓度c以及用户设置的氧气浓度范围、气体流量x以及用户设置的气体流量范围进行分析，且将分析结果发送至智能控制控制模块，智能控制模块根据上述分析结果指令控制电控三通阀(5)、变频真空泵(9)、流量调节阀(7)动作。2.根据权利要求1所述的基于变频负压法实现空气氮氧分离的系统，其特征在于，所述的变频真空泵(9)的排气口与储气罐(6)的进气口的连通管路上还设有单向阀(10)，单向阀(10)的进气口与变频真空泵(9)的排气口连通，单向阀(10)的出气口与氧分析仪(11)的进气口连通。3.根据权利要求1所述的基于变频负压法实现空气氮氧分离的系统，其特征在于，用户通过人机交互模块设置氧气浓度范围；当用户将氧气浓度范围设置为25％-40％时，智能控制模块指令控制电控三通阀(5)动作，使电控三通阀(5)保持第一进气口开启、第二进气口关闭、出气口开启；当用户将氧气浓度范围设置为1％-20％时，智能控制模块指令控制电控三通阀(5)动作，使电控三通阀(5)保持第一进气口关闭、第二进气口开启、出气口开启。4.根据权利要求3所述的基于变频负压法实现空气氮氧分离的系统，其特征在于，测控芯片模块通过氧分析仪(11)获取变频真空泵...

【专利技术属性】
技术研发人员：李洪全，马云霞，
申请(专利权)人：安徽美空气电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34