一种自动调控换热器出口温度的变压吸附制氧系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种自动调控换热器出口温度的变压吸附制氧系统，在鼓风机的进气端设有进气温湿度分析仪，在换热器的出口端设有温度检测器和压力检测变送器，在换热器冷却水进水管上设有由PLC系统调节开度的进水调节阀。该变压吸附制氧系统通过检测环境空气的温度和湿度、换热器出口的排气压力和排气温度，并根据这些参数利用PLC系统使用Antonie方程计算出换热器出口露点值，通过比较换热器出口的排气温度和露点值来自动调节换热器冷却水的进水量，从而保证换热器出口温度始终高于露点值，无液态水析出。本实用新型专利技术自动化程度高，无需人为干预，在保证分子筛安全的同时可节省人力成本。人力成本。人力成本。

【技术实现步骤摘要】
一种自动调控换热器出口温度的变压吸附制氧系统


[0001]本技术属于变压吸附制氧领域，具体涉及一种自动调控换热器出口温度的变压吸附制氧系统。

技术介绍

[0002]变压吸附制氧是将空气增压后经换热器降温然后进入锂基分子筛，由于氮气在分子筛上的吸附能力比氧气大得多，因此被优先吸附。吸附能力较弱的氧气则穿过分子筛，在气相中获得富集，从而得到富氧产品气。
[0003]锂基分子筛是变压吸附制氧的核心，但是由于其化学特性，锂基分子筛会因受潮损坏而失去吸附能力。空气通过换热器降温后温度可能会低于露点温度从而析出液态水导致分子筛损坏。
[0004]目前的变压吸附制氧机组缺少进气露点检测并根据露点温度自动调节换热器出口温度的方法。由于换热器出口温度不能根据空气露点进行自动调节，变压吸附系统的换热器出口容易析出液态水而损坏分子筛。

技术实现思路

[0005]针对以上问题，本技术的目的是提供一种变压吸附制氧系统，能够自动计算进气露点并根据露点自动调节换热器进水量以保证换热器出口无液态水析出。
[0006]进气露点温度与环境温度、环境湿度、工作压力、大气压力相关，进气露点可用这些参数由Antonie方程推导而出。
[0007]Antonie方程是一个三参数蒸汽压方程，其一般形式为：
[0008][0009]上式中，P为温度T时的蒸汽压，单位Kpa；T为温度，单位℃；A、B、C为物性常数，不同物质对应于不同的A、B、C。
[0010]由Antonie方程可推导出如下：
[0011][0012]其中T1为工作压力下的露点温度，P1为大气压，P2为工作压力，RH为进气湿度，T0为进气温度。
[0013]本技术通过在变压吸附制氧系统中设置鼓风机进气温湿度分析仪、换热器出口压力检测变送器检测进气参数。检测仪表通过4
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20mA电流信号将参数送入可编程逻辑控制器(PLC)系统。PLC系统根据方程式01计算换热器出口气体露点。由方程式01可绘得图2的曲线，由该曲线可知露点随温度和湿度的升高而升高。
[0014]PLC系统会将露点值与换热器出口的排气温度进行比较。如换热器出口排气温度低于“露点值+5℃”，PLC系统会调节换热器冷却水进水调节阀开度。
[0015]换热器出口温度与露点温度的差值进入PLC，通过算法实时调节冷却水进水调节阀开度。图3显示了换热器温度随露点温度自动调节的情况，当进气露点波动时，换热器冷却水进水阀会自动将换热器出口温度调节至露点值以上。
[0016]具体的，本技术提供了如下技术方案：
[0017]一种自动调控换热器出口温度的变压吸附制氧系统，包括鼓风机、换热器、吸附塔和PLC系统，其中鼓风机、换热器和吸附塔依次连接，空气经鼓风机进入换热器升温后送入吸附塔；其特征在于，在鼓风机的进气端设置有鼓风机进气温湿度分析仪，在换热器的出口端设置有换热器出口温度检测器和换热器出口压力检测变送器，在换热器冷却水进水管上设置有由PLC系统调节开度的进水调节阀；所述鼓风机进气温湿度分析仪、换热器出口温度检测器、换热器出口压力检测变送器和进水调节阀分别与PLC系统信号连接。
[0018]进一步的，所述鼓风机的进气端设置有过滤器，所述鼓风机进气温湿度分析仪设置在过滤器的进口处，用于实时检测进气温度和湿度。
[0019]所述换热器出口温度检测器用于检测换热器的排气温度，所述换热器出口压力检测变送器用于检测换热器的排气压力。所述换热器出口温度检测器和换热器出口压力检测变送器可以设置在换热器连接吸附塔的管道上。
[0020]优选的，所述鼓风机进气温湿度分析仪、换热器出口温度检测器、换热器出口压力检测变送器分别与PLC系统电连接，通过4
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20mA电流信号将参数送入PLC系统。
[0021]优选的，所述进水调节阀是电控调节阀，其与PLC系统电连接。
[0022]利用上述变压吸附制氧系统，通过下述方法自动调控换热器出口温度：
[0023]1)通过鼓风机进气温湿度分析仪实时检测鼓风机进气的温度和湿度，并将进气温度和进气湿度送入PLC系统；
[0024]2)通过换热器出口压力检测变送器和换热器出口温度检测器实时检测换热器出口的排气压力和排气温度，并将排气压力和排气温度送入PLC系统；
[0025]3)PLC系统根据方程式01计算露点温度T1：
[0026][0027]其中，T1为工作压力下的露点温度，P1为大气压，P2为工作压力即换热器出口的排气压力，RH为进气湿度，T0为进气温度；
[0028]4)PLC系统实时比较换热器出口的排气温度T2和计算得到的露点温度T1，并对换热器冷却水进水调节阀的开度进行实时调控，使换热器出口的排气温度始终高于露点温度。
[0029]进一步的，上述步骤4)中，如果T2
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T1<5℃，则PLC系统每隔N1秒将换热器冷却水进水调节阀的开度减小M1％，当T2增加至T1+5℃以上时将换热器冷却水进水调节阀的开度固定为当前值，其中N1和M1的值通过系统的调试实验设定(按以往项目经验值，N1可设定为3S，M1可设定为1)。
[0030]进一步的，PLC系统预设换热器出口排气温度的最大值，当换热器出口的排气温度T2大于预设的最大值时每隔N1秒将换热器冷却水进水调节阀的开度增加M1％；当T2降至预设的最大值以下时将换热器冷却水进水调节阀的开度固定为当前值。本技术的变压吸附制氧系统通过检测环境空气的温度和湿度、换热器出口的排气压力和排气温度，并根据
这些参数利用PLC系统使用Antonie方程计算出换热器出口露点值，通过比较换热器出口温度和露点来自动调节换热器冷却水的进水量，保证换热器出口温度始终高于露点值，从而保证了自动调节变压吸附制氧系统中吸附塔的进气温度始终高于露点值。本技术自动化程度高，无需人为干预，在保证分子筛安全的同时可节省人力成本。
附图说明
[0031]图1为本技术的变压吸附制氧系统中自动调节换热器出口温度部分的构成图，其中：1为鼓风机进气温湿度分析仪，2为换热器出口压力检测变送器，3为换热器出口温度检测器，4为换热器冷却水进水调节阀，5为PLC系统，6为鼓风机，7为换热器，8为鼓风机进气过滤器。
[0032]图2为实施例中在设定进气温度、工作压力和大气压条件下的进气湿度与露点的关系曲线，以及在设定进气湿度、工作压力和大气压条件下的进气温度与露点的关系曲线。
[0033]图3为实施例中换热器出口温度跟随露点温度自动调节的曲线。
具体实施方式
[0034]下面结合附图，通过具体实施例对本技术进行进一步阐述。
[0035]如图1所示，变压吸附制氧系统运行时空气经过鼓风机进气过滤器8过滤后进入鼓风机6，安装于鼓风机进气过滤器8进气端的鼓风机进气温湿度分析仪1可以实时测得进气的温度和湿度，并将温度、湿度信号通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自动调控换热器出口温度的变压吸附制氧系统，包括鼓风机、换热器、吸附塔和PLC系统，其中鼓风机、换热器和吸附塔依次连接，空气经鼓风机进入换热器升温后送入吸附塔；其特征在于，在鼓风机的进气端设置有鼓风机进气温湿度分析仪，在换热器的出口端设置有换热器出口温度检测器和换热器出口压力检测变送器，在换热器冷却水进水管上设置有由PLC系统调节开度的进水调节阀；所述鼓风机进气温湿度分析仪、换热器出口温度检测器、换热器出口压力检测变送器和进水调节阀分别与PLC系统信号连接。2.如权利要求1所述的变压吸附制...

【专利技术属性】
技术研发人员：高晓君，彭雪萍，李健，高辉，
申请(专利权)人：北京北大先锋科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：