具有集成化自动控制功能的常温空分变压吸附制氮系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种具有集成化自动控制功能的常温空分变压吸附制氮系统，包括制氮设备，所述制氮设备连接有控制箱。所述控制箱内设置有总PLC控制器，所述总PLC控制器与制氮设备连接。所述制氮设备包括依次连接的空气压缩机、冷冻干燥机、制氮机和氮气增压机，所述空气压缩机、冷冻干燥机、制氮机、氮气增压机均分别连接有分PLC控制器；所述分PLC控制器均与总PLC控制器连接。该制氮系统能克服现有控制系统中存在的缺陷，尤其在没有足够的操作人员的情况下，简化了设备的操作启停流程，并能实时监控设备的运行报警状态，且在设备出现故障时能自动切换到备机使用，实现了远程自动监控的目的。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种制氮系统，尤其是涉及一种具有集成化自动控制功能的常温空分变压吸附制氮系统，属于工业气体领域。
技术介绍
变压吸附基本原理是利用吸附剂对吸附质在不同压力下有不同的吸附容量，并且在一定压力下对被分离的气体混合物各组分又有选择吸附的特性。在吸附剂选择吸附的条件下，加压吸附除去原料气中的杂质组分，减压脱出这些杂质而使吸附剂获得再生。因此， 一般采用两个吸附塔，循环交替的变换所组合的各吸附塔压力，就可以达到连续分离气体混合物的目的。因为吸附与解吸过程是通过压力变化实现的，故该工艺称作变压吸附。为了达到氧、氮分离的目的，用于气体分离工艺的空气须经压缩和净化。所以一般的变压吸附制氮设备都要配套独立的空气压缩机和冷冻干燥机，而变压吸附的一般氮气产品压力在IMPa(表压，下同)以下，所以当最终用气端需要更高的氮气压力时，就需配套独立的氮气增压机；而独立配套的空气压缩机，冷冻干燥机和氮气增压机都有各自独立的控制系统，可以分别启停，这样就增加了整套制氮设备的操作步骤和流程；同时各自独立的控制系统拥有各自的报警系统，一旦设备出现故障只有到现场逐个检查和处理，不易集中监测和处理。现有的常温空分变压吸附制氮装置及其生产过程如图1示，它存在的缺陷如下1.设备的启动流程如下a.启动冷冻干燥机，待冷冻干燥机的露点温度下降到要求的值以下时，具备启动空气压缩机的条件，而露点温度的下降时间取决于环境温度，如果环境温度过高，露点下降的时间往往超过半个小时；b.启动空气压缩机，待空气管路和储罐的压力达到设定值以上，具备启动制氮机的条件；c.启动制氮机，待氮气的性能参数，包括氮气流量、压力和氮气纯度达标以后，具备启动氮气增压机的条件，而氮气性能达标，一般根据产品氮气的纯度不同，时间在几个钟到半个小时不等；e.启动氮气增压机，使最终氮气压力达到用户需求的条件。参见附图2、图3的手动启动或停机过程的逻辑关系图。综上所述，1.设备整体启动到运行时间大概需要几十分钟到1个小时左右。而以往的设备都是必须依靠四个单元设备的单体操作，逐一人为启动或停止，需要操作人员一直坚守在现场，不仅耗时较长，同时也存在误操作的可能性；2.设备中任一单元出现故障报警，都只能到现场才能发现并查看解决，且不能自动切换到其他备用机，而必须人为地启动运行备用机。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种具有集成化自动控制功能的常温空分变压吸附制氮系统，该制氮系统能克服现有控制系统中存在的缺陷，尤其在没有足够的操作人员的情况下，简化了设备的操作启停流程，并能实时监控设备的运行报警状态，且在设备出现故障时能自动切换到备机使用，实现了远程自动监控的目的。本技术的目的通过下述技术方案实现具有集成化自动控制功能的常温空分变压吸附制氮系统，包括制氮设备，所述制氮设备连接有控制箱。所述控制箱内设置有总PLC控制器，所述总PLC控制器与制氮设备连接。所述制氮设备包括依次连接的空气压缩机、冷冻干燥机、制氮机和氮气增压机，所述空气压缩机、冷冻干燥机、制氮机、氮气增压机均分别连接有分PLC控制器；所述分PLC控制器均与总PLC控制器连接。所述总PLC控制器连接有一键启停开关，所述一键启停开关设置在控制箱内。综上所述，本技术的有益效果是1.利用并激活了空压机、冷冻干燥机、制氮机和氮气增压机自带的远程控制功能， 无需对以上各个单元进行控制系统的改造；2.减少了设备的操作环节，实现远程“一键启停”，节约了时间和人力；3.稳固可靠的PLC控制模块可以确保控制系统的稳定性和准确性，提供准确的设备运行信息，并进行及时准确的报警信息，确保设备可以无人值守，提高设备发现故障和处理故障的效率；4.本技术通过PLC控制系统和DCS集散控制系统的连锁，将所有控制信号上传至更高一级的DCS集散控制系统，尤其在某些大型工厂或者油气田野外作业等特定的应用场合，克服了现有技术中存在的缺陷，有效地实现了设备的远程自动控制，具有很高的实用价值。附图说明图1是现有技术的系统图；图2为现有技术的启动控制系统逻辑图；图3为现有技术的停机控制系统逻辑图；图4为本技术的系统图；图5为本技术的开启控制系统逻辑图；图6为本技术的停机控制系统逻辑图。附图中标记及相应的零部件名称1 一空气压缩机；2—冷冻干燥机；3—制氮机； 4一氮气增压机；5—总PLC控制器；6—分PLC控制器；7—一键启停开关。具体实施方式下面结合实施例及附图，对本技术作进一步的详细说明，但本技术的实施方式不仅限于此。实施例如图4、图5、图6所示，具有集成化自动控制功能的常温空分变压吸附制氮系统， 包括制氮设备，所述制氮设备连接有控制箱。所述控制箱内设置有总PLC控制器5，所述总PLC控制器5与制氮设备连接。所述制氮设备包括依次连接的空气压缩机1、冷冻干燥机2、制氮机3和氮气增压机4，所述空气压缩机1、冷冻干燥机2、制氮机3、氮气增压机4均分别连接有分PLC控制器6 ；所述分PLC控制器6均与总PLC控制器5连接。所述制氮设备与总PLC控制器5之间均设置有分PLC控制器6。分PLC控制器6 分别对各个部件进行具体的控制。当有两套设备作为一开一备同时使用时，该控制系统可以根据后端客户端对气体性能的需求以及单一设备的工作状态做到两套或多套设备的互为自动备用。所述总PLC控制器5连接有一键启停开关7，所述一键启停开关7设置在控制箱内。通过一键启停开关7能够快速控制整个系统的开机停机。常温空分变压吸附制氮设备一般包括空气压缩机1、冷冻干燥机2、制氮机3和氮气增压机4等四个单元，每一个单元都拥有独立的控制系统，而增加一只装有总PLC控制器5的控制箱，将以上四个单元的控制信号进行连接、编程和连锁控制，实现“一键启停”，即触发设备启停按钮后，空气压缩机1、冷冻干燥机2、制氮机3和氮气增压机4将根据总PLC控制器5定制的时序和控制逻辑逐步自动启动和停机，极大简化了系统操作流程。本技术的常温空分变压吸附制氮装置的控制流程逻辑为当远程DCS系统执行远程“一键启停”命令后，总PLC控制器5得到远程“ 一键启停”指令，分PLC控制器6输出指令首先自动远程启动冷冻干燥机2，冷冻干燥机2的露点信号反馈回总PLC控制器5进行检测；当检测到冷冻干燥机2运行正常，且露点温度低于规定值后，分PLC控制器6输出指令其次自动远程启动空气压缩机1，空气压缩机1出口的仪表空气压力信号反馈回总PLC控制器5进行检测；当检测到空气压缩机1运行正常，且仪表空气压力高于设定值后，分PLC控制器6输出指令自动远程启动制氮机3。当制氮机3的运行状态和氮气各个性能参数信号反馈回总PLC控制器5，并当检测到制氮机3运行正常，且各项氮气参数性能指标达标以后，分PLC控制器6输出指令最后自动远程启动氮气增压机 4，氮气增压机4出口的压力信号反馈回总PLC控制器5进行检测。当检测到氮气增压机4 出口压力达标后，自动将最终产品氮气输送到最终用气点。当远程DCS系统执行远程“一键停机”命令后，总PLC控制器5得到远程“一键停机”指令，PLC输出指令首先自动远程停止氮气增压机4 ；当检测到氮气增压机4已经处于停机状态，总PLC控制器5延时一分钟输出指令其次本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张成，刘阶，李永春，熊红星，
申请(专利权)人：西梅卡亚洲气体系统成都有限公司，
类型：实用新型
国别省市：