專(zhuān)利名稱(chēng)：帶有過(guò)程自適應(yīng)節(jié)能控制功能的管道干燥設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種具有自動(dòng)調(diào)控功能的管道干燥設(shè)備，屬于一種吸附再生干燥設(shè)備。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著PSA空分與凈化技術(shù)的快速發(fā)展和空分與凈化設(shè)備的普遍應(yīng)用，成 品氣單產(chǎn)綜合能耗已成為評(píng)價(jià)產(chǎn)品性能的重要參數(shù)，在保證成品氣質(zhì)量穩(wěn)定的同時(shí)，最大 限度降低能耗，已成為PSA空分與凈化技術(shù)的發(fā)展方向和最求的目標(biāo)。從凈化技術(shù)原理和 實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)得知，影響產(chǎn)品性能和單位能耗的主要因素是分子篩的動(dòng)態(tài)吸附量，再生效率，設(shè) 備結(jié)構(gòu)和管路設(shè)計(jì)以及設(shè)備負(fù)載。吸附劑的動(dòng)態(tài)吸附量主要取決于吸附劑床層高度，吸附 溫度，原料氣濕度，工作壓力和氣體流速等環(huán)境因素。吸附再生程度主要取決于再生氣體溫 度和干燥度等因素。設(shè)備負(fù)載取決于用戶(hù)需氣量。顯然，上述這些參數(shù)都是具有時(shí)變性和 隨機(jī)性的動(dòng)態(tài)變量，由于工作塔體積大，許多參數(shù)都具有較大的遲滯性，相互之間存在著互 相耦合依賴(lài)關(guān)系。而目前普遍采用的變壓吸附常規(guī)控制法，PSA工藝過(guò)程中吸附，均壓和再 生等時(shí)間參數(shù)是人工事先預(yù)置的，動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢，達(dá)不到既要連續(xù)產(chǎn)出高質(zhì)量氣體又節(jié)約能 源的目的。比如，在低負(fù)載工況下，用戶(hù)需氣量降低了，設(shè)備的再生氣量并沒(méi)有改變，而控制 器無(wú)法自動(dòng)寬量程匹配調(diào)節(jié)，浪費(fèi)了能源。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，而提供一種采用過(guò)程自適應(yīng)控制 法，實(shí)現(xiàn)了在保證高質(zhì)量氣體穩(wěn)定供應(yīng)下，使單位再生氣消耗更低，降低能耗的帶有過(guò)程自 適應(yīng)節(jié)能控制功能的管道干燥設(shè)備。本發(fā)明的目的是通過(guò)如下技術(shù)方案來(lái)完成的，它主要包括有兩個(gè)由多組管路和控 制閥門(mén)相接在一起、可切換并互為干燥和再生的吸附塔，所述的多組管路上設(shè)置有多個(gè)、至 少包括壓力、溫度、流量傳感器，并且所述的傳感器與主要由單片機(jī)構(gòu)成的、內(nèi)置有數(shù)據(jù)庫(kù) 和規(guī)則庫(kù)的PLC相連，所述的PLC與分別與分別控制各管路的控制閥門(mén)相連接。所述的流量傳感器為一流量計(jì)，所述的壓力傳感器為一壓力變送器，還包括有一 露點(diǎn)儀，所述的流量計(jì)、壓力變送器、露點(diǎn)儀以及溫度傳感器布置在各自的管路中在線(xiàn)采集 運(yùn)行中的狀態(tài)，并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)傳送至相連的PLC中。本發(fā)明采用過(guò)程自適應(yīng)控制法，實(shí)現(xiàn)了在保證高質(zhì)量氣體穩(wěn)定供應(yīng)下，使單位再 生氣的消耗更低，能耗降低；特別是在低負(fù)載工況時(shí)，用戶(hù)需氣量減小時(shí)，該控制方法能優(yōu) 化系統(tǒng)的吞吐量，自動(dòng)延長(zhǎng)吸附塔工作時(shí)間，同時(shí)停止再生塔再生，使設(shè)備在低功能耗運(yùn) 行，因此最大限度的降低了再生能耗。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明所述的電器原理結(jié)構(gòu)圖。圖3是本發(fā)明的控制原理框圖。圖4是本發(fā)明的所述的自動(dòng)調(diào)整范圍示意圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)的介紹本發(fā)明主要包括有兩個(gè)由多組管路和控制閥門(mén)相接在一起、可切換并互為干燥和再生的吸附塔A、B，所述的多組管路上設(shè)置有多 個(gè)、至少包括壓力、溫度、流量傳感器，并且所述的傳感器與主要由單片機(jī)構(gòu)成的、內(nèi)置有數(shù) 據(jù)庫(kù)和規(guī)則庫(kù)的PLC相連，所述的PLC與分別與分別控制各管路的控制閥門(mén)相連接。所述的流量傳感器為一流量計(jì)，所述的壓力傳感器為一壓力變送器，還包括有一 露點(diǎn)儀，所述的流量計(jì)、壓力變送器、露點(diǎn)儀以及溫度傳感器布置在各自的管路中在線(xiàn)采集 運(yùn)行中的狀態(tài)，并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)傳送至相連的PLC中。圖1所示，從管道干燥器11相應(yīng)的管路段采集信息如壓力，溫度，流量等傳送到 PLC進(jìn)行處理，經(jīng)數(shù)據(jù)庫(kù)和規(guī)則庫(kù)推理出并發(fā)出相應(yīng)的指令，控制電磁閥的動(dòng)作，再經(jīng)電磁 閥控制相應(yīng)閥門(mén)的開(kāi)或關(guān)，來(lái)完成設(shè)備自動(dòng)調(diào)節(jié)，使管道干燥設(shè)備具有了過(guò)程自適應(yīng)的功 能，是一種節(jié)能的設(shè)備。如當(dāng)設(shè)備低負(fù)載運(yùn)行時(shí)，則需調(diào)小再生氣氣量，在常規(guī)設(shè)備中則需 人為的去調(diào)節(jié)手動(dòng)閥，同時(shí)也不能準(zhǔn)確的調(diào)到合理的需氣量，而有了過(guò)程自適應(yīng)裝置，設(shè)備 在再生管路中增加一氣動(dòng)閥(CV-07)(或自動(dòng)流量調(diào)節(jié)閥)即可根據(jù)設(shè)備負(fù)載情況進(jìn)行調(diào) 整，控制氣動(dòng)閥(CV-07)開(kāi)啟或關(guān)閉的時(shí)間，間接的來(lái)控制設(shè)備再生所需的的氣體。圖2所示，有如下標(biāo)示1.空氣開(kāi)關(guān)2.保險(xiǎn)絲 3.電磁閥 4.單片機(jī) 5.顯 示屏6.流量計(jì)7.露點(diǎn)儀8.壓力變送器9.溫度傳感器10.操作面板。設(shè)備運(yùn)行時(shí)，由流量計(jì)6、露點(diǎn)儀7、壓力變送器8、溫度傳感器9在線(xiàn)采集運(yùn)行中的 狀況，并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)傳送到單片機(jī)進(jìn)行處理，有單片機(jī)中的數(shù)據(jù)庫(kù)和規(guī)則庫(kù)中已儲(chǔ)存的 數(shù)據(jù)進(jìn)行推理，做出相應(yīng)的控制命令，把信號(hào)傳送到相應(yīng)的電磁閥，使其做出動(dòng)作，控制對(duì) 應(yīng)的氣動(dòng)閥的開(kāi)或關(guān)，從而使設(shè)備處于實(shí)時(shí)監(jiān)控的狀態(tài)，并有效的調(diào)節(jié)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，達(dá) 到了設(shè)備自適應(yīng)節(jié)能控制，能連續(xù)產(chǎn)出高質(zhì)量氣體的同時(shí)又達(dá)到節(jié)省能源的目的。本發(fā)明屏棄了常規(guī)的“循環(huán)周期運(yùn)行機(jī)制”，采用依據(jù)成品氣質(zhì)量參數(shù)控制的“分 區(qū)時(shí)段運(yùn)行機(jī)制”。管道干燥設(shè)備設(shè)備通常配備兩個(gè)以上的吸附塔，工作中每個(gè)塔分別處于 干燥，再生和均壓階段，每個(gè)塔不同狀況下的工作時(shí)間既獨(dú)立又互相關(guān)聯(lián)。我們可以把這種 依賴(lài)關(guān)系形象的表達(dá)為一種函數(shù)關(guān)系，即TRUN = f (Qi, T se t)式中，TRUN為某個(gè)反應(yīng)塔實(shí)際運(yùn)行時(shí)段Qi為成品氣質(zhì)量參數(shù)，主要有成品氣露 點(diǎn)溫度，純度，壓力和流量等；T se t為操作人員設(shè)置的時(shí)段值，一般情況f(Qi，T se t)數(shù) 字表達(dá)式相當(dāng)復(fù)雜，所以在實(shí)際工作中把它離散化處理，成為表格控制函數(shù)。本發(fā)明所述的控制法(器)實(shí)質(zhì)是基于人們對(duì)受控對(duì)象和控制規(guī)律的各種知識(shí)進(jìn) 行智能化設(shè)計(jì)。通過(guò)綜合利用開(kāi)關(guān)控制和模糊控制的特點(diǎn)，在線(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)各種體統(tǒng)質(zhì)量參 數(shù)，并根據(jù)系統(tǒng)調(diào)節(jié)過(guò)程中偏差大小和變化趨勢(shì)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，使控制器具有較強(qiáng)的自適 應(yīng)能力，獲得了較好的動(dòng)靜態(tài)性能；控制框圖見(jiàn)圖3所示。本發(fā)明所述數(shù)據(jù)庫(kù)中儲(chǔ)存的內(nèi)容有用戶(hù)設(shè)置的系統(tǒng)性能指標(biāo)，系統(tǒng)限定參數(shù)(偏差范圍，上下限值等)控制器調(diào)節(jié)規(guī)則的初始值，實(shí)際輸入，輸出數(shù)據(jù)及歷史數(shù)據(jù)。規(guī)則 庫(kù)中儲(chǔ)存兩類(lèi)內(nèi)容第一，為了延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命和系統(tǒng)運(yùn)行均衡性，根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出 的規(guī)則，(1)氣體反應(yīng)塔吸附時(shí)段不得超過(guò)最長(zhǎng)允許時(shí)間，否則轉(zhuǎn)塔；(2)對(duì)某一反應(yīng)塔的 運(yùn)行時(shí)段作單向性(延長(zhǎng))或縮短)調(diào)整；(設(shè)備從允許的最短時(shí)段開(kāi)始運(yùn)行，以便在逐步 調(diào)整中較快到達(dá)最佳運(yùn)行狀態(tài)。第二，設(shè)計(jì)者建立的一套適合于步同情況的控制規(guī)則，主要 是根據(jù)系統(tǒng)輸出與設(shè)定值的偏差范圍，如何對(duì)控制參數(shù)進(jìn)行合適的選擇與調(diào)節(jié)。以成品氣 露點(diǎn)溫度為例，其余類(lèi)推。設(shè)定露點(diǎn)溫度額度值問(wèn)tsdew，溫度度為2°C，即要求成品氣露點(diǎn) 溫度tdew自動(dòng)調(diào)整在設(shè)定值tsdew和tdew-2°C范圍內(nèi)，見(jiàn)圖4所示。系統(tǒng)分三種情況對(duì)控 制參數(shù)進(jìn)行調(diào)整
(1)當(dāng)tdew彡tsdew,即成品氣露點(diǎn)達(dá)不到設(shè)定要求時(shí)，系統(tǒng)各工作時(shí)段時(shí)間按比 例減少，提高系統(tǒng)響應(yīng)速度。(2)當(dāng)tsdew > tdew彡(tsdew-2°C )時(shí)，系統(tǒng)維持當(dāng)前各時(shí)段時(shí)間不變，穩(wěn)定系 統(tǒng)狀態(tài)。(3)當(dāng)tsdew < tsdeW-2°C時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)延長(zhǎng)吸附塔在線(xiàn)時(shí)間，停止再生塔再生 (和加熱)時(shí)間，系統(tǒng)進(jìn)入節(jié)能運(yùn)行狀態(tài)。
權(quán)利要求
一種帶有過(guò)程自適應(yīng)節(jié)能控制功能的管道干燥設(shè)備，它主要包括有兩個(gè)由多組管路和控制閥門(mén)相接在一起、可切換并互為干燥和再生的吸附塔，其特征在于所述的多組管路上設(shè)置有多個(gè)、至少包括壓力、溫度、流量傳感器，并且所述的傳感器與主要由單片機(jī)構(gòu)成的、內(nèi)置有數(shù)據(jù)庫(kù)和規(guī)則庫(kù)的PLC相連，所述的PLC與分別與分別控制各管路的控制閥門(mén)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有過(guò)程自適應(yīng)節(jié)能控制功能的管道干燥設(shè)備，其特征在于 所述的流量傳感器為一流量計(jì)，所述的壓力傳感器為一壓力變送器，還包括有一露點(diǎn)儀，所 述的流量計(jì)、壓力變送器、露點(diǎn)儀以及溫度傳感器布置在各自的、在線(xiàn)采集運(yùn)行中的狀態(tài)并 轉(zhuǎn)化為電信號(hào)傳送至相連PLC中的管路中。
全文摘要
一種帶有過(guò)程自適應(yīng)節(jié)能控制功能的管道干燥設(shè)備，它主要包括有兩個(gè)由多組管路和控制閥門(mén)相接在一起、可切換并互為干燥和再生的吸附塔，所述的多組管路上設(shè)置有多個(gè)、至少包括壓力、溫度、流量傳感器，并且所述的傳感器與主要由單片機(jī)構(gòu)成的、內(nèi)置有數(shù)據(jù)庫(kù)和規(guī)則庫(kù)的PLC相連，所述的PLC與分別與分別控制各管路的控制閥門(mén)相連接；所述的流量傳感器為一流量計(jì)，所述的壓力傳感器為一壓力變送器，還包括有一露點(diǎn)儀，所述的流量計(jì)、壓力變送器、露點(diǎn)儀以及溫度傳感器布置在各自的管路中在線(xiàn)采集運(yùn)行中的狀態(tài)，并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)傳送至相連的PLC中；它實(shí)現(xiàn)了在保證高質(zhì)量氣體穩(wěn)定供應(yīng)下，使單位再生氣的消耗更低，能耗降低；特別是在低負(fù)載工況時(shí)，用戶(hù)需氣量減小時(shí)，該控制方法能優(yōu)化系統(tǒng)的吞吐量，自動(dòng)延長(zhǎng)吸附塔工作時(shí)間，同時(shí)停止再生塔再生，使設(shè)備在低功能耗運(yùn)行，最大限度地降低了再生能耗。
文檔編號(hào)B01D53/047GK101804284SQ20091015587
公開(kāi)日2010年8月18日 申請(qǐng)日期2009年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月28日
發(fā)明者彭正惠 申請(qǐng)人:杭州博大凈化設(shè)備有限公司