一种换热器阀门自动控制装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型实施例公开了一种换热器阀门自动控制装置,包括主管道、主管道调节阀、进口支管道、支管道调节阀、流量监控器、排气口和控制器。主管道调节阀设置于主管道上,用于调节主管道流量;进口支管道一端与主管道相连,支管道另一端与换热器进口相连;支管道调节阀设置于进口支管道上,用于调节进口支管道流量;流量监控器设置于主管道调节阀上;排气口位于主管道空气进口处,用于将来自分子筛的空气排出至大气中。主管道调节阀的设置,可以使进入主换热器主管道的空气均匀导入各进口支管道中,确保主管道及进口支管道的流量平稳到达设定的流量,以避免由于支管道调节阀开启的时间差导致的各换热器过冷及偏流情况的发生。
【专利说明】
一种换热器阀门自动控制装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及自动化控制技术领域,特别是涉及一种换热器阀门自动控制装置。
【背景技术】
[0002]制氧过程中,空气经空压机压缩,在预冷系统的空冷塔冷却后,进入分子筛净除水分、二氧化碳、乙炔等碳氢化合物,而后进入换热器。经分子筛净化的空气在主换热器中与低温产品进行对流热交换而冷却至接近于对应压力下的饱和温度后,再进入下塔参与精馏。主换热器的热端是氮气和空气,冷端主要是来自空分塔下塔的低温氮气和来自后备系统的液氧、液氩产品。
[0003]经分子筛净化的空气在满足对流换热通气条件后,进入分子筛后主换热器主管道进行对流热交换。主换热器主管道分出四条碳钢支管,每条管道上各有一个控制阀门,每个控制阀门控制各换热器进口空气流量。空气经过各支管后,工作人员根据实际各换热器出口温度,分别调节四条碳钢支管上的控制阀门,使各换热器出口温度维持在特定温度。
[0004]当监测站监测到经分子筛净化的空气在满足对流换热通气条件后,操作人员需要同时将四条碳钢支管上的控制阀门缓慢打开,使支管道流量缓慢上升。人工控制四条碳钢支管上的控制阀门开启会存在一定的时间差,时间差的存在易造成四条碳钢支管空气流量不同,从而导致各换热器过冷及偏流,影响主换热器换热效率。在制氧过程关闭后,操作人员需要同时将四条碳钢支管上的控制阀门关闭,如果有一路阀门没有及时关闭,低温液体会倒流进入碳钢管道,造成管道爆裂,弓I发安全事故。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型提供了一种换热器阀门自动控制装置,以解决现有技术中分子筛后主换热器四条碳钢支管空气流量不同,导致各换热器过冷及偏流,影响主换热器换热效率的问题。
[0006]为了解决上述技术问题,本实用新型公开了如下技术方案:
[0007]—种换热器阀门自动控制装置,包括主管道、主管道调节阀、进口支管道、支管道调节阀、流量监控器、排气口和控制器,其中,
[0008]主管道调节阀设置于主管道上,主管道调节阀用于调节主管道流量;
[0009]进口支管道一端与主管道相连,进口支管道另一端与换热器进口相连;
[0010]支管道调节阀设置于进口支管道上,进口支管道调节阀用于调节进口支管道流量;
[0011]流量监控器设置于主管道调节阀上,流量监控器用于监测主管道流量;
[0012]控制器分别与监测器、排气口、主管道调节阀、支管道调节阀和流量监控器电连接;
[0013]排气口位于主管道空气进口处,用于将来自分子筛的空气排出至大气中。
[0014]优选的,换热器阀门自动控制装置还包括监测器,监测器位于主管道空气进口处,用于监测来自分子筛的空气中特定气体含量。
[0015]优选的,主管道调节阀与支管道调节阀联锁。
[0016]优选的,换热器阀门自动控制装置还包括温度传感器和出口支管道,其中,出口支管道与换热器出口相连;温度传感器设置于出口支管道上靠近换热器出口的一端,温度传感器用于监测换热器出口温度;控制器与温度传感器电连接。
[0017]由以上技术方案可见,本实用新型提供的一种换热器阀门自动控制装置,包括主管道、主管道调节阀、进□支管道、支管道调节阀、流量监控器、排气□和控制器。主管道调节阀设置于主管道上,主管道调节阀用于调节主管道流量;进口支管道一端与主管道相连,支管道另一端与换热器进口相连;支管道调节阀设置于进口支管道上,进口支管道调节阀用于调节进口支管道流量;流量监控器设置于主管道调节阀上,流量监控器用于监测主管道流量;控制器分别与监测器、排气口、主管道调节阀、支管道调节阀和流量监控器电连接;排气口位于主管道空气进口处,用于将来自分子筛的空气排出至大气中。主管道调节阀的设置,可以使进入主换热器主管道的空气均匀导入各进口支管道中,确保主管道及进口支管道的流量平稳到达设定的流量,以避免由于支管道调节阀开启的时间差导致的各换热器过冷及偏流情况的发生。
【附图说明】
[0018]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,对于本领域普通技术人员而言,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1为本实用新型实施例提供的一种换热器阀门自动控制装置的阀门布置图;
[0020]图2为本实用新型实施例提供的一种换热器阀门自动控制方法的流程示意图;
[0021]图3为本实用新型实施例提供的判断来自分子筛的空气是否满足通气条件方法的流程示意图;
[0022]图4为本实用新型实施例提供的通过PID控制主管道调节阀开度在预设参数下缓慢增大方法的流程示意图;
[0023]图示说明:
[0024]FIQ-主管道,P-流量监控器,YV-主管道调节阀。
【具体实施方式】
[0025]为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案,下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本实用新型保护的范围。
[0026]图1为本实用新型实施例提供的一种换热器阀门自动控制装置的阀门布置图,由图1可见,换热器阀门自动控制装置包括主管道FIQ、主管道调节阀FIQ、进口支管道、支管道调节阀、流量监控器P、排气口和控制器。主管道调节阀YV设置于主管道FIQ上,主管道调节阀YV用于调节主管道FIQ流量。进口支管道一端与主管道相连。本实施例中,进口支管道有4支。支管道另一端与换热器进口相连;支管道调节阀设置于进口支管道上,本实施例中,支管道调节阀有4个,分别为V1、V2、V3和V4,分别设置于4支进口支管道上,支管道调节阀用于调节进口支管道流量。流量监控器P设置于主管道调节阀YV上,流量监控器P用于监测主管道FIQ流量;控制器分别与监测器、排气口、主管道调节阀YV、支管道调节阀和流量监控器P电连接;排气口位于主管道FIQ空气进口处,用于将来自分子筛的空气排出至大气中。
[0027]制氧机组中控制器为Siemens 400控制系统,主管道调节阀YV包括Samson 3730-3阀门定位器,主管道调节阀YV显示调节画面增加至WINCC监控画面上。
[0028]换热器阀门自动控制装置还包括监测器,监测器位于所述主管道FIQ空气进口处,用于监测来自分子筛的空气中特定气体含量。监测器监测来自分子筛的空气中特定气体含量,并将检测到的所述特定气体含量信号传输至控制器;本实施例中,特定气体为二氧化碳气体。
[0029]本实用新型提供的另一个实施例中,主管道调节阀FIQ与支管道调节阀联锁,以实现来自分子筛的空气不满足通气条件,主管道调节阀YV与支管道阀门及主管道调节阀YV上的电磁阀同时联锁关闭。
[0030]换热器阀门自动控制装置还包括温度传感器。
[0031]本实施例中,温度传感器有4个,分别为TI 1、TI2、TI3和TI4,分别设置于4支出口支管道上。出口支管道与换热器出口相连;温度传感器设置于出口支管道上靠近换热器出口的一端,温度传感器用于监测换热器出口温度;控制器与温度传感器电连接。
[0032]图2为本实用新型实施例提供的一种换热器阀门自动控制方法的流程示意图,由图2可见,本实用新型提供的一种换热器阀门自动控制方法包括以下步骤:
[0033]制氧机组开机前,确认空压系统启动正常、净化系统、预冷系统投入正常。
[0034]SlOl:判断来自分子筛的空气是否满足通气条件;
[0035]制氧机组开启后,空气经分子筛净化,空气中的二氧化碳、碳氢化合物和水分被吸附。若来自分子筛的空气中的二氧化碳含量过大,自分子筛的空气向换热器导通时会造成一定程度的危险。因此在向换热器输送来自分子筛的空气之前,应判断来自分子筛的空气是否满足通气条件。
[0036]S102:如果来自分子筛的空气满足通气条件,则开启设置于进口支管道上的支管道调节阀至开度相同;
[0037]控制器控制支管道阀门V1、V2、V3、V4全开,具体方式为:设定变量QKI为控制器中监测到的Vl、V2、V3、V4信号,将QKl联接到PID功能块的使能引脚ΕΝ,控制器通过PID控制支管道阀门Vl、V2、V3、V4开闭。本实施例中,如果来自分子筛的空气满足通气条件,则将支管道调节阀的开度调节至最大。
[0038]支管道调节阀先于主管道调节阀YV开启,可以保证来自主管道的空气进入进口支管道时,进口支管道的流量保持一致平稳上升,而避免各支管道调节调节时间差导致的各进口支管道发生偏流。
[0039]S103:通过PID控制设置于主管道FIQ上的主管道调节阀YV开度在预设参数下缓慢增大;
[0040]S104:判断主管道FIQ流量是否等于主管流量阈值;
[0041]本实施例中,主管道FIQ流量阈值为105 000m3/h,控制器中给定值SP_INT设置为105000,过程输入变量PV_IN联接主管道FIQ流量模拟量,主管道FIQ流量从O上升至105OOOm3A的时间约为1分钟。
[0042]S105:如果主管道FIQ流量等于主管流量阈值,则维持主管道调节阀YV开度不变;
[0043]S106:如果主管道FIQ流量不等于主管流量阈值,则根据主管道FIQ流量和主管流量阈值的差值调节主管道调节阀YV开度,直至主管道FIQ流量等于主管流量阈值。主管道调节阀YV开度由PID控制调节。
[0044]S107:如果来自分子筛的空气不满足通气条件,则将来自分子筛的空气通过排气口排出至大气中。
[0045]图3为本实用新型实施例提供的判断来自分子筛的空气是否满足通气条件方法的流程示意图,由图3可知,判断来自分子筛的空气是否满足通气条件的方法为:
[0046]S201:监测器监测来自分子筛的空气中特定气体含量,并将检测到的特定气体含量信号传输至控制器;本实施例中,特定气体为二氧化碳气体。应当指出的是,本实用新型中的特定气体也可以是来自分子筛的空气中其他气体成分,如氮气、水蒸气等其他气体的含量,其均应落在本实用新型的保护范围之内。
[0047]S202:控制器判断来自分子筛的空气中特定气体含量是否超过特定气体含量阈值;本实施例中,特定气体含量阈值为二氧化碳气体含量为3PPm。
[0048]S203:如果特定气体含量达到特定气体含量阈值,则来自分子筛的空气满足通气条件,执行步骤S102。
[0049]S204:如果特定气体含量未达到特定气体含量阈值,则来自分子筛的空气不满足通气条件,执行步骤S107。
[0050]图4为通过PID控制主管道调节阀开度在预设参数下缓慢增大方法的流程示意图。由图4可知,控制主管道调节阀开度以预设参数下缓慢增方法包括:
[0051]S301:获取预设参数,预设参数为使PID控制阀门开度缓慢增大的比例参数、积分参数和微分参数;
[0052]控制器获取预设参数初始输入量:比例参数K、积分参数1、微分参数D,本实施例中,K = 1.5,I = 15,D = 1.2;
[0053]S302:将比例参数、积分参数和微分参数数据进行PID运算处理,得到PID运算结果;
[0054]S303:将PID运算结果作为控制信号发送至主管道调节阀YV;
[0055]S304:主管道调节阀YV接收控制信号,并根据控制信号调节开度。主管道调节阀YV接收控制信号并进行同步动作,即主管道调节阀YV开度缓慢增加。
[0056]本实用新型提供的另一个实施例中,如果来自分子筛的空气不满足通气条件,主管道调节阀YV与支管道阀门及主管道调节阀YV上的电磁阀同时联锁关闭。阀门联锁关闭后,主换热器温度降至-100°C运行。主管道调节阀YV参与空压机综合放空信号ACFK联锁,ACFK信号与主管道调节阀YV的PID功能块的LMN_SEL引脚相接,控制器通过LMN_TRK引脚设置PID输出值为O。调节联锁功能在Siemens 400控制系统中通过PCS7编程软件利用CFC编程实现。
[0057]换热器阀门自动控制方法还包括以下步骤:
[0058]主管道FIQ流量达到主管流量阈值105000m3/h后,温度传感器T1、T2、T3和T4获取换热器出口温度,并将换热器出口温度信号传输至控制器。控制器接收换热器出口温度信号,判断换热器出口温度是否达到预设温度范围:10°C-12°C。如果换热器出口温度大于预设温度范围,则减小支管道调节阀开度,直至支管道换热器出口温度达到预设温度;如果换热器出口温度小于预设温度范围,则增大支管道调节阀开度,直至支管道换热器出口温度达到预设温度。
[0059]通过主管道调节阀的设置,可以使进入主换热器主管道的空气均匀导入各进口支管道中,确保主管道及进口支管道的流量平稳到达设定的流量,以避免由于支管道调节阀开启的时间差导致的各换热器过冷及偏流情况的发生。
[0060]需要说明的是,在本文中,诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0061]以上仅是本实用新型的【具体实施方式】,使本领域技术人员能够理解或实现本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
[0062]以上仅是本实用新型的【具体实施方式】,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种换热器阀门自动控制装置,其特征在于,包括主管道(FIQ)、主管道调节阀(YV)、进口支管道、支管道调节阀、流量监控器(P)、排气口和控制器,其中, 所述主管道调节阀(YV)设置于所述主管道(FIQ)上,所述主管道调节阀(YV)用于调节所述主管道(FIQ)流量; 所述进口支管道一端与所述主管道(FIQ)相连,所述进口支管道另一端与换热器进口相连; 所述支管道调节阀设置于所述进口支管道上,所述支管道调节阀用于调节所述进口支管道流量; 所述流量监控器(P)设置于所述主管道调节阀(YV)上,所述流量监控器(P)用于监测所述主管道(FIQ)流量; 所述控制器分别与所述排气口、所述主管道调节阀(YV)、所述支管道调节阀和所述流量监控器(P)电连接; 所述排气口位于所述主管道(FIQ)空气进口处,用于将来自分子筛的空气排出至大气中。2.根据权利要求1所述的换热器阀门自动控制装置,其特征在于,所述换热器阀门自动控制装置还包括监测器,所述监测器位于所述主管道(FIQ)空气进口处,用于监测来自分子筛的空气中特定气体含量。3.根据权利要求1所述的换热器阀门自动控制装置,其特征在于,所述主管道调节阀(YV)与所述支管道调节阀联锁。4.根据权利要求1所述的换热器阀门自动控制装置,其特征在于,所述换热器阀门自动控制装置还包括温度传感器和出口支管道,其中, 所述出口支管道与所述换热器出口相连; 所述温度传感器设置于所述出口支管道上靠近所述换热器出口的一端,所述温度传感器用于监测所述换热器出口温度; 所述控制器与所述温度传感器电连接。
【文档编号】F28F27/00GK205618777SQ201620422222
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年5月10日
【发明人】杨锦华, 赵云, 杨中国, 李彦芹, 马春霞, 李志刚, 赵金凤, 王辉, 邢纹娜, 张纪康, 向兆永, 吴秀芹, 袁蓉, 李红, 张燕, 张国华, 赵洁, 李学波, 戴军, 王利昌
【申请人】莱芜钢铁集团电子有限公司