一种双膜气柜安全控制系统的制作方法

本实用新型涉及沼气厌氧发酵领域，尤其涉及一种双膜气柜安全控制系统。

背景技术：

在化石能源减少，新能源以及生物质可循环再生能源迅速崛起的今天；利用畜禽粪便、农业废弃物再造可持续发展、可循环利用制沼气的行业迅速崛起。在沼气制作过程中需要对产生的气体(沼气)进行储存处理，目前常见的储存方式是利用双膜柔性气柜进行暂时储存或者进行缓存处理，一般建设储气容积从50立方到1万立方米不等。双膜柔性储气柜顾名思义就是两层储存空间：第一层内膜空间储存的是经过厌氧发酵产生的沼气；第二层外膜储存的是利用风机填充的空气。为了保证两层膜的恒压结构，两层膜之间会根据设计需要有一定距离的空间差。当用户在使用气体时内气囊腔体会随之下降，内气囊的管道直接连通发酵罐产气，另一单连接用户端中间不会也不能与空气相连通，如果出现空气进入就会使其成为混合气体从而有可能用气端用户会出现爆炸。

为防止气柜受到外力以及控制系统失灵出现安全事故目前工程上常用的方式控制方式有：第一：在供气风机进气口安装单向阀，单向阀有翻板式与电磁控制式，用来控制气柜增压风机进气，并保证和防止气柜回风造成气柜塌陷或者增压风机长时间运行增加耗能。风机的启停是在气柜上安装机械压力开关或者压力变送器用来控制外气柜的压力，起到高压停止低压启动。第二：在外气柜的另一端安装水封式泄压保护装置，用于保护控制超压后的安全泄放从而保护气柜不被长时间超压运行造成气柜损坏。第三：在内气柜的进气管道上安装超压水封罐，当气柜的进气量超出设定压力后沼气通过水封罐泄放到空气中，从而保护内气柜不被超压冲破。但是存在很多缺点和不足：1、双膜储气柜属于低压容器不能承受很高的压力，日常使用压力范围为：0-2KP以内，并且受到环境温度的影响很大，在炎热的夏季由于受到环境温度的影响气柜压力会随之升到，升高温度可以达到1KP甚至以上。再此情况下就会出现压力过高造成水封罐水会喷出造成长时间漏气。2、压力控制器属于压差开关类，压差开关的压力范围差很小造成风机启动频繁，极易造成增压风机频繁启动损坏。3、水封罐的使用只能用于高压泄放时使用，在使用过程中受到环境温度的影响很大。夏季，温度升高会造成水封水量的蒸发而减少，造成气柜长时间处于泄气或者内气处于柜沼气泄漏状态，后端设备无法正常工作。冬季，在寒冷的北方会造成水封结冰，结冰后将造成正压与外界无法正常泄压从而不能保护气柜的安全泄放工作。

并且，双膜柔性气柜是利用PVC材料与聚酯纤维加工而成，在技术参数里面有甲烷渗透值，膜材不同渗透率不同。无论是进口膜材还是国产膜材都有渗透性，因此甲烷分子后从内膜中渗透到内膜与外膜的空腔，致使两个夹层之间出现混合气体，一旦混合气体值达到5％则按照国家规定即为爆炸或者燃烧点，一旦遇到明火或者电器泄漏、阴雨天打雷都有可能造成安全事故的发生。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种双膜气柜安全控制系统，能全方位、实时对双膜气柜进行全方位保护，在发生危险时可以进行报警并自动开启保护控制器，从而全面保护双膜气柜在生物质燃气制作过程中安全、高效、稳定、安全的运行。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：一种双膜气柜安全控制系统，包括压力控制模块、内膜高度控制模块、甲烷浓度检测模块、PLC控制系统和物理泄压模块，所述物理泄压模块包括水封罐和机械泄压开关，所述水封罐包括内膜水封罐和外膜水封罐，分别安装在外气柜上和内气柜输气管道上，所述机械泄压开关安装在内气柜底部；所述压力控制模块分为外膜压力控制模块和内膜压力控制模块，所述内膜压力控制模块包括内膜压力传感器和内膜水封罐，所述内膜压力传感器安装在内膜水封罐上或者沼气出气管道上，所述沼气出气管道一端通过底膜与内气柜连通，另一端与用气设备连接；所述外膜压力控制模块包括外膜压力传感器、外膜水封罐和风机，所述外膜水封罐通过管道与外气柜连通，所述外膜压力传感器安装在外膜水封罐上或者外膜水封罐与外气柜连通的管道上，所述风机安装在外膜一侧的中下部；所述内膜压力传感器、外膜压力传感器、内膜水封罐和外膜水封罐分别与PLC控制系统连接，反馈其检测的压强给PLC控制系统，并且控制泄压；所述内膜高度控制模块包括安装在外气柜的外膜顶部的激光传感器和安装在内气柜的内膜顶部的高度仪，分别与PLC控制系统连接，检测内膜的高度，并将其检测结果反馈给PLC控制系统；所述甲烷浓度检测模块位于外气柜内部，并且与PLC控制系统连接，将其检测结果反馈给PLC控制系统；所述PLC控制系统根据各模块反馈的检测结果分析控制气柜外膜风机、外膜泄压、内膜泄压、辅助控制后端用气设备和废气火炬。

进一步说，所述甲烷浓度检测模块包括甲烷浓度报警仪，当内气柜的内膜甲烷渗透率超过设定报警值1％--3％时，外气柜内甲烷浓度超过超过5％时，PLC控制系统控制启动风机，让甲烷浓度降低直至降到安全值以下。

进一步说，所述甲烷浓度检测模块还设定空气自动循环功能，即使内气柜甲烷泄漏浓度没有达到报警点，也能够采用时间继电器设定风机启动，进行空气循环。

进一步说，所述PLC控制系统安装在于现场防爆箱内，配备液晶触屏，用于巡检。

进一步说，所述防爆箱内置温度传感器，防止系统过热造成故障。

进一步说，所述PLC控制系统配备数据记录仪，能够记录30天内的数据信息。

进一步说，所述水封罐包括内膜水封罐和外膜水封罐，水封罐顶部设有空气管道、进气管道和注液口，所述进气管道延伸至罐体底部，罐体内通过注液口注入液体；所述进气管道和空气管道之间设有泄压阀，与PLC控制系统连接。

进一步说，所述水封罐内的液体在冬天为防冻液。

使用时，当外膜传感器检测到外气柜的压强与设定高压点和低压点相比较， PLC控制系统控制风机的启停或泄压阀的开关；当内膜传感器检测到内气柜的压强超过设定的高压点时，PLC控制系统控制泄压阀排气或者启动废气火炬、发电机、锅炉或者其它用气设备，防止内气柜压力过大造成爆裂。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、结构简单，检修方便，采用自动检测控制与物理泄压双重保险，安全可靠；

2、该系统能全方位、实时对双膜气柜进行全方位保护，在发生危险时可以进行报警并自动开启保护控制器，从而全面保护双膜气柜在生物质燃气制作过程中安全、高效、稳定、安全的运行。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或者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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对本领域技术人员来讲，在不独处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。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型水封罐的结构试图；

图3为本实用新型外膜压力控制模块的流程示意图；

图4为本实用新型内膜压力控制模块的流程示意图；

其中，压力控制模块1、风机13、管道14、激光传感器2、底膜3、物理泄压模块5、机械泄压开关51、内膜水封罐52、外膜水封罐53、沼气出气管道54、空气管道55、进气管道56、注液口57、泄压阀58、外气柜6、内气柜7、外膜 8、内膜9。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1：

如图所示：一种双膜气柜安全控制系统，包括压力控制模块1、内膜高度控制模块、甲烷浓度检测模块、PLC控制系统和物理泄压模块5，所述物理泄压模块包括水封罐和机械泄压开关51，所述水封罐包括内膜水封罐52和外膜水封罐 53，分别安装在外气柜6上和内气柜7输气管道上，所述机械泄压开关51安装在内气柜7底部；所述压力控制模块1分为外膜压力控制模块和内膜压力控制模块，所述内膜压力控制模块包括内膜压力传感器和内膜水封罐52，所述内膜压力传感器安装在内膜水封罐52上或者沼气出气管道54上，所述沼气出气管道54一端通过底膜3与内气柜7连通，另一端与用气设备连接；所述外膜压力控制模块包括外膜压力传感器、外膜水封罐53和风机13，所述外膜水封罐53通过管道14与外气柜6连通，所述外膜压力传感器安装在外膜水封罐53上或者外膜水封罐53与外气柜6连通的管道14上，所述风机13安装在外膜8一侧的中下部；所述内膜压力传感器、外膜压力传感器、内膜水封罐52和外膜水封罐53分别与PLC控制系统连接，反馈其检测的压强给PLC控制系统，并且控制泄压；所述内膜高度控制模块包括安装在外气柜6的外膜8顶部的激光传感器2和安装在内气柜的内膜顶部的高度仪，分别与PLC控制系统连接，检测内膜9的高度，并将其检测结果反馈给PLC控制系统；所述甲烷浓度检测模块位于外气柜6内部，并且与PLC控制系统连接，将其检测结果反馈给PLC控制系统；所述PLC控制系统根据各模块反馈的检测结果分析控制气柜外膜风机13、外膜泄压、内膜泄压、辅助控制后端用气设备和废气火炬。

所述甲烷浓度检测模块包括甲烷浓度报警仪，当内气柜7的内膜甲烷渗透率超过设定报警值1％--3％时，外气柜6内甲烷浓度超过超过5％时，PLC控制系统控制启动风机13，让甲烷浓度降低直至降到安全值以下。

所述甲烷浓度检测模块还设定空气自动循环功能，即使内气柜7甲烷泄漏浓度没有达到报警点，也能够采用时间继电器设定风机13启动，进行空气循环。

所述PLC控制系统安装在于现场防爆箱内，配备液晶触屏，用于巡检。

所述防爆箱内置温度传感器，防止系统过热造成故障。

所述PLC控制系统配备数据记录仪，能够记录30天内的数据信息。

所述水封罐包括内膜水封罐52和外膜水封罐53，水封罐顶部设有空气管道 55、进气管道56和注液口57，所述进气管道56延伸至罐体底部，罐体内通过注液口57注入液体；所述进气管道56和空气管道55之间设有泄压阀58，与PLC控制系统连接。

所述水封罐内的液体在冬天为防冻液。

使用时，当外膜传感器12检测到外气柜6的压强低于设定的低压点100Pa，将信号反馈到PLC控制系统控制风机13启动，吹进空气，增加外气柜6的压强；当外膜传感器12检测到外气柜6的压强高于设定的低压点100Pa，但是低于设定的高压点1.2KPa，风机13停止转动；当外膜传感器12检测到外气柜6的压强高于设定的高压点1.2KPa，将信号反馈到PLC控制系统控制泄压阀58打开泄压；当内膜压力传感器检测到内气柜7的压强超过设定的高压点1.5或2KPa时，PLC控制系统控制泄压阀58排气或者启动废气火炬、发电机、锅炉或者其它用气设备，防止内气柜7压力过大造成爆裂。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。