空气管网系统及控制方法与流程

本发明涉及空气官网技术领域，特别涉及一种空气管网系统及控制方法。

背景技术：

仪表气体和动力气体是工业气体的主要类型，是工业设备的主要动力源之一。前者属于经过脱水处理的洁净压缩空气，为气动执行元件提供驱动气源；后者属于经过简单除杂的普通压缩空气，满足工厂一般的用气需求。作为重工业的典型代表，冶金行业需要大量使用仪表气体和动力气体，由空气管网中的供气设备为各类工业设备提供驱动气源。

随着冶金工厂规模的迅速扩大，空气管网中的供气设备装机容量迅速增加，具有大型化、智能化的发展趋势，导致事故或故障发生率率倍增。现有的空气管网无法在突发事故或故障时快速响应，容易造成气体无法正常供给，严重影响各类工业设备的正常运行与工业生产的正常进行，甚至引起人员伤亡的安全事故。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种空气管网系统及控制方法，可于突发事故或故障时快速响应，保证气体的正常供给，不受事故或故障的波动影响。

本发明提供的空气管网系统，包括：

动力气体管网，具有用于接入动力气体用户的动力用户分支；

仪表气体管网，具有用于接入仪表气体用户的仪表用户分支；

复数个空压站，任一所述空压站分别通过出站控制阀接入于所述动力气体管网及所述仪表气体管网，所述空压站具有复数个空压机组；

缓冲气体容器，储有氮气并通过氮气控制阀连接于所述仪表气体管网，当所述仪表气体管网的压力值低于临界值时，所述氮气控制阀导通以使所述缓冲气体容器的氮气流入所述仪表气体管网内。

进一步地，所述缓冲气体容器内的氮气压力值为2.5～3mpa。

进一步地，所述缓冲气体容器通过充气控制阀与氮气源管路连接。

进一步地，所述缓冲气体容器与所述仪表气体管网的连接管路中设置止回阀，所述止回阀的输入端与所述缓冲气体容器连接。

进一步地，所述氮气控制阀一端与所述缓冲气体容器连接，另一端通过一手动控制阀与所述仪表气体管网连接。

进一步地，所述氮气控制阀为自动导通而手动复位的控制阀。

进一步地，所述动力气体管网为由复数个连接管道依次首尾连接而成的环形闭合管网，任一所述空压站可通过所述环形闭合管网为任一动力气体用户输送压缩空气。

进一步地，所述仪表气体管网为由复数个连接管道依次首尾连接而成的环形闭合管网，任一所述空压站可通过所述环形闭合管网为任一仪表气体用户输送压缩空气。

进一步地，所述空压站的数量至少为三个。

进一步地，所述临界值为0.48mpa。

本发明提供的空气管网系统控制方法，应用于以上任一项所述的空气管网系统，包括：

确定发生事故/故障的空压站及该空压站中发生事故/故障的空压机组；

判断所述发生事故/故障的空压站中是否存在未发生事故和故障且保持闲置的空压机组，是则开启该空压机组，否则判断其他空压站中是否存在未发生事故和故障且保持闲置的空压机组，是则开启该空压机组，否则发出警报并导通所述氮气控制阀以使所述缓冲气体容器的氮气流入所述仪表气体管网内；

于任意时刻，当所述仪表气体管网的压力值低于临界值时，导通所述氮气控制阀以使所述缓冲气体容器的氮气流入所述仪表气体管网内；当所述仪表气体管网的压力值不低于所述临界值时，关断所述氮气控制阀。

进一步地，所述氮气控制阀自动导通而手动复位。

本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

形成独立分置的动力气体管网与仪表气体管网，于空压站中的空压机组突发事故或故障时，可依序由同一空压站中或其他空压站中闲置的空压机组快速接替故障空压机组进行供气，并由缓冲气体容器提供过渡阶段的临时气体供应而保证过渡平稳，使空气管网尤其是仪表气体管网不会发生气体供应波动及气压波动，保证工厂中各类工业设备的正常运行或于缓冲下安全关闭，具有响应迅速、过渡平稳的优点，不受事故或故障的波动影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，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相关的附图。

图1为本发明实施例1提供的空气管网系统的结构示意图。

主要元件符号说明：

1-第一空压站，11-第一动力出站控制阀，12-第一仪表出站控制阀，2-第二空压站，21-第二动力出站控制阀，22-第二仪表出站控制阀，3-第三空压站，31-第三动力出站控制阀，32-第三仪表出站控制阀，c1-c2-c3-动力气体管网，41-第一动力气管，42-第二动力气管，43-第三动力气管，d1-d2-d3-仪表气体管网，51-第一仪表气管，52-第二仪表气管，53-第三仪表气管，6-缓冲气体容器，71-氮气控制阀，72-充气控制阀，73-止回阀，74-手动控制阀。

具体实施方式

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例1

请参阅图1，本实施例公开了空气管网系统的一种具体构造，包括动力气体管网c1-c2-c3、仪表气体管网d1-d2-d3、复数个空压站及至少一个缓冲气体容器6，可于突发事故或故障时快速响应，保证气体的正常供给，不受事故或故障的波动影响。

其中，动力气体管网c1-c2-c3具有用于接入动力气体用户(如图1示出的a1、a2、a3、a4、a5、a6)的动力用户分支。动力气体管网c1-c2-c3中供应的是动力气体(又称工厂空气)，满足气体质量要求不高的普通应用需要。

其中，仪表气体管网d1-d2-d3具有用于接入仪表气体用户(如图1示出的b1、b2、b3、b4、b5、b6、b7)的仪表用户分支。仪表气体管网d1-d2-d3中供应的是仪表气体(又称仪表空气)，洁净度与干燥度俱高，满足气动执行元件(例如气动阀门的执行器、气缸等)的驱动气源需要。可以理解，仪表气体管网d1-d2-d3中设置相应的气源处理元件(例如干燥过滤器、油雾分离器等)，使空压站输出的压缩空气符合仪表气体的质量要求。

在该复数个空压站中，任一空压站分别通过出站控制阀接入于动力气体管网c1-c2-c3及仪表气体管网d1-d2-d3。换言之，同一空压站既可为动力气体管网c1-c2-c3提供动力气体，亦可为仪表气体管网d1-d2-d3提供仪表气体。任一空压站具有复数个空压机组，各空压机组之间独立工作、互不影响，任一空压机组可独立接入动力气体管网c1-c2-c3或仪表气体管网d1-d2-d3中。

当任一空压站中的空压机组突发事故或故障时，可依先后顺序在同一空压站及其他空压站中寻找未发生事故和故障并保持闲置的空压机组，由这个或这些闲置的空压机组作为备用机组，快速接替发生事故或故障的空压机组进行供气，得以实现快速响应。其中，于确定备用机组时，优先考虑同一空压站；在同一空压站中不存在备用机组或备用机组数量不足时，考虑其他空压站，以该选择顺序提高响应速度，保证交接平稳。

示范性地，空压站的数量至少为三个。例如，第一空压站1通过第一动力出站控制阀11接入动力气体管网c1-c2-c3，通过第一仪表出站控制阀12接入仪表气体管网d1-d2-d3；第二空压站2通过第二动力出站控制阀21接入动力气体管网c1-c2-c3，通过第二仪表出站控制阀22接入仪表气体管网d1-d2-d3；第三空压站3通过第三动力出站控制阀31接入动力气体管网c1-c2-c3，通过第三仪表出站控制阀32接入仪表气体管网d1-d2-d3。可以理解，第一动力出站控制阀11、第一仪表出站控制阀12、第二动力出站控制阀21、第二仪表出站控制阀22、第三动力出站控制阀31、第三仪表出站控制阀32兼具流量控制与开关截止的功能。

示范性地，动力气体管网c1-c2-c3为由复数个连接管道依次首尾连接而成的环形闭合管网，任一空压站可通过该环形闭合管网为任一动力气体用户输送压缩空气。例如，动力气体管网c1-c2-c3为由第一动力气管41、第二动力气管42与第三动力气管43依次环接而成的三角形闭合管网。可以理解，动力气体管网c1-c2-c3还可为四边形闭合管网、五边形闭合管网等类型。

示范性地，仪表气体管网d1-d2-d3为由复数个连接管道依次首尾连接而成的环形闭合管网，任一空压站可通过该环形闭合管网为任一仪表气体用户输送压缩空气。例如，仪表气体管网d1-d2-d3为由第一仪表气管51、第二仪表气管52与第三仪表气管53依次环接而成的三角形闭合管网。可以理解，仪表气体管网d1-d2-d3还可为四边形闭合管网、五边形闭合管网等类型。

缓冲气体容器6储有氮气，并通过氮气控制阀71连接于仪表气体管网d1-d2-d3。当仪表气体管网d1-d2-d3的压力值低于临界值时，氮气控制阀71导通以使缓冲气体容器6的氮气流入仪表气体管网d1-d2-d3内，为过渡阶段提供临时气体供应，防止仪表气体管网d1-d2-d3的气压陡降，使空气管网尤其是仪表气体管网d1-d2-d3不会发生气体供应波动及气压波动。

一方面，当存在前述的备用机组时，缓冲气体容器6的氮气保证故障机组故障后、备用机组启动前这一过渡阶段的管网气压稳定；另一方面，当不存在前述的备用机组而需关闭作为气体用户的工业设备时，缓冲气体容器6的氮气保证故障机组故障后、工业设备安全关闭前这一过渡阶段的管网气压稳定，使工业设备得以安全关闭、防止突然停机造成的安全事故。

特别地，由于缓冲气体容器6自身储存充足的氮气，当用电网络突发事故而临时断电时，缓冲气体容器6仍能不受影响地快速开启以供给氮气，为空气管网系统提供临时稳压作用直至氮气耗尽，使得工业设备得以安全关闭。

显见地，本实施例的空气管网系统具有响应迅速、过渡平稳、安全性佳的优点，不受突发事故或故障的波动影响。

其中，缓冲气体容器6可采用气瓶、气罐等压力容器形式实现。其中，临界值根据仪表气体管网d1-d2-d3的实际工况预设，属于仪表气体管网d1-d2-d3及仪表气体用户的安全气压临界。示范性地，该临界值不低于0.48mpa。示范性地，氮气控制阀71为自动导通而手动复位的控制阀。换言之，当仪表气体管网d1-d2-d3的压力值低于临界值时，氮气控制阀71自动导通；当确认空气管网系统安全后，氮气控制阀71手动缓慢关闭至全关状态，防止误关而进一步提升系统安全性。

缓冲气体容器6的氮气压力值应当保证对仪表气体管网d1-d2-d3的快速稳压作用，使仪表气体管网d1-d2-d3的气压迅速提升至临界值以上。示范性地，缓冲气体容器6内的氮气压力值为2.5～3mpa。

示范性地，缓冲气体容器6通过充气控制阀72与氮气源管路连接，用以从氮气源补充氮气。当充气控制阀72打开时，缓冲气体容器6与氮气源之间的管路导通，使氮气自氮气源流入缓冲气体容器6中。

示范性地，缓冲气体容器6与仪表气体管网d1-d2-d3的连接管路中设置止回阀73(即单向阀)。止回阀73的输入端与缓冲气体容器6连接，使缓冲气体容器6与仪表气体管网d1-d2-d3之间的气路单向导通，防止仪表气体管网d1-d2-d3中的气体逆流至缓冲气体容器6。可以理解，止回阀73可设置于氮气控制阀71与缓冲气体容器6之间的管路上，或者氮气控制阀71亦可设置在止回阀73与缓冲气体容器6之间的管路上。

示范性地，氮气控制阀71一端与缓冲气体容器6的输出端连接，另一端通过一手动控制阀74与仪表气体管网d1-d2-d3连接。正常工作时，手动控制阀74保持常开，使氮气控制阀71与仪表气体管网d1-d2-d3保持连通。工况异常时，手动控制阀74手动关闭，使氮气控制阀71与仪表气体管网d1-d2-d3气路隔离而实现安全防护。

实施例2

本实施例公开了一种空气管网系统控制方法，应用于实施例1公开的空气管网系统。该控制方法包括以下步骤：

步骤a：确定发生事故/故障的空压站及该空压站中发生事故/故障的空压机组。换言之，即先确定是哪一个或哪几个空压站发生事故/故障，随后确定是该空压站中的哪一个或哪几个空压机组发生事故/故障。

步骤b：判断所述发生事故/故障的空压站中是否存在未发生事故和故障且保持闲置的空压机组，是则开启该空压机组以作为备用机组。否则，需要在其他空压站中确定备用机，即判断其他空压站中是否存在未发生事故和故障且保持闲置的空压机组，是则开启该空压机组，否则发出警报并导通所述氮气控制阀71以使所述缓冲气体容器6的氮气流入所述仪表气体管网d1-d2-d3内。

步骤c：于任意时刻，当所述仪表气体管网d1-d2-d3的压力值低于临界值时，导通所述氮气控制阀71以使所述缓冲气体容器6的氮气流入所述仪表气体管网d1-d2-d3内；当所述仪表气体管网d1-d2-d3的压力值不低于所述临界值时，关断所述氮气控制阀71。

示范性地，氮气控制阀71自动导通而手动复位。

补充说明，上述控制方法可通过设置于空气管网系统中的控制单元实现。亦即，控制单元执行前述的确定步骤(步骤a)、判断与启动设备步骤(步骤b)、氮气控制阀71控制步骤(步骤c)。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。