专利名称：一种氮气制备回收系统及其控制方法
技术领域：
本申请涉及生产控制技术领域，尤其涉及一种氮气制备回收系统及其控制方法。
背景技术：
工业用氮气通常将空气中的氧气和氮气采用变压吸附等方式加以分离而得到。现有工业用氮气制备回收系统的工艺流程为压缩空气储存器将空气压缩后送入氮气制备器；氮气制备器通过变压吸附等方式制得氮气，依次送入氮气储存器、低压氮气储存器；根据氮气使用设备的不同需要，低压氮气储存器直接将氮气提供给使用设备，或者，先经增压泵增压后送入高压氮气储存器，再提供给使用设备；使用设备排出的含有水分的氮气被依次送入氮气回收储存排水器、氮气冷却器、冷冻设备和氮气回气水分离器进行回收排水、再生除氧等净化处理后，再次供给氮气使用设备使用。然而在实现本发明的过程中，申请人发现，现有氮气制备回收系统的氮气制备量未能得到很好的控制，往往出现氮气过量生产情况，导致能源的浪费，增加了系统运行费用。
发明内容
有鉴于此，本申请目 的在于提供一种氮气制备回收系统及其控制方法，以解决现有氮气制备回收系统易出现过量生产情况、导致能源浪费的问题。为实现上述目的，本申请提供如下技术方案一种氮气制备回收系统控制方法，所述系统包括制备单元和回收单元，所述制备单元包括压缩空气储存器、氮气制备器、氮气储存器和低压氮气储存器，所述方法包括检测所述氮气储存器出气管道中的氮气压力，将所述氮气储存器出气管道中的氮气压力作为第一压力；根据所述第一压力调节所述压缩空气储存器的出气流量。优选地，所述压缩空气储存器的出气口设有负荷控制阀，用于调节所述压缩空气储存器的出气流量；所述根据所述第一压力调节所述压缩空气储存器的出气流量，包括当所述第一压力大于预设压力时，减小负荷控制阀的开度；当所述第一压力小于预设压力时，增大所述负荷控制阀的开度；所述负荷控制阀设置于所述压缩空气储存器的出气口。优选地，所述制备单元还包括高压氮气储存器；所述方法还包括检测所述高压氮气储存器出气管道中的氮气压力，将所述高压氮气储存器出气管道中的氮气压力作为第三压力；根据所述第三压力调节所述增加泵的增压倍数。优选地，所述氮气制备器包括第一氮气制备器和第二氮气制备器；所述第一氮气制备器和第二氮气制备器的工作状态相反；所述工作状态包括制备状态和再生状态；所述方法还包括检测所述氮气储存器进气管道中的氮气纯度和氮气流量，并将所述氮气储存器进气管道中的氮气纯度作为第一氮气纯度；当所述氮气流量大于预设流量和/或所述第一氮气纯度小于第一预设纯度时，改变所述第一氮气制备器和第二氮气制备器的工作状态，处于再生状态者进行分子筛再生。优选地，所述回收单元包括氮气回收储存排水器、冷却及冷冻设备、氮气回气水分离器和氮气回收处理器；所述氮气回收处理器的进气口与所述氮气回气水分离器的出气口连接；所述氮气回收处理器的出气口通过回气增压泵连接至所述高压氮气储存器的进气
n ；所述方法还包括检测所述氮气回收处理器内的氮气压力，并将所述氮气回收处理器内的氮气压力作为第四压力；根据所述第四压力调节所述回气增压泵的增压倍数；和/ 或，检测所述氮气回收处理器出气管道中的氮气纯度，并将所述氮气回收处理器出气管道中的氮气纯度作为第二氮气纯度；
当所述第二氮气纯度小于第二预设纯度时，对所述氮气回收处理器进行分子筛再生。—种氮气制备回收系统，包括制备单元和回收单元，所述制备单元包括压缩空气储存器、氮气制备器、氮气储存器和低压氮气储存器，所述氮气储存器出气管道设有第一压力检测仪，用于检测所述氮气储存器出气管道中的氮气压力；所述压缩空气储存器的出气口设有负荷控制阀，用于调节所述压缩空气储存器的出气流量；所述系统还包括负荷控制器，用于根据所述第一压力检测仪检测到的氮气压力，调节所述负荷控制阀的开度。优选地，所述压缩空气储存器的出气口设有负荷控制阀，用于调节所述压缩空气储存器的出气流量；当所述第一压力检测仪检测到的氮气压力大于预设压力时，所述负荷控制器控制所述负荷控制阀的开度减小；当所述第一压力检测仪检测到的氮气压力小于预设压力时，所述负荷控制器控制所述负荷控制阀的开度增大。优选地，所述制备单元还包括高压氮气储存器和高压控制器；所述高压氮气储存器的进气口通过增压泵与低压氮气储存器的出气口连接；所述高压氮气储存器的出气口接入氮气使用设备；所述高压氮气储存器出气管道设有第三压力检测仪，用于检测所述高压氮气储存器出气管道中的氮气压力；所述高压控制器分别与所述第三压力检测仪和增压泵连接，用于根据所述第三压力检测仪检测到的氮气压力，调节所述增加泵的增压倍数。优选地，所述氮气制备器包括第一氮气制备器和第二氮气制备器；所述第一氮气制备器和第二氮气制备器的工作状态相反；所述工作状态包括制备状态和再生状态；所述氮气储存器进气管道设有氮气流量检测仪和第一氮气纯度检测仪；所述氮气流量检测仪用于检测所述氮气储存器进气管道中氮气流量；所述第一氮气纯度检测仪用于检测所述氮气储存器进气管道中的氮气纯度；所述系统还包括再生控制器；所述再生控制器分别与氮气流量检测仪和第一氮气纯度检测仪连接，用于当所述氮气流量检测仪检测到的氮气流量大于预设流量和/或所述第一氮气纯度检测仪检测到的氮气纯度小于第一预设纯度时，改变所述第一氮气制备器和第二氮气制备器的工作状态，进行分子筛再生。优选地，所述回收单元包括氮气回收储存排水器、冷却及冷冻设备、氮气回气水分离器和氮气回收处理器；所述氮气回收处理器的进气口与所述氮气回气水分离器的出气口连接；所述氮气回收处理器的出气口通过回气增压泵连接至所述高压氮气储存器的进气
n ；所述氮气回收处理器设有第四压力检测仪，用于检测所述氮气回收处理器内的氮气压力；所述系统还包括回气压力控制器；所述回气压力控制器分别与第四压力检测仪和回气增压泵连接，用于根据所述第四压力检测仪检测到的氮气压力，调节所述回气增压泵的增压倍数；和/ 或，所述氮气回收处 理器出气管道设有第二氮气纯度检测仪，用于检测所述氮气回收处理器出气管道中的氮气纯度；所述氮气回收处理器的反冲口通过反冲阀连接至氮气使用设备，所述氮气回收处理器的排气口设有排气阀；氮气回收处理器与回气增压泵之间的管道上设置有出气阀，所述系统还包括回气纯度控制器；所述回气纯度控制器分别与所述第二氮气纯度检测仪、出气阀、反冲阀和排气阀连接，用于当所述第二氮气纯度检测仪检测到的氮气纯度小于第二预设纯度时，开启所述出气阀、反冲阀和排气阀，对所述氮气回收处理器进行分子筛再生。从上述的技术方案可以看出，本申请通过设置检测氮气储存器出气管道中氮气压力的第一压力检测仪Pl，和调节压缩空气储存器出气流量的负荷控制阀Jl，并由负荷控制器根据第一压力检测仪Pl检测到的氮气压力，调节负荷控制阀Jl的开度；从而当氮气生产过量，即第一压力检测仪Pl检测到的氮气压力偏大时，通过负荷控制器减小负荷控制阀Jl的开度(即减少进入氮气制备器中的压缩空气的量)，来减少氮气生产量，避免了能源的浪费，减少了系统运行费用。因此，本申请解决了现有技术的问题。
为了更清楚地说明本申请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，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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的附图。图1为本申请实施例一提供的氮气制备回收系统结构示意图2为本申请实施例提供的氮气制备器负荷控制电路原理图；图3为本申请实施例提供的低压氮气储存器压力控制电路原理图；图4为本申请实施例二提供的氮气制备回收系统结构示意图；图5为本申请实施例二提供的氮气制备回收系统控制电路图；图6为本申请实施例提供的高压氮气储存器压力控制电路原理图；图7为本申请实施例三提供的氮气制备回收系统结构示意图；图8为本申请实施例提供的氮气回收处理器压力控制电路原理图；图9为本申请实施例三提供的氮气制备回收系统控制电路图；图10为本申请实施例提供的氮气回收储存排水器排水控制电路原理图；图11为本申请实施例提供的氮气回气水分离器排水控制电路原理图；图12为本申请实施例四提供的氮气制备回收系统控制方法流程图；图13为本申请实施例提供的氮气制备回收系统控制方法流程图；图14为本申请实施例提供的氮气制备回收系统控制方法流程图；图15为本申请实施例五提供的氮气制备回收系统控制方法流程图；图16为本申请实施例六提供 的氮气制备回收系统控制方法流程图。
具体实施例方式下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。本申请实施例公开了一种氮气制备回收系统及其控制方法，以解决现有氮气制备回收系统易出现过量生产情况、导致能源浪费的问题。参照图1，本申请实施例一提供的氮气制备回收系统，由制备单元和回收单元组成。制备单元用于制备氮气，供给氮气使用设备；回收单元用于回收氮气使用设备排出的含杂质的氮气。其中制备单元包括压缩空气储存器1、氮气制备器2、氮气储存器3、低压氮气储存器4和负荷控制器101。其中，压缩空气储存器I的出气口与氮气制备器2的进气口连接；氮气制备器2的出气口与氮气储存器3的进气口连接；氮气储存器3的出气口与低压氮气储存器4的进气口连接；低压氮气储存器4的出气口连接至氮气使用设备；氮气使用设备与回收单元连接。氮气储存器3的出气管道，即氮气储存器3与低压氮气储存器4的连接管道上设有第一压力检测仪P1，用于检测氮气储存器3出气管道中的氮气压力。压缩空气储存器I的出气口设有负荷控制阀J1，用于调节压缩空气储存器I的出
气流量。负荷控制器101分别与第一压力检测仪Pl和负荷控制阀Jl连接(如图2所示，负荷控制器101采用负荷控制仪表WP-S805)，用于根据第一压力检测仪Pl检测到的氮气压力，调节负荷控制阀Jl的开度。当第一压力检测仪Pl检测到的氮气压力偏大时，说明氮气生产过量，则负荷控制器101控制负荷控制阀Jl减小开度，即减少进入氮气制备器I中的压缩空气的量，从而减少氮气生产量；反之，当第一压力检测仪Pl检测到的氮气压力偏小时，说明氮气生产量不足，则负荷控制器101控制负荷控制阀Jl增大开度，即增加进入氮气制备器I中的压缩空气的量，从而增加氮气生产量。由上述系统结构可知，本申请实施例通过设置检测氮气储存器出气管道中氮气压力的第一压力检测仪Pl，和调节压缩空气储存器出气流量的负荷控制阀Jl，并由负荷控制器101根据第一压力检测仪Pl检测到的氮气压力，调节负荷控制阀Jl的开度；从而当氮气生产过量，即第一压力检测仪Pi检测到的氮气压力偏大时，通过负荷控制器101减小负荷控制阀Jl的开度(即减少进入氮气制备器I中的压缩空气的量)，来减少氮气生产量，避免了能源的浪费，减少了系统运行费用。因此，本申请实施例解决了现有技术的问题。具体的，上述实施例中负荷控制器101根据第一压力检测仪Pl检测到的氮气压力，调节负荷控制阀Jl的开度的方式多种多样。例如,可将氮气生产量正常时,氮气储存器出气管道中的氮气压力作为预设压力。当第一压力检测仪Pl检测到的氮气压力大于该预设压力时，负荷控制器101生成开度减小控制信号，以控制负荷控制阀Jl减小开度；当第一压力检测仪Pl检测到的氮气压力小于该预设压力时，负荷控制器101生成开度增大控制信号，以控制负荷控制阀Jl增大开度。又如，预先计算氮气生产量正常时，氮气储存器出气管道中的氮气压力与负荷控制阀Jl的开度的乘积K，负荷控制器101计算K和第一压力检测仪Pl检测到的氮气压力P的比值K/P，生成相应控制信号，控制负荷控制阀Jl的开度调节至K/P。进一步的，仍参照图1，在本申请的其他实施例中，上述实施例中低压氮气储存器4的出气口还设有第二压力检测仪P2和低压控制阀Y2，且氮气制备回收系统的制备单元还包括压控制器102。其中，第二压力检测仪P2用于检测低压氮气储存器4出气口的氮气压力；低压控制阀Y2用于调节低压氮气储存 器4的出气流量。低压控制器102分别与第二压力检测仪P2和低压控制阀Y2连接(如图3所示，低压控制器102采用负荷控制仪表WP-S805)，用于根据第二压力检测仪P2检测到的氮气压力，调节低压控制阀Y2的开度，具体调节方式可参照负荷控制器101对负荷控制阀Jl的调节方式，在此不再赘述。当第二压力检测仪P2检测到的氮气压力偏大时，低压控制器102控制低压控制阀Y2减小开度,从而减小进入氮气使用设备的氮气流量及压力，使得氮气在氮气使用设备中被充分利用，进一步避免能源浪费、减少系统运行费用。参照图4，本申请实施例二提供的氮气制备回收系统，由制备单元和回收单元组成。制备单元用于制备氮气，供给氮气使用设备；回收单元用于回收氮气使用设备排出的含杂质的氮气。其中制备单元包括压缩空气储存器1、氮气制备器2、氮气储存器3、低压氮气储存器4、负荷控制器101和再生控制器201。其中，压缩空气储存器I的出气口与氮气制备器2的进气口连接；氮气制备器2的出气口与氮气储存器3的进气口连接；氮气储存器3的出气口与低压氮气储存器4的进气口连接；低压氮气储存器4的出气口连接至氮气使用设备；氮气使用设备与回收单元连接。氮气储存器3的出气管道，即氮气储存器3与低压氮气储存器4的连接管道上设有第一压力检测仪P1，用于检测氮气储存器3出气管道中的氮气压力。压缩空气储存器I的出气口设有负荷控制阀Jl，用于调节压缩空气储存器I的出气流量。负荷控制器101分别与第一压力检测仪Pl和负荷控制阀Jl连接，用于根据第一压力检测仪Pl检测到的氮气压力，调节负荷控制阀Jl的开度。氮气制备器2包括I第一氮气制备器21和第二氮气制备器22。氮气制备器的工作状态包括制备状态和再生状态，第一氮气制备器21和第二氮气制备器22交替工作于所述制备状态。氮气储存器3进气管道设有氮气流量检测仪LI和第一氮气纯度检测仪NI。氮气流量检测仪LI用于检测氮气储存器3进气管道中氮气流量；第一氮气纯度检测仪NI用于检测氮气储存器3进气管道中的氮气纯度。再生控制器201用于当氮气流量检测仪LI检测到的氮气流量大于预设流量或第一氮气纯度检测仪NI检测到的氮气纯度小于第一预设纯度时，改变第一氮气制备器21和第二氮气制备器22的工作状态。例如第一氮气制备器21制得的氮气的流量大于预设流量或纯度小于第一预设纯度，则再生控制器201控制第二氮气制备器22进入制备状态以制备氮气，同时控制第一氮气制备器21进入再生状态，进行分子筛再生除氧，为再次制备氮气做准备。 上述实施例所述系统的控制电路如图5所示。参照图4和图5，上述实施例所述系统的工作过程如下。当系统投入运行时，按下系统启动按扭SB1，第一氮气制备器21启动继电器IK得电并通过IK1自锁，启动点IK3闭合，负荷控制阀Jl开启，1#进气阀DJl开启，1#出气阀DCl开启，启动点IK5闭合，出气控制阀Cl开启，第一氮气制备器21进入制备状态，开始制备氮气。第一氮气纯度检测仪NI检测氮气储存器3进气管道中的氮气纯度，氮气流量检测仪LI开始检测氮气储存器3进气管道中氮气流量。当再生控制器201判定第一氮气纯度检测仪NI检测到的氮气纯度达不到预设纯度，或，氮气流量检测仪LI检测到的氮气流量达到预设流量时，再生控制器201控制第一 /第二制备器转换继电器3K得电，第一氮气制备器21再生信号SK1闭合,第一再生时间控制器IKT与第二氮气制备器延时控制器2KT得电,第一氮气制备器21停止工作信号IKT2断开，第一氮气制备器21启动继电器IK失电，1#进气阀DJl、1#出气阀DCl关闭，第一再生时间控制器IKT的常开点IKT1闭合后延时断开，1\2#再生控制阀DTl开启，1#再生节气阀DPl和DP2开启，第一氮气制备器21进入再生状态，再生开始。经过第一再生时间控制器IKT的常开点IKT1闭合后延时设定断开，1\2#再生控制阀DT1、1#再生节气阀DPl和DP2关闭，1#排空阀DPKl开启，排出第一氮气制备器21的分子筛再生释放的氧气。第二氮气制备器22延时控制器2KI\延时闭合，第二氮气制备器22启动继电器2K得电，并通过21自锁，启动点2K3闭合，负荷控制阀Jl开启，2#进气阀DJ2开启，2#出气阀DC2开启，启动点2K5闭合，出气控制阀Cl开启，第二氮气制备器22进入制备状态，开始制备氮气。第一氮气纯度检测仪NI检测氮气储存器3进气管道中的氮气纯度,氮气流量检测仪LI开始检测氮气储存器3进气管道中氮气流量。当再生控制器201判定第一氮气纯度检测仪NI检测到的氮气纯度达不到预设纯度，或，氮气流量检测仪LI检测到的氮气流量达到预设流量时，再生控制器201控制第二 /第一制备器转换继电器4K得电，第二氮气制备器22再生信号41闭合，第二再生时间控制器3KT与第一氮气制备器延时控制器4KT得电，第二氮气制备器22停止工作信号3KT2断开，第二氮气制备器22启动继电器2K失电，2#进气阀DJ2、2#出气阀DC2、1#排空阀DPKl关闭，第二再生时间控制器3KT的常开点3KI\闭合后延时断开，1\2#再生控制阀DTl开启，2#再生节气阀DP3和DP4开启，第二氮气制备器22进入再生状态，再生开始。经过第二再生时间控制器3KT的常开点3KI\闭合后延时设定断开，1\2#再生控制阀DT1、2#再生节气阀DP3和DP4关闭，2#排空阀DPK2开启，排出第二氮气制备器22的分子筛再生释放的氧气。第一氮气制备器21制备延时控制器4KI\延时闭合,第一氮气制备器21启动继电器IK得电通过IK1自锁，启动点IK3闭合。如此循环，使得第一氮气制备器21和第二氮气制备器22交替工作。由上述结构及工作过程可知，本申请实施例提供的氮气制备回收系统，一方面，通过负荷控制器101根据第一压力检测仪Pl检测到的氮气压力，调节负荷控制阀Jl的开度，从而解决氮气生产过量导致的能源浪费、系统运行费用高的问题。另一方面，氮气制备器有第一氮气制备器和第二氮气制备器组成，当第一氮气制备器制得的氮气纯度不满足要求，或生产过量时，控制第一氮气制备器进入再生状态，第二氮气制备器进入制备状态；第一氮气制备器经过分子筛再生除氧，为再次制备氮气做准备；第二氮气制备器刚进入制备状态时，氮气生产量较少，缓和了氮气生产过量的状况。因此，本申请实施例解决了现有技术氮气纯度无保障，及因氮气生产过量导致能源浪费的问题。为提高系统的安全性，上述实施例所述氮气制备回收系统还可包括辅助氮气制备器。该辅助氮气制备器的进气口通过辅助负荷控制阀与压缩空气储存器I的出气口连接，辅助氮气制备器的出气口依次串接氮气纯度检测仪、氮气流量检测仪和出气控制阀，并最终接于氮气储存器3的进气口。该辅助氮气制备器的内部结构及工作方式与氮气制备器2完全相同，在此不再赘述。进一步的，为满足不同条件下，氮气使用设备所需氮气的压力，在本申请其他实施例中，上述实施例所述的氮气制备回收系统还包括高压氮气储存器5和高压控制器103。高压氮气储存器5的进气口通过增压泵BI与低压氮气储存器4的出气口连接；高压氮气储存器5的出气口接入氮气使用设备，为氮气使用设备提供压力较高的氮气。高压氮气储存 器5的出气管道(即高压氮气储存器5与上述氮气使用设备的连接管道)设有第三压力检测仪P3，用于检测高压氮气储存器5出气管道中的氮气压力，即高压氮气储存器5送入氮气使用设备中的氮气压力。高压控制器103分别与第三压力检测仪P3和增压泵BI连接(如图6所示，高压控制器103采用负荷控制仪表WP-S805)，用于根据第三压力检测仪P3检测到的氮气压力，调节上述增加泵BI的增压倍数当第三压力检测仪P3检测到的氮气压力偏大时，高压控制器103生成相应控制指令，控制增加泵BI减小增压倍数，从而减小高压氮气储存器5送入氮气使用设备中的氮气压力；反之，当第三压力检测仪P3检测到的氮气压力偏小时，高压控制器103生成相应控制指令，控制增加泵BI增大增压倍数，从而增大高压氮气储存器5送入氮气使用设备中的氮气压力。高压控制器103调节增加泵BI的具体方式亦可参照负荷控制器101对负荷控制阀Jl的调节方式，在此不再赘述。参照图7，本申请实施例三提供的氮气制备回收系统，由制备单元和回收单元组成。制备单元用于制备氮气，供给氮气使用设备；回收单元用于回收氮气使用设备排出的含杂质的氮气。制备单元包括压缩空气储存器、氮气制备器、氮气储存器、低压氮气储存器、高压氮气储存器5和负荷控制器。其中，压缩空气储存器的出气口与氮气制备器的进气口连接；氮气制备器的出气口与氮气储存器的进气口连接；氮气储存器的出气口与低压氮气储存器的进气口连接；低压氮气储存器的出气口通过增压泵与高压氮气储存器5的进气口连接，且低压氮气储存器的出气口还连接至氮气使用设备；高压氮气储存器5的出气口也连接至氮气使用设备。氮气储存器的出气管道，即氮气储存器与低压氮气储存器的连接管道上设有第一压力检测仪P1，用于检测氮气储存器出气管道中的氮气压力。压缩空气储存器的出气口设有负荷控制阀J1，用于调节压缩空气储存器的出气流量。负荷控制器分别与第一压力检测仪Pl和负荷控制阀Jl连接，用于根据第一压力检测仪Pl检测到的氮气压力，调节负荷控制阀Jl的开度，达到控制系统氮气生产量的目的。回收单元包括氮气回收储存排水器6、冷却及冷冻设备7、氮气回气水分离器8、氮气回收处理器9、回气压力控制器104和回气纯度控制器105。其中，氮气回收储存排水器6的进气口与氮气使用设备连接；氮气回收储存排水器6的出气口与冷却及冷冻设备7的进气口连接；冷却及冷冻设 备7的出气口与氮气回气水分离器8的进气口连接；氮气回气水分离器8的出气口与氮气回收处理器9的进气口连接；氮气回收处理器9的出气口通过回气增压泵B3连接至高压氮气储存器5的进气口。氮气回收处理器9上设置有检测氮气回收处理器9内氮气压力的第四压力检测仪P4，其反冲口通过反冲阀Zl连接至氮气使用设备，其排气口设有排气阀Z2 ;氮气回收处理器9与回气增压泵B3之间的管道上设置有出气阀H1，和检测氮气回收处理器9出气管道中的氮气纯度的第二氮气纯度检测仪N2。回气压力控制器104分别与第四压力检测仪P4和回气增压泵B3连接(如图8所示，回气压力控制器104采用负荷控制仪表WP-S805)，用于根据第四压力检测仪P4检测到的氮气压力，调节回气增压泵B3的增压倍数当第四压力检测仪P4检测到的氮气压力偏大时，回气压力控制器104生成相应控制指令，控制回气增加泵B3减小增压倍数，从而减小氮气回收处理器9送入高压氮气储存器5中的氮气压力、减小回气增加泵B3的工作负荷，进而减少能源浪费；反之，当第四压力检测仪P4检测到的氮气压力偏小时，回气压力控制器104生成相应控制指令，控制回气增加泵B3增大增压倍数，从而增大氮气回收处理器9送入高压氮气储存器5中的氮气压力,满足氮气使用设备对氮气的压力要求。回气压力控制器104调节回气增加泵B3的具体方式亦可参照负荷控制器101对负荷控制阀Jl的调节方式，在此不再赘述。回气纯度控制器105分别与出气阀H1、第二氮气纯度检测仪N2、回气增加泵B3反冲阀Zl和排气阀Z2连接，用于当第二氮气纯度检测仪N2检测到的氮气纯度小于第二预设纯度时，停止向高压氮气储存器输送回收的氮气，并触发氮气回收处理器9进行分子筛再生除氧；其控制电路如图9所示。参照图7和图9，上述系统对氮气回收处理器9回收的氮气的处理过程如下。当回气纯度控制器105判定第二氮气纯度检测仪N2检测到氮气回收处理器9内的氮气纯度达不到第二预设纯度时，氮气回收处理器9进入再生状态处理控制继电器IlK得电，通过IlK1自锁，处理控制信号IlK3闭合，时间控制器9KTU0KT得电，氮气回收处理器9出口阀控制线9KT2断开，开机出气继电器IOK失电，出气阀Hl关闭，回气增压泵B3停止，处理时间控制9KI\闭合后延时断开，反冲阀Zl和排气阀Z2开启，纯度低于第二预设纯度的氮气由排气阀Z2排出；依据时间控制器9KT设定时间，反冲阀ZI及排气阀Z2关闭，同时时间控制器IOKT的再生控制结束信号IOKT2延时断开，处理控制继电器IlK失电，再生结束；系统回收控制信号IlK2常闭点闭合，开机出气继电器IOK得电，并自锁，开机出气控制信号IOK3闭合，出气阀Hl开启，回气增压泵B3启动，氮气回收处理器9重新开始吸附回收氮气中的氧气。通过上述处理过程，本申请实施例实现了对回收氮气的除水除氧等处理，得到纯度大于第二预设纯度的氮气，经过增压后可重新送入高压氮气储存器5，进而被氮气使用设备利用；当氮气回收处理器得到的氮气纯度小于第二预设纯度时，说明氮气回收处理器的分子筛已饱和，不能再吸附氧气，则通过控制器其分子筛再生，使其重新具备吸附回收氮气中的氧气的功能。因此，本申请实施例进一步避免了能源浪费，减少了系统运行费用。为提高系统安全性，可为上述系统中回气增压泵B3并联一个辅助增压泵B4 ;作为回气增压泵B3的备用增压泵，辅助增压泵B4的连接方式、工作过程与回气增压泵B3完全相同。进一步的，仍参照图7，在本申请其他实施例中，上述实施例的氮气制备回收系统还包括第一排水控制器301和第二排水控制器302。氮气回收储存排水器6设有第一液位计Fl和第一排水阀SI ;第一液位计Fl用于检测氮气回收储存排水器6的液位；第一排水阀SI用于控制氮气回收储存排水器6的排水流量。第一排水控制器301分别与第一液位计Fl和第一排水阀SI连接(如图10所示)，用于根据第一液位计Fl检测到的液位，调节第一排水阀SI开度，使氮气回收储存排水器6从氮气中分离出的水分及时排 出。氮气回气水分离器8设有第二液位计F2和第二排水阀S2 ;第二液位计F2用于检测氮气回气水分离器8的液位；第二排水阀S2用于控制氮气回气水分离器8的排水流量。第二排水控制器302分别与第二液位计F2和第二排水阀S2连接(如图11所示)，用于根据第二液位计F2检测到的液位，调节第二排水阀S2开度，使氮气回气水分离器8从氮气中分离出的水分及时排出。与上述系统实施例对应的，本申请实施例四提供了一种氮气制备回收系统控制方法。该系统由制备单元和回收单元组成。制备单元用于制备氮气，供给氮气使用设备；回收单元用于回收氮气使用设备排出的含杂质的氮气。其中制备单元包括压缩空气储存器、氮气制备器、氮气储存器和低压氮气储存器。其中，压缩空气储存器的出气口与氮气制备器的进气口连接；氮气制备器的出气口与氮气储存器的进气口连接；氮气储存器的出气口与低压氮气储存器的进气口连接；低压氮气储存器的出气口连接至氮气使用设备；氮气使用设备与回收单元连接。如图12所示，该方法包括步骤S1:检测上述氮气储存器出气管道中的氮气压力，将其作为第一压力；S2 :根据上述第一压力调节压缩空气储存器的出气流量。
当上述第一压力偏大时，说明氮气生产过量，则减少压缩空气储存器的出气流量，即减少进入氮气制备器中的压缩空气的量，从而减少氮气生产量；反之，当第一压力偏小时，说明氮气生产量不足，则增加压缩空气储存器的出气流量，即增加进入氮气制备器中的压缩空气的量，从而增加氮气生产量。由上述方法步骤可知，本申请实施例通过检测第一压力(即氮气储存器出气管道中氮气压力)，并根据该第一压力调节压缩空气储存器的出气流量，从而当氮气生产过量，即第一压力偏大时，通过减少压缩空气储存器的出气流量，即减少进入氮气制备器中的压缩空气的量，来减少氮气生产量，避免了能源的浪费，减少了系统运行费用。因此，本申请实施例解决了现有技术的问题。在本申请其他实施例中，上述实施例中步骤S2的具体实施方式
多种多样。例如,可将氮气生产量正常时,氮气储存器出气管道中的氮气压力作为预设压力。当第一压力大于该预设压力时，则减少压缩空气储存器的出气流量；当第一压力小于该预设压力时，则增加压缩空气储存器的出气流量。又如，预先计算氮气生产量正常时，氮气储存器出气管道中的氮气压力与压缩空气储存器的出气流量的乘积K，将K和第一压力P的比值K/P作为当前最适出气流量，并调节压缩空气储存器的出气流量至K/P。具体的，可在压缩空气储存器的出气口设置负荷控制阀Jl，通过调节Jl的开度来调节压缩空气储存器的出气流量。进一步的，参照图13，在本申请其他实施例中，上述实施例还包括步骤S3 :检测低压氮气储存器 出气口的氮气压力，将其作为第二压力；S4 :根据上述第二压力调节低压氮气储存器的出气流量。具体的，可在低压氮气储存器的出气口设置低压控制阀Y2。当第二压力偏大时，减小Y2的开度；当第二压力偏小时，增加Y2的开度。由于低压氮气储存器出气口的氮气压力过大时，很容易导致进入氮气使用设备的氮气过多，从而造成氮气不能被充分利用，此时通过减小Y2的开度，从而减少进入氮气使用设备的氮气流量，使得氮气在氮气使用设备中被充分利用，进一步避免能源浪费、减少系统运行费用。进一步的，上述实施例四提供的氮气制备回收系统中，氮气制备器包括第一氮气制备器和第二氮气制备器；该第一氮气制备器和第二氮气制备器的工作状态相反；上述工作状态包括运行状态和停止状态。相应的，如图14所示，上述实施例四提供的氮气制备回收系统控制方法还包括步骤S5:检测氮气储存器进气管道中的氮气纯度和氮气流量，并将氮气储存器进气管道中的氮气纯度作为第一氮气纯度；S6 :当上述氮气流量大于预设流量和/或第一氮气纯度小于第一预设纯度时，改变第一氮气制备器和第二氮气制备器的工作状态，进行再生除氧。由上述方法步骤可知,本申请实施例对氮气储存器进气管道中的氮气纯度和氮气流量进行检测，当处于制备状态的氮气制备器(如第一氮气制备器)制得的氮气纯度不满足要求，或生产过量时，控制该氮气制备器进入再生状态，另一氮气制备器进入制备状态；通过对氮气制备器进行分子筛再生除氧，为再次制备氮气做准备；而另一氮气制备器刚进入制备状态时，氮气生产量较少，缓和了氮气生产过量的状况。因此，本申请实施例解决了现有技术氮气纯度无保障，及因氮气生产过量导致能源浪费的问题。本申请实施例五提供了一种氮气制备回收系统控制方法。其中，该系统由制备单元和回收单元组成。制备单元用于制备氮气，供给氮气使用设备；回收单元用于回收氮气使用设备排出的含杂质的氮气。其中制备单元包括压缩空气储存器、氮气制备器、氮气储存器、低压氮气储存器和高压氮气储存器。其中，压缩空气储存器的出气口与氮气制备器的进气口连接；氮气制备器的出气口与氮气储存器的进气口连接；氮气储存器的出气口与低压氮气储存器的进气口连接，低压氮气储存器的出气口连接至氮气使用设备；高压氮气储存器的进气口通过增压泵BI与低压氮气储存器的出气口连接，高压氮气储存器的出气口接入氮气使用设备，为氮气使用设备提供压力较高的氮气；氮气使用设备与回收单元连接。如图15所示，该方法包括步骤S1:检测上述氮气储存器出气管道中的氮气压力，将其作为第一压力；S2 :根据上述第一压力调节压缩空气储存器的出气流量；S7 :检测上述高压氮气储存器出气管道中的氮气压力，将其作为第三压力；S8 :根据上述第三压力调节增加泵BI的增压倍数。由上述方法步骤可知，本申请实施例一方面根据氮气储存器出气管道中的氮气压力调节压缩空气储存器的出气流量，从而控制氮气的生产量，避免过量生产；另一方面，根据高压氮气储存器出气管道中的氮气压力调节增加泵BI的增压倍数，防止因压力过高导致进入氮气使用设备的氮气过量，不能被充分利用的现象，从而既避免了能源浪费，又减少了系统运行费用。 本申请实施例六提供了一种氮气制备回收系统控制方法。其中，该系统由制备单元和回收单元组成。制备单元包括压缩空气储存器、氮气制备器、氮气储存器、低压氮气储存器和高压氮气储存器，用于制备氮气，供给氮气使用设备；回收单元包括氮气回收储存排水器、冷却及冷冻设备、氮气回气水分离器和氮气回收处理器，用于回收氮气使用设备排出的含杂质的氮气。其中，氮气回收储存排水器的进气口与氮气使用设备连接，出气口与冷却及冷冻设备的进气口连接；冷却及冷冻设备的出气口与氮气回气水分离器的进气口连接；氮气回气水分离器的出气口与氮气回收处理器的进气口连接；氮气回收处理器的出气口通过回气增压泵B3连接至高压氮气储存器的进气口。参照图16，该方法包括步骤S1:检测上述氮气储存器出气管道中的氮气压力，将其作为第一压力；S2 :根据上述第一压力调节压缩空气储存器的出气流量；S9 :检测氮气回收处理器内的氮气压力，并将其作为第四压力；SlO :根据上述第四压力调节回气增压泵B3的增压倍数；Sll :检测氮气回收处理器出气管道中的氮气纯度，并将其作为第二氮气纯度；S12:当上述第二氮气纯度小于第二预设纯度时，对氮气回收处理器进行分子筛再生除氧。由上述方法步骤可孩子，本申请实施例一方面根据氮气储存器出气管道中的氮气压力调节压缩空气储存器的出气流量，从而控制氮气的生产量，避免过量生产；另一方面还实现了对氮气回收处理器进行分子筛再生除氧，使其再次具备吸附回收氮气中的氧气的功能，并根据氮气回收处理器内的氮气压力调节回气增压泵的增压倍数，从而可将回收处理后纯度大于第二预设纯度的氮气进行适当增压后重新送入高压氮气储存器，进而被氮气使用设备利用。因此，本申请实施例更大程度上避免了能源浪费，减少了系统运行费用。进一步的，上述方法实施例还包括步骤检测氮气回收储存排水器的液位，作为第一液位；根据上述第一液位调节氮气回收储存排水器的排水阀开度，根据氮气回收储存排水器的液位调节氮气回收储存排水器的排水阀开度，可使氮气回收储存排水器从氮气中分离出的水分及时排出。进一步的，上述方法实施例还包括步骤检测氮气回气水分离器的液位，作为第二液位；根据上述第二液位调节氮气回气水分离器的排水阀开度。根据氮气回气水分离器的液位调节氮气回气水分离器的排水阀开度，可使氮气回气水分离器从氮气中分离出的水分及时排出。本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，所述程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory, ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory, RAM)等。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业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申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请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。
权利要求
1.一种氮气制备回收系统控制方法，所述系统包括制备单元和回收单元，所述制备单元包括压缩空气储存器、氮气制备器、氮气储存器和低压氮气储存器，其特征在于，所述方法包括 检测所述氮气储存器出气管道中的氮气压力，将所述氮气储存器出气管道中的氮气压力作为第一压力； 根据所述第一压力调节所述压缩空气储存器的出气流量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述压缩空气储存器的出气口设有负荷控制阀，用于调节所述压缩空气储存器的出气流量； 所述根据所述第一压力调节所述压缩空气储存器的出气流量，包括 当所述第一压力大于预设压力时，减小负荷控制阀的开度；当所述第一压力小于预设压力时，增大所述负荷控制阀的开度；所述负荷控制阀设置于所述压缩空气储存器的出气□。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述制备单元还包括高压氮气储存器； 所述方法还包括 检测所述高压氮气储存器出气管道中的氮气压力，将所述高压氮气储存器出气管道中的氮气压力作为第三压力； 根据所述第三压力调节所述增加泵的增压倍数。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氮气制备器包括第一氮气制备器和第二氮气制备器；所述第一氮气制备器和第二氮气制备器的工作状态相反；所述工作状态包括制备状态和再生状态； 所述方法还包括 检测所述氮气储存器进气管道中的氮气纯度和氮气流量，并将所述氮气储存器进气管道中的氮气纯度作为第一氮气纯度； 当所述氮气流量大于预设流量和/或所述第一氮气纯度小于第一预设纯度时，改变所述第一氮气制备器和第二氮气制备器的工作状态，处于再生状态者进行分子筛再生。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述回收单元包括氮气回收储存排水器、冷却及冷冻设备、氮气回气水分离器和氮气回收处理器；所述氮气回收处理器的进气口与所述氮气回气水分离器的出气口连接；所述氮气回收处理器的出气口通过回气增压泵连接至所述高压氮气储存器的进气口； 所述方法还包括 检测所述氮气回收处理器内的氮气压力，并将所述氮气回收处理器内的氮气压力作为第四压力； 根据所述第四压力调节所述回气增压泵的增压倍数； 和/或， 检测所述氮气回收处理器出气管道中的氮气纯度，并将所述氮气回收处理器出气管道中的氮气纯度作为第二氮气纯度； 当所述第二氮气纯度小于第二预设纯度时，对所述氮气回收处理器进行分子筛再生。
6.一种氮气制备回收系统，包括制备单元和回收单元，所述制备单元包括压缩空气储存器、氮气制备器、氮气储存器和低压氮气储存器，其特征在于，所述氮气储存器出气管道设有第一压力检测仪，用于检测所述氮气储存器出气管道中的氮气压力； 所述压缩空气储存器的出气口设有负荷控制阀，用于调节所述压缩空气储存器的出气流量； 所述系统还包括负荷控制器，用于根据所述第一压力检测仪检测到的氮气压力，调节所述负荷控制阀的开度。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述压缩空气储存器的出气口设有负荷控制阀，用于调节所述压缩空气储存器的出气流量； 当所述第一压力检测仪检测到的氮气压力大于预设压力时，所述负荷控制器控制所述负荷控制阀的开度减小；当所述第一压力检测仪检测到的氮气压力小于预设压力时，所述负荷控制器控制所述负荷控制阀的开度增大。
8.根据权利要求6或7所述的系统，其特征在于，所述制备单元还包括高压氮气储存器和高压控制器； 所述高压氮气储存器的进气口通过增压泵与低压氮气储存器的出气口连接；所述高压氮气储存器的出气口接入氮气使用设备； 所述高压氮气储存器出气管道设有第三压力检测仪，用于检测所述高压氮气储存器出气管道中的氮气压力； 所述高压控制器分别与所述第三压力检测仪和增压泵连接，用于根据所述第三压力检测仪检测到的氮气压力，调节所述增加泵的增压倍数。
9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述氮气制备器包括第一氮气制备器和第二氮气制备器；所述第一氮气制备器和第二氮气制备器的工作状态相反；所述工作状态包括制备状态和再生状态； 所述氮气储存器进气管道设有氮气流量检测仪和第一氮气纯度检测仪；所述氮气流量检测仪用于检测所述氮气储存器进气管道中氮气流量；所述第一氮气纯度检测仪用于检测所述氮气储存器进气管道中的氮气纯度； 所述系统还包括再生控制器；所述再生控制器分别与氮气流量检测仪和第一氮气纯度检测仪连接，用于当所述氮气流量检测仪检测到的氮气流量大于预设流量和/或所述第一氮气纯度检测仪检测到的氮气纯度小于第一预设纯度时，改变所述第一氮气制备器和第二氮气制备器的工作状态，进行分子筛再生。
10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述回收单元包括氮气回收储存排水器、冷却及冷冻设备、氮气回气水分离器和氮气回收处理器；所述氮气回收处理器的进气口与所述氮气回气水分离器的出气口连接；所述氮气回收处理器的出气口通过回气增压泵连接至所述高压氮气储存器的进气口 ； 所述氮气回收处理器设有第四压力检测仪，用于检测所述氮气回收处理器内的氮气压力； 所述系统还包括回气压力控制器；所述回气压力控制器分别与第四压力检测仪和回气增压泵连接，用于根据所述第四压力检测仪检测到的氮气压力，调节所述回气增压泵的增压倍数； 和/或，所述氮气回收处理器出气管道设有第二氮气纯度检测仪，用于检测所述氮气回收处理器出气管道中的氮气纯度；所述氮气回收处理器的反冲口通过反冲阀连接至氮气使用设备，所述氮气回收处理器的排气口设有排气阀；氮气回收处理器与回气增压泵之间的管道上设置有出气阀， 所述`系统还包括回气纯度控制器；所述回气纯度控制器分别与所述第二氮气纯度检测仪、出气阀、反冲阀和排气阀连接，用于当所述第二氮气纯度检测仪检测到的氮气纯度小于第二预设纯度时，开启所述出气阀、反冲阀和排气阀，对所述氮气回收处理器进行分子筛再生。
全文摘要
本申请公开了一种氮气制备回收系统及其控制方法。本申请在氮气储存器出气管道设有第一压力检测仪，以检测氮气储存器出气管道中的氮气压力；压缩空气储存器的出气口设有负荷控制阀，以调节压缩空气储存器的出气流量；所述系统设有分别与第一压力检测仪和负荷控制阀连接的负荷控制器，可根据第一压力检测仪检测到的氮气压力调节负荷控制阀的开度，从而当氮气生产过量，即第一压力检测仪检测到的氮气压力偏大时，通过负荷控制器减小负荷控制阀的开度(即减少进入氮气制备器中的压缩空气的量)，来减少氮气生产量，避免了能源的浪费，减少了系统运行费用。因此，本申请解决了现有技术的问题。
文档编号C01B21/04GK103058153SQ20121055695
公开日2013年4月24日 申请日期2012年12月19日 优先权日2012年12月19日
发明者孙广清, 孙振亮, 李德东, 邢子奎, 秦卫东, 延欣利, 王晓宇, 吴百杰 申请人:山东金宇轮胎有限公司