一种带检测系统的气调库制氮机的制作方法

本实用新型涉及果蔬气调保鲜设备技术领域，特别涉及一种带检测系统的气调库制氮机。

背景技术：

目前气调库使用较多的制氮机是一种在常温下进行氮氧分离的膜制氮系统，它由空压机和膜分离器组成。压缩空气经过过滤器进入膜分离器后，空气中的水蒸气、CO2及O2快速透过膜壁进入膜的另一侧被富集排空，氮气透过膜壁的相对速率慢而留在膜中，富集后的氮气被作为产品气送往气调库内。

膜制氮机采取的是开启式取气，气体出口为高压，且气源温度有加热的需要，因此从加热气体到冷却气体至库内水果所需温度，整个过程不仅浪费能耗，还会造成气调库内温度的波动，刺激果蔬呼吸，不利于保鲜。而当制氮纯度高于95％时，膜制氮机效率会越来越低，流量变得很小，因此在纯度和流量都需兼顾的情况下，膜制氮机的降氧效果也会有一定的局限性。另外，膜制氮系统中最重要的部件——膜，由于怕污染，对前期净化过滤有严格的要求，直接关系到膜组的寿命。如果过滤净化出了问题，就需要更换膜组，维护成本相对较高。

CN201621158691.9一种气调库用制氮机具有效率高，低耗能的优点，解决了膜制氮一系列不足，但是出气口大小流量需要人工手动干预，不利于后期库内的降氧，再者没有显示系统，无法观察设备各部分的动作，无法显示报警信息，出现报警故障后需要按个排查，不能一目了然知道故障原因，同时也没有气体检测系统，过分依赖二氧化碳脱除机，操控过多受控二氧化碳脱除机，无法测量库内氧气的浓度，启动停止无法自主控制。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种带检测系统的气调库制氮机。

为实现上述目的，本实用新型提供以下的技术方案：一种带检测系统的气调库制氮机，包括A活性炭罐、B活性炭罐、压力泵、真空泵、PLC、控制面板、氧气二氧化碳分析仪，所述A活性炭罐、B活性炭罐、压力泵、真空泵与气调库之间依次通过管道连接形成制氮循环系统，所述制氮循环系统中各部件与PLC的信号输入端连接，PLC采集制氮循环系统动态数据，将制氮循环系统各部件工作状态传输至与PLC的信号输出端连接的控制面板，将气调库内氧气二氧化碳浓度传递至与PLC的信号输出端氧气二氧化碳分析仪，实现制氮循环系统内各部件状态以及气调库内氧气二氧化碳浓度的实时检测与调整，所述制氮循环系统的氮气出口采用双管道系统，双管道上分别设有高流量氮气出口阀、低流量氮气出口阀，通过打开和关闭高流量氮气出口阀、低流量氮气出口阀实现气调库内氮气的流速与浓度的控制。

优选的，所述A活性炭罐、B活性炭罐内填充的活性炭为CMS-F。

优选的，所述制氮循环系统的连接管道包括进气管道、再生管道以及出气管道，进气管道上设有气流计，进气管道一端与气调库出气口连接，另一端与压力泵的入口相连，压力泵的出口端通过管道分别与A活性炭罐的进气口、B活性炭罐的进气口相连通，再生管道为三通连接，一端与真空泵的入口相连，另外两端分别与A活性炭罐的进气口、B活性炭罐的进气口相连通；出气管道上设有气流计，出气管道一端与气调库进气口连接，另一端分别与A活性炭罐的出气口、B活性炭罐的出气口相连通。

优选的，所述进气管道上引出一条与大气相通的大气管道，大气管道上设有空气操作阀。

优选的，所述压力泵的出口端与A活性炭罐的进气口之间的管道上设有两位三通阀，压力泵的出口端与B活性炭罐的进气口之间的管道上设两位三通阀。

优选的，所述真空泵的入口端与A活性炭罐的进气口之间的管道上设有两位三通阀，真空泵的入口端与B活性炭罐的进气口之间的管道上设有两位三通阀。

优选的，所述A活性炭罐的出气口与气调库进气口连接的出气管道上设有两位三通阀，B活性炭罐的出气口与气调库进气口连接的出气管道上设有两位三通阀。

优选的，所述A活性炭罐排气口端设有压力表，B活性炭罐排气口端设有压力表。

优选的，所述PLC与制氮循环系统、控制面板以及氧气二氧化碳分析仪之间连接线为485通信连接线。

采用以上技术方案的有益效果是：

1.本实用新型制氮机可以调节罐体压力，至最佳吸附压力0.8bar，使其初始制氮浓度都可以达到95％以上，后期制氮浓度甚至可以达到99％以上，不仅如此，气调库用制氮机还可以通过双罐体循环工作，当其中一个罐体在吸附时，另一个罐体进解析，两者工作自动切换，这样就可以不间断连续产生高浓度氮气，大大提高气调库降速度。

2.本实用新型制氮机采用混合氮气传输系统，大大提高制氮率和氮气浓度，使后期制氮浓度可以达到99％以上，实现气调库超低氧贮藏。

3.本实用新型气调库用制氮机实现超低氧贮藏，不但可以延长贮藏周期，还可以提高果品质量，直接提高了果品经济价值。

4.本实用新型气调库用制氮机用于制氮方法能耗低，降低贮藏成本。制氮机不但本身能耗低，整个工作过程无需加热，几乎不会给气调库内带入额外热量，使库内温度产生波动而加大制冷系统的能耗。

5.本实用新型气调库用制氮机全自动化工作，操作简单，维护成本低。

6.本实用新型制氮机氮气出口采用双管道即双流量系统，库内降氧前期采用大管径流量管道，保证流速，后期降氧采用小管径流量管道，保证浓度，既能保证前期快速降氧，又能保证后期库内所需要的高浓度氮气。

7.本实用新型制氮机增加了控制面板，通过和PLC进行通信，在屏幕上可以清楚的看到设备各部分动作状态，方便对各输入输出点的调试，对于各部分动作所出现的报警清晰的显示在屏幕上，方便进行检查。

8.本实用新型制氮机增加了对库内气体的检测系统，可以实时检测库内氧气和二氧化的浓度，可以根据库内情况开启或者关闭降氧，不过分依赖于二氧化碳脱除机的控制，更具独立性。

附图说明

图1是本实用新型的传输系统图；

图2是控制面板与PLC连接原理图；

图3是氧气二氧化碳分析仪与PLC连接原理图。

其中，1—气调库、2—A活性炭罐、3—B活性炭罐、4—进气管道、5—大气管道、6—再生管道、7—出气管道、8—控制面板、9—PLC、10—氧气二氧化碳分析仪、B—压力泵、V—真空泵、F1-2—气流计、K1-6—两位三通阀、P1-2—压力表、H—高流量氮气出口阀、L—低流量氮气出口阀、H2—空气操作阀。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的优选实施方式。

图1至图3出示本实用新型的具体实施方式：一种带检测系统的气调库制氮机，包括A活性炭罐2、B活性炭罐3、压力泵B、真空泵V、PLC9、控制面板8、氧气二氧化碳分析仪10，A活性炭罐2、B活性炭罐3、压力泵B、真空泵V与气调库1之间依次通过管道连接形成制氮循环系统，制氮循环系统的连接管道包括进气管道4、再生管道6以及出气管道7，进气管道4上设有气流计F2，进气管道4一端与气调库1出气口连接，另一端与压力泵B的入口相连，压力泵B的出口端通过管道分别与A活性炭罐2的进气口、B活性炭罐3的进气口相连通，进气管道4上引出一条与大气相通的大气管道5，大气管道5上设有空气操作阀H2，再生管道6为三通连接，一端与真空泵V的入口相连，另外两端分别与A活性炭罐2的进气口、B活性炭罐3的进气口相连通；出气管道7上设有气流计F1，出气管道7一端与气调库1进气口连接，另一端分别与A活性炭罐2的出气口、B活性炭罐3的出气口相连通。

制氮循环系统中各部件与PLC9的信号输入端通过485通信连接线连接，PLC9采集制氮循环系统动态数据，将制氮循环系统各部件工作状态通过485通信连接线传输至与PLC9的信号输出端连接的控制面板8，将气调库1内氧气二氧化碳浓度通过485通信连接线传递至与PLC9的信号输出端氧气二氧化碳分析仪10，实现制氮循环系统内各部件状态以及气调库1内氧气二氧化碳浓度的实时检测与调整，制氮循环系统的氮气出口采用双管道系统，双管道上分别设有高流量氮气出口阀H、低流量氮气出口阀L。

压力泵B的出口端与A活性炭罐2的进气口之间的管道上设有两位三通阀K5，压力泵B的出口端与B活性炭罐3的进气口之间的管道上设两位三通阀K6；真空泵V的入口端与A活性炭罐2的进气口之间的管道上设有两位三通阀K3，真空泵V的入口端与B活性炭罐3的进气口之间的管道上设有两位三通阀K4；A活性炭罐2的出气口与气调库1进气口连接的出气管道上设有两位三通阀K1，B活性炭罐3的出气口与气调库1进气口连接的出气管道上设有两位三通阀K2；A活性炭罐2排气口端设有压力表P1，B活性炭罐3排气口端设有压力表P2。

该实用新型制氮机使用两台空气泵，一台压力泵B和一台真空泵V，气调库1内空气受压力泵B作用被输入A活性炭罐2或B活性炭罐3中，通过罐体的循环，氧气被CSM-F活性碳吸附，制取的氮气被输入气调库1内，储藏初期需要大量氮气，打开高流量氮气出口阀H，保证有大量氮气进入气调库1内，后期库内氧气浓度已经很低但是为了维持低氧需要将高浓度的氮气继续输入到气调库1内，此时需要关闭高流量氮气出口阀H，打开低流量氮气出口阀L。在真空回转吸附过程中，罐体进气口气体中氧气的含量、气流速度、罐体内的空气压力都可以影响罐体出气口气体中氧气的残留量，既氮气的浓度：

进气口气体中氧气含量低——易于氧分子和氮分子的分离——制取的氮气浓度高；

气流速度高——氧气吸附花费时间短——产生的氮气浓度低；

气流速度低——氧气吸附花费时间长——产生的氮气浓度高。

该实用新型制氮机不仅可以调节罐体压力，至最佳吸附压力0.8bar，使其初始制氮浓度都可以达到95％以上，后期制氮浓度甚至可以达到99％以上，还可以通过双罐体循环工作，当其中一个罐体在吸附时，另一个罐体进解析，两者工作自动切换，这样就可以不间断连续产生高浓度氮气，大大提高气调库降速度。

表1真空回转吸附的详细制氮过程描述

脱氧制氮机主要原理：该实用新型制氮机产生氮气主要是通过对空气中两种主要的气体氮气和氧气进行分离，通过在活性炭罐中填充CMS-F碳实现两种气体的分离，CSM-F碳具有独特的网状结构,对空气中的氧具有极强的吸附作用，因为氧分子结构相对于氮分子较小，更容易被CMS-F碳网状结构截流在其内表面。CSM-F碳的特性使得低压下即能进行氧气的吸附，罐体对氧气吸附的最佳压力是在0.8Bar。

混合氮气传输系统：该实用新型制氮机采用混合氮气传输系统，大大提高制氮率和氮气浓度，使后期制氮浓度可以达到99％以上，实现气调库超低氧贮藏，进气管道4既与气调库1的出气口相连又与周围的外部空气通过大气管道5相连，气调库1内气体中氧气的含量随着产生的氮气的供给而降低，如果通过CSM-F碳层的输入气体中氧气含量低，则产生气体中的氧气含量也较低，如果输入过程中气调库1内气体的氧气含量较低，将提高制氮机的制氮效率和浓度，输入气调库1内的气体量必须少于或至少与气调库1内的产生的气体量保持相等的，通过气流计F1、F2和空气操作阀H2，可以实现对气流的记录和调整。

本实用新型制氮机增加了控制面板8，通过和PLC9进行通信，在屏幕上可以清楚的看到设备各部分动作状态，方便对各输入输出点的调试，对于各部分动作所出现的报警清晰的显示在屏幕上，方便进行检查，同时还增加了对库内气体的检测系统，可以实时检测库内氧气和二氧化的浓度，可以根据库内情况开启或者关闭降氧，不过分依赖于二氧化碳脱除机的控制，更具独立性。

以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。