CN213631182U - 一种集装箱式深冷制氧装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种集装箱式深冷制氧装置，包括第一集装箱和第二集装箱，所述第一集装箱内安装有配电柜、空压机、一级过滤器、预冷机、二级过滤器和纯化器，第二集装箱内安装有分馏塔和PLC控制柜，分馏塔上安装有膨胀机，纯化器包括第一吸附器、第二吸附器和加热器，第一吸附器、第二吸附器和加热器的连接管路上安装有第一温度传感器、第二温度传感器、第一数字压力表、第二数字压力表、第三数字压力表和多个气动阀门。本实用新型的制氧设备安装在集装箱内，方便运输，运至现场可直接生产，省去安装时间，便于使用；PLC根据时间及压力、温度信息对纯化器进行自动再生控制，切换第一吸附器和第二吸附器工作，实现自动化生产。

Description

一种集装箱式深冷制氧装置

技术领域

本实用新型涉及制氧设备技术领域，特别是一种集装箱式深冷制氧装置。

背景技术

为便于移动作业，可以将制氧机整体安装在集装箱内，在不同的作业区之间移动使用。现有的集装箱制氧设备大多是PSA制氧***，净化采用的是冷冻式干燥机，因为冷冻式干燥机采用全封闭压缩机，对安装环境要求很高，不能有很大的震动，环境温度不能很高，而且出现故障率很高，市场还未有自动化程度高的集装箱式深冷制氧装置。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决上述问题，设计了一种集装箱式深冷制氧装置。

实现上述目的本实用新型的技术方案为，一种集装箱式深冷制氧装置，包括第一集装箱和第二集装箱，所述第一集装箱内安装有配电柜、空压机、一级过滤器、预冷机、二级过滤器和纯化器，第二集装箱内安装有分馏塔和PLC控制柜，分馏塔上安装有膨胀机，空压机、一级过滤器、二级过滤器、预冷机、纯化器、膨胀机和分馏塔之间通过管道依次连接；所述纯化器包括第一吸附器、第二吸附器和加热器，第一吸附器、第二吸附器和加热器间通过连接管路连接，连接管路上安装有多个气动阀门，连接管路上安装第一温度传感器、第二温度传感器、第一数字压力表、第二数字压力表和第三数字压力表，第一温度传感器检测加温气体出加热器温度，第二温度传感器检测加温气出纯化器温度，第一数字压力表检测第一吸附器压力，第二数字压力表检测第二吸附器压力，第三数字压力表检测加热器出再生气体压力；所述PLC控制柜获取第一温度传感器、第二温度传感器、第一数字压力表、第二数字压力表和第三数字压力表的检测参数，控制气动阀门动作，使第一吸附器与第二吸附器切换工作；所述PLC控制柜通过以太网与控制终端无线通讯连接。

优选地，所述气动阀门包括空气进第一吸附器蝶阀、空气进第二吸附器蝶阀、空气出第一吸附器蝶阀、空气出第二吸附器蝶阀、再生气进第一吸附器蝶阀、再生气进第二吸附器蝶阀、再生气出第一吸附器蝶阀、再生气出第二吸附器蝶阀、吸附器平衡阀、再生气放空阀、第一吸附器泄压阀、第二吸附器泄压阀。

优选地，所述第一集装箱前端面、后端面、左侧面和右侧面均设有第一箱门，第一集装箱前端面和后端面的第一箱门数量为两个，第一集装箱前端面和后端面上均设有第一窗户。

优选地，所述第二集装箱前端面、后端面、左侧面和右侧面均设有第二箱门，第二集装箱前端面的第二箱门数量为两个，第二集装箱后端面上设有第二窗户，第二集装箱顶端设有箱盖。

优选地，所述第二集装箱内还设有液氧泵，液氧泵通过管道与分馏塔连通。

本实用新型的有益效果：深冷制氧设备安装在集装箱内，方便运输，运至现场可直接生产，省去安装时间，对环境要求低，便于使用；PLC根据时间及压力、温度信息对纯化器进行自动再生控制，切换第一吸附器和第二吸附器工作，实现自动化生产。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的俯视图；

图3是第二集装箱内部结构的俯视图；

图4是第一集装箱的正视图；

图5是纯化器工作的流程图；

图中，1、第一集装箱；2、第二集装箱；3、配电柜；4、空压机；5、一级过滤器；6、预冷机；7、二级过滤器；8、纯化器；9、分馏塔；10、PLC控制柜；11、膨胀机；12、管道；13、第一吸附器；14、第二吸附器；15、加热器；16、连接管路；17、第一温度传感器；18、第二温度传感器；19、第一数字压力表；20、第二数字压力表；21、第三数字压力表；V1201、空气进第一吸附器蝶阀；V1202、空气进第二吸附器蝶阀；V1203、空气出第一吸附器蝶阀；V1204、空气出第二吸附器蝶阀；V1205、再生气进第一吸附器蝶阀；V1206、再生气进第二吸附器蝶阀；V1207、再生气出第一吸附器蝶阀；V1208、再生气出第二吸附器蝶阀；V1210、吸附器平衡阀；V1214、再生气放空阀；V1215、第一吸附器泄压阀；V1216、第二吸附器泄压阀；22、第一箱门；23、第一窗户；24、第二箱门；25、第二窗户；26、箱盖；27、液氧泵。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行具体描述，如图1-5所示：一种集装箱式深冷制氧装置，包括第一集装箱1和第二集装箱2，第一集装箱1内安装有配电柜3、空压机4、一级过滤器5、预冷机6、二级过滤器7和纯化器8，第二集装箱2内安装有分馏塔9和PLC控制柜10，分馏塔9上安装有膨胀机11，空压机4、一级过滤器5、二级过滤器7、预冷机6、纯化器8、膨胀机11和分馏塔9之间通过管道12依次连接；配电柜3与各用电设备电连接，空气经过空压机4压缩，由一级过滤器5、二级过滤器7过滤掉大部分的水和油后进入预冷机6降温至8度左右，再进入纯化器8，纯化器8吸附空气中剩余的水、二氧化碳等，使空气变为无杂质物气体，随后进入膨胀机11制冷至零下170度左右进入分馏塔9，分离出氧氮，液氧泵将液氧抽出；如图5所示，纯化器8包括第一吸附器13、第二吸附器14和加热器15，第一吸附器13、第二吸附器14和加热器15间通过连接管路16连接，连接管路16上安装有多个气动阀门，连接管路16上安装第一温度传感器17、第二温度传感器18、第一数字压力表19、第二数字压力表20和第三数字压力表21，第一温度传感器17检测加温气体出加热器15温度，第二温度传感器18检测加温气出纯化器8温度，第一数字压力表19检测第一吸附器13压力，第二数字压力表20检测第二吸附器14压力，第三数字压力表21检测加热器15出再生气体压力；PLC控制柜10获取第一温度传感器17、第二温度传感器18、第一数字压力表19、第二数字压力表20和第三数字压力表21的检测参数，控制气动阀门动作，使第一吸附器13与第二吸附器14切换工作；PLC控制柜10通过以太网与控制终端无线通讯连接。

如图5所示，气动阀门包括空气进第一吸附器蝶阀V1201、空气进第二吸附器蝶阀V1202、空气出第一吸附器蝶阀V1203、空气出第二吸附器蝶阀V1204、再生气进第一吸附器蝶阀V1205、再生气进第二吸附器蝶阀V1206、再生气出第一吸附器蝶阀V1207、再生气出第二吸附器蝶阀V1208、吸附器平衡阀V1210、再生气放空阀V1214、第一吸附器泄压阀V1215、第二吸附器泄压阀V1216。

空气进第一吸附器蝶阀V1201、空气进第二吸附器蝶阀V1202串联设置，空气出第一吸附器蝶阀V1203、空气出第二吸附器蝶阀V1204串联设置，再生气进第一吸附器蝶阀V1205、再生气进第二吸附器蝶阀V1206串联设置，再生气进第一吸附器蝶阀V1205与再生气进第二吸附器蝶阀V1206构成的再生气进气管路上还安装一阀门V1217，再生气出第一吸附器蝶阀V1207、再生气出第二吸附器蝶阀V1208串联设置，吸附器平衡阀V1210串联一个阀门V1210A，再生气放空阀V1214串联另一阀门V1213。

空气进第一吸附器蝶阀V1201用于控制空气进第一吸附器13、空气进第二吸附器蝶阀V1202用于控制空气进第二吸附器14、空气出第一吸附器蝶阀V1203用于控制空气出第一吸附器13、空气出第二吸附器蝶阀V1204用于控制空气出第二吸附器14、再生气进第一吸附器蝶阀V1205用于控制再生气进第一吸附器13、再生气进第二吸附器蝶阀V1206用于控制再生气进第二吸附器14、再生气出第一吸附器蝶阀V1207用于控制再生气出第一吸附器13、再生气出第二吸附器蝶阀V1208用于控制再生气出第二吸附器14、吸附器平衡阀V1210用于控制第一吸附器13和第二吸附器14的平衡泄压、再生气放空阀V1214用于控制再生气进行放空、第一吸附器泄压阀V1215用于控制第一吸附器13进行泄压、第二吸附器泄压阀V1216用于控制第二吸附器14进行泄压。V1214为气闭常开阀，其它阀门为气开常关阀。

第一集装箱1前端面、后端面、左侧面和右侧面均设有第一箱门22，第一集装箱1前端面和后端面的第一箱门22数量为两个，第一集装箱1前端面和后端面上均设有第一窗户23。

第二集装箱2前端面、后端面、左侧面和右侧面均设有第二箱门24，第二集装箱2前端面的第二箱门24数量为两个，第二集装箱2后端面上均设有第二窗户25，第二集装箱2顶端设有箱盖26。分馏塔9在运输时平躺固定在第二集装箱2，在安装时，打开箱盖26，通过吊装装置将其顶部由箱盖26开口吊起至竖直，随后再对分馏塔9进行固定，第一集装箱1和第二集装箱2垂直对接在一起，使纯化器8接近分馏塔9。

第二集装箱2内还设有液氧泵27，液氧泵27通过管道12与分馏塔9连通。

纯化器8切换时间表如下

注：1、☆表示阀门开启。

2、各步骤时间可根据实际运行情况进行调整，以达到最佳效果。

3、切换时检查吸附器压差，确认均压完成后方可进行下一步。

4、启动加热器15时检查再生气压力，确认再生气压力后再启动。

5、PLC控制界面至少包括流程界面，显示工作状态，暂停，停止，启动选项，启动时可选择步骤；手动自动界面，切换手动自动二次确认，各阀门及加热器15手动状态可单独启动停止，自动时显示各阀门及加热器15开关和运行状态；设置界面包括时间压力等需要设置的参数。

6、运行过程中，下一步运行前检查上一步阀门开关状态或者压力，方可进行下一步，若达不到设定值，流程界面报警闪烁提示，计时停止并开始显示超时时间，待达到设定参数可进行下一步。

（一）温度测量

第二温度传感器18检测第一吸附器13和第二吸附器14共同的出口的温度，第二温度传感器18连接温控仪TIC-1202，对第一吸附器13或第二吸附器14再生处理时，首先将温控仪TIC-1202的报警点定值到100℃；第一温度传感器17检测加热器15出口温度，第一温度传感器17连接温控仪TIC-1201，温控仪TIC-1201的下限定值到200℃，上限定值到220℃，然后按动按钮，当加热器15炉内温度上升到200℃时，继续加温，当加热器15炉内温度升到220℃时，切断电源停止加温，加热器15炉内温度开始下降。当温控仪TIC-1201下降到200℃加热器15又重新接通电源继续加温。当纯化器8出口温度到100℃时，加热器15停止加温，吸附器再生完毕。此时即使加热器15温度降低到 200℃以下，加热器15也不会再自动接通电源，达到总停之效果。

加温分馏塔9时，将温控仪TIC-1201定值到上限80℃下限60℃，控制进入设备的气体温度。

（二）压力测量

第一数字压力表19检测第一吸附器13压力，第二数字压力表20检测第二吸附器14压力，第三数字压力表21检测加热器15出再生气体压力，实现对纯化器8压力和空气进加热器15压力的显示，第一数字压力表19、第二数字压力表20和第三数字压力表21将压力信息传到PLC控制柜10。

（三）气动阀门的控制

采用二位五通电磁阀用以控制气动蝶阀的开启和关闭。

（四）吸附器自动切换

本***是保障空分设备运转周期，稳定生产及保证产品质量的关键***之一。吸附器为分子筛吸附器，程序控制主要由PLC***逻辑处理器完成。每个二位五通电磁阀气源通道接有0.6MP的仪表气的仪表空气。在正常情况时，程序时间控制器按照切换时间程序表输出信号控制各切换阀所对应的二位五通切换阀，使其得电或失电，从而改变通往切换阀执行机构汽缸气源的方向，使切换阀打开或关闭。

正常切换时，切换周期位8小时，其中卸压5分钟，加热185分钟，冷却250分钟，升压40分钟。参数可设置，但总切换周期不得大于8小时。

PLC控制柜10的控制***包括计时模块，根据计时信息及其获取的压力信息和温度信息控制纯化器8工作，该自控过程分16步进行，当切换程序启动时，各切换阀所处状态：再生气放空阀V1214开，其余阀门均关闭。再生气放空阀V1214为气闭常开阀，其它阀门为气开常关阀。过程如下：

第一步，准备卸压：确认空气进第二吸附器蝶阀V1202开，关闭空气进第一吸附器蝶阀V1201，空气出第一吸附器蝶阀V1203，吸附器平衡阀V1210；

第二步，卸压：确认空气进第一吸附器蝶阀V1201、空气出第一吸附器蝶阀V1203、吸附器平衡阀V1210关闭，打开第一吸附器泄压阀V1215，计时5分钟；

第三步，加热：卸压时间到，确认压力达到设定值，关闭第一吸附器泄压阀V1215并确认，打开1207再生气出第一吸附器13蝶阀，再生气进第一吸附器蝶阀V1205，确认再生气进第一吸附器蝶阀V1205，1207再生气出第一吸附器13蝶阀开，关闭再生气放空阀V1214，确认再生气放空阀V1214关。确定第三数字压力表21压力达到设定值，接通加热器15，在此过程中，为保护加热器15不被烧坏，对其进行温控，计时185分钟；

第四步，冷却：加热时间到，断开加热器15，计时250分钟；

第五步，准备升压：冷却时间到，打开再生气放空阀V1214，确认再生气放空阀V1214开，关闭再生气进第一吸附器蝶阀V1205、1207再生气出第一吸附器13蝶阀；

第六步，升压：确认再生气进第一吸附器蝶阀V1205，1207再生气出第一吸附器13蝶阀关闭，打开吸附器平衡阀V1210，计时40分钟；

第七步，准备切换：升压时间到，确定第一吸附器13、第二吸附器14压差达到设定值，打开空气出第一吸附器蝶阀V1203；

第八步，切换：确认空气出第一吸附器蝶阀V1203开，打开空气进第一吸附器蝶阀V1201；

第九步，准备卸压：确认空气进第一吸附器蝶阀V1201开，关闭空气进第二吸附器蝶阀V1202、空气出第二吸附器蝶阀V1204、吸附器平衡阀V1210；

第十步，卸压：确认空气进第二吸附器蝶阀V1202、空气出第二吸附器蝶阀V1204、吸附器平衡阀V1210关闭，打开第二吸附器泄压阀V1216，计时5分钟；

第十一步，加热：卸压时间到，确认压力达到设定值，关闭第二吸附器泄压阀V1216并确认，打开再生气出第二吸附器蝶阀V1208，再生气进第二吸附器蝶阀V1206，确认再生气进第二吸附器蝶阀V1206，再生气出第二吸附器蝶阀V1208开。关闭再生气放空阀V1214，确认关闭再生气放空阀V1214，确定第三数字压力表21压力达到设定值，接通电加热器15，计时185分钟；

第十二步，冷却：加热时间到，断开加热器15，计时250分钟；

第十三步，准备升压：冷却时间到，打开再生气放空阀V1214，确认再生气放空阀V1214开，关闭再生气进第二吸附器蝶阀V1206，再生气出第二吸附器蝶阀V1208；

第十四步，升压：确认再生气进第二吸附器蝶阀V1206，再生气出第二吸附器蝶阀V1208关闭，打开吸附器平衡阀V1210，计时40分钟；

第十五步，准备切换：升压时间到，确定第一吸附器13、第二吸附器14压差达到设定值，打开空气出第二吸附器蝶阀V1204；

第十六步，切换：确认空气出第二吸附器蝶阀V1204开，打开空气进第二吸附器蝶阀V1202，然后又进入第二轮即第一吸附器13的再生，以后第一吸附器13和第二吸附器14按以上程序轮番进行。

整个再生过程按照PLC控制程序规定的时间、压力等条件，以及前步动作完成以后，有关阀门的开关状态来进行。

上述技术方案仅体现了本实用新型技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本实用新型的原理，属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种集装箱式深冷制氧装置，包括第一集装箱（1）和第二集装箱（2），其特征在于，所述第一集装箱（1）内安装有配电柜（3）、空压机（4）、一级过滤器（5）、预冷机（6）、二级过滤器（7）和纯化器（8），第二集装箱（2）内安装有分馏塔（9）和PLC控制柜（10），分馏塔（9）上安装有膨胀机（11），空压机（4）、一级过滤器（5）、二级过滤器（7）、预冷机（6）、纯化器（8）、膨胀机（11）和分馏塔（9）之间通过管道（12）依次连接；所述纯化器（8）包括第一吸附器（13）、第二吸附器（14）和加热器（15），第一吸附器（13）、第二吸附器（14）和加热器（15）间通过连接管路（16）连接，连接管路（16）上安装有多个气动阀门，连接管路（16）上安装第一温度传感器（17）、第二温度传感器（18）、第一数字压力表（19）、第二数字压力表（20）和第三数字压力表（21），第一温度传感器（17）检测加温气体出加热器（15）温度，第二温度传感器（18）检测加温气出纯化器（8）温度，第一数字压力表（19）检测第一吸附器（13）压力，第二数字压力表（20）检测第二吸附器（14）压力，第三数字压力表（21）检测加热器（15）出再生气体压力；所述PLC控制柜（10）获取第一温度传感器（17）、第二温度传感器（18）、第一数字压力表（19）、第二数字压力表（20）和第三数字压力表（21）的检测参数，控制气动阀门动作，使第一吸附器（13）与第二吸附器（14）切换工作；所述PLC控制柜（10）通过以太网与控制终端无线通讯连接。

2.根据权利要求1所述的集装箱式深冷制氧装置，其特征在于，所述气动阀门包括空气进第一吸附器蝶阀（V1201）、空气进第二吸附器蝶阀（V1202）、空气出第一吸附器蝶阀（V1203）、空气出第二吸附器蝶阀（V1204）、再生气进第一吸附器蝶阀（V1205）、再生气进第二吸附器蝶阀（V1206）、再生气出第一吸附器蝶阀（V1207）、再生气出第二吸附器蝶阀（V1208）、吸附器平衡阀（V1210）、再生气放空阀（V1214）、第一吸附器泄压阀（V1215）、第二吸附器泄压阀（V1216）。

3.根据权利要求1所述的集装箱式深冷制氧装置，其特征在于，所述第一集装箱（1）前端面、后端面、左侧面和右侧面均设有第一箱门（22），第一集装箱（1）前端面和后端面的第一箱门（22）数量为两个，第一集装箱（1）前端面和后端面上均设有第一窗户（23）。

4.根据权利要求1所述的集装箱式深冷制氧装置，其特征在于，所述第二集装箱（2）前端面、后端面、左侧面和右侧面均设有第二箱门（24），第二集装箱（2）前端面和后端面的第二箱门（24），数量为两个，第二集装箱（2）前端面和后端面上均设有第二窗户（25），第二集装箱（2）顶端设有箱盖（26）。

5.根据权利要求1所述的集装箱式深冷制氧装置，其特征在于，所述第二集装箱（2）内还设有液氧泵（27），液氧泵（27）通过管道（12）与分馏塔（9）连通。

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