节能型变频变压吸附制氧机及制氮机的制作方法

1.本实用新型涉及变压吸附制气技术领域，特别是涉及一种变频变压吸附制气系统。


背景技术：

2.目前，变压吸附制氮机或变压吸附制氧机的结构原理基本一致，主要利用分子筛通过加压吸附、降压解吸的原理从空气中吸附和释放其他气体从而分离出氮气或氧气。当制气机内吸附塔装填的分子筛不同时，制气机产出的气体不同：装填制氮的碳分子筛时，碳分子筛表面的微孔主要吸附氧气，氮气富集起来则产出氮气；装填沸石分子筛时，沸石分子筛主要吸附氮气，氧气富集起来则产出氧气；二者都需要消耗压缩空气来产生气体。现在市场上的变压吸附制氮机或制氧机多为定频，当用户实际氮气或氧气的用气量下降时，制气机仍然消耗等量的压缩空气，压缩空气的消耗量不能根据氮气或氧气产量降低而降低，空气压缩机将一直处于满负荷的状态，不能达到节能的效果。
3.另外，现市场上的变压吸附制气机内部管路多为无缝钢管，在生产加工及使用时存在诸多缺点如下：
4.1)管道内部光滑度不够，造成气流阻力较大，将消耗一部分能量；
5.2)管道需焊接或螺纹连接，安装速度慢；
6.3)管道喷涂油漆密度不够，后期表面容易腐蚀；
7.4)管道做好后喷涂不便：做好的管道需做表面喷涂处理，由于环保因素，大部分制气机生产企业不具备喷涂资质，无法自行安装时喷涂，这也是广大生产企业的生产过程中的一大障碍；若采用外协喷涂，管道上已经安装的阀门不能忍受喷涂所需要的高温；即使克服了高温问题，已经生产好的管路拆卸下来再喷涂后再安装，也给生产管理带来诸多不便。


技术实现要素：

8.本实用新型的目的是：设计一种变频节能的变压吸附制气系统。
9.为了实现上述目的，本实用新型提供了一种节能型变频变压吸附制氧机，包括：
10.变频空压机、气阀组件、吸附塔及控制装置；
11.所述变频空压机、所述气阀组件、所述吸附塔依次连通，所述吸附塔的出气口用于连通至用气端，所述气阀组件能够在开启和关闭之间切换，且能够调节进气口径大小；
12.所述控制装置分别与所述变频空压机、所述吸附塔及所述气阀组件通信连接，所述控制装置被配置为用于：
13.根据用气端的需求用气量以及预置的第一关系表确定需求产气量档位，所述第一关系表中记录了用气量与产气量档位之间的对应关系；
14.根据确定的所述需求产气量档位以及预置的第二关系表确定气阀组件的进气口径大小以及气阀组件的开启时间，所述第二关系表中记录了产气量档位与气阀组件的进气口径大小、所述气阀组件的开启时间的对应关系。
15.优选的，所述节能型变频变压吸附制氧机包括双数组的所述吸附塔，所述吸附塔内设有用于吸附气体的分子筛，所述分子筛为沸石分子筛。
16.优选的，所述气阀组件包括总气阀及多个通气阀，所述总气阀的进气口连通至所述变频空压机，所述总气阀的出气口分别通过各所述通气阀连通至各所述吸附塔；
17.所述总气阀能够调节进气口径大小，用于控制通过所述吸附塔的总进气量；所述通气阀能够在开启和关闭之间切换，用于控制所述吸附塔的吸附时间。
18.优选的，所述总气阀与所述通气阀之间、所述通气阀与所述吸附塔之间以及各所述吸附塔之间均通过管路连通，所述管路为铝合金管路。
19.优选的，包括底座及两个间隔设置于所述底座上的所述吸附塔，所述底座上设有垂直于底座向上延伸的用于支撑所述管路的第一支架，两所述吸附塔之间设有横杆，所述横杆中部设有向下延伸的用于固定所述管路的第二支架。
20.优选的，所述吸附塔与所述用气端之间还依次连通有气体缓冲罐、流量计和气体储罐，所述流量计与所述控制装置通信连接，所述流量计用于检测需求用气量的流量值。
21.本实用新型还提供了一种节能型变频变压吸附制氮机，变频空压机、气阀组件、吸附塔及控制装置；
22.所述变频空压机、所述气阀组件、所述吸附塔依次连通，所述吸附塔的出气口用于连通至用气端，所述气阀组件能够在开启和关闭之间切换，且能够调节进气口径大小；
23.所述控制装置分别与所述变频空压机、所述吸附塔及所述气阀组件通信连接，所述控制装置被配置为用于：
24.根据用气端的需求用气量以及预置的第一关系表确定需求产气量档位，所述第一关系表中记录了用气量与产气量档位之间的对应关系；
25.根据确定的所述需求产气量档位以及预置的第二关系表确定气阀组件的进气口径大小以及气阀组件的开启时间，所述第二关系表中记录了产气量档位与气阀组件的进气口径大小、所述气阀组件的开启时间的对应关系。
26.优选的，所述节能型变频变压吸附制氮机包括双数组的所述吸附塔，所述吸附塔内设有用于吸附气体的分子筛，所述分子筛为碳分子筛。
27.优选的，所述气阀组件包括总气阀及多个通气阀，所述总气阀的进气口连通至所述变频空压机，所述总气阀的出气口分别通过各所述通气阀连通至各所述吸附塔；
28.所述总气阀能够调节进气口径大小，用于控制通过所述吸附塔的总进气量；所述通气阀能够在开启和关闭之间切换，用于控制所述吸附塔的吸附时间。
29.优选的，所述总气阀与所述通气阀之间、所述通气阀与所述吸附塔之间以及各所述吸附塔之间均通过管路连通，所述管路为铝合金管路。
30.优选的，包括底座及两个间隔设置于所述底座上的所述吸附塔，所述底座上设有垂直于底座向上延伸的用于支撑所述管路的第一支架，两所述吸附塔之间设有横杆，所述横杆中部设有向下延伸的用于固定所述管路的第二支架。
31.优选的，所述吸附塔与所述用气端之间还依次连通有气体缓冲罐、流量计和气体储罐，所述流量计与所述控制装置通信连接，所述流量计用于检测需求用气量的流量值。
32.本实用新型实施例一种节能型变频变压吸附制氧机及制氮机与现有技术相比，其有益效果在于：
33.本实用新型实施例的制氧机或制氮机设有变频空压机及可调节压缩空气流量的气阀组件，可以根据需求用气量精准调节对应的气阀组件口径大小及开启时间从而大幅提高吸附塔对压缩空气的利用率，减少原料压缩空气的使用量，有效降低变频空压机的功率达到节能效果。
附图说明
34.图1是本实用新型实施例节能型变频变压吸附制氧机或制氮机的流程图；
35.图2是本实用新型实施例节能型变频变压吸附制氧机或制氮机的结构示意图；
36.图3是本实用新型实施例节能型变频变压吸附制氧机或制氮机的吸附塔部分放大图；
37.图4是本实用新型实施例节能型变频变压吸附制氧机或制氮机的吸附塔的部分工艺流程图。
38.图中，1、变频空压机；2、气阀组件；21、总气阀；22、进气阀；3、吸附塔；4、控制装置；5、管路；6、底座；61、第一支架；62、第二支架；63、横杆；7、流量计；81、气体缓冲罐；82、气体储罐；91、空气净化装置；92、空气缓冲罐；10、用气端。
具体实施方式
39.下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
40.在本实用新型的描述中，应当理解的是，本实用新型中采用术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
41.在本实用新型的描述中，应当理解的是，本实用新型中采用术语“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是焊接连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
42.本实用新型中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本实用新型范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。
43.如图1所示，本实用新型实施例优选实施例的一种节能型变频变压吸附制氧机，包括：
44.变频空压机1、气阀组件2、吸附塔3及控制装置4；
45.所述变频空压机1、所述气阀组件2、所述吸附塔3依次连通，所述吸附塔3的出气口用于连通至用气端10，所述气阀组件2能够在开启和关闭之间切换，且能够调节进气口径大小；
46.所述控制装置4分别与所述变频空压机1、所述吸附塔3及所述气阀组件2通信连接，所述控制装置4被配置为用于：
47.根据用气端10的需求用气量以及预置的第一关系表确定需求产气量档位，所述第一关系表中记录了用气量与产气量档位之间的对应关系；
48.根据确定的所述需求产气量档位以及预置的第二关系表确定气阀组件2的进气口径大小以及气阀组件2的开启时间，所述第二关系表中记录了产气量档位与气阀组件2的进气口径大小、所述气阀组件2的开启时间的对应关系。
49.所述第一关系表记录有若干个档位以及各档位对应的产气量范围值，控制装置4将根据需求用气量所在的产气量范围选择对应档位；第二关系表记录了各档位相对应的气阀组件2口径大小，以控制进入吸附塔3的压缩空气流量，同时记录了气阀组件2的开启时间以控制吸附塔3的吸附时间。
50.当气阀组件2口径变小时，通入吸附塔3的压缩空气变少，变频空压机1感应到空气的消耗量变少从而自动调整自身功率以降低能耗，达到节能的效果。
51.进一步的，所述节能型变频变压吸附制氧机包括双数组的所述吸附塔3，所述吸附塔3内设有用于吸附气体的分子筛，所述分子筛为沸石分子筛。吸附塔3两个为一组，多组吸附塔能提高制气效率；沸石分子筛在压力控制下主要吸附氮气，可用于制备氧气。
52.进一步的，如图4所示，所述气阀组件2包括总气阀21及多个通气阀22，所述总气阀21的进气口连通至所述变频空压机1，所述总气阀21的出气口分别通过各所述通气阀22连通至各所述吸附塔3；
53.所述总气阀21能够调节进气口径大小，用于控制通过所述吸附塔3的总进气量；所述通气阀22能够在开启和关闭之间切换，用于控制所述吸附塔3的吸附时间。
54.总气阀21的出气口分为多个支路分别通过各通气阀22连通至相对应的各个吸附塔3，通过控制通气阀22的开启关闭来切换吸附塔3的工作状态：当某一吸附塔3对应的通气阀22开启时，该吸附塔3处于加压吸附状态，当某一吸附塔3对应的通气阀22关闭时，该吸附塔3处于降压解吸状态。
55.进一步的，如图3所示，所述总气阀21与所述通气阀22之间、所述通气阀22与所述吸附塔3之间以及各所述吸附塔3之间均通过管路5连通，所述管路5为铝合金管路5。
56.铝合金管路5的表面会自然形成一层抗氧化膜，能提高其表面的硬度，同时具有抗腐蚀性和耐磨性，不需要表面喷涂，能彻底解决制气设备生产企业的喷涂难题；且铝合金管路5内壁光滑，造成的气流阻力小，压降小且恒定，相比钢管会产生锈蚀导致内壁增厚压降增大，铝合金管路5更能节省能耗。
57.铝合金管路5之间通过接头件及0型圈衔接密封，不易漏气，而常见的钢管会因腐蚀或热胀冷缩出现泄漏点导致能耗升高；且铝合金管路5具有强氧化性不易生锈，不会产生杂质混入气体中影响下游设备；同时铝合金管路5之间能够简单装配，其重量轻也不需要焊接或胶合，一方面提高了设备制造的安装效率，另一方面可以拆卸重新安装有利于维护搬运。
58.进一步的，包括底座6及两个间隔设置于所述底座6上的所述吸附塔3，所述底座6上设有垂直于底座6向上延伸的用于支撑所述管路5的第一支架61，两所述吸附塔3之间设有横杆63，所述横杆63中部设有向下延伸的用于固定所述管路5的第二支架62。
59.由于铝合金管路5存在一定自重，加设支架可以使整体管路5结构更为坚固，防止因重力导致管路5变形。
60.进一步的，所述总气阀21为带流量调节装置的气动角座阀，可以精准调节进入吸附塔3的压缩空气流量。
61.进一步的，如图2所示，所述吸附塔3与所述用气端10之间还依次连通有气体缓冲罐81、流量计7和气体储罐82，所述流量计7与所述控制装置4通信连接，所述流量计7用于检测需求用气量的流量值。气体储罐82处于满载状态，气体储罐82与用气端10连通，当用气端10需求用气量降低时，通过气体储罐82的气体流量减小，因为流量计7测得的流量值减小，控制装置4进而调节总气阀21口径变小并缩短通气阀22的开启时间，减少制氧机的产气量。
62.进一步的，所述变频空压机1与所述气阀组件2之间还依次连通有空气净化装置91和空气缓冲罐92，用于对空压机产生的压缩空气进行进一步处理，保证吸附塔3工作稳定。
63.本实用新型还提供了一种节能型变频变压吸附制氮机，制备氮气时，吸附塔3内用于吸附气体的分子筛为碳分子筛，其余制氮机的原理、结构与上述制氧机相同，故不重复阐述。
64.本实用新型还提供了一种节能型变频变压吸附制氧机或制氮机的控制方法，包括以下步骤：
65.根据用户用气端的需求用气量以及预置的第一关系表确定需求产气量档位，所述第一关系表中记录了用气量与产气量档位之间的对应关系；
66.根据确定的所述需求产气量档位以及预置的第二关系表确定气阀组件的进气口径大小以及气阀组件的开启时间，所述第二关系表中记录了产气量档位与气阀组件的进气口径大小、所述气阀组件的开启时间的对应关系；
67.控制气阀组件调节至确定的进气口径大小以及确定的开启时间，使得制氧机或制氮机的产气量等于需求用气量。
68.进一步的，所述预置的第二关系表的具体获取步骤如下：
69.s1根据吸附塔内分子筛的性能，确定最佳吸附周期及理想吸附压力；
70.s2确定吸附塔的最高产气量档位：调节总气阀的口径达到最大尺寸，通过控制通气阀的开启来控制吸附塔的吸附时间，当吸附塔的吸附时间达到所述最佳吸附周期时，吸附塔的产气量即为最高产气量档位值，总气阀的最大口径尺寸为对应的气阀组件的进气口径尺寸，吸附塔的吸附时间为对应的气阀组件的开启时间；
71.s3确定吸附塔的最低产气量档位：多次调节总气阀口径尺寸进行实验，直至吸附塔的吸附时间等于所述最佳吸附周期的同时塔内的气体压力值等于所述理想吸附压力，此时吸附塔的产气量即为最低产气量档位值，此时的总气阀口径为对应的气阀组件的进气口径尺寸且为制气的最小极限尺寸，此时吸附塔的吸附时间为对应的气阀组件的开启时间；
72.s4确定吸附塔的中间产气量档位：在总气阀口径最大尺寸与最小极限尺寸之间调节总气阀的口径尺寸，当吸附塔内气体压力值达到理想吸附压力时吸附塔的产气量即为吸附塔的其中一个中间产气量挡位置，此时对应的总气阀口径尺寸大小为对应的气阀组件的进气口径尺寸，此时对应的吸附塔所用的吸附时间为对应的气阀组件的开启时间；
73.s5重复s4获得多组中间产气量档位及其对应数据，结合s2和s3建立所述第二关系表。
74.如果大量重复s4步骤，就能更精准地获得制氧机或制氮机对应的各个产气量档位、通气阀22开启时间与总气阀21口径的一一对应关系，则能够实现线性变频。
75.本实用新型的工作过程为：当需求用气量降低时，流量计7将测得的需求用气量值传送给控制装置4，控制装置4根据第一关系表确定此时需求用气量所在档位，进而根据第二关系表调整总气阀21的口径大小及通气阀22的开启时间。
76.综上，本实用新型实施例提供一种节能型变频变压吸附制氧机及制氮机，本实用新型的制氧机或制氮机设有变频空压机1、可调节压缩空气流量的气阀组件2和流量计7，可以根据流量计7测得的实时需求用气量精准调节对应的气阀组件2口径大小及开启时间从而大幅提高吸附塔3对压缩空气的利用率，减少原料压缩空气的使用量，有效降低变频空压机1的功率达到节能效果。同时吸附塔3与气阀组件2之间通过铝合金管路5连通，减小气流阻力、无需喷涂且不易腐蚀，在减小气体于管道流通间能耗的同时便于生产安装和维护。
77.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。