專利名稱：一種雙系統氦氣回收設備電氣控制裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及氦氣回收領域，具體說是一種雙系統氦氣回收設備的電氣控制裝置。
背景技術：
氦氣是一種稀有資源，我國是氦氣資源貧乏國家，氦氣價格昂貴，目前大量需要從國外進口，氦氣的回收和凈化不僅是為了節約資源，從經濟角度講也時非常劃算的。氦氣回收設備用來實現氦氣的回收和凈化功能，主要分為三個工作單元冷卻裝置、氦氣壓縮機、干燥凈化裝置，因為三個工作單元獨立購買，以往氦氣回收設備電氣控制也分為冷卻裝置電氣控制、氦氣壓縮機電氣控制、干燥凈化裝置電氣控制，這樣會造成控制柜的數量較多、占用空間大，回收操作煩瑣、控制點分散、相互設備間缺少聯鎖、互鎖保護，易引起誤操作，環境適應性差。
發明內容
本發明的目的是提供一種集成化控制解決以往氦氣回收設備分設備單獨控制，控制箱數量多，占用空間大，操作困難、環境適應性差、氦氣壓縮機啟動電流大等缺點的雙系統氦氣回收設備電氣控制裝置。本發明采用的技術方案是一種雙系統氦氣回收設備電氣控制裝置，其特征在于所述電氣控制裝置包括集中顯示操作單元、PLC模塊組件、控制執行電路、氦氣壓縮機、冷卻裝置和干燥凈化裝置，集中顯示操作單元向PLC模塊組件輸入操作參數，PLC模塊組件計算操作參數向控制執行電路輸出控制信號，控制執行電路控制氦氣壓縮機執行設備、冷卻裝置執行設備和干燥凈化裝置設備工作，氦氣壓縮機檢測元件、冷卻裝置檢測元件和干燥凈化裝置檢測元件分別檢測氦氣壓縮機、冷卻裝置和干燥凈化裝置運行參數并輸送至PLC模塊組件結合操作參數向控制執行電路輸出實時控制信號。所述電氣控制裝置還包括其他顯示操作單元,其他顯示操作單元與集中顯示操作單元相連，或其他操作顯示單元與PLC模塊組件相連。所述電氣控制裝置還包括環控單元執行電路、環控單元執行設備和環控單元檢測元件，控制執行電路配電輸出環控單元執行電路，環控單元執行電路連接控制環控單元執行設備工作，環控單元檢測元件將環境溫度、照明檢測信號輸送至環控單元執行電路和/或PLC模塊組件。所述氦氣壓縮機執行設備包括氦氣壓縮機、潤滑油加熱器、氦氣壓縮機低溫預加熱器、注油電機、自動排污電磁閥、排氣壓力電接點壓力表、潤滑油壓力電接點壓力表。所述氦氣壓縮機檢測元件檢測氦氣壓縮機排氣溫度、排氣壓力、潤滑油溫度、潤滑油壓力、軟啟動故障信號以及壓縮電機過載信號。所述冷卻裝置執行設備包括供液泵、電加熱、冷風機、制冷壓縮機、切換電磁閥、供液壓力電接點壓力表。所述冷卻裝置檢測元件檢測冷卻裝置水箱液位高低信號，供液溫度、供液壓力、供液流量信號，以及制冷電機過載信號、制冷壓縮機高低壓故障信號、制冷壓縮機超溫故障信號。所述干燥凈化裝置執行設備為吸附、再生交替運行的兩塔、凈化排污電磁閥。所述干燥凈化裝置檢測元件檢測干燥凈化裝置執行設備內加熱溫度、再生溫度信號。本發明集中顯示操作單元用于顯示冷卻裝置、氦氣壓縮機、干燥凈化裝置三個工作單元設備工作狀態及主要參數的實時顯示，對三個單元的執行設備實施控制。本發明PLC模塊組件用于實現冷卻裝置供液溫度、供液壓力、供液流量的數據采集；氦氣壓縮機多級排氣溫度、多級排氣壓力、潤滑油溫度、潤滑油壓力的數據采集；干燥凈化裝置加熱溫度、再生溫度的數據采集；以及各電機的過載信號、制冷壓縮機高低壓故障 信號、制冷壓縮機超溫故障信號、水箱液位高低、氦氣壓縮機軟啟動故障信號及各設備運行信號的數據采集。通過對上述信號的采集，在PLC模塊組件內部進行運算處理和邏輯控制，將輸出結果輸出由控制執行電路對各單元執行設備實施控制，其通訊模塊可通過軟件編程選擇RS485、RS422、CAN總線等多種通訊方式。本發明其他顯示操作單元可與集中顯示操作單元相連或PLC模塊組件相連，可實現多系統氦氣回收設備的獨立或同步運轉，或實現遠程遙控操作。本發明氦氣壓縮機單元的檢測元件主要由排氣溫度傳感器、排氣壓力傳感器、潤滑油溫度傳感器、潤滑油壓力傳感器、排氣壓力電接點壓力表、潤滑油壓力電接點壓力表、注油電機熱繼電器、氦氣壓縮機熱繼電器用于實現其執行設備中氦氣壓縮機、潤滑油加熱器、氦氣壓縮機低溫預加熱器、注油電機的關鍵參數數據輸入和故障保護功能；配合排氣壓力電接點壓力表、潤滑油壓力電接點壓力表，進一步限定運轉壓力，提高使用安全系數。本發明冷卻裝置單元的檢測元件主要由供液溫度傳感器、供液壓力傳感器、供液流量傳感器、制冷壓縮機高低壓控制器、制冷壓縮機超溫保護器、水箱液位開關、供液壓力電接點壓力表報警信號、供液泵熱繼電器、冷風機熱繼電器、制冷壓縮機熱繼電器用于實現其執行設備供液泵、冷風機、制冷壓縮機、電加熱、切換電磁閥的關鍵參數數據輸入和故障保護功能；配合供液壓力電接點壓力表，進一步限定供液壓力，提高使用安全系數。本發明干燥凈化裝置單元的檢測元件主要由加熱溫度傳感器、再生溫度傳感器用于實現其兩塔吸附加熱溫度、再生溫度參數數據輸入。本發明環控單元的檢測元件主要檢測氦氣壓縮機單元、冷卻裝置單元、干燥凈化裝置單元所處環境的空氣溫度、照明等參數，由環控執行電路的空調控制電路、加熱器控制電路、照明控制電路控制環控執行設備空調、加熱器、照明裝置，并將環境溫度檢測效果輸送至PLC模塊組件，以便冷卻裝置單元確認其執行設備使用冷風機進行強制風冷或使用制冷壓縮機進行制冷。與現有技術相比，本發明具有以下優點
I、氦氣壓縮機的啟動控制采用交流電動機軟啟動器，通過相角控制，限定電動機轉矩和啟動電流，實現電動機的安全平滑啟動，極大地避免了啟動時的扭矩沖擊，同時使供電網絡不會受到如同直接啟動時所出現的大啟動電流沖擊。由集中顯示操作單元發出啟動和停止的指令，控制氦氣壓縮機運行，并可對氦氣壓縮機的多級排氣壓力和溫度、潤滑油壓力和溫度，以及冷卻水壓力和溫度進行跟蹤、監測實現超限報警、停機和自動排污清理，壓縮機的監測與控制一體化，給操作者使用帶來方便；
2、干燥凈化裝置是根據變壓吸附原理進行設計制造的，為雙塔結構形式，當壓縮空氣進入其中一塔吸附時，另一塔同時進行再生操作。在這個程序控制下，系統得到連續供氣，通過集中顯示操作單元顯示干燥、再生氦氣溫度、氦氣純度及氦氣露點溫度等關鍵參數，以及顯示兩塔吸附、再生、停機的工作狀態和每個階段氣動閥門通斷狀態；凈化排污電磁閥設定排污時間和排污時間間隔，可實現定時自動排污；
3、冷卻裝置通過熱交換由冷卻水將熱量帶走，通過集中顯示操作單元開關控制供液泵、冷風機、制冷壓縮機、電加熱等設備起停。在環控檢測單元將環境溫度反饋至PLC模塊組件，根據用戶的設定溫度值和實際的供液溫度值相比較由PLC模塊組件選擇采用強制風冷或壓縮制冷供液溫度，環境溫度過低情況下自動加熱和正常使用情況下，常規風冷和壓縮制冷模式相互切換及制冷量的自動能量調節功能，具體有各電機及電氣系統短路、過載保護，防凍保護水冷壓縮機高低壓力保護和超限報警功能。
本發明利用集中顯示操作單元設置氦氣回收設備工作參數，配合PLC模塊組件計算氦氣回收設備各單元運行參數，通過控制執行電路一體化對氦氣壓縮機、冷卻裝置和干燥凈化裝置集中控制，無須多單元操作，其操作便捷、安全可靠，能對氦氣回收設備使用狀態實時監控和控制，適應各種環境下使用。
圖I為本發明工作原理圖。圖中集中顯示與操作單元1，PLC模塊組件2，控制執行電路3，冷卻裝置4，冷卻裝置執行設備5，冷卻裝置檢測元件6，氦氣壓縮機7，氦氣壓縮機執行設備8，氦氣壓縮機檢測元件9，干燥凈化裝置10，干燥凈化裝置執行設備11，干燥凈化裝置檢測元件12，環控執行電路13，環控執行設備14，環控檢測元件15，其他操作顯示單元16。
具體實施例方式以下結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。圖I所示，一種雙系統氦氣回收設備電氣控制裝置包括集中顯示操作單元I、其他顯示操作單元16、PLC模塊組件2、控制執行電路3、氦氣壓縮機7、冷卻裝置4、干燥凈化裝置10和方艙環控單元。集中顯示操作單元I和其他顯示操作單元16均連接PLC模塊組件2，PLC模塊組件2連接控制執行電路3，控制執行電路3分別連接控制氦氣壓縮機7執行設備8、冷卻裝置4執行設備6、干燥凈化裝置10執行設備11和配電輸出連接方艙環控單元的環控執行電路13，氦氣壓縮機7檢測元件9檢測氦氣壓縮機7執行設備8運行參數連接PLC模塊組件2，冷卻裝置4檢測元件6檢測冷卻裝置4執行設備5運行參數連接PLC模塊組件2，干燥凈化裝置10檢測元件12檢測干燥凈化裝置10執行設備11運行參數連接PLC模塊組件2 ;方艙環控單元的環控檢測元件15檢測氦氣回收設備所處方艙環境參數連接環控執行電路13，環控執行電路13連接控制環控執行設備14。本發明中氦氣壓縮機單元的檢測元件采用排氣溫度傳感器、排氣壓力傳感器、潤滑油溫度傳感器、潤滑油壓力傳感器、排氣壓力電接點壓力表、潤滑油壓力電接點壓力表、注油電機熱繼電器、氦氣壓縮機熱繼電器；冷卻裝置單元的檢測元件采用供液溫度傳感器、供液壓力傳感器、供液流量傳感器、制冷壓縮機高低壓控制器、制冷壓縮機超溫保護器、水箱液位開關、供液壓力電接點壓力表報警信號、供液泵熱繼電器、冷風機熱繼電器、制冷壓縮機熱繼電器；干燥凈化裝置單元的檢測元件采用加熱溫度傳感器、再生溫度傳感器。一個完整的氦氣回收設備包括均安裝于方艙內的氦氣壓縮機執行設備、冷卻裝置執行設備和干燥凈化裝置執行設備。氦氣壓縮機執行設備包括氦氣壓縮機、潤滑油加熱器、氦氣壓縮機低溫預加熱器、注油電機、自動排污電磁閥、排氣壓力電接點壓力表、潤滑油壓力電接點壓力表；冷卻裝置執行設備包括供液泵、電加熱、冷風機、制冷壓縮機、切換電磁閥、供液壓力電接點壓力表；干燥凈化裝置執行設備為吸附、再生交替運行的兩塔、凈化排污電磁閥。本發明氦氣回收設備的工作過程為
I、在集中顯示操作單元上設置氦氣壓縮機操作頁面、冷卻裝置操作頁面和干燥凈化裝置操作頁面。在氦氣壓縮機操作頁面下操作注油電機開關、氦氣壓縮機開關、潤滑油加熱器開關、氦氣壓縮機低溫預加熱開關，自動排污開關，通過打開或關閉各設備的開關，可控制 相應執行設備的工作狀態，通過設定排污間隔時間和排污時間可實現自動定時排污，在潤滑油加熱器打開情況下，將潤滑油溫度與設定溫度相比較，當溫度超過設定溫度時，自動關閉潤滑油加熱器。潤滑油加熱器與氦氣壓縮機具有互鎖保護、注油電機與氦氣壓縮機有聯鎖保護功能；在冷卻裝置操作頁面下操作強制風冷換熱或壓縮制冷模式切換開關、供液泵開關、冷風機開關、制冷壓縮機開關、電加熱開關，打開或關閉相應開關，可控制相應執行設備的工作狀態；在干燥凈化裝置操作頁面下操作干燥凈化裝置啟動開關、狀態復位按鈕和自動排污開關。干燥凈化裝置為一塔工作一塔再生模式，兩塔交替運行實現氦氣的凈化功能；在冷卻裝置工作單元、氦氣壓縮機工作單元、干燥凈化裝置工作單元之間也增加了聯鎖保護功能，設有供液泵與氦氣壓縮機聯鎖，氦氣壓縮機與干燥凈化裝置加熱器聯鎖，避免在干燥凈化裝置沒有氣源的情況下工作，打破了以往三個單元相互獨立，容易誤操作、缺少聯鎖保護的缺點。2、氦氣壓縮機啟動工作，啟動注油電機，注油電機與供液泵聯鎖，供液泵不運行，注油電機和氦氣壓縮機不能工作，同時要滿足供液流量要不小于供液流量下限報警設定值。打開注油電機開關，注油電機運行，同時氦氣壓縮機主接觸器吸和，為氦氣壓縮機軟啟動做好開機準備。注油電機運行10 15s后，依次打開氦氣壓縮機多級排污閥，然后打開氦氣壓縮機開關，氦氣壓縮機開始軟啟動，軟啟動10 15s后切換至旁路接觸器，轉至正常運行，再依次關閉多級排污電磁閥，同時觀察多級級排氣壓力、潤滑油壓力等是否正常。如開機過程中出現排氣壓力高、排氣溫度高、潤滑油溫度高、潤滑油壓力低、氦氣壓縮機過載、注油電機過載、軟啟動故障、供液流量過低，氦氣壓縮機、注油電機停機保護。此外氦氣壓縮機設有停機保護功能，停機保護時間用戶可在參數設定頁面里進行設定(經驗值5 IOmin鐘，防止氦氣壓縮機頻繁起停工作)。如潤滑油溫度較低時，用戶可打開潤滑油加熱開關，當滿足條件潤滑油溫度<潤滑油溫度設定值_2°C，潤滑油加熱器運行，直到潤滑油溫度>潤滑油溫度設定值，潤滑油加熱器停止工作。(潤滑油溫度設定在氦氣壓縮機參數設定頁面，經驗值設定在O °C 5 °C )。3、氦氣壓縮機啟動后，觀察干燥凈化裝置兩塔的工作壓力，當進氣閥壓力大于3Mpa時，啟動凈化裝置A塔工作，B塔再生。
B塔進氣閥得電關閉，延遲5秒B塔排氣閥得電打開，延遲5秒加熱器啟動，電加熱工作，進入6小時的加熱階段；在加熱過程中，若加熱溫度達到加熱階段溫度設定值，電加熱停止加熱，若加熱溫度<加熱階段溫度設定值-io°c，電加熱工作。如果達到加熱時間或者再生溫度達到再生溫度設定值時，就會進入2小時的吹冷階段；若在此過程中加熱溫度低于吹冷階段溫度設定值即啟動加熱器，待加熱溫度增至吹冷階段溫度設定值+10°C時，電加熱停止工作；吹冷至I小時55分鐘時進入5分鐘的均壓狀態，此時B塔排氣閥斷電關閉。吹冷2小時結束時，B塔進氣閥斷電打開，轉入B塔工作A塔再生。B塔工作，A塔再生。A塔進氣閥得電關閉，延遲5秒A塔排氣閥得電打開，延遲5秒加熱器啟動，電加熱工作，進入6小時的加熱階段；在加熱過程中，若加熱溫度達到加熱階段溫度設定值，電加熱停止加熱，若加熱溫度<加熱階段溫度設定值-10°C，電加熱工作。如果達到加熱時間或者再生溫度達到再生溫度設定值時，就會進入2小時的吹冷階段；若在此過程中加熱溫度低于吹冷階段溫度設定值即啟動加熱器，待加熱溫度增至吹冷階段溫度設定值+10°C時， 電加熱停止工作；吹冷至I小時55分鐘時進入5分鐘的均壓狀態，此時A塔排氣閥斷電關閉。吹冷2小時結束時，A塔進氣閥斷電打開，轉入A塔工作B塔再生。4、氦氣壓縮機運轉時，環控檢測元件或冷卻裝置檢測元件檢測方艙內環境溫度，由PLC模塊組件依據環境溫度檢測信號，依據初始設定冷卻模式切換強制風冷或壓縮制冷，通過控制執行電路控制冷卻裝置執行設備運行對氦氣壓縮機進行冷卻。5、其他顯示操作單元與PLC模塊組件遠程遙控連接。本實施例中選取一個氦氣回收設備啟動，依據本發明構思，可將多個氦氣回收設備的集中顯示操作單元集中于同一 PLC模塊組件，操作人員可在一個方艙中同時操作控制多個氦氣回收設備，其余方艙內的其他顯示操作單元為遙控模式連接至PLC模塊組件，各氦氣回收設備可獨立或組合使用完成氦氣回收和凈化任務，任一氦氣回收設備故障停機時，其余氦氣回收設備仍可正常工作，系統安全使用有保證。
權利要求
1.一種雙系統氦氣回收設備電氣控制裝置，其特征在于所述電氣控制裝置包括集中顯示操作單元、PLC模塊組件、控制執行電路、氦氣壓縮機、冷卻裝置和干燥凈化裝置，集中顯示操作單元向PLC模塊組件輸入操作參數，PLC模塊組件計算操作參數向控制執行電路輸出控制信號，控制執行電路控制氦氣壓縮機執行設備、冷卻裝置執行設備和干燥凈化裝置設備工作，氦氣壓縮機檢測元件、冷卻裝置檢測元件和干燥凈化裝置檢測元件分別檢測氦氣壓縮機、冷卻裝置和干燥凈化裝置運行參數并輸送至PLC模塊組件結合操作參數向控制執行電路輸出實時控制信號。
2.根據權利要求I所述的一種雙系統氦氣回收設備電氣控制裝置，其特征是所述電氣控制裝置還包括其他顯示操作單元，其他顯示操作單元與集中顯示操作單元相連，或其他操作顯示單元與PLC模塊組件相連。
3.根據權利要求I所述的一種雙系統氦氣回收設備電氣控制裝置，其特征是所述電氣控制裝置還包括環控單元執行電路、環控單元執行設備和環控單元檢測元件，控制執行電路配電輸出環控單元執行電路，環控單元執行電路連接控制環控單元執行設備工作，環控單元檢測元件將環境溫度、照明檢測信號輸送至環控單元執行電路和/或PLC模塊組件。
4.根據權利要求I所述的一種雙系統氦氣回收設備電氣控制裝置，其特征是所述氦氣壓縮機執行設備包括氦氣壓縮機、潤滑油加熱器、氦氣壓縮機低溫預加熱器、注油電機、自動排污電磁閥、排氣壓力電接點壓力表、潤滑油壓力電接點壓力表。
5.根據權利要求I或4所述的一種雙系統氦氣回收設備電氣控制裝置，其特征是所述氦氣壓縮機檢測元件檢測氦氣壓縮機排氣溫度、排氣壓力、潤滑油溫度、潤滑油壓力、軟啟動故障信號以及壓縮電機過載信號。
6.根據權利要求I所述的一種雙系統氦氣回收設備電氣控制裝置，其特征是所述冷卻裝置執行設備包括供液泵、電加熱、冷風機、制冷壓縮機、切換電磁閥、供液壓力電接點壓力表。
7.根據權利要求I或6所述的一種雙系統氦氣回收設備電氣控制裝置，其特征是所述冷卻裝置檢測元件檢測冷卻裝置水箱液位高低信號，供液溫度、供液壓力、供液流量信號，以及制冷電機過載信號、制冷壓縮機高低壓故障信號、制冷壓縮機超溫故障信號。
8.根據權利要求I所述的一種雙系統氦氣回收設備電氣控制裝置，其特征是所述干燥凈化裝置執行設備為吸附、再生交替運行的兩塔、凈化排污電磁閥。
9.根據權利要求I或8所述的一種雙系統氦氣回收設備電氣控制裝置，其特征是所述干燥凈化裝置檢測元件檢測干燥凈化裝置執行設備內加熱溫度、再生溫度信號。
全文摘要
本發明涉及一種雙系統氦氣回收設備電氣控制裝置，集中顯示操作單元向PLC模塊組件輸入操作參數，PLC模塊組件計算操作參數向控制執行電路輸出控制信號，控制執行電路控制氦氣壓縮機執行設備、冷卻裝置執行設備和干燥凈化裝置設備工作，氦氣壓縮機檢測元件、冷卻裝置檢測元件和干燥凈化裝置檢測元件分別檢測氦氣壓縮機、冷卻裝置和干燥凈化裝置運行參數并輸送至PLC模塊組件結合操作參數向控制執行電路輸出實時控制信號。該裝置操作便捷、安全可靠，能對氦氣回收設備使用狀態實時監控和控制，適應各種環境下使用。
文檔編號F04B49/06GK102929235SQ20121041379
公開日2013年2月13日 申請日期2012年10月26日 優先權日2012年10月26日
發明者秦伯進, 于曼, 許棟梁, 顧蓉, 姜遠道 申請人:江蘇兆勝空調有限公司