节能型空气分离制氧装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种节能型空气分离制氧装置，包括空气压缩机、冷冻干燥机、空气过滤器、压力平衡罐、进气压力调节阀、分离制氧器、压力平衡调节器、流量控制器、氧气压力控制器和氧气自动开关；所述空气压缩机采用变频式空气压缩机。采用变频式空气压缩机，根据系统压力或流量的变化来精确改变变频式空气压缩机转子的转速，从而随机改变其额定频率和额定电压，进而调节变频式空气压缩机的转速和电机的负载电流，以实现输出功率的匹配，从而减少无用功率的消耗，达到节能的目的。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种医疗设备，尤其涉及一种空气分离制氧装置。
技术介绍
医用空气分离制氧装置是为医院或医疗机构提供医用氧气的中心制氧装置，它可以是双机组、三机组、四机组、五机组或者六机组。空气分离制氧装置主要包括螺杆式空气压缩机、冷冻干燥机、空气过滤器、双柱型吸附式氧气分离器及其控制部分、空气稳压罐、氧气稳压罐、流量调节计、在线纯度监测仪等部分。空气分离制氧装置是利用分子筛物理吸附和解吸技术与微电脑数码测控技术相结合的装置，其工艺过程是：空气(制氧原料)经过空气压缩机压缩、升压0.3～0.6MPa，除油、去水后送至冷冻干燥机冷却至5℃，再经吸入口过滤器除尘粒后，送入其中一只氧气分离器。氧气分离器内装填由各种吸附材料按科学配比组成的吸附剂，空气中的氮、水分、二氧化碳及少量其它气体组分被吸附剂吸附，而非吸附组分(氧气)则从氧气分离器顶部出口排至氧气平衡罐。当氧气分离器中的可吸附物质达到饱和状态时通过切换阀放空，吸附剂便可再生。同时另一只氧气分离器升压开始工作，通过两只氧气分离器的交替工作获得连续的氧气流。制取的氧气经在线检测合格后，通过氧气储罐、管道、阀门、各级精密过滤器除菌过滤器等净化处理后送至后级使用点使用。参照图2，为分离制氧装置的工作周期示意图，空气分离制氧机在制氧过程中，两只吸附式氧气分离器A和B是交替工作的，即在0～90秒的过程中，氧气分离器A的压力由0MPa(排空状态)渐升至0.6Mpa，待其分离过程结束后即渐渐卸压至0MPa；与此同时氧气分离器B的压力则由-->0.6MPa降至至0Mpa再升压至0.6Mpa，每个氧气分离器的所需空气的进气压力是交替而周期性渐变的。现有的空气分离制氧装置采用的是普通空气压缩机，其额定频率、额定电压就是电源的电压和频率。系统供气压力的控制方式也仅仅依据压力控制器的上、下限设定值来控制空器压缩机的加/卸载，即压力达到上限时关闭供气阀，空气压缩机进入轻载运行；压力低至下限值时开供气阀，空气压缩机进入满载运行。这种供气控制方式下的空压机，会造成如下三部分能量浪费：(1)由于普通型螺杆式空压机是在满负荷状态下长时间连续运行，其效率的下降也相对较快，为了使其能在长时间内保证空气分离器的供气压力，在设计系统或选择空压机的压力时，都要高出实际用气压力25％以上，而且运行时上限值一般也是调至最大，如图3中的“普通型空压机压力变化曲线”的峰值为0.85MPa，而实际上包括消耗只需0.60MPa，造成多供少用的状况；又如以图2中的A折线为例，在压力达到最小值a点后，原控制方式决定其压力会继续上升直到最大调定压力值，在此加压过程中，多余的压力转化为热量释放到空气中，导致电能损失；(2)加载时的电能消耗：普通螺杆式螺杆式空压机在0.60～0.85MPa之间进行频繁地加、卸载过程中，多出来的0.25MPa在爬升中消耗掉，有数据验证压力每爬升0.1MPa，就会多消耗额定功率的7％，以一台OG1250制氧装置的螺杆式空压机为例，其额定功率为45KW，按一年累计运行8000小时，爬升时间累计占整个运行时间的50％计算，则其年功率浪费为：[(0.25MPa×7％/0.1MPa)×45KW]X(50％X 8000小时/年)＝3150度/年；另一方面，压力最大值高于氧气分离器在最高点的用气压力后，在进入氧气分离器前，必须经过减压阀减压后方能使用，这一过程同样是一个能量浪费的过程；(3)卸载时电能的消耗：当压力达到压力最大值时，普通型螺杆式空压机通过如下方法来降压卸载：关闭供气阀使电机处于空转状态，同时-->将分离罐中多余的压缩空气通过放空阀放空，这又是一种能量浪费，普通型螺杆式空压机卸载时的能耗约占螺杆式空压机满载运行时的45％，卸载时间累计按所占整个运行时间的30％计算，则其年功率浪费为：(45KW X45％)X(30％ X 8000小时/年)＝48600度/年，换言之，普通型螺杆式空压机每年要消耗掉48600度的无功电能。另外空气压缩机频繁地加、卸载变换，不仅导致了系统压力和流量的脉动，而且噪声和能耗也随之增大；电机轴承的磨损也加快，设备维护也较高。另外与之配套的冷冻干燥机和过滤器等设备也在间歇式的冲击状态下工作，所以对整套设备的使用寿命和故障率影响都比较大。如上所述一台OG1250(匹配螺杆式空压机功率45KW)型医用空气分离制氧装置，每年要消耗掉每年仅可计算的功率浪费就有5万度。一般医用空气分离制氧装置均为两机组或三机组组成，仅此一项，每年的功率浪费就有10～15万度。在医院这种特定的环境，在目前以节能降耗、降低运行成本为主流的经济运营中，节能改造更显迫在眉睫，势在必行，节能后医用空气分离制氧装置的产品也具有着更强的生命力和更广阔的市场前景。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种节能型空气分离制氧装置，用于解决医用空气分离制氧装置的能源浪费问题，通过降低系统供气动力源的无用能耗，以达到节能的目的。为了解决上述技术问题，本技术提供如下的技术方案：节能型空气分离制氧装置，包括空气压缩机、冷冻干燥机、空气过滤器、压力平衡罐、进气压力调节阀、分离制氧器、压力平衡调节器、流量控制器、氧气压力控制器和氧气自动开关；所述空气压缩机采用变频式空气压缩机。进一步的技术方案是，所述变频式空气压缩机上设有变频调节器，并且在出口位置还设有压力控制器和自动开关。进一步的技术方案是，压力平衡罐上设有压缩空气系统压力变送器。-->进一步的技术方案是，采用PLC可编程控制器对各动作元件的工作状态进行时间性的自动控制。根据本技术的技术方案，采用变频式空气压缩机，在分离制氧过程中，可以根据系统压力或流量的变化来精确改变变频式空气压缩机转子的转速，从而随机改变其额定频率和额定电压，进而调节变频式空气压缩机的转速和电机的负载电流，以实现输出功率的匹配，从而减少无用功率的消耗，达到节能的目的。附图说明图1为本技术的结构原理图；图2为空气分离制氧装置的工作周期示意图；图3为本技术与普通空气分离制氧装置的压力变化对比图；图4为本技术与普通空气分离制氧装置的节能效果对比图。以下结合附图及实施例对本技术作进一步说明。具体实施方式参照图1所示，本技术按照制氧流程依次包括：变频式空气压缩机1、冷冻干燥机2、空气过滤器3、压力平衡罐4、进气压力调节阀5、分离制氧器、压力平衡调节器7、流量控制器8、氧气压力控制器9和氧气自动开关10。其中，变频式空气压缩机1上设有变频调节器1A，并且在出口位置还设有压力控制器1B和自动开关(未图示)；压力平衡罐4上设有压缩空气系统压力变送器4A；分离制氧器包括6A和6B两罐，分离制氧器上还设有排废控制器11以及消声器12。此外，本技术采用PLC可编程控制器(未图示)对各动作元件的工作状态进行时间性的自动控制。如图2所示，为空气分离制氧装置的工作周期示意图，其中分别以两条折线a—b—c—d—e—f—g和a′—b′—c′—d′—e′—f′—g′表示两个分离制氧器A和B的工作周期，实线为分离制氧器6A的工作周期-->折线，其中虚线为分离制氧器6B的工作周期折线，本技术的工作状况如下：a—b(d′—e′)段：此阶段为分离制氧器A和B的自平衡调阶段本文档来自技高网...

【技术保护点】
节能型空气分离制氧装置，包括：　空气压缩机、冷冻干燥机、空气过滤器、压力平衡罐、进气压力调节阀、分离制氧器、压力平衡调节器、流量控制器、氧气压力控制器和氧气自动开关；　其特征在于：　所述空气压缩机采用变频式空气压缩机。

【技术特征摘要】
1、节能型空气分离制氧装置，包括：空气压缩机、冷冻干燥机、空气过滤器、压力平衡罐、进气压力调节阀、分离制氧器、压力平衡调节器、流量控制器、氧气压力控制器和氧气自动开关；其特征在于：所述空气压缩机采用变频式空气压缩机。2、根据权利要求1所述的节能型空气分离制氧装置，其特征在于：所述变频式空气压缩机上设有变频调节器，并且在出口位置还设有压力控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：周军，邵巧玲，吕品，
申请(专利权)人：珠海市奥吉赛科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：44[中国|广东]