液氮气液分离系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种液氮气液分离系统，包括液氮供给部分、液氮气液分离杜瓦和自动控制部分，液氮供给部分由液氮贮槽和液氮分配站组成，液氮气液分离杜瓦上设置有进液超低温电磁阀、排气超低温电磁阀、液位传感器和压力传感器，自动控制部分由上位机、ＰＬＣ和执行机构组成。本实用新型专利技术的液氮气液分离系统实现了液氮进液、出液、排气的自动控制，保证了设备的液氮供应和正常运行，确保了试验和生产的质量和安全。同时，系统自动化避免了人员手动操作和移动液氮杜瓦，减少中间环节，保证了操作人员的安全，节省劳动力，提高了工作效率。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及气液分离系统，具体涉及一种包括液氮杜瓦部分的气液分离系统，以满足设备对液氮使用的需要。 
技术介绍
随着气体液化技术的发展，制造液氮的成本不断降低，并且液氮的超低温特性也被更多的人们所了解，所以各行各业对液氮的应用也越来越多，特别是在航天、航空、医学、生物等领域应用更加广泛。 各行业对液氮的使用方式各有不同，可以分为连续式使用和间断式使用两种。对于连续式使用和液氮用量较大的情况下，一般选用中型液氮贮存设备(如液氮贮槽)作为供应源。对于间断式使用和液氮用量较小的情况下，可以选用小型液氮贮存设备(如液氮杜瓦)作为供应源。 上述两种使用液氮的方式各有优缺点。在设备工作或试验期间，对于连续式使用和液氮用量较大的情况来说，只要液氮的贮存量足够，供应量能够得以保证，设备工作或试验就能顺利进行。但是，连续大量使用液氮需要中、大型液氮设备贮存液氮，而这些贮存设备一般安置在室外，距离使用液氮的仪器或设备较远，在设备工作或试验开始前，需将管道内汽化出的大量氮气排空，否则影响设备工作或试验的正常进行；对于间断式使用和液氮用量较小的情况来说，由于液氮使用量不大，并且使用间隔长短不一，所以通常会使用小型，甚至能够移动的液氮贮存设备作为供应源。这种方式的优点是液氮输送距离短，响应速度快，液氮可以被快速提供给设备或仪器使用。缺点是小型贮存设备容量有限，必须经常将它拆卸、更换、灌液、安装，直接导致了人力成本的增长，同时，增加了安全生产的风险。 此外，对于某些设备或试验来说，对液氮的使用量非常大且是间断式的，因此，上述两种方式都不适用。这是因为，如果采用大型液氮贮存设备供应液氮，在设备或试验不需要使用液氮期间，液氮供应管道中的液氮由于管道漏热 而部分汽化。当设备或试验需要液氮时，管道内汽化出的氮气无法排出，直接影响液氮的输送，使试验无法进行。如果采用小型液氮贮存设备供应液氮，会由于液氮使用量过大，而经常更换贮存设备，甚至造成试验中断。 因此，急需一种能满足液氮用量大且要不间断使用的情况下使用的设备。 
技术实现思路
本技术提出了一种液氮气液分离系统，它能够解决试验或设备大量且间断使用液氮的情况下所出现的问题。 为了解决上述问题，本技术采用了如下的技术方案： 一种液氮气液分离系统，包括液氮供给部分、液氮气液分离杜瓦和自动控制部分，液氮供给部分由液氮贮槽和液氮分配站组成，液氮气液分离杜瓦上设置有进液超低温电磁阀、排气超低温电磁阀、液位传感器和压力传感器，自动控制部分由上位机、PLC和和执行机-->构组成，其特征在于，液氮贮槽供入液氮分配站的液氮经分配后通过所述进液超低温电磁阀将液氮供入液氮气液分离杜瓦分离成液氮和氮气，液氮从杜瓦中输出供使用设备使用，用于检测液氮气液分离杜瓦中液氮液位的液位传感器与PLC的液位输入端电连接传送液位电信号，用于检测液氮气液分离杜瓦中压力的压力传感器与PLC的压力输入端电连接传送压力电信号，压力电信号和液位电信号输入上位机后通过执行机构对超过预设的压力值和液位值的相应电磁阀的开关进行控制以将液氮气液分离杜瓦中的液位和压力保持在预设范围内。 优选地，液氮气液分离杜瓦上还设置有供测量液氮温度的设置在液氮杜瓦进液管天棚口附近的热电偶。热电偶优选铜-康铜热电偶。 优选地，每个电磁阀增设一条手动旁路以便在电磁阀发生故障时进行手动操作。 其中，所述液氮分配站的进液管和出液管上都设置有超低温阀门或超低温电磁阀门。 进一步地，液氨气分离杜瓦上还设置有供测量液氨温度的设置在液氨杜瓦进液管天棚口附近的温度传感器。 进一步，所述的温度传感器为热电偶或铂电阻。 其中，执行机构根据液位传感器和压力传感器反馈的电信号，对所述每 个电磁阀的开关进行控制，自动控制液氮气液分离杜瓦内液面的高度并自动排出杜瓦内汽化出的低温氮气，实现液氮气液分离系统的全自动控制。 所述液位传感器为电容式、电阻式或压差式的能输出电信号的低温液体液面计。 本技术的液氮气液分离系统实现了液氮进液、出液、排气的自动控制，保证了设备的液氮供应和正常运行，确保了试验和生产的质量和安全。同时，系统自动化避免了人员手动操作和移动液氮杜瓦，减少中间环节，保证了操作人员的安全，节省劳动力，提高工作效率。 本技术的系统可以应用到军工、化工和科研各个相关领域。 附图说明图1是本技术的液氮气液分离系统的结构示意图。 具体实施方式下面结合附图1对本技术的工作原理做进一步的说明。 图1给出了本技术的液氮气液分离系统的结构示意图，液氮气液分离系统包括液氮供给部分、液氮气液分离杜瓦和自动控制部分，液氮供给部分由液氮贮槽和液氮分配站组成，液氮气液分离杜瓦上设置有进液超低温电磁阀、排气超低温电磁阀、液位传感器和压力传感器，自动控制部分由上位机、PLC和和执行机构组成，其特征在于，液氮贮槽供入液氮分配站的液氮经分配后通过所述进液超低温电磁阀将液氮供入液氮气液分离杜瓦分离成液氮和氮气，液氮从杜瓦中输出供使用设备使用，用于检测液氮气液分离杜瓦中液氮液位的液位传感器与PLC的液位输入端电连接传送液位电信号，用于检测液氮气液分离杜瓦中压力的压力传感器与PLC的压力输入端电连接传送压力电信号，压力电信号和液位电信号输入上位机后通过执行机构对超过预设的压力值和液位值的相应电磁阀的开关进行-->控制以将液氮气液分离杜瓦中的液位和压力保持在预设范围内。优选地，所述液位传感器为电容式、电阻式或压差式的能输出电信号的低温液体液面计。 其中，液氮供给部分中安装有两台5T的液氮贮槽，用于贮存足够的液氮，供系统使用；液氮输送管道从室外到室内的连接处，设置液氮分配站，分配站 的进液管和出液管都可设置有超低温阀门或超低温电磁阀门，目的是通过分配站控制每条通向液氮使用设备的管路的通断，防止液氮输送过程中，其它管路内汽化的氮气阻塞当前输送管路中液氮流通； 液氮气液分离杜瓦上分别安装进液和排气超低温电磁阀，由上位机的输出信号驱动；优选地，液氮气液分离杜瓦上还设置有供测量液氮温度的设置在液氮杜瓦进液管天棚口附近的热电偶。热电偶优选铜-康铜热电偶。进一步优选地，每个电磁阀增设一条手动旁路以便在电磁阀发生故障时进行手动操作。自动控制部分中的执行机构根据液位传感器和压力传感器反馈的电信号，对所述每个电磁阀的开关进行控制，自动控制液氮气液分离杜瓦内液面的高度并自动排出杜瓦内汽化出的低温氮气，实现液氮气液分离系统的全自动控制。 自动控制部分由上位机、PLC和执行机构组成；其中对系统的自动控制主要是通过监测杜瓦上的液位和压力两个电信号的变化，并根据此电信号对低温电磁阀下达动作指令来实现的；为方便后期不同的试验和生产需求，将参考阈值设置为可调状态；具体来说，包括液位检测和压力检测以及温度检测。 1)液位检测：在液氮气液分离杜瓦上安装液位传感器，传感器输出0-5v电压信号，表示实际液位，电压信号通过2芯屏蔽电缆传输到PLC的AI模板，最终在计算机上显示并记录存储。液位控制根据这个液位值控制进液氮阀开关来实现。 2)压力检测：在液氮气液分离杜瓦上安装压力传感器，传感器输出4～20mA电流信号，表示实际压力，电流信号通过两芯屏蔽电缆传输到PLC的AI模板，最终在计算机上显示并记录存储。压力控制根据这个压力值本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液氮气液分离系统，包括液氮供给部分、液氮气液分离杜瓦和自动控制部分，液氮供给部分由液氮贮槽和液氮分配站组成，液氮气液分离杜瓦上设置有进液超低温电磁阀、排气超低温电磁阀、液位传感器和压力传感器，自动控制部分由上位机、ＰＬＣ和和执行机构组成，其特征在于，液氮贮槽供入液氮分配站的液氮经分配后通过所述进液超低温电磁阀将液氮供入液氮气液分离杜瓦分离成液氮和氮气，液氮从杜瓦中输出供使用设备使用，用于检测液氮气液分离杜瓦中液氮液位的液位传感器与ＰＬＣ的液位输入端电连接传送液位电信号，用于检测液氮气液分离杜瓦中压力的压力传感器与ＰＬＣ的压力输入端电连接传送压力电信号，压力电信号和液位电信号输入上位机后通过执行机构对超过预设的压力值和液位值的相应电磁阀的开关进行控制以将液氮气液分离杜瓦中的液位和压力保持在预设范围内。

【技术特征摘要】
1.一种液氮气液分离系统，包括液氮供给部分、液氮气液分离杜瓦和自动控制部分，液氮供给部分由液氮贮槽和液氮分配站组成，液氮气液分离杜瓦上设置有进液超低温电磁阀、排气超低温电磁阀、液位传感器和压力传感器，自动控制部分由上位机、PLC和和执行机构组成，其特征在于，液氮贮槽供入液氮分配站的液氮经分配后通过所述进液超低温电磁阀将液氮供入液氮气液分离杜瓦分离成液氮和氮气，液氮从杜瓦中输出供使用设备使用，用于检测液氮气液分离杜瓦中液氮液位的液位传感器与PLC的液位输入端电连接传送液位电信号，用于检测液氮气液分离杜瓦中压力的压力传感器与PLC的压力输入端电连接传送压力电信号，压力电信号和液位电信号输入上位机后通过执行机构对超过预设的压力值和液位...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭秀才，李树鹏，杨力坡，郑会明，尚庆福，郑立军，马腾飞，
申请(专利权)人：北京卫星环境工程研究所，
类型：实用新型
国别省市：11[]