本技術(shù)涉及制氧，具體涉及一種基于可逆泵的單塔vpsa制氧設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、在醫(yī)療保障方面，氧氣保障是一項重點內(nèi)容，及時供氧是救治傷病員的關(guān)鍵措施之一，尤其在高原醫(yī)療保障過程中起著關(guān)鍵作用。瓶裝氧氣在運輸?shù)倪^程中會出現(xiàn)許多問題，如耗費運力較多、運輸時間較長、保障時間不及時等?，F(xiàn)場可持續(xù)地制備氧氣可有效解決以上問題，滿足保障需求。

2、目前，對于現(xiàn)場可持續(xù)地制氧以變壓吸附法為主。變壓吸附法(pressure?swi?ngadsorpt?ion，psa)制氧原理是空氣在通過沸石分子篩時，由于其對氣體的選擇吸附特性，n2被吸附，o2通過吸附塔作為產(chǎn)品氣流出，從而達(dá)到空氣分離制備氧氣的目的，此方法制備的氧氣為純度90％以上。目前最為常見的是多塔變壓吸附制氧技術(shù)，單塔變壓吸附制氧研究較少。多塔工藝流程由于設(shè)備較多、流程復(fù)雜，在小型化、集成化、一體化方面不如單塔變壓吸附制氧流程易實現(xiàn)。傳統(tǒng)的變壓吸附循環(huán)過程所需吸附壓力較高，造成的能耗較大。真空變壓吸附制氧在常壓或高壓下進(jìn)行吸附，真空下進(jìn)行解吸，吸附過程所需壓力較低，在其壓力范圍內(nèi)進(jìn)氣時空氣壓縮產(chǎn)生的熱效應(yīng)較低，對氣路、吸附塔的管壁承受壓力標(biāo)準(zhǔn)更低，對設(shè)備要求低，水在該壓力范圍內(nèi)不凝結(jié)，無需前置除水設(shè)備，工藝所需能耗低，且在該應(yīng)用條件下分子篩不易粉化，有利于延長分子篩壽命。真空變壓吸附(vacuum?pressure?swing?adsorpt?i?on，vpsa)工藝中常用鼓風(fēng)機(jī)和真空泵兩個器件模塊的組合完成壓力的轉(zhuǎn)換。為了提高設(shè)備集成度，現(xiàn)有技術(shù)中采用一個可逆式風(fēng)機(jī)加電機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鼓風(fēng)機(jī)、真空泵和電機(jī)這種“一拖二”的壓力轉(zhuǎn)換模塊，若采用傳統(tǒng)“一拖二”模塊，則管路系統(tǒng)、控制系統(tǒng)復(fù)雜度增加，耗材及空間占用增加，無法滿足小型化、高集成度的需求。本實用新型提供一種利用可逆式風(fēng)機(jī)代替鼓風(fēng)機(jī)和真空泵的技術(shù)方案，減小了單塔制氧設(shè)備的體積，提高設(shè)備集成度。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本實用新型要解決的問題是，提供一種小型化的基于可逆泵的單塔vpsa制氧設(shè)備。

2、為達(dá)到上述目的，本實用新型實施例公開了一種基于可逆泵的單塔vpsa制氧設(shè)備，包括：可逆泵、散熱裝置、吸附塔、氧氣緩沖罐和沖洗氣緩沖罐；以及，可編程邏輯控制模塊和變頻電機(jī)；

3、所述可逆泵出氣端氣路連接所述散熱裝置，所述散熱裝置氣路連接所述吸附塔入氣口；所述可逆泵電路連接所述變頻電機(jī)；

4、所述吸附塔出氣口氣路連接所述氧氣緩沖罐和所述沖洗氣緩沖罐；所述吸附塔頂部設(shè)置氧氣濃度傳感器、壓力傳感器；

5、所述氧氣緩沖罐入氣口前設(shè)有單向閥；

6、所述氧氣緩沖罐出氣口后設(shè)有流量計；

7、所述沖洗氣緩沖罐入氣口前設(shè)有第一電磁閥；

8、所述可編程邏輯控制模塊電路連接所述氧氣濃度傳感器、壓力傳感器、第一電磁閥和變頻電機(jī)。

9、作為一種可選的實施方式，所述可逆泵為羅茨鼓風(fēng)機(jī)，所述可編程邏輯控制模塊控制變頻電機(jī)來實現(xiàn)所述可逆泵的正、反轉(zhuǎn)切換，所述可逆泵運行狀態(tài)有：加速、勻速、減速及方向切換；所述可逆泵的排風(fēng)量大于3m3/min。

10、作為一種可選的實施方式，所述可逆泵為無潤滑油式泵。

11、作為一種可選的實施方式，所述散熱裝置包括蛇形盤繞的銅管和設(shè)置在所述銅管下方的風(fēng)扇。

12、作為一種可選的實施方式，所述吸附塔內(nèi)填充l?ix分子篩，所述吸附塔高徑比范圍為1-10，所述吸附塔底部填充有吸水吸附劑氧化鋁。

13、作為一種可選的實施方式，所述可逆泵進(jìn)氣口設(shè)有空氣過濾器。

14、作為一種可選的實施方式，所述變頻電機(jī)為變頻調(diào)速電機(jī)，實現(xiàn)體系壓力變化范圍為0.3bar～2bar。需要說明的是，bar為常用的壓強單位，1bar＝0.1mpa，本申請中所述的壓力均為絕對壓力。

15、作為一種可選的實施方式，所述可編程邏輯控制模塊具有編寫程序功能；通過人機(jī)交互調(diào)節(jié)可逆泵的運轉(zhuǎn)方向、運轉(zhuǎn)時間、運行頻率；設(shè)定該制氧設(shè)備體系中的閥門開閉條件及時間，完成對工藝的操作調(diào)節(jié)和監(jiān)控；同時采集工藝中關(guān)鍵信息，實時監(jiān)測可逆泵運轉(zhuǎn)情況、制備氧氣濃度和吸附塔壓力信息。

16、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型實施例具有以下有益效果：

17、1、本實用新型所提供的技術(shù)方案，采用可逆式風(fēng)機(jī)可有效代替鼓風(fēng)機(jī)和真空泵實現(xiàn)壓力轉(zhuǎn)換，簡化了氣體管路通道及相關(guān)控制系統(tǒng)，減小了制氧設(shè)備體積，有效地提高設(shè)備集成度；

18、2、本實用新型所提供的技術(shù)方案，由可編程邏輯控制模塊進(jìn)行控制，自由度高，可自行定義可逆泵的運轉(zhuǎn)參數(shù)，控制其運行時間及運行頻率等，系統(tǒng)內(nèi)壓力可控且可調(diào)節(jié)；可自行定義沖洗氣體來源、每個步驟運行時間、閥門開啟及關(guān)閉等時間參數(shù)，對于平原、高原不同條件下的氧氣制備可因地制宜調(diào)節(jié)至最佳運行狀態(tài)，提高吸附效率，應(yīng)用范圍廣。

19、3、本實用新型所提供的技術(shù)方案，可作為實驗平臺對真空變壓吸附制氧進(jìn)行科學(xué)研究，其自由度高，模塊、組件之間連接方式便于拆裝，可在不同位置加裝儀表；吸附塔內(nèi)分子篩可替換；可編程邏輯控制模塊可自定義程序。本實用新型有利于促進(jìn)單可逆泵真空變壓吸附制氧設(shè)備和工藝方法研究的開展，具有重要意義。

技術(shù)特征：

1.一種基于可逆泵的單塔vpsa制氧設(shè)備，其特征在于，包括可逆泵(1)、散熱裝置(2)、吸附塔(3)、氧氣緩沖罐(4)和沖洗氣緩沖罐(5)；以及，可編程邏輯控制模塊(6)和變頻電機(jī)(7)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于可逆泵的單塔vpsa制氧設(shè)備，其特征在于，所述可逆泵(1)為羅茨鼓風(fēng)機(jī)，所述可編程邏輯控制模塊(6)控制變頻電機(jī)(7)來實現(xiàn)所述可逆泵(1)的正、反轉(zhuǎn)切換，所述可逆泵(1)運行狀態(tài)有：加速、勻速、減速及方向切換；所述可逆泵(1)的排風(fēng)量大于3m3/min。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于可逆泵的單塔vpsa制氧設(shè)備，其特征在于，所述可逆泵(1)為無潤滑油式泵。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于可逆泵的單塔vpsa制氧設(shè)備，其特征在于，所述散熱裝置(2)包括蛇形盤繞的銅管和設(shè)置在所述銅管下方的風(fēng)扇。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于可逆泵的單塔vpsa制氧設(shè)備，其特征在于，所述吸附塔(3)內(nèi)填充lix分子篩，所述吸附塔(3)底部填充有吸水吸附劑氧化鋁。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于可逆泵的單塔vpsa制氧設(shè)備，其特征在于，所述可逆泵(1)進(jìn)氣口設(shè)有空氣過濾器(12)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于可逆泵的單塔vpsa制氧設(shè)備，其特征在于，所述變頻電機(jī)(7)為變頻調(diào)速電機(jī)，實現(xiàn)體系壓力變化范圍為0.3bar～2bar。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于可逆泵的單塔vpsa制氧設(shè)備，其特征在于，所述可編程邏輯控制模塊(6)具有編寫程序功能；通過人機(jī)交互調(diào)節(jié)可逆泵的運轉(zhuǎn)方向、運轉(zhuǎn)時間、運行頻率；設(shè)定該制氧設(shè)備體系中的閥門開閉條件及時間，完成對工藝的操作調(diào)節(jié)和監(jiān)控；同時采集工藝中關(guān)鍵信息，實時監(jiān)測可逆泵運轉(zhuǎn)情況、制備氧氣濃度和吸附塔壓力信息。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)公開了一種基于可逆泵的單塔VPSA制氧設(shè)備，包括：進(jìn)氣過濾器、可逆泵、散熱裝置、吸附塔、氧氣緩沖罐、沖洗氣緩沖罐、電磁閥組、氣體管道，以及控制模塊和變頻電機(jī)，吸附塔上方連接有壓力傳感器和氧氣濃度傳感器，氧氣緩沖罐出口端連接有流量計。在可編程邏輯控制模塊控制下，通過變頻電機(jī)調(diào)節(jié)可逆泵的運轉(zhuǎn)方向，實現(xiàn)吸附塔內(nèi)的壓力轉(zhuǎn)換，通過循環(huán)執(zhí)行升壓吸附、降壓、沖洗、升壓四個步驟完成制氧過程。本技術(shù)采用可逆式風(fēng)機(jī)可有效代替鼓風(fēng)機(jī)和真空泵，減小了制氧設(shè)備體積，有效地提高設(shè)備集成度。

技術(shù)研發(fā)人員：張彥軍,馬軍,張瑩瑩,宋振興,孫鴻運,溫博倫,李玥,劉林鏞
受保護(hù)的技術(shù)使用者：軍事科學(xué)院系統(tǒng)工程研究院衛(wèi)勤保障技術(shù)研究所
技術(shù)研發(fā)日：20240509
技術(shù)公布日：2024/12/23