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申请/专利权人:常州中进医疗器材股份有限公司
摘要:一种基于智能压力控制的VPSA制氧模组,包括第一吸附塔、第二吸附塔、真空泵和储氧罐,第一吸附塔和第二吸附塔的进排气端分别通过第一控制阀和第三控制阀与制氧机进气口连通,同时分别通过第二控制阀和第四控制阀与制氧机排氮口连通,排氮口与真空泵连接;第一吸附塔和第二吸附塔的出氧端分别通过第五控制阀和第六控制阀与储氧罐连通,储氧罐与制氧机的出氧口连接;第一吸附塔与第五控制阀的连接管路和第二吸附塔与第六控制阀的连接管路之间连接设置第七控制阀;还包括第一压差传感器、第二压差传感器、第三压差传感器和第四压差传感器。并提供其制氧方法。提高小型家用医疗制氧机的制氧效率,并且适用场景更加灵活。
主权项:1.一种基于智能压力控制的VPSA制氧模组的制氧方法,基于智能压力控制的VPSA制氧模组包括第一吸附塔、第二吸附塔、真空泵和储氧罐,所述第一吸附塔和第二吸附塔的进排气端分别通过第一控制阀和第三控制阀与制氧机进气口连通,同时分别通过第二控制阀和第四控制阀与制氧机排氮口连通,所述排氮口与真空泵连接;所述第一吸附塔和第二吸附塔的出氧端分别通过第五控制阀和第六控制阀与储氧罐连通,所述储氧罐与制氧机的出氧口连接;所述第一吸附塔与第五控制阀的连接管路和第二吸附塔与第六控制阀的连接管路之间连接设置第七控制阀;还包括第一压差传感器、第二压差传感器、第三压差传感器和第四压差传感器,所述第一压差传感器和第二压差传感器分别设置在第一吸附塔和第二吸附塔的进排气端,所述第三压差传感器设置在第一吸附塔与第五控制阀之间的管路上,所述第四压差传感器设置在第二吸附塔与第六控制阀之间的管路上,所述第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、第四控制阀、第五控制阀、第六控制阀和第七控制阀,分别设有阀体,所述阀体中设有阀内腔,阀内腔中设有阀芯;所述阀内腔的一端设有螺纹孔,所述阀芯的一端通过螺纹连接设置在所述螺纹孔中并伸出阀内腔外后通过联轴器与步进电机连接;所述阀内腔还设有两个与外界连通的通气口,所述阀芯的另一端可分离地顶压封闭其中一个通气口,其特征在于,该制氧方法包括如下步骤:步骤1、开启第一控制阀,关闭第三控制阀,进气口通过第一控制阀与第一吸附塔连通,气流通过进气口向第一吸附塔充气增压;同时开启第四控制阀,关闭第二控制阀,通过真空泵经排氮口对第二吸附塔抽真空,抽取第二吸附塔中的气体或第二吸附塔中上个工作循环的废气;此时第五控制阀、第六控制阀和第七控制阀均保持关闭;步骤2、当第一压差传感器和第三压差传感器检测到第一吸附塔内的压力满足预定的吸附压力Y1后,打开第五控制阀,向储氧罐供给氧气;所述吸附压力Y1指第一压差传感器和第三压差传感器的压力值或者第二压差传感器和第四压差传感器的压力值符合以下条件:第一压差传感器和第三压差传感器的压力值或者第二压差传感器和第四压差传感器的压力值均需在第一吸附塔或者第二吸附塔内设置的分子筛的最优工作压力范围;第一压差传感器和第三压差传感器的压力差的积分或者第二压差传感器和第四压差传感器的压力差的积分符合正常制氧工作的条件;步骤3、待第一压差传感器和第三压差传感器的压力增加到满足预定的吸附压力Y2后,关闭第五控制阀;所述吸附压力Y2指第一压差传感器和第三压差传感器的压力值或者第二压差传感器和第四压差传感器的压力值符合以下条件:第一压差传感器和第三压差传感器的压力值或者第二压差传感器和第四压差传感器的压力值已经趋向于在第一吸附塔内或者第二吸附塔设置的分子筛的工作压力的上限值;第一压差传感器和第三压差传感器压力差的积分或者第二压差传感器和第四压差传感器的压力差的积分有逐步变大的趋势;步骤4、关闭第一控制阀,开启第三控制阀,进气口通过第三控制阀与第二吸附塔连通,气流通过进气口向第二吸附塔充气增压;同时关闭第四控制阀,开启第二控制阀,通过真空泵经排氮口对第一吸附塔抽真空,抽取第一吸附塔中的气体或第二吸附塔中上个工作循环的废气;此时第五控制阀、第六控制阀和第七控制阀均保持关闭;步骤5、当第二压差传感器和第四压差传感器检测到第二吸附塔内的压力满足预定的吸附压力Y1后,打开第六控制阀,向储氧罐供给氧气;步骤6、待第二压差传感器和第四压差传感器的压力增加到满足预定的吸附压力Y2后,关闭第六控制阀;步骤7、循环执行步骤1~6。
全文数据:基于智能压力控制的VPSA制氧机模组及其制氧方法技术领域本发明涉及小型家用医疗制氧机领域,具体涉及一种基于智能压力控制的VPSA制氧模组及其制氧方法。背景技术制氧机在工作时,需要保证其吸附塔内部的气体压力达到理想的工作压力后才能充分发挥分子筛的功能,才能让机器运行在理想的状态。如果吸附塔内的气压偏高或偏低,均会影响制氧效率,造成产品气质量下降。目前国内市场上的小型家用医疗制氧机均是基于时间来控制电磁阀的开关,进而控制吸附塔内的气体压力。现有的小型家用医疗制氧机其结构如图1所示,具有两个吸附塔和一个控制阀,所述控制阀是一个四通阀,有一个进气口、两个出气口以及一个排氮口。其使用时间作为参数控制两个个出气口中的一个处于出气状态,然后另一个出气口与排氮口连通。例如在时间段T1期间,气流从进气口流入,从第一出气口经过第一吸附塔,时间T1越长吸附塔内气压越大。此时第二出气口连通的是第二吸附塔和排氮口。然后在时间段T2期间,气流从进气口流入,从第二出气口经过第二吸附塔,时间T2越长吸附塔内气压越大,此时第一出气口连通的是第一吸附塔和排氮口。如此往复循环。上述控制阀的时间控制实现途径可以是控制电磁阀的通断电时间或者控制旋转阀电机的转速。但是现有技术的小型家用医疗制氧机也存在较为明显的缺点:1、使用时间参数控制,此方法属于开环控制。而且是在生产时直接把时间参数烧录到控制电路板中,之后无法再更改了,在控制电路板设定好参数后,产品的运行状态不再会根据使用环境做细节的调整。2、由于不同客户的使用环境不一样,如在低海拔地区的气压比较高,在一定的时间内吸附塔内的气体能够达到目标压力。但是在高海拔地区,空气比较稀薄,如果还是同样的时间控制,则吸附塔内很难达到预期的气体压力,进而导致制氧机不能达到最优的工作状态。而且制氧机长期使用后各个部件老化如压缩机、分子筛,部件的运行效率会低于新机器部件的运行效率。所以哪怕是在低海拔地区,制氧机长期使用后,在同样的控制时间内,吸附塔内部也有可能达不到目标气体压力,进而造成使用效果变差。大型工业应用中的制氧机会有较多的控制结构和控制方法,但是大型工业应用时的结构比较复杂,成本也较高,无法在家用医疗领域的小型制氧机中应用。而且大型工业应用的制氧机其使用环境通常固定,也不具备适应不同使用环境的能力。发明内容鉴于以上情形,为了解决上述技术存在的问题,本发明提出一种基于智能压力控制的VPSA制氧模组及其制氧方法,可以直接采用压力参数控制的方法作为制氧时的控制手段,保证吸附塔内的气压达到目标气体压力,提高小型家用医疗制氧机的制氧效率,并且适用场景更加灵活。根据本发明的一种基于智能压力控制的VPSA制氧模组,包括第一吸附塔、第二吸附塔、真空泵和储氧罐,所述第一吸附塔和第二吸附塔的进排气端分别通过第一控制阀和第三控制阀与制氧机进气口连通,同时分别通过第二控制阀和第四控制阀与制氧机排氮口连通,所述排氮口与真空泵连接;所述第一吸附塔和第二吸附塔的出氧端与进排气端相对的另一端分别通过第五控制阀和第六控制阀与储氧罐连通,所述储氧罐与制氧机的出氧口连接;所述第一吸附塔与第五控制阀的连接管路和第二吸附塔与第六控制阀的连接管路之间连接设置第七控制阀;还包括第一压差传感器、第二压差传感器、第三压差传感器和第四压差传感器,所述第一压差传感器和第二压差传感器分别设置在第一吸附塔和第二吸附塔的进排气端,所述第三压差传感器设置在第一吸附塔与第五控制阀之间的管路上,所述第四压差传感器设置在第二吸附塔与第六控制阀之间的管路上。优选地,所述第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、第四控制阀、第五控制阀、第六控制阀和第七控制阀,分别设有阀体,所述阀体中设有阀内腔,阀内腔中设有阀芯;所述阀内腔的一端设有螺纹孔,所述阀芯的一端通过螺纹连接设置在所述螺纹孔中并伸出阀内腔外后通过联轴器与步进电机连接;所述阀内腔还设有两个与外界连通的通气口,所述阀芯的另一端可分离地顶压封闭其中一个通气口。所述两个通气口在使用时可分别用作控制阀的进气口和出气口,所述步进电机可以带动阀芯旋转,因为螺纹孔的限制,在阀芯旋转时在阀内腔中将产生轴向移动,从而可以顶压封闭一个通气口使控制阀处于关闭状态或者与通气口分离从而将两个通气口均与阀内腔连通使控制阀处于开启状态。所述联轴器可以设置为于阀芯或电机输出轴在轴向为可相对移动的间隙配合,并通过花键或其它结构使两者在径向可以相对固定以使电机能够带动阀芯转动,轴向的移动行程大于阀芯在阀内腔中的移动距离即可保证使用中不会脱离控制。优选地,所述第一吸附塔和第二吸附塔的进排气端分别设有分子筛上盖,第一吸附塔的分子筛上盖上设有第一控制阀和第二控制阀,所述分子筛上盖设有与外界连通的三个通道,其中一个通道与第一控制阀的出气通气口连通,第一控制阀的进气通气口与制氧机进气口连通;分子筛上盖的另一通道与第二控制阀的进气通气口连通,第二控制阀的出气通气口与制氧机排氮口连通;分子筛上盖的第三个通道与第一压差传感器连通。优选地,所述第一控制阀的进气通气口和出气通气口相互垂直,所述第二控制阀的进气通气口和出气通气口相互平行。便于设置制氧机进气口管路和排氮口管路,避免相互干涉,从而可以减少体积。优选地,所述第二吸附塔和第二吸附塔的进排气端分别设有分子筛上盖,第二吸附塔的分子筛上盖上设有第三控制阀和第四控制阀,所述分子筛上盖设有与外界连通的三个通道,其中一个通道与第三控制阀的出气通气口连通,第三控制阀的进气通气口与制氧机进气口连通;分子筛上盖的另一通道与第四控制阀的进气通气口连通,第四控制阀的出气通气口与制氧机排氮口连通;分子筛上盖的第三个通道与第二压差传感器连通。优选地,所述第三控制阀的进气通气口和出气通气口相互垂直,所述第四控制阀的进气通气口和出气通气口相互平行。便于设置制氧机进气口管路和排氮口管路,避免相互干涉,从而可以减少体积。优选地,所述第一吸附塔和第二吸附塔的出氧端设有分子筛底盖,所述分子筛底盖内设有第一连通空间和第二连通空间,所述分子筛底盖上设有第一连通口、第二连通口、第三连通口和第四连通口;所述第一连通空间与第一吸附塔内部、第一连通口和第三连通口连通,所述第一连通口与第五控制阀的进气通气口连通,所述第三连通口与第三压差传感器连通;所述第二连通空间分别与第二吸附塔内部、第二连通口和第四连通口连通,所述第二连通口与第六控制阀的进气通气口连通,所述第四连通口与第四压差传感器连通。优选地,所述储氧罐上设有第五控制阀和第六控制阀,第五控制阀和第六控制阀的出气通气口分别与储氧罐内部连通。优选地,所述分子筛底盖内还设有第三连通空间,所述分子筛底盖上还设有第五连通口和第六连通口,所述第三连通空间与第五连通口和第六连通口连通;所述第五连通口与第一连通口连通,所述第六连通口与第七控制阀的一个通气口连通,第七控制阀的另一个通气口与第二连通口连通。上述各种连通结构可以通过设置管接头和管路实现,结构简单可靠、体积小。其中第一连通口、第二连通口因为各自不止一路连接,可以设置三通结构以实现多路连通。优选地,所述分子筛底盖包括底盖基板和底盖封板,所述底盖基板内设置连通空间,底盖封板密封盖合于所述底盖基板上。便于制造组装。优选地,一种基于智能压力控制的VPSA制氧模组的制氧方法,包括如下步骤:开启第一控制阀,关闭第三控制阀,进气口通过第一控制阀与第一吸附塔连通,气流通过进气口向第一吸附塔充气增压;同时开启第四控制阀,关闭第二控制阀,通过真空泵经排氮口对第二吸附塔抽真空,抽取第二吸附塔中的气体或第二吸附塔中上个工作循环的废气;此时第五控制阀、第六控制阀和第七控制阀均保持关闭;当第一压差传感器和第三压差传感器检测到第一吸附塔内的压力满足预定的吸附压力Y1后,打开第五控制阀,向储氧罐供给氧气;待第一压差传感器和第三压差传感器的压力增加到满足预定的吸附压力Y2后,关闭第五控制阀;关闭第一控制阀,开启第三控制阀,进气口通过第三控制阀与第二吸附塔连通,气流通过进气口向第二吸附塔充气增压;同时关闭第四控制阀,开启第二控制阀,通过真空泵经排氮口对第一吸附塔抽真空,抽取第一吸附塔中的气体或第二吸附塔中上个工作循环的废气;此时第五控制阀、第六控制阀和第七控制阀均保持关闭;当第二压差传感器和第四压差传感器检测到第二吸附塔内的压力满足预定的吸附压力Y1后,打开第六控制阀,向储氧罐供给氧气;待第二压差传感器和第四压差传感器的压力增加到满足预定的吸附压力Y2后,关闭第六控制阀;循环执行上述步骤。优选地,所述步骤中,当第一压差传感器和第三压差传感器检测到第一吸附塔内的压力满足预定的吸附压力Y1后,先打开第七控制阀给第二吸附塔反吹,然后再关闭第七控制阀,打开第五控制阀,向储氧罐供给氧气。此步骤反吹主要是将管路及吸附塔内可能残留的废气或含氧量含氧浓度不足的气体吹入第二吸附塔,可通过真空泵抽出,保证后续向储氧罐供给的氧气有较高的产品质量。优选地,所述步骤中,待第一压差传感器和第三压差传感器的压力增加到满足预定的吸附压力Y2后,关闭第五控制阀,开启第七控制阀再次反吹第二吸附塔,然后关闭阀第七控制阀。此步骤反吹主要是将含氧量含氧浓度较高的氧气预先充入第二吸附塔,减少后续工艺切换过程中的产品质量波动。优选地,所述步骤中,当第二压差传感器和第四压差传感器检测到第二吸附塔内的压力满足预定的吸附压力Y1后,先打开第七控制阀给第一吸附塔反吹,然后再关闭第七控制阀,打开第六控制阀,向储氧罐供给氧气。此步骤反吹主要是将管路及吸附塔内可能残留的废气或含氧量含氧浓度不足的气体吹入第一吸附塔,可通过真空泵抽出,保证后续向储氧罐供给的氧气有较高的产品质量。优选地,所述步骤中,待第二压差传感器和第四压差传感器的压力增加到满足预定的吸附压力Y2后,关闭第六控制阀,开启第七控制阀再次反吹第一吸附塔,然后关闭阀第七控制阀。此步骤反吹主要是将含氧量含氧浓度较高的氧气预先充入第一吸附塔,减少后续工艺切换过程中的产品质量波动。优选地,所述吸附压力Y1指第一压差传感器和第三压差传感器的压力值或者第二压差传感器和第四压差传感器的压力值符合以下条件:第一压差传感器和第三压差传感器的压力值或者第二压差传感器和第四压差传感器的压力值均需在第一吸附塔或者第二吸附塔内设置的分子筛的最优工作压力范围;第一压差传感器和第三压差传感器的压力差的积分或者第二压差传感器和第四压差传感器的压力差的积分符合正常制氧工作的条件。优选地,所述吸附压力Y2指第一压差传感器和第三压差传感器的压力值或者第二压差传感器和第四压差传感器的压力值符合以下条件:第一压差传感器和第三压差传感器的压力值或者第二压差传感器和第四压差传感器的压力值已经趋向于在第一吸附塔内或者第二吸附塔设置的分子筛的工作压力的上限值;第一压差传感器和第三压差传感器压力差的积分或者第二压差传感器和第四压差传感器的压力差的积分有逐步变大的趋势。在采取本发明提出的技术后,根据本发明实施例的基于智能压力控制的VPSA制氧模组及其制氧方法,具有以下有益效果:直接基于压力控制,便于将整个控制系统做成闭环控制,提高整个制氧系统的稳定性及效率。确保在任何环境中工作时,其吸附塔内部的气体压力均能达到理想的压力。解决在不同海拔高度时、不同寿命状态的制氧机工作时的差异性问题,适用场景更加灵活。附图说明图1为现有的小型家用医疗制氧机模组结构图;图2为本申请实施例的基于智能压力控制的VPSA制氧模组结构图;图3为本申请实施例的基于智能压力控制的VPSA制氧模组外形结构图;图4为图3的半剖视图;图5为第一控制阀和第三控制阀的结构剖视图;图6为第二控制阀和第四控制阀的结构剖视图;图7为分子筛底盖的底盖基板结构图;图8为图7的背面结构图;图9为本申请实施例的控制阀步进电机控制原理图;图10为本申请实施例的压力传感器控制原理图。具体实施方式下面将结合附图给出的实施例对本发明作进一步详细的说明。所描述的实施例包括帮助理解的各种具体细节,但它们只能被看作是示例性的,是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。除非另作定义,此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。同时,为了使说明书更加清楚简洁,将省略对本领域熟知功能和构造的详细描述。如图2-10所示,一种基于智能压力控制的VPSA制氧模组,包括第一吸附塔11、第二吸附塔12、真空泵2和储氧罐3,所述第一吸附塔11和第二吸附塔12的进排气端分别通过第一控制阀F1和第三控制阀F3与制氧机进气口91连通,同时分别通过第二控制阀F2和第四控制阀F4与制氧机排氮口92连通,所述排氮口92与真空泵2连接;所述第一吸附塔11和第二吸附塔12的出氧端与进排气端相对的另一端分别通过第五控制阀F5和第六控制阀F6与储氧罐3连通,所述储氧罐3与制氧机的出氧口93连接;所述第一吸附塔11与第五控制阀F5的连接管路和第二吸附塔12与第六控制阀F6的连接管路之间连接设置第七控制阀F7;还包括第一压差传感器P1、第二压差传感器P2、第三压差传感器P3和第四压差传感器P4,所述第一压差传感器P1和第二压差传感器P2分别设置在第一吸附塔11和第二吸附塔12的进排气端,所述第三压差传感器P3设置在第一吸附塔11与第五控制阀F5之间的管路上,所述第四压差传感器P4设置在第二吸附塔12与第六控制阀F6之间的管路上。所述第一控制阀F1、第二控制阀F2、第三控制阀F3、第四控制阀F4、第五控制阀F5、第六控制阀F6和第七控制阀F7,分别设有阀体8,所述阀体8中设有阀内腔80,阀内腔80中设有阀芯81;所述阀内腔80的一端设有螺纹孔801,所述阀芯81的一端通过螺纹连接设置在所述螺纹孔801中并伸出阀内腔80外后通过联轴器与步进电机89连接;所述阀内腔80还设有两个与外界连通的通气口,所述阀芯81的另一端可分离地顶压封闭其中一个通气口。所述两个通气口在使用时可分别用作控制阀的进气口和出气口,所述步进电机89可以带动阀芯81旋转,因为螺纹孔801的限制,在阀芯81旋转时在阀内腔80中将产生轴向移动,从而可以顶压封闭一个通气口使控制阀处于关闭状态或者与通气口分离从而将两个通气口均与阀内腔80连通使控制阀处于开启状态。所述联轴器可以设置为于阀芯81或电机输出轴在轴向为可相对移动的间隙配合,并通过花键或其它结构使两者在径向可以相对固定以使电机能够带动阀芯81转动,轴向的移动行程大于阀芯81在阀内腔80中的移动距离即可保证使用中不会脱离控制。所述第一吸附塔11和第二吸附塔12的进排气端分别设有分子筛上盖4,第一吸附塔11的分子筛上盖4上设有第一控制阀F1和第二控制阀F2,所述分子筛上盖4设有与外界连通的三个通道,其中一个通道与第一控制阀F1的出气通气口连通,第一控制阀F1的进气通气口与制氧机进气口91连通;分子筛上盖4的另一通道与第二控制阀F2的进气通气口连通,第二控制阀F2的出气通气口与制氧机排氮口92连通;分子筛上盖4的第三个通道与第一压差传感器P1连通。所述第一控制阀F1的进气通气口和出气通气口相互垂直,所述第二控制阀F2的进气通气口和出气通气口相互平行。便于设置制氧机进气口管路和排氮口管路,避免相互干涉,从而可以减少体积。所述第二吸附塔12和第二吸附塔12的进排气端分别设有分子筛上盖4,第二吸附塔12的分子筛上盖4上设有第三控制阀F3和第四控制阀F4,所述分子筛上盖4设有与外界连通的三个通道,其中一个通道与第三控制阀F3的出气通气口连通,第三控制阀F3的进气通气口与制氧机进气口91连通;分子筛上盖4的另一通道与第四控制阀F4的进气通气口连通,第四控制阀F4的出气通气口与制氧机排氮口92连通;分子筛上盖4的第三个通道与第二压差传感器P2连通。所述第三控制阀F3的进气通气口和出气通气口相互垂直,所述第四控制阀F4的进气通气口和出气通气口相互平行。便于设置制氧机进气口管路和排氮口管路,避免相互干涉,从而可以减少体积。所述第一吸附塔11和第二吸附塔12的出氧端设有分子筛底盖5,所述分子筛底盖5内设有第一连通空间51和第二连通空间52,所述分子筛底盖5上设有第一连通口501、第二连通口502、第三连通口503和第四连通口504;所述第一连通空间51与第一吸附塔11内部、第一连通口501和第三连通口503连通,所述第一连通口501与第五控制阀F5的进气通气口连通,所述第三连通口503与第三压差传感器P3连通;所述第二连通空间52分别与第二吸附塔12内部、第二连通口502和第四连通口504连通,所述第二连通口502与第六控制阀F6的进气通气口连通,所述第四连通口504与第四压差传感器P4连通。所述储氧罐3上设有第五控制阀F5和第六控制阀F6,第五控制阀F5和第六控制阀F6的出气通气口分别与储氧罐3内部连通。所述分子筛底盖5内还设有第三连通空间53,所述分子筛底盖5上还设有第五连通口505和第六连通口506,所述第三连通空间53与第五连通口505和第六连通口506连通;所述第五连通口505与第一连通口501连通,所述第六连通口506与第七控制阀F7的一个通气口连通,第七控制阀F7的另一个通气口与第二连通口502连通。上述各种连通结构可以通过设置管接头和管路实现,结构简单可靠、体积小。其中第一连通口501、第二连通口502因为各自不止一路连接,可以设置三通结构以实现多路连通。所述分子筛底盖5包括底盖基板55和底盖封板56,所述底盖基板55内设置连通空间,底盖封板56密封盖合于所述底盖基板55上。便于制造组装。一种基于智能压力控制的VPSA制氧模组的制氧方法,包括如下步骤:步骤1、开启第一控制阀F1,关闭第三控制阀F3,进气口91通过第一控制阀F1与第一吸附塔11连通,气流通过进气口91向第一吸附塔11充气增压;同时开启第四控制阀F4,关闭第二控制阀F2,通过真空泵2经排氮口92对第二吸附塔12抽真空,抽取第二吸附塔12中的气体或第二吸附塔12中上个工作循环的废气;此时第五控制阀F5、第六控制阀F6和第七控制阀F7均保持关闭;步骤2、当第一压差传感器P1和第三压差传感器P3检测到第一吸附塔11内的压力满足预定的吸附压力Y1后,打开第五控制阀F5,向储氧罐3供给氧气;步骤3、待第一压差传感器P1和第三压差传感器P3的压力增加到满足预定的吸附压力Y2后,关闭第五控制阀F5;步骤4、关闭第一控制阀F1,开启第三控制阀F3,进气口91通过第三控制阀F3与第二吸附塔12连通,气流通过进气口91向第二吸附塔12充气增压;同时关闭第四控制阀F4,开启第二控制阀F2,通过真空泵2经排氮口92对第一吸附塔11抽真空,抽取第一吸附塔11中的气体或第二吸附塔12中上个工作循环的废气;此时第五控制阀F5、第六控制阀F6和第七控制阀F7均保持关闭;步骤5、当第二压差传感器P2和第四压差传感器P4检测到第二吸附塔12内的压力满足预定的吸附压力Y1后,打开第六控制阀F6,向储氧罐3供给氧气;步骤6、待第二压差传感器P2和第四压差传感器P4的压力增加到满足预定的吸附压力Y2后,关闭第六控制阀F6;步骤7、循环执行步骤1~6。其中,所述步骤2中,当第一压差传感器P1和第三压差传感器P3检测到第一吸附塔11内的压力满足预定的吸附压力Y1后,先打开第七控制阀F7给第二吸附塔12反吹,然后再关闭第七控制阀F7,打开第五控制阀F5,向储氧罐3供给氧气。此步骤反吹主要是将管路及吸附塔内可能残留的废气或含氧量含氧浓度不足的气体吹入第二吸附塔12,可通过真空泵抽出,保证后续向储氧罐3供给的氧气有较高的产品质量。所述步骤3中,待第一压差传感器P1和第三压差传感器P3的压力增加到满足预定的吸附压力Y2后,关闭第五控制阀F5,开启第七控制阀F7再次反吹第二吸附塔12,然后关闭阀第七控制阀F7。此步骤反吹主要是将含氧量含氧浓度较高的氧气预先充入第二吸附塔12,减少后续工艺切换过程中的产品质量波动。所述步骤5中,当第二压差传感器P2和第四压差传感器P4检测到第二吸附塔12内的压力满足预定的吸附压力Y1后,先打开第七控制阀F7给第一吸附塔11反吹,然后再关闭第七控制阀F7,打开第六控制阀F6,向储氧罐3供给氧气。此步骤反吹主要是将管路及吸附塔内可能残留的废气或含氧量含氧浓度不足的气体吹入第一吸附塔11,可通过真空泵抽出,保证后续向储氧罐3供给的氧气有较高的产品质量。所述步骤6中,待第二压差传感器P2和第四压差传感器P4的压力增加到满足预定的吸附压力Y2后,关闭第六控制阀F6,开启第七控制阀F7再次反吹第一吸附塔11,然后关闭阀第七控制阀F7。此步骤反吹主要是将含氧量含氧浓度较高的氧气预先充入第一吸附塔11,减少后续工艺切换过程中的产品质量波动。进一步地,所述吸附压力Y1指第一压差传感器P1和第三压差传感器P3的压力值或者第二压差传感器P2和第四压差传感器P4的压力值符合以下条件:第一压差传感器P1和第三压差传感器P3的压力值或者第二压差传感器P2和第四压差传感器P4的压力值均需在第一吸附塔11或者第二吸附塔12内设置的分子筛的最优工作压力范围;第一压差传感器P1和第三压差传感器P3的压力差的积分或者第二压差传感器P2和第四压差传感器P4的压力差的积分符合正常制氧工作的条件。进一步地,所述吸附压力Y2指第一压差传感器P1和第三压差传感器P3的压力值或者第二压差传感器P2和第四压差传感器P4的压力值符合以下条件:第一压差传感器P1和第三压差传感器P3的压力值或者第二压差传感器P2和第四压差传感器P4的压力值已经趋向于在第一吸附塔11内或者第二吸附塔12设置的分子筛的工作压力的上限值;第一压差传感器P1和第三压差传感器P3压力差的积分或者第二压差传感器P2和第四压差传感器P4的压力差的积分有逐步变大的趋势。根据本申请的基于智能压力控制的VPSA制氧模组,VPSA是指低压吸附真空解吸,基于智能压力控制的VPSA制氧模组即指基于压力控制的低压吸附真空解吸制氧模组。吸附压力Y1,可以理解为吸附塔的理想工作状态。下面以第一压差传感器P1和第三压差传感器P3为例进一步说明,第二压差传感器P2和第四压差传感器P4与此类同。在Y1状态时,第一压差传感器P1和第三压差传感器P3的值需要满足以下条件:1、第一压差传感器P1和第三压差传感器P3的压力值均需在分子筛供应商建议的最优工作压力范围内;2、第一压差传感器P1和第三压差传感器P3的压力差的积分符合正常工作的条件。吸附压力Y2也可以理解为一种工作状态,此时第一压差传感器P1和第三压差传感器P3的值状态为:1、第一压差传感器P1和第三压差传感器P3的压力值已经趋向于供应商建议压力的上限值;2、第一压差传感器P1和第三压差传感器P3的压力差的积分有慢慢变大的趋势。分子筛就是在吸附塔内真正工作的颗粒状材料。其工作时,气压太大或太小,都不利于其性能发挥;第一吸附塔11工作时,两侧的压力第一压差传感器P1第二压差传感器P2的压力差不是恒定不变的。刚开始工作时压力差比较大,然后压差慢慢变小,过临界值后再变大。如果压力差变大则表示该切换到第二吸附塔12工作了。第二吸附塔12的工作同此理。根据本申请的基于智能压力控制的VPSA制氧模组,通过所述第一控制阀F1、第二控制阀F2、第三控制阀F3、第四控制阀F4、第五控制阀F5、第六控制阀F6和第七控制阀F7的结构设计以及与步进电机的结合,可以高精度的控制流过阀的气体的量,以实现整个系统的高效率工作。步进电机带动阀芯旋转,因为阀芯上有螺纹,会沿轴向移动,进而控制整个阀的开关状态。此时这个阀的状态就不仅仅只有通断两个状态了,还可以有通-断之间的任何状态。这样子就可以更准确的控制吸附塔内的压力。同时步进电机比一般电机的精度更好,可以控制其转动指定的角度而不会出现偏差。根据本申请的基于智能压力控制的VPSA制氧模组,各部件的连接处、各连通空间、各连通口、各通气口等处,均可以根据需要采取密封槽嵌置密封圈的方式,以保证所需空间或通道的密封性,具体设置方式可以采用通常的密封技术,本申请中不再赘述,在本申请的附图也展示了部分重要部位的密封结构以供参考。根据本申请的基于智能压力控制的VPSA制氧模组,如图2所示,配有F1—F7共7个控制阀和P1—P4共4个压差传感器。所述7个控制阀的步进电机使用四相八拍步进电机,型号为24BYJ-48。所述压差传感器型号为MPX5500DP,压力量程为0-500kpa,最大误差±2.5%,使测量的压力更准确。步进电机的控制原理图如图所示,压力传感器的控制原理图如图所示。根据本申请的基于智能压力控制的VPSA制氧模组及其制氧方法,直接基于压力控制,便于将整个控制系统做成闭环控制,提高整个制氧系统的稳定性及效率。确保在任何环境中工作时,其吸附塔内部的气体压力均能达到理想的压力。解决在不同海拔高度时、不同寿命状态的制氧机工作时的差异性问题,适用场景更加灵活。本申请所述的“上”、“下”或者“上方”、“下方”或类似用语是以正常使用的放置状态而言的相对关系,亦即本申请附图所大致展示的位置关系。在放置状态发生变化时,例如翻转时,相应的位置关系也应随之转换以理解或实施本申请的技术方案。
权利要求:1.一种基于智能压力控制的VPSA制氧模组,其特征在于,包括第一吸附塔、第二吸附塔、真空泵和储氧罐,所述第一吸附塔和第二吸附塔的进排气端分别通过第一控制阀和第三控制阀与制氧机进气口连通,同时分别通过第二控制阀和第四控制阀与制氧机排氮口连通,所述排氮口与真空泵连接;所述第一吸附塔和第二吸附塔的出氧端分别通过第五控制阀和第六控制阀与储氧罐连通,所述储氧罐与制氧机的出氧口连接;所述第一吸附塔与第五控制阀的连接管路和第二吸附塔与第六控制阀的连接管路之间连接设置第七控制阀;还包括第一压差传感器、第二压差传感器、第三压差传感器和第四压差传感器,所述第一压差传感器和第二压差传感器分别设置在第一吸附塔和第二吸附塔的进排气端,所述第三压差传感器设置在第一吸附塔与第五控制阀之间的管路上,所述第四压差传感器设置在第二吸附塔与第六控制阀之间的管路上。2.根据权利要求1所述的一种基于智能压力控制的VPSA制氧模组,其特征在于,所述第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、第四控制阀、第五控制阀、第六控制阀和第七控制阀,分别设有阀体,所述阀体中设有阀内腔,阀内腔中设有阀芯;所述阀内腔的一端设有螺纹孔,所述阀芯的一端通过螺纹连接设置在所述螺纹孔中并伸出阀内腔外后通过联轴器与步进电机连接;所述阀内腔还设有两个与外界连通的通气口,所述阀芯的另一端可分离地顶压封闭其中一个通气口。3.一种基于智能压力控制的VPSA制氧模组的制氧方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1、开启第一控制阀,关闭第三控制阀,进气口通过第一控制阀与第一吸附塔连通,气流通过进气口向第一吸附塔充气增压;同时开启第四控制阀,关闭第二控制阀,通过真空泵经排氮口对第二吸附塔抽真空,抽取第二吸附塔中的气体或第二吸附塔中上个工作循环的废气;此时第五控制阀、第六控制阀和第七控制阀均保持关闭;步骤2、当第一压差传感器和第三压差传感器检测到第一吸附塔内的压力满足预定的吸附压力Y1后,打开第五控制阀,向储氧罐供给氧气;步骤3、待第一压差传感器和第三压差传感器的压力增加到满足预定的吸附压力Y2后,关闭第五控制阀;步骤4、关闭第一控制阀,开启第三控制阀,进气口通过第三控制阀与第二吸附塔连通,气流通过进气口向第二吸附塔充气增压;同时关闭第四控制阀,开启第二控制阀,通过真空泵经排氮口对第一吸附塔抽真空,抽取第一吸附塔中的气体或第二吸附塔中上个工作循环的废气;此时第五控制阀、第六控制阀和第七控制阀均保持关闭;步骤5、当第二压差传感器和第四压差传感器检测到第二吸附塔内的压力满足预定的吸附压力Y1后,打开第六控制阀,向储氧罐供给氧气;步骤6、待第二压差传感器和第四压差传感器的压力增加到满足预定的吸附压力Y2后,关闭第六控制阀;步骤7、循环执行步骤1~6。4.根据权利要求3所述的一种基于智能压力控制的VPSA制氧模组的制氧方法,其特征在于,所述步骤2中,当第一压差传感器和第三压差传感器检测到第一吸附塔内的压力满足预定的吸附压力Y1后,先打开第七控制阀给第二吸附塔反吹,然后再关闭第七控制阀,打开第五控制阀,向储氧罐供给氧气。5.根据权利要求3所述的一种基于智能压力控制的VPSA制氧模组的制氧方法,其特征在于,所述步骤3中,待第一压差传感器和第三压差传感器的压力增加到满足预定的吸附压力Y2后,关闭第五控制阀,开启第七控制阀再次反吹第二吸附塔,然后关闭阀第七控制阀。6.根据权利要求3所述的一种基于智能压力控制的VPSA制氧模组的制氧方法,其特征在于,所述步骤5中,当第二压差传感器和第四压差传感器检测到第二吸附塔内的压力满足预定的吸附压力Y1后,先打开第七控制阀给第一吸附塔反吹,然后再关闭第七控制阀,打开第六控制阀,向储氧罐供给氧气。7.根据权利要求3所述的一种基于智能压力控制的VPSA制氧模组的制氧方法,其特征在于,所述步骤6中,待第二压差传感器和第四压差传感器的压力增加到满足预定的吸附压力Y2后,关闭第六控制阀,开启第七控制阀再次反吹第一吸附塔,然后关闭阀第七控制阀。8.根据权利要求3所述的一种基于智能压力控制的VPSA制氧模组的制氧方法,其特征在于,所述吸附压力Y1指第一压差传感器和第三压差传感器的压力值或者第二压差传感器和第四压差传感器的压力值符合以下条件:第一压差传感器和第三压差传感器的压力值或者第二压差传感器和第四压差传感器的压力值均需在第一吸附塔或者第二吸附塔内设置的分子筛的最优工作压力范围;第一压差传感器和第三压差传感器的压力差的积分或者第二压差传感器和第四压差传感器的压力差的积分符合正常制氧工作的条件。9.根据权利要求3所述的一种基于智能压力控制的VPSA制氧模组的制氧方法,其特征在于,所述吸附压力Y2指第一压差传感器和第三压差传感器的压力值或者第二压差传感器和第四压差传感器的压力值符合以下条件:第一压差传感器和第三压差传感器的压力值或者第二压差传感器和第四压差传感器的压力值已经趋向于在第一吸附塔内或者第二吸附塔设置的分子筛的工作压力的上限值;第一压差传感器和第三压差传感器压力差的积分或者第二压差传感器和第四压差传感器的压力差的积分有逐步变大的趋势。
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