一種深冷液體自動(dòng)充裝系統(tǒng)及方法
【專利摘要】一種深冷液體自動(dòng)充裝系統(tǒng)及方法，充裝系統(tǒng)包括，充裝泵，其進(jìn)口管道連接儲(chǔ)罐，且，進(jìn)口管道設(shè)進(jìn)口控制閥；充裝泵的出口管道設(shè)兩路，其中，一充裝管道連接至充裝位，一回流管道自充裝管道連接返回至所述儲(chǔ)罐；充裝管道設(shè)出口控制閥，且，近充裝位的充裝管道上設(shè)一壓差變送器；回流管道上設(shè)回流閥；一稱重儀，設(shè)置于所述充裝位；一液位計(jì)，設(shè)置于所述儲(chǔ)罐中；一溫度計(jì)，設(shè)置于所述充裝泵上；一控制器，所述進(jìn)口控制閥、出口控制閥、壓差變送器、回流閥、稱重儀、液位計(jì)和溫度計(jì)分別電性連接所述控制器。本發(fā)明深冷液體自動(dòng)充裝系統(tǒng)及方法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)完成預(yù)冷、充裝，而且，充裝過程穩(wěn)定、高效安全、大幅降低人工成本。
【專利說明】
一種深冷液體自動(dòng)充裝系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及空分技術(shù)，特別涉及一種深冷液體自動(dòng)充裝系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，工業(yè)化進(jìn)程不斷提高，氣體行業(yè)有著飛速發(fā)展，低溫液體的市場(chǎng)需求不斷上漲。當(dāng)前低溫液體的運(yùn)輸工具主要是高真空低溫槽車。由于低溫液體生產(chǎn)成本較高，所以，在液體的運(yùn)輸過程中，嚴(yán)格控制低溫液體的損耗，保證充裝量的準(zhǔn)確性，提高充裝人員的安全操作意識(shí)和操作技術(shù)。
[0003]低溫液體槽車的充裝方式主要有兩種:壓力傳送(自增壓傳送)和充裝栗充裝。壓力充裝是利用蒸發(fā)器汽化低溫介質(zhì)返回貯罐增壓，借助壓差擠壓出低溫液體。這種輸液方式較簡(jiǎn)單，只需裝配簡(jiǎn)單的管路和閥門，但轉(zhuǎn)注時(shí)間長(zhǎng)；罐體設(shè)計(jì)壓力高，槽車空載重量大，運(yùn)輸效率低。而充裝栗充裝方式采用配置于車上的離心式低溫液體栗進(jìn)行充裝。利用充裝栗進(jìn)行充裝的優(yōu)點(diǎn)在于輸送流量大，栗前壓力要求要求低，無需損耗大量液體進(jìn)行增壓。
[0004]空分液體槽車充裝的控制形式主要有全手動(dòng)控制和現(xiàn)場(chǎng)PLC控制。
[0005]在全手動(dòng)控制充裝過程中，每一個(gè)環(huán)節(jié)都需要人工進(jìn)行操作。液體栗和閥門的開啟及關(guān)閉都需要人為干預(yù)，這種控制方式下對(duì)人的依賴較大，并且根據(jù)經(jīng)驗(yàn)控制壓力大小，操作工序較為復(fù)雜，開栗條件沒有明確的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，若開栗時(shí)間過長(zhǎng)，導(dǎo)致能量損失；時(shí)間過短，將降低充裝效率。冷栗的時(shí)間控制存在隨意性，液體充裝過程出現(xiàn)突發(fā)情況下，沒有強(qiáng)制切斷措施，特別是在充裝液氧、液氫等危險(xiǎn)系數(shù)較大的氣體時(shí)，手動(dòng)控制的安全隱患較大。
[0006]現(xiàn)場(chǎng)PLC控制栗和閥門的開關(guān)，以及栗的預(yù)冷狀態(tài)可以由現(xiàn)場(chǎng)PLC控制，雖然這種控制方式通過相關(guān)的傳感器不斷地反饋，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)充裝過程，但是由于PLC沒有和地鎊、分析儀等周邊設(shè)備地連接，所以無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)停栗操作，停栗需要人為干預(yù)，所以充裝量不夠精確.

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種深冷液體自動(dòng)充裝系統(tǒng)及方法，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)完成預(yù)冷、充裝，而且，充裝過程穩(wěn)定、高效安全、大幅降低人工成本。
[0008]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0009]一種深冷液體自動(dòng)充裝系統(tǒng)，其包括，充裝栗，其進(jìn)口管道連接儲(chǔ)罐，且，進(jìn)口管道設(shè)進(jìn)口控制閥；充裝栗的出口管道設(shè)兩路，其中，一充裝管道連接至充裝位，一回流管道自充裝管道連接返回至所述儲(chǔ)罐；充裝管道設(shè)出口控制閥，且，近充裝位的充裝管道上設(shè)一壓差變送器；回流管道上設(shè)回流閥；一稱重儀，設(shè)置于所述充裝位；一液位計(jì)，設(shè)置于所述儲(chǔ)罐中；一溫度計(jì)，設(shè)置于所述充裝栗出口法蘭上；一控制器，所述進(jìn)口控制閥、出口控制閥、壓差變送器、回流閥、稱重儀、液位計(jì)和溫度計(jì)分別電性連接所述控制器。
[0010]進(jìn)一步，所述溫度計(jì)設(shè)置于所述充裝栗出口法蘭上。
[0011]本發(fā)明深冷液體自動(dòng)充裝系統(tǒng)的自動(dòng)充裝方法，其包括以下步驟:
[0012]I)設(shè)定所述充裝位上稱重儀的充裝目標(biāo)重量數(shù)值，儲(chǔ)罐液位低限設(shè)定值，充裝栗預(yù)冷溫度預(yù)設(shè)值，充裝栗冷卻時(shí)間預(yù)設(shè)，充裝管道壓力設(shè)定值，充裝器具皮重低限值；
[0013]2)待充裝容器置于所述充裝位上，控制器判斷是否具備充裝條件，即充裝位稱重儀重量高于充裝目標(biāo)重量數(shù)值設(shè)定值，充裝管道壓力高于設(shè)定值，儲(chǔ)罐液位高于低限設(shè)定值；
[0014]3)如步驟2)充裝條件具備，開始預(yù)冷，控制器打開充裝管道出口控制閥、回流管道回流閥打開，開始冷卻充裝栗；
[0015]4)當(dāng)充裝栗出口溫度低于預(yù)設(shè)值，或者充裝栗冷卻時(shí)間到達(dá)預(yù)設(shè)時(shí)間后，預(yù)冷結(jié)束，開始充裝，啟動(dòng)充裝栗；待充裝栗進(jìn)出口壓差大于充裝管道壓力后，打開充裝管道的出口控制閥，同時(shí)，對(duì)回流閥開度進(jìn)行比例、積分、微分控制即PID控制自動(dòng)調(diào)節(jié)，回流閥開度隨充裝栗進(jìn)出口壓差變小逐步關(guān)??；
[0016]當(dāng)步驟2)所述各參數(shù)異常，引起充裝無法進(jìn)行，首先關(guān)停充裝栗，關(guān)閉進(jìn)口控制閥和出口控制閥，并輸出首出報(bào)警，回流閥全開，30-60分鐘后關(guān)閉回流閥；
[0017]5)當(dāng)充裝重量到達(dá)設(shè)定值，充裝結(jié)束；關(guān)停充裝栗，關(guān)閉進(jìn)口控制閥、延時(shí)2-5秒關(guān)閉出口控制閥，并將回流閥全開，回流閥開啟30-60分鐘后，回流閥關(guān)閉。
[0018]本發(fā)明的有益效果:
[0019]I)本發(fā)明整個(gè)充裝過程標(biāo)準(zhǔn)化、自動(dòng)化，充裝安全性得到充分保證。
[0020]2)如采用手動(dòng)充裝，每個(gè)班必須有專人負(fù)責(zé)充裝工作，通過本發(fā)明，除管道連接工作外，可實(shí)現(xiàn)一鍵式充裝，由I人兼管即可，平均節(jié)約人工時(shí)12小時(shí)/天。
[0021]3)本發(fā)明充裝過程通過回流管道及回流閥的控制，可將冷栗過程中的冷量和產(chǎn)品消耗全部回收；同時(shí)，充裝結(jié)束通過延時(shí)關(guān)閉出口控制閥，充裝管道中的液體全部送入充裝位剩余液體全部得到充分利用；充裝過程中的產(chǎn)品損耗和冷量損失都大幅度降低，同手動(dòng)充裝相比，可降低產(chǎn)品損耗20 %。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明深冷液體自動(dòng)充裝系統(tǒng)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]參見圖1，本發(fā)明的一種深冷液體自動(dòng)充裝系統(tǒng)，其包括，充裝栗1，其進(jìn)口管道11連接儲(chǔ)罐100，且，進(jìn)口管道11設(shè)進(jìn)口控制閥Fl ;充裝栗I的出口管道設(shè)兩路，其中，一充裝管道12連接至充裝位200，一回流管道13自充裝管道連接返回至所述儲(chǔ)罐100 ;充裝管道12設(shè)出口控制閥F2，且，近充裝位200的充裝管道12上設(shè)一壓差變送器PTl ;回流管道13上設(shè)回流閥F3 稱重儀2，設(shè)置于所述充裝位200 液位計(jì)3，設(shè)置于所述儲(chǔ)罐100中；一溫度計(jì)TE，設(shè)置于所述充裝栗I出口法蘭上；一控制器(圖中未示)，所述進(jìn)口控制閥F1、出口控制閥F2、壓差變送器PT1、回流閥F3、稱重儀2和液位計(jì)3、溫度計(jì)TE分別電性連接所述控制器。
[0024]在本實(shí)施例中，所述的充裝栗I的進(jìn)出口管道還設(shè)一旁通的進(jìn)出口壓差測(cè)量管道14及壓差變送器PT2，該壓差變送器PT2與所述控制器(圖中未示)電性連接。
[0025]本發(fā)明的深冷液體自動(dòng)充裝系統(tǒng)的自動(dòng)充裝方法，其包括以下步驟:
[0026]I)設(shè)定所述充裝位上稱重儀的充裝目標(biāo)重量數(shù)值，儲(chǔ)罐液位低限設(shè)定值，充裝栗預(yù)冷溫度預(yù)設(shè)值，充裝栗冷卻時(shí)間預(yù)設(shè)，充裝管道壓力設(shè)定值，充裝器具皮重低限值；
[0027]2)待充裝容器置于所述充裝位上，控制器判斷是否具備充裝條件，即充裝位稱重儀重量高于充裝目標(biāo)重量數(shù)值設(shè)定值，充裝管道壓力高于設(shè)定值，儲(chǔ)罐液位高于低限設(shè)定值；
[0028]3)如步驟2)充裝條件具備，開始預(yù)冷，控制器打開充裝管道出口控制閥、回流管道回流閥打開，開始冷卻充裝栗；
[0029]4)當(dāng)充裝栗出口溫度低于預(yù)設(shè)值，或者充裝栗冷卻時(shí)間到達(dá)預(yù)設(shè)時(shí)間后，預(yù)冷結(jié)束，開始充裝，啟動(dòng)充裝栗；待充裝栗進(jìn)出口壓差大于充裝管道壓力后，打開充裝管道的出口控制閥，同時(shí)，對(duì)回流閥開度進(jìn)行比例、積分、微分控制即PID控制自動(dòng)調(diào)節(jié)，回流閥開度隨充裝栗進(jìn)出口壓差變小逐步關(guān)??；
[0030]當(dāng)步驟2)所述各參數(shù)異常，引起充裝無法進(jìn)行，首先關(guān)停充裝栗，關(guān)閉進(jìn)口控制閥和出口控制閥，并輸出首出報(bào)警，回流閥全開，30-60分鐘后關(guān)閉回流閥；
[0031]5)當(dāng)充裝重量到達(dá)設(shè)定值，充裝結(jié)束；關(guān)停充裝栗，關(guān)閉進(jìn)口控制閥、延時(shí)2-5秒關(guān)閉出口控制閥，并將回流閥全開，回流閥開啟30-60分鐘后，回流閥關(guān)閉。
[0032]實(shí)施例一(訂單為液氧20噸，液氧槽車充裝)
[0033]I)設(shè)定充裝位上稱重儀的充裝目標(biāo)重量數(shù)值為20，OOOkg,儲(chǔ)罐液位設(shè)定為低于5 %停止充裝，充裝栗出口溫度預(yù)設(shè)值為-600C，充裝管道壓力設(shè)定值lOOKPa，充裝栗冷卻預(yù)設(shè)時(shí)間為1800秒；
[0034]2)待液氧槽車駕駛上充裝位稱重儀(稱重地秤)上，控制器判斷具備充裝條件，即充裝位稱重儀顯示重量為6380kg，大于5000kg (表明充裝容器已就位)；充裝管道壓力顯示為230KPa，高于設(shè)定值10KPa (表明充裝軟管連接良好);液氧儲(chǔ)罐液位25%，高于設(shè)定值5% (表明液體產(chǎn)品滿足充裝量)；無報(bào)警。
[0035]3)充裝條件具備后，啟動(dòng)充裝，開始預(yù)冷，控制器自動(dòng)打開充裝管道出口控制閥、回流管道回流閥打開，開始冷卻液氧充裝栗；
[0036]4)當(dāng)充裝栗出口溫度低于_60°C時(shí)，預(yù)冷結(jié)束，開始充裝，啟動(dòng)充裝栗，滿足充裝栗啟動(dòng)要求，程序自動(dòng)打開充裝管道的出口控制閥、啟動(dòng)充裝栗，待充裝栗進(jìn)出口壓差大于充裝管道壓力后，打開充裝管道的出口控制閥，同時(shí)，對(duì)回流閥開度進(jìn)行比例、積分、微分控制即PID控制自動(dòng)調(diào)節(jié)，回流閥開度隨充裝栗進(jìn)出口壓差變小逐步關(guān)??；
[0037]5)當(dāng)充裝位稱重儀顯示26380kg時(shí)，充裝重量到達(dá)設(shè)定值，充裝結(jié)束；關(guān)停充裝栗，關(guān)閉進(jìn)口控制閥、延時(shí)3秒關(guān)閉出口控制閥，并將回流閥全開，回流閥開啟30-60分鐘后，回流閥關(guān)閉。
[0038]如充裝過程中發(fā)生異常，則關(guān)停充裝栗，關(guān)閉進(jìn)口控制閥、延時(shí)2-5秒關(guān)閉出口控制閥，并將回流閥全開，回流閥開啟40分鐘后，回流閥關(guān)閉。
[0039]實(shí)施例二(訂單為液氮15噸，液氮槽車充裝)
[0040]I)設(shè)定充裝位上稱重儀的充裝目標(biāo)重量數(shù)值為15，000kg，儲(chǔ)罐液位設(shè)定為低于5%停止充裝，充裝栗出口溫度預(yù)設(shè)值為-55°C，充裝管道壓力設(shè)定值80KPa，充裝栗冷卻預(yù)設(shè)時(shí)間為1800秒；
[0041]2)待液氮槽車駕駛上充裝位稱重儀(稱重地秤)上，控制器判斷具備充裝條件，即充裝位稱重儀顯示重量為58，000kg，大于5，OOOkg (表明槽車已就位)；充裝管道壓力顯示為160KPa，高于設(shè)定值10KPa(表明充裝軟管連接良好);液氮儲(chǔ)罐液位18%，高于設(shè)定值5% (表明液體產(chǎn)品滿足充裝量)；無報(bào)警。
[0042]3)充裝條件具備后，啟動(dòng)充裝，開始預(yù)冷，控制器自動(dòng)打開充裝管道出口控制閥、回流管道回流閥打開，開始冷卻液氮充裝栗；
[0043]4)當(dāng)充裝栗出口溫度低于_60°C時(shí)，預(yù)冷滿足充裝栗啟動(dòng)要求，程序自動(dòng)打開充裝管道的出口控制閥、啟動(dòng)充裝栗，對(duì)回流閥開度進(jìn)行PID自動(dòng)調(diào)節(jié)，開始進(jìn)行充裝，畫面實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前充裝量。
[0044]如充裝過程中，由于充裝軟管未完全連接好，承受不了充裝壓力而自動(dòng)脫落，充裝壓力顯示為99KPa，小于lOOKPa，控制器判斷為充裝連接軟管脫落，程序自動(dòng)停充裝栗并關(guān)閉進(jìn)口控制閥、出口控制閥，并將回流閥全開，停止充裝，控制器發(fā)出報(bào)警，當(dāng)停栗30分鐘后，回流閥自動(dòng)關(guān)閉。
[0045]以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述，但其只作為范例，本發(fā)明并不限制于以上描述的具體實(shí)施例。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何對(duì)該實(shí)用進(jìn)行的等同修改和替代也都在本發(fā)明的范疇之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種深冷液體自動(dòng)充裝系統(tǒng)，其特征在于，包括， 充裝栗，其進(jìn)口管道連接儲(chǔ)罐，且，進(jìn)口管道設(shè)進(jìn)口控制閥；充裝栗的出口管道設(shè)兩路，其中，一充裝管道連接至充裝位，一回流管道自充裝管道連接返回至所述儲(chǔ)罐；充裝管道設(shè)出口控制閥，且，近充裝位的充裝管道上設(shè)一壓差變送器；回流管道上設(shè)回流閥； 一稱重儀，設(shè)置于所述充裝位； 一液位計(jì)，設(shè)置于所述儲(chǔ)罐中； 一溫度計(jì)，設(shè)置于所述充裝栗上； 一控制器，所述進(jìn)口控制閥、出口控制閥、壓差變送器、回流閥、稱重儀、液位計(jì)和溫度計(jì)分別電性連接所述控制器。2.如權(quán)利要求1所述的深冷液體自動(dòng)充裝系統(tǒng)，其特征在于，所述溫度計(jì)設(shè)置于所述充裝栗出口法蘭上。3.如權(quán)利要求1或2所述的深冷液體自動(dòng)充裝系統(tǒng)的自動(dòng)充裝方法，其特征是，包括以下步驟: 1)設(shè)定所述充裝位上稱重儀的充裝目標(biāo)重量數(shù)值，儲(chǔ)罐液位低限設(shè)定值，充裝栗預(yù)冷溫度預(yù)設(shè)值，充裝栗冷卻時(shí)間預(yù)設(shè)，充裝管道壓力設(shè)定值，充裝器具皮重低限值； 2)待充裝容器置于所述充裝位上，控制器判斷是否具備充裝條件，即充裝位稱重儀重量高于充裝目標(biāo)重量數(shù)值設(shè)定值，充裝管道壓力高于設(shè)定值，儲(chǔ)罐液位高于低限設(shè)定值； 3)如步驟2)充裝條件具備，開始預(yù)冷，控制器打開充裝管道出口控制閥、回流管道回流閥打開，開始冷卻充裝栗； 4)當(dāng)充裝栗出口溫度低于預(yù)設(shè)值，或者充裝栗冷卻時(shí)間到達(dá)預(yù)設(shè)時(shí)間后，預(yù)冷結(jié)束，開始充裝，啟動(dòng)充裝栗；待充裝栗進(jìn)出口壓差大于充裝管道壓力后，打開充裝管道的出口控制閥，同時(shí)，對(duì)回流閥開度進(jìn)行比例、積分、微分控制即PID控制自動(dòng)調(diào)節(jié)，回流閥開度隨充裝栗進(jìn)出口壓差變小逐步關(guān)??； 當(dāng)步驟2)所述各參數(shù)異常，引起充裝無法進(jìn)行，首先關(guān)停充裝栗，關(guān)閉進(jìn)口控制閥和出口控制閥，并輸出首出報(bào)警，回流閥全開，30-60分鐘后關(guān)閉回流閥； 5)當(dāng)充裝重量到達(dá)設(shè)定值，充裝結(jié)束；關(guān)停充裝栗，關(guān)閉進(jìn)口控制閥、延時(shí)2-5秒關(guān)閉出口控制閥，并將回流閥全開，回流閥開啟30-60分鐘后，回流閥關(guān)閉。
【文檔編號(hào)】F17C5/02GK106032871SQ201510111968
【公開日】2016年10月19日
【申請(qǐng)日】2015年3月13日
【發(fā)明人】邢世欽, 李祖兵, 唐文彬, 徐鋒
【申請(qǐng)人】上海寶鋼氣體有限公司