[發明專利]節能型空氣分離制氧裝置

有效

• 申請號: 200910037429.7
• 申請日: 2009-02-26
• 公開（公告）號: CN101554995A
• 公開（公告）日: 2009-10-14
• 發明（設計）人: 邵巧玲;周軍;呂品
• 申請（專利權）人: 珠海市奧吉賽科技有限公司
• 主分類號: C01B13/02
• 分類號: C01B13/02
• 代理公司: 廣州新諾專利商標事務所有限公司
• 代理人: 楊煥軍

技術領域

本發明涉及一種醫用設備，尤其涉及一種空氣分離制氧裝置。?

背景技術

醫用空氣分離制氧裝置是為醫院或醫療機構提供醫用氧氣的中心制氧裝置，它可以是雙機組、三機組、四機組、五機組或者六機組。空氣分離制氧裝置主要包括螺桿式空氣壓縮機、冷凍干燥機、空氣過濾器、雙柱型吸附式氧氣分離器及其控制部分、空氣穩壓罐、氧氣穩壓罐、流量調節計、在線純度監測儀等部分。?

空氣分離制氧裝置是利用分子篩物理吸附和解吸技術與微電腦數碼測控技術相結合的裝置，其工藝過程是：空氣(制氧原料)經過空氣壓縮機壓縮、升壓0.3～0.6MPa，除油、去水后送至冷凍干燥機冷卻至5℃，再經吸入口過濾器除塵粒后，送入其中一只氧氣分離器。氧氣分離器內裝填由各種吸附材料按科學配比組成的吸附劑，空氣中的氮、水分、二氧化碳及少量其它氣體組分被吸附劑吸附，而非吸附組分(氧氣)則從氧氣分離器頂部出口排至氧氣平衡罐。當氧氣分離器中的可吸附物質達到飽和狀態時通過切換閥放空，吸附劑便可再生。同時另一只氧氣分離器升壓開始工作，通過兩只氧氣分離器的交替工作獲得連續的氧氣流。制取的氧氣經在線檢測合格后，通過氧氣儲罐、管道、閥門、各級精密過濾器除菌過濾器等凈化處理后送至后級使用點使用。?

參照圖3，為分離制氧裝置的工作周期示意圖，空氣分離制氧機在制氧過程中，兩只吸附式氧氣分離器6A和6B是交替工作的，即在0～90秒的過程中，氧氣分離器6A的壓力由0MPa(排空狀態)漸升至0.6Mpa，待其分離過程結束后即漸漸卸壓至0MPa；與此同時氧氣分離器6B的壓力則?由0.6MPa降至至0Mpa再升壓至0.6Mpa，每個氧氣分離器的所需空氣的進氣壓力是交替而周期性漸變的。?

現有的空氣分離制氧裝置采用的是普通空氣壓縮機，其額定頻率、額定電壓就是電源的電壓和頻率。系統供氣壓力的控制方式也僅僅依據壓力控制器的上、下限設定值來控制空氣壓縮機的加/卸載，即壓力達到上限時關閉供氣閥，空氣壓縮機進入輕載運行；壓力低至下限值時開供氣閥，空氣壓縮機進入滿載運行。這種供氣控制方式下的空壓機，會造成如下三部分能量浪費：?

(1)由于普通型螺桿式空壓機是在滿負荷狀態下長時間連續運行，其效率的下降也相對較快，為了使其能在長時間內保證空氣分離器的供氣壓力，在設計系統或選擇空壓機的壓力時，都要高出實際用氣壓力25％以上，而且運行時上限值一般也是調至最大，如圖4中的“普通型空壓機壓力變化曲線”的峰值為0.85MPa，而實際上包括消耗只需0.60MPa，造成多供少用的狀況；又如以圖2中的A折線為例，在壓力達到最小值a點后，原控制方式決定其壓力會繼續上升直到最大調定壓力值，在此加壓過程中，多余的壓力轉化為熱量釋放到空氣中，導致電能損失；?

(2)加載時的電能消耗：普通螺桿式螺桿式空壓機在0.60～0.85MPa之間進行頻繁地加、卸載過程中，多出來的0.25MPa在爬升中消耗掉，有數據驗證壓力每爬升0.1MPa，就會多消耗額定功率的7％，以一臺OG1250制氧裝置的螺桿式空壓機為例，其額定功率為45KW，按一年累計運行8000小時，爬升時間累計占整個運行時間的50％計算，則其年功率浪費為：[(0.25MPa×7％/0.1MPa)×45KW]X(50％X?8000小時/年)＝3150度/年；另一方面，壓力最大值高于氧氣分離器在最高點的用氣壓力后，在進入氧氣分離器前，必須經過減壓閥減壓后方能使用，這一過程同樣是一個能量浪費的過程；?

(3)卸載時電能的消耗：當壓力達到壓力最大值時，普通型螺桿式空壓機通過如下方法來降壓卸載：關閉供氣閥使電機處于空轉狀態，同時?將分離罐中多余的壓縮空氣通過放空閥放空，這又是一種能量浪費，普通型螺桿式空壓機卸載時的能耗約占螺桿式空壓機滿載運行時的45％，卸載時間累計按所占整個運行時間的30％計算，則其年功率浪費為：(45KW?X45％)X(30％X?8000小時/年)＝48600度/年，換言之，普通型螺桿式空壓機每年要消耗掉48600度的無功電能。?