[發明專利]一種氮氣置換設備的控制裝置和方法

在審

• 申請號: 202010094634.3
• 申請日: 2020-02-13
• 公開（公告）號: CN111288296A
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 張宏偉;趙玉龍;張小平;馮濤;李勇;鄭國真;張士強;周小義
• 申請（專利權）人: 藍箭航天技術有限公司
• 主分類號: F17C9/02
• 分類號: F17C9/02;F17C5/06;F17C13/00;F17C13/02;F17C13/04;F17D1/14;F17D1/04;F17D3/01;F17D5/00
• 代理公司: 北京科石知識產權代理有限公司 11595
• 代理人: 徐紅崗

本發明提供一種氮氣置換設備的控制裝置，其中氮氣置換設備包括加熱器(300)，氮氣置換設備的控制裝置包括：溫度采集模塊，用于采集加熱器(300)的出口氮氣溫度；壓力采集模塊，用于采集被填充設備(500)的第一壓力值；第一控制模塊，用于根據出口氮氣溫度與預設溫度值的偏差的絕對值進行PI控制或PID控制；以及第二控制模塊，用于根據被填充設備(500)的第一壓力值與被填充設備(500)的第一預設壓力值的偏差進行PI控制或PID控制。氮氣置換設備的控制裝置能保證氮氣供給的恒溫恒壓，兼顧高控制精度和測量精度，同時能夠節約時間和人力成本。

技術領域

本發明涉及容器在使用前應使用惰性氣體進行置換的領域，具體涉及氮氣置換設備的控制裝置和方法。

背景技術

一些特定領域(例如航空航天及汽車等)可能涉及到管道或容器內的氮氣置換操作，例如，氮氣置換的應用場合可以是如下兩個方面：

情況一：可燃性氣體通過的管道或容器在使用前進行氮氣置換。目的是置換出管道內的空氣，避免可燃氣體與空氣中的氧氣形成可燃性混合物，防止造成內燃或爆炸。

情況二：一些潔凈的管道或容器內介質需要與氧氣隔絕，比如為降低一些介質染菌率，則應提前用氮氣置換其中的空氣。

以航天領域為例，在常規設備的氮氣置換過程中，氮氣通常用量較小，氮氣瓶組和小型氮氣置換設備配合手動操作即可滿足需求。對于火箭液體儲箱等氮氣需要量較大的設備，需要以液化氮氣滿足氮氣供應，現有氮氣置換設備及手動操作模式無法滿足要求。

鑒于此，亟需設計一種具有結構清晰，運行穩定，可靠性高，程序的可讀性、可維護性、集成化程度高，安全性和標準化程度高，兼顧高控制精度和測量精度的功能，同時節約時間和人力成本的氮氣置換設備的控制裝置和方法。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種高集成度且高精度的氮氣置換設備的控制裝置和方法。

本發明提供一種氮氣置換設備的控制裝置，其中氮氣置換設備包括加熱器，氮氣置換設備的控制裝置包括：溫度采集模塊，用于采集所述加熱器的出口氮氣溫度；壓力采集模塊，至少用于采集被填充設備的第一壓力值；第一控制模塊，用于根據所述出口氮氣溫度與預設溫度值的偏差的絕對值進行PI控制或PID控制；以及第二控制模塊，用于根據被填充設備的第一壓力值與所述被填充設備的第一預設壓力值的偏差進行PI控制或PID控制。

根據本發明的一個方面，所述第二控制模塊還用于根據所述第一預設壓力值與所述第一壓力值的偏差程度選擇壓力調節模式，其中當偏差的絕對值超過第一壓力閾值時，進行開關量控制，當偏差的絕對值小于第一壓力閾值且大于第二壓力閾值時，進行模擬量控制，其中所述模擬量控制包括上述PI控制或PID控制。

根據本發明的一個方面，其中氮氣置換設備包括氮氣緩沖器，所述壓力采集模塊還包括：第二壓力采集模塊，用于采集所述氮氣緩沖器的第二壓力值，所述第二控制模塊還用于通過比較所述第二壓力值和所述氮氣緩沖器的第二預設壓力值和第三預設壓力值的關系，控制所述氮氣緩沖器的閥門開關和柱塞泵單元啟停，其中所述第二預設壓力值大于所述第三預設壓力值。

根據本發明的一個方面，氮氣置換設備包括液氮存儲器，氮氣置換設備的控制裝置還包括：液位采集模塊，用于采集所述液氮存儲器的液氮液位值；第三控制模塊，根據所述液氮液位值進行添加液氮或者停機等操作控制。

根據本發明的一個方面，氮氣置換設備的控制裝置還包括：露點采集模塊，用于采集所述氮氣緩沖器出口的氮氣品質；第四控制模塊，根據所述氮氣品質進行氮氣是否輸送控制。

根據本發明的另一方面，提供一種氮氣置換設備的控制方法，采用所述氮氣置換設備的控制裝置，所述氮氣置換設備的控制方法至少包括對加熱器的溫度控制和對填充設備的壓力控制：