[發明專利]一種迪瓦瓶液氮自動灌裝控制系統及控制方法

在審

• 申請號: 202111656158.0
• 申請日: 2022-06-01
• 公開（公告）號: CN114688450A
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 郭廣華;徐文濤;李永林;張權權;黃紹義;姚垚
• 申請（專利權）人: 四川紅華實業有限公司
• 主分類號: F17C6/00
• 分類號: F17C6/00;F17C9/02;F17C13/02
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 高安娜

本發明屬于氮氣控制系統，具體涉及一種迪瓦瓶液氮自動灌裝控制系統及控制方法，系統包括主電磁閥、次電磁閥、泄壓電磁閥、液位傳感器、壓力傳感器以及DCS系統；方法中，首先液位傳感器對迪瓦瓶內液位進行實時測量，液位信號送入DCS系統，液位到達低限時，打開液位傳感器對應的次電磁閥對迪瓦瓶進行灌裝，到達高限時，對應的次電磁閥斷電關閉，停止液氮灌裝；壓力傳感器對液氮瓶內壓力進行實時測量，壓力信號送入DCS系統，壓力到達安全高限時，打開泄壓電磁閥對液氮瓶進行泄壓，并電磁閥狀態進行實時監控。本方法及系統可以有效減少人力需求，提高迪瓦瓶冷凍維護質量。

技術領域

本發明屬于氮氣控制系統，具體涉及一種迪瓦瓶液氮自動灌裝控制系統及控制方法。

背景技術

迪瓦瓶是一種常見的制冷收料設備，如圖1所示，其工作原理是使用-196℃的液態氮加入保溫迪瓦瓶中，由液體揮發至氣體過程中吸收熱量來使容器內物料溫度下降，從而使物料冷凝至容器底部及容器壁，在容器壁中形成低壓區，使物料源源不斷的流向容器，達到收料目的。

在這一過程中，操作人員將需要冷凍的容器放入迪瓦瓶中，液氮瓶通過輸液管對迪瓦瓶加入液氮，使容器部分沉浸在液氮中，達到同液氮相同的低溫。容器本身隨液氮液面的距離遠近溫度有所變化，所以要求液氮的液面維持在容器1/3～2/3的高度之間，過高，會使容器入口處溫度降低，引起通過工作物質冷凝；過低，會使為容器上部溫度達不到相應低溫，影響工作物質收取。投入和維護冷凍的過程全程需要工藝人員手動操作，且受工藝人員操作的影響較大。

發明內容

本發明的目的是提供一種迪瓦瓶液氮自動灌裝控制方法，解決在迪瓦瓶工作時，投入和維護冷凍的過程全程需要工藝人員手動操作的問題，可以有效減少人力需求，提高迪瓦瓶冷凍維護質量。

本發明的技術方案如下：

一種迪瓦瓶液氮自動灌裝控制系統，包括主電磁閥、次電磁閥、泄壓電磁閥、液位傳感器、壓力傳感器以及DCS系統；

主電磁閥安裝在液氮瓶與迪瓦瓶之間的輸液管線上，用以切斷輸液管線中的液氮供應；

次電磁閥安裝在迪瓦瓶入口管線處，通過開關控制單個迪瓦瓶的液氮充填；

泄壓電磁閥安裝在液氮瓶出口處，當液氮瓶內壓力到達安全高限時，打開進行泄壓；

液位傳感器安裝在迪瓦瓶內部，對迪瓦瓶內液位進行實時測量；

壓力傳感器安裝在液氮瓶內部，對液氮瓶內壓力進行實時測量。

所述的DCS系統包括AI模塊、DI模塊、DO模塊和控制器；

所述的AI模塊與壓力傳感器和液位傳感器的輸出端分別連接相連，并向控制器發送壓力信號與液位信號；

所述的DI模塊與主電磁閥、次電磁閥和泄壓電磁閥相連，并向控制器發送三種閥門的閥位信號；

所述的DO模塊與控制器的輸出端連接，并向主電磁閥、次電磁閥和泄壓電磁閥發送打開信號或關閉信號。

所述的液位傳感器安裝在迪瓦瓶內，對迪瓦瓶內液位進行實時測量，其液位測量信號通過AI模塊送入DCS系統連接的監控計算機，與設定的液位進行比較。

所述的壓力傳感器安裝在液氮瓶內，對液氮瓶內壓力進行實時測量，其測量的壓力信號通過AI模塊送入DCS系統連接的監控計算機，與設定安全限制進行比較。

所述的控制器由一對冗余控制器模塊和一個基座構成。控制器模塊型號為FCU711-S，配套基座型號為MB712-S，所述的基座作為控制器與其他部件的連接接口，具備供電、連接I/O總線、連接SCnet網絡、連接時鐘同步秒脈沖信號功能，并可設置控制器過程控制網網絡地址。