Zgodnie z celami, przedmiotami i wymaganiami sterowania, NEWTEK zastosował technologię sterowania programowalnego (PLC), przyjął strukturę sterowania sekwencyjnego, ustalony model sterowania i wyprodukował próbnie system sterowania odpowiedni dla generatorów tlenu medycznego serii PSA. Zgodnie z wymaganiami GJB2799-96 „Ogólne specyfikacje dotyczące medycznych generatorów tlenu z sitami molekularnymi” przeprowadzono badania podstawowych parametrów, testy wydajności i funkcjonalności oraz testy ciągłej pracy przez 48 godzin. Wyniki pokazały, że ten system sterowania umożliwił automatyzację procesu pracy generatora tlenu, autodiagnostykę i samokorektę usterek, poprawił niezawodność sprzętu i zrealizował optymalizację procesu w trybie online. Eksperyment optymalizacji procesu wykazał, że stopień odzysku tlenu z generatora tlenu o konstrukcji czterowieżowej może osiągnąć 50%.
Inżynierowie NEWTEK zbadali technologię produkcji tlenu z wykorzystaniem zmiennociśnieniowej adsorpcji na sitach molekularnych (PSA) i opracowali cztery generacje urządzeń do produkcji tlenu z medycznymi sitami molekularnymi PSA, tworząc serię produktów. W tej serii urządzeń do produkcji tlenu zastosowano proces produkcji tlenu o strukturze czterech wież, a wydajność tlenu może osiągnąć 40%. Proces produkcji tlenu realizowany jest za pomocą wielodrogowego obrotowego zaworu dystrybucyjnego. Dlatego struktura obwodu gazowego jest prosta, niezawodność jest wysoka, a koszt niski. Tego typu urządzenia charakteryzują się jednak niskim stopniem automatyzacji i są bardziej skomplikowane w obsłudze. Aby sprostać zapotrzebowaniu rynku i zrealizować automatyzację kontroli produkcji tlenu oraz dalszą poprawę jakości, przeprowadziliśmy badania nad systemem sterowania urządzeniami do produkcji tlenu medycznego.
Cele kontroli, obiekty kontroli i wymagania kontroli procesu
Cele kontrolne
Automatyczna kontrola procesu operacyjnego;
Samodiagnostyka i samoeliminacja usterek;
Zdalne monitorowanie;
Automatyczne przełączanie dwóch maszyn.
Kontrolowane obiekty
W tym systemie sterowania jako obiekt kontrolowany wykorzystuje się generator tlenu medycznego o pojemności 8m3.
Obiekt kontrolowany składa się z układu obiegowego, gazowego i wodnego.
Układ obwodów
Sterowanie pracą sprężarki powietrza;
Kontrola pracy liofilizatora;
Sterowanie pracą pompy ciśnieniowej.
Instalacja gazowa
(1) Generator tlenu: sterownik, zawór elektromagnetyczny, cylinder, wielokierunkowy obrotowy zawór rozdzielczy, gaz;
(2) Zbiornik buforowy tlenu: sterownik, zawór elektromagnetyczny, tlen wchodzi do zbiornika buforowego;
(3) Pompa wspomagająca: sterownik, zawór elektromagnetyczny, tlen jest przesyłany do zbiornika tlenu przez pompę wspomagającą;
(4) Zbiornik tlenu: sterownik, zawór elektromagnetyczny, tlen wchodzi do zbiornika tlenu;
(5) Miernik tlenu: sterownik, zawór elektromagnetyczny, źródło gazu są podłączone do miernika tlenu.
System wodny
(1) Zawór spustowy zbiornika buforowego powietrza: sterownik, zawór elektromagnetyczny, spust;
(2) Zawór spustowy środkowego powietrza chłodzącego: sterownik, zawór elektromagnetyczny, spust;
(3) Tylny zawór spustowy powietrza chłodzącego: sterownik, zawór elektromagnetyczny, spust.
Wymagania dotyczące kontroli procesu
Proces uruchamiania
(1) Uruchomić liofilizator.
(2) Uruchomić sprężarkę powietrza. Zabronione jest uruchamianie go pod ciśnieniem.
(3) Gdy zbiornik buforowy powietrza osiągnie określone ciśnienie, generator tlenu zaczyna działać. Sterownik steruje cyklem butli zgodnie z określonym harmonogramem, zgodnie z ustawionym procesem produkcji tlenu. Cylinder napędza wielodrogowy obrotowy zawór rozdzielczy do pracy. Pod działaniem zaworu rozdzielczego powietrze dostaje się odpowiednio do czterech wież adsorpcyjnych i wytwarza tlen poprzez adsorpcję zmiennociśnieniową na sicie molekularnym. Wymagania: Czas pracy butli musi ściśle odpowiadać statusowi pracy wielodrogowego obrotowego zaworu rozdzielczego, w przeciwnym razie program będzie pomieszany, a czystość tlenu spadnie.
(4) Aby skrócić czas produkcji tlenu, powietrze w każdej wieży adsorpcyjnej powinno osiągnąć określone stężenie. Z tego powodu wymagane jest, aby zawór elektromagnetyczny zbiornika buforowego tlenu działał z opóźnieniem przez pewien czas.
(5) Gdy zbiornik buforowy tlenu osiągnie określone ciśnienie, otwórz zawór spustowy, aby spuścić tlen.
(6) Gdy czystość tlenu jest wyższa niż 90%, zakręć zawór spustowy, otwórz zawór elektromagnetyczny pompy wspomagającej i zawór elektromagnetyczny zbiornika tlenu, a tlen o wysokiej czystości dostanie się do zbiornika tlenu. W tym momencie urządzenie przechodzi w stan normalnej produkcji tlenu ze stanu rozruchu.
Proces operacyjny
(1) Podczas normalnej produkcji tlenu, gdy ciśnienie w zbiorniku tlenu osiągnie 0,8 MPa, wyłącz generator tlenu, sprężarkę powietrza, liofilizator i odpowiadające im zawory elektromagnetyczne, otwórz zawór spustowy powietrza chłodzącego w sprężarkę powietrza na 5 minut i zwolnij ciśnienie w sprężarce powietrza.
(2) Gdy ciśnienie w zbiorniku tlenu spadnie do 0,4 MPa, ponownie uruchom liofilizator, sprężarkę powietrza, generator tlenu i odpowiadające im zawory elektromagnetyczne zgodnie z procesem uruchamiania.
(3) Podczas pracy każdy zawór spustowy spuszcza wodę raz na 30 minut, a każdy spust trwa około 10 sekund. Trzy zawory spustowe spuszczają wodę kolejno w określonych odstępach czasu, aby uniknąć nadmiernego spadku ciśnienia w zbiorniku buforowym powietrza spowodowanego jednoczesnym spuszczaniem.
(4) Wymagana jest możliwość monitorowania czystości tlenu w dowolnym momencie.
(5) Wymagana jest możliwość rejestrowania czasu pracy urządzenia.
Proces zamykania
(1) Wyłącz host generatora tlenu;
(2) Wyłączyć pompę wspomagającą i zawór elektromagnetyczny zbiornika tlenu oraz inne odpowiednie zawory elektromagnetyczne;
(3) Wyłącz sprężarkę powietrza;
(4) Wyłączyć liofilizator;
(5) Otwórz środkowy i tylny zawór spustowy powietrza chłodzącego, poczekaj 5 minut, a następnie zakręć go, aby spuścić wodę chłodzącą i uwolnić ciśnienie resztkowe w sprężarce powietrza.
Generator tlenu PSA do użytku medycznego
(1) System sterowania wytwórnią tlenu NEWTEK PSA może sprawić, że debugowanie sprzętu będzie łatwe, obsługa prosta, bezpieczna w użyciu, niezawodna, nie tylko wygodna dla techników w instalacji, debugowaniu i naprawie, ale także znacznie zmniejsza pracochłonność operatorów i poprawia pracę środowisko operatorów.
(2) Ten system sterowania jest wygodny do optymalizacji procesu i może jeszcze bardziej poprawić stopień odzyskiwania tlenu w sprzęcie.
(3) Programowalny sterownik zastosowany w tym systemie sterowania posiada szeregowy interfejs komunikacyjny, który zapewnia realne warunki do zdalnego monitorowania badań; kontroler ma również cechy wielu użytkowników, które mogą realizować funkcję automatycznego przełączania podwójnych maszyn.
(4) Ponieważ wymagania kontrolne i parametry charakterystyczne generatorów tlenu serii PSA są takie same, to znaczy współczynnik kontroli k i parametr charakterystyczny p pozostają niezmienione, ten system kontroli ma również zastosowanie do innych modeli serii PSA.