[发明专利]瓶装纯气和混合气的自动化充装装置及其充装控制方法

说明书

本发明公开了一种瓶装纯气和混合气的自动化充装装置及其充装控制方法，自动化充装装置包括气源供应机构、配气阀组、充装台、控制单元、备用气源，所述备用气源设置在气源供应机构和充装台之间；还包括用以连接气源供应机构、配气阀组、充装台和备用气源的管道及安装在管道组件上的监控组件。充装控制方法包括以下步骤：通过用户在计算机控制单元选择充装参数，并由控制单元控制自动化。本发明能够有效降低充装温度、高精度温度预测与补偿、自动切换充装台提高生产效率、适应多种压力等级产品、高纯气生产、多种组分的混合气生产、原料余气回收、减少低温泵频繁启停、多种产品的预先定义，实现一键式生产。

技术领域

本发明属于自动化高压充装技术领域，具体涉及一种瓶装纯气和混合气的自动化充装装置及其充装控制方法。

背景技术

在工业生产，常会运用到各种工业纯气、高纯气以及混合气，如二氧化碳保护焊可以显著提高焊接效率，氩弧焊可以减少焊接飞溅，减少打磨等。各种工业纯气还包括例如：纯氧、氮气、氩气等等，具有优越的使用性能和广阔的应用前景。

瓶装纯气、高纯气和混合气生产一直采用人工充装，在生产纯气的时候主要存在超温超压的安全风险，同时原料供应区与充装台普遍距离较远，员工工作负荷大；在高纯气的生产时放空、真空、置换工艺繁琐，在混合气的生产时因为压缩热导致钢瓶温度升高，需要人工根据产品实时查表计算进行温度补偿，对人员技能要求高，培养周期长，产品质量波动大。夏天的时候，由于环境温度高，充装过程的压缩热导致气瓶温度很最容易超过国标要求的60摄氏度，需要中止充装或者采用更低的充装速度避免升温过快。

因此，在现有技术中，开始出现了各种自动化充装设备，这些充装设备主要是采用低温储槽、管路、汽化器、配气阀组的配合，通过PLC及其对应的人机交互页面完成自动化充装过程。

但在现有技术中，当前出现的各类自动化充装设备主要分为两类，第一类占绝大多数，通过监控超温超压，自动停泵，实现了安全风险的消除；第二类具备了原料自动供应、温度补偿及自动抽真空，但未解决多种原料供应类型的兼容问题，依然生产效率低、产品纯度不能保证。主要原因在于仅针对低温液化气体原料，而且温度补偿精度不高、每次生产均需要进行原料选择及参数的设定、最多生产三元混合气、不能降低充装温度、没有备用气源以提高充装速度、不能并行充装、无法生产高纯产品等。无法对多种混合气体做到高精度低温充装，生产效率低下。

发明内容

本发明的目的在于提供一种瓶装纯气和混合气的自动化充装装置及其充装控制方法，通过提供新的充装装置和充装方法以解决上述问题，提高自动化程度和控制精度，能够有效降低充装温度、高精度温度预测与补偿、自动切换充装台提高生产效率、适应多种压力等级产品、高纯气生产、多种组分的混合气生产、原料余气回收、减少低温泵频繁启停、多种产品的预先定义，实现一键式生产。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案具体为：

瓶装纯气和混合气的自动化充装装置，包括气源供应机构、配气阀组、充装台、控制单元、备用气源，所述备用气源设置在气源供应机构和充装台之间；还包括用以连接气源供应机构、配气阀组、充装台和备用气源的管道及安装在管道组件上的监控组件。

进一步地，所述气源供应机构包括存储液态原料的低温液体储槽，低温液体储槽出液口通过管道连接到低温液体泵，管道上安装有热力膨胀阀及低温球阀；所述低温液体泵入口处设置有两个接口，其中一个接口通过弹性软管与出液口管道连接，另一接口通过回接管路接回到低温液体储槽。

进一步地，所述气源供应机构包括生产来料供应管路或存储气态原料的钢瓶，生产来料供应管路或存储气态原料的钢瓶出口连接到配气阀组。

进一步地，所述回接管路上也安装有热力膨胀阀、低温球阀，并安装有温度传感器。