小型制氧压氧一体机的控制系统设计.doc

天津大学网络教育学院专科毕业论文题目:小型制氧压氧一体机的控制系统设计完成期限:2016年7月5日至2016年11月5日学****中心:杭州专业名称:机械制造与自动化学生姓名:王国庆学生学号:142092403011指导教师:,是人类呼吸中必不可少的气体,人类对氧气的需求是一刻不能停止的。当氧气浓度变低后会对人的生命活动产生影响。比如:缺少氧气会对神经系统产生影响,缺氧危害最大的便是神经系统,就算是轻度的缺氧也会造成视觉和智力的功能性紊乱;同时缺氧也会对呼吸系统产生影响,当在低氧环境中工作学****时,会导致过度换气,从而使CO2呼出过多导致呼吸性碱中毒,,或动脉血氧分压低于8KPa,则会出现呼吸功能衰竭;对循环系统的影响,缺氧后,身体会反馈式增加红细胞,当红细胞过多时,氧气供应不足便会引起循环阻碍;此外缺氧还会引起肝细胞水肿、变形和坏死,肝功障碍,肝纤维化等疾病。因此对于处于缺氧环境或进入缺氧环境的工作人员,为了保证工作的安全,工作人员需要随身装备供氧设备,于是氧气的制备与储存便成为首要解决的问题。自从18世纪空气的组成被人类发现以后,已经发明很多方法来制造和存储氧气。其中最具代表性的是变压吸附制氧技术,由于其能耗低、方便、投资少、操作简单、灵活等优点,目前得到广泛的运用,并处于迅速发展中。目前,变压吸附制氧技术正在向高浓度氧、小型化和大型化的方向发展。其中设计小型化的变压吸附设备是目前变压吸附制氧领域中一个发展迅速且具有重要意义的方向。在小型化的过程中我们面对一个问题,小型制氧机在制备氧气供人员使用的过程中富裕的产品气往往白白浪费,制氧机空闲时间的闲置也造成资源浪费。所以,引入压氧机来保存氧气,将富裕产品气储存到氧气罐中,用于保存制造的氧气,有利于资源的节约。,有很多对小型制氧机的研究,市场上也有一些很好的产品出现。对于小型压氧机而言,虽然对加工要求比较高,但市面上还是出现了一些相关成品。但是,将小型制氧机与小型压氧机结合起来的研究还比较少,目前国内外很少有压氧制氧一体机的设计,基本上都是制氧机与压缩机进行分体化设计。虽然分体设计有一定的优点,比如,分体设计时,各自的功能独立,供电系统,控制系统等互不影响,系统耦合程度低。但同时又很大的缺点,吸氧与压氧不能够在同步进行,在氧气使用量较少时会造成产品气的浪费,无法将多余的氧气存储起来,产生的多余的氧气将会被浪费掉。同时,分体设计不利于设备的安装和携带,也不利于使用。与现在装备多功能化、系统功能集成化的趋势不符。因此,小型制氧压氧一体机具有很高的研究价值和实际运用的意义。。首先,对制氧技术进行整体性介绍,并通过对常用制氧技术的分析比较得出变压吸附技术的优势,说明变压吸附技术适合小型制氧系统。其次,在详细分析变压技术之后,针对本课题,进行制氧机及压氧机的零部件设计选型及结构设计。主要包括:吸附塔的设计,压缩机的选型,制氧机的结构设计,一体机的结构设计等。在进行整机结构设计时,由于顾及本设计对设备结构的考虑,所以,在整机设计的过程中,研究了多种方案设计,并在零部件的布局及组合方式过程中进行了多套尝试,在此研究和实验的基础上选择一中最为合理的结构方案。在整机结构方案确定后,在保证整机强度的前提下尽量减少整机重然后,对一体机的控制系统进行了硬件的设计和软件的编写。在硬件设计过程中,首先进行主控制器的选型,根据所选控制器进行相关芯片的选择,及相关电路的设计。在控制系统设计过程中分别进行了电源电路设计、复位电路设计、报警电路、人机交互电路、输出及接口电路、信号采集处理等电路的设计。软件方面,首先设计出软件系统的整体结构,然后自上而下的设计软件的结构,从整体到局部的编写软件程序。、变压吸附法、膜分离法等等。深冷法常常使用在大规模生产中或者是大型设备中,而在小型设备中使用更多的制氧方法是变压吸附法。而变压吸附制氧技术与其他技术相比,具有其他技术不具备的优点,比如设备投资少、单位制氧量能耗低、运行过程安全、操作方便、自动化程度高等,适合用于那些对氧气纯度要求不高且氧气需求量较小的中小型设备。变压吸附(PSA)的基本原理是根据不同气体在同一吸附剂上的吸附量会随着温度的变化而变化,在温度一定的情况下,通过改变气体压强将不同的气体分离、提纯,这样的循环过程。变压吸附(PSA)分离法的主要使用沸石分子筛、碳分子筛、活性炭、氧化铝以及硅胶等材料进行气体分离的原理,一般情况下,常用沸石分子筛和碳分子筛进行氧气和氮气分离。这是被大规模使用的制氧技术。沸石分子筛