De acordo com os objetivos, objetos e requisitos de controle, a NEWTEK aplicou a tecnologia de controle programável (PLC), adotou uma estrutura de controle sequencial, estabeleceu um modelo de controle e produziu experimentalmente um sistema de controle adequado para geradores de oxigênio médico da série PSA. De acordo com os requisitos da GJB2799-96 "Especificações Gerais para Geradores de Oxigênio com Peneira Molecular Médica", foram realizados testes de parâmetros básicos, testes de desempenho e função e testes de operação contínua de 48 horas. Os resultados mostraram que este sistema de controle realizou a automação do processo de operação do gerador de oxigênio, autodiagnóstico e autocorreção de falhas, melhorou a confiabilidade do equipamento e realizou a otimização online do processo. O experimento de otimização do processo mostrou que a taxa de recuperação de oxigênio do gerador de oxigênio com estrutura de quatro torres pode chegar a 50%.
Os engenheiros da NEWTEK estudaram a tecnologia de produção de oxigênio por adsorção por oscilação de pressão por peneira molecular (PSA) e desenvolveram quatro gerações de equipamentos médicos de produção de oxigênio por peneira molecular PSA, formando uma série de produtos. Esta série de equipamentos de produção de oxigênio adota um processo de produção de oxigênio com estrutura de quatro torres e seu rendimento de oxigênio pode chegar a 40%. Seu processo de produção de oxigênio é realizado por uma válvula de distribuição rotativa multidirecional. Portanto, a estrutura do circuito de gás é simples, a confiabilidade é alta e o custo é baixo. Porém, esse tipo de equipamento possui baixo grau de automação e é mais complicado de operar. A fim de atender à demanda do mercado e realizar a automação do controle da produção de oxigênio e melhorar ainda mais a qualidade, realizamos pesquisas sobre o sistema de controle de equipamentos médicos de produção de oxigênio.
Objetivos de controle, objetos de controle e requisitos de controle de processo
Objetivos de controle
Controle automático do processo de operação;
Autodiagnóstico e autoeliminação de falhas;
Monitoramento remoto;
Comutação automática de duas máquinas.
Objetos controlados
Este sistema de controle utiliza um gerador de oxigênio médico de 8m³ como objeto controlado.
O objeto controlado consiste em sistema de circuito, sistema de gás e sistema de água.
Sistema de circuito
Controle de operação do compressor de ar;
Controle de operação do liofilizador;
Controle de operação da bomba de pressão.
Sistema de gás
(1) Gerador de oxigênio: controlador, válvula solenóide, cilindro, válvula de distribuição rotativa multidirecional, gás;
(2) Tanque tampão de oxigênio: controlador, válvula solenóide, oxigênio entra no tanque tampão;
(3) Bomba de reforço: controlador, válvula solenóide, oxigênio é enviado para o tanque de armazenamento de oxigênio através da bomba de reforço;
(4) Tanque de armazenamento de oxigênio: controlador, válvula solenóide, oxigênio entra no tanque de armazenamento de oxigênio;
(5) Medidor de oxigênio: controlador, válvula solenóide e fonte de gás são fornecidos ao medidor de oxigênio.
Sistema de água
(1) Válvula de drenagem do tanque tampão de ar: controlador, válvula solenóide, dreno;
(2) Válvula de drenagem de ar de resfriamento intermediário: controlador, válvula solenóide, dreno;
(3) Válvula de drenagem do ar de resfriamento traseiro: controlador, válvula solenóide, dreno.
Requisitos de controle de processo
Processo de inicialização
(1) Inicie o liofilizador.
(2) Ligue o compressor de ar. É proibido ligá-lo sob pressão.
(3) Depois que o tanque tampão de ar atinge uma certa pressão, o gerador de oxigênio começa a funcionar. O controlador controla o ciclo do cilindro de acordo com um determinado tempo de acordo com o processo de produção de oxigênio definido. O cilindro aciona a válvula de distribuição rotativa multidirecional para funcionar. Sob a ação da válvula de distribuição, o ar entra nas quatro torres de adsorção respectivamente e produz oxigênio por meio da adsorção por oscilação de pressão da peneira molecular. Requisitos: O tempo de operação do cilindro deve corresponder estritamente ao status operacional da válvula de distribuição rotativa multivias, caso contrário o programa será confuso e a pureza do oxigênio diminuirá.
(4) Para reduzir o tempo de produção de oxigênio, o ar em cada torre de adsorção deve atingir uma determinada concentração. Por esta razão, é necessário que a válvula solenóide do tanque tampão de oxigênio fique atrasada por um período de tempo antes de operar.
(5) Quando o tanque tampão de oxigênio atingir uma certa pressão, abra a válvula de drenagem para drenar o oxigênio.
(6) Quando a pureza do oxigênio for superior a 90%, desligue a válvula de drenagem, abra a válvula solenóide da bomba de reforço e a válvula solenóide do tanque de armazenamento de oxigênio e o oxigênio de alta pureza entra no tanque de armazenamento de oxigênio. Neste ponto, o equipamento entra no estado normal de operação de produção de oxigênio a partir do estado de inicialização.
Processo de operação
(1) Durante a produção normal de oxigênio, quando a pressão do tanque de armazenamento de oxigênio atingir 0.8MPa, desligue o gerador de oxigênio, o compressor de ar, o liofilizador e suas válvulas solenóides correspondentes, abra a válvula de drenagem do ar de resfriamento no compressor de ar por 5 minutos e libere a pressão no compressor de ar.
(2) Quando a pressão do tanque de armazenamento de oxigênio cair para 0.4MPa, reinicie o liofilizador, o compressor de ar, o gerador de oxigênio e suas válvulas solenóides correspondentes de acordo com o processo de inicialização.
(3) Durante a operação, cada válvula de drenagem drena a água uma vez a cada 30 minutos e cada drenagem dura cerca de 10 segundos. As três válvulas de drenagem drenam a água em um determinado intervalo para evitar queda excessiva de pressão no tanque tampão de ar causada pela drenagem simultânea.
(4) É necessário poder monitorar a pureza do oxigênio a qualquer momento.
(5) É necessário poder registrar o tempo de operação do equipamento.
Processo de desligamento
(1) Desligue o host do gerador de oxigênio;
(2) Desligue a bomba auxiliar e a válvula solenóide do tanque de armazenamento de oxigênio e outras válvulas solenóides correspondentes;
(3) Desligue o compressor de ar;
(4) Desligue o liofilizador;
(5) Abra a válvula de drenagem do ar de resfriamento central e traseira, aguarde 5 minutos e depois desligue-a para drenar a água de resfriamento e liberar a pressão residual no compressor de ar.
Gerador de oxigênio PSA para uso médico
(1) O sistema de controle da planta de oxigênio NEWTEK PSA pode tornar a depuração do equipamento fácil, operação simples, segura de usar, operação confiável, não apenas conveniente para os técnicos instalarem, depurarem e repararem, mas também reduzir significativamente a intensidade de trabalho dos operadores e melhorar o trabalho ambiente dos operadores.
(2) Este sistema de controle é conveniente para otimização de processos e pode melhorar ainda mais a taxa de recuperação de oxigênio do equipamento.
(3) O controlador programável utilizado neste sistema de controle possui uma interface de comunicação serial, que fornece condições viáveis para pesquisas de monitoramento remoto; o controlador também possui as características de multiusuário, que pode realizar a função de comutação automática de máquinas duplas.
(4) Como os requisitos de controle e os parâmetros característicos dos geradores de oxigênio da série PSA são os mesmos, ou seja, o fator de controle k e o parâmetro característico p permanecem inalterados, este sistema de controle também é aplicável a outros modelos da série PSA.