一种应用于等离子体炬的不间断供水系统

专利摘要:
本实用新型公开了一种应用于等离子体炬的不间断供水系统，包括通过电力控制的冷却部分、通过气压控制的备用冷却部分；通过电力控制的冷却部分包括依次通过管道连接等离子体炬的冷却管道出口端的冷却器、敞口冷却水罐、冷却水泵、电磁阀d、等离子体炬的冷却管道入口端；通过气压控制的备用冷却部分包括依次通过管道连接的气压供用装置、自动调节阀、电磁阀b、备用密封水罐、电磁阀c、等离子体炬的冷却管道入口端；实现等离子体炬冷却水在正常电力中断到发电机输出电力期间的不间断供水；还具有元件数量少，安装方便，成本低廉，便于维护的优点。
公开号:CN214338184U
申请号:CN202120320564.9U
申请日:2021-02-04
公开日:2021-10-01
发明作者:王山；孙毅晨；陶应翔；吴忠勇；王卫民；谢庚；雷仲波
申请人:Chongqing New Ion Environmental Technology Co ltd；
IPC主号:H05H1-28

专利说明:
[n0001] 本实用新型属于等离子体炬降温设备技术领域，具体涉及一种应用于等离子体炬的不间断供水系统。
[n0002] 等离子体炬是一种能够提供极高温度的先进加热装置，其利用电能通过电弧产生高温等离子体，可以为气化、熔融和冶炼等各种功能的工业炉提供热源。等离子体炬发出火焰的中心温度可高达20000～30000℃，火炬边缘温度也可达到3000℃左右，此温度远超炬本体材料的耐温极限，因此在等离子体炬的使用中需要对其本体进行降温。通常的做法是将冷却水引入等离子体炬的内部结构中，冷却水流经等离子体炬并与其本体材料进行换热带走多余热量，再经降温后回到敞口冷却水罐并循环使用，通过源源不断的流动的冷却水确保炬的本体材料温度保持在合理区间。一般情况下由水泵来保证冷却水的流动，但当正常电力出现故障而停电时，水泵因失去动力而停止，需待备用电源(通常为柴油发电机组)启动后，再由备用电力驱动水泵运转，使冷却水恢复流动。
[n0003] 柴油发电机为常用的后备电源，其控制器探测到正常电力中断时将立即启动柴油发电机，其发电原理是由一台柴油发动机带动一台发电机转动，从而输出电能。由于柴油发动机启动需一定时间，故柴油发电机从启动到正常输出电力一般需要30-60S左右的时间。此时间虽短，但由于等离子体炬的安装位置普遍处于高温状态，短时的高温仍然可能导致等离子体炬损坏。一旦损坏，首先会造成经济上的损失，其次在一些特殊的生产场合，等离子体炬损坏后水漏入工业炉内，会瞬间气化膨胀甚至引起炉体过压爆炸。因此，最好能够实现冷却水的不间断流动，在根本上保证等离子体炬的安全使用。
[n0004] 本实用新型的目的是提供一种应用于等离子体炬的不间断供水系统，能够分别通过电力和气压配合的方式实现等离子体炬冷却水在正常电力中断到发电机输出电力期间的不间断供用。
[n0005] 本实用新型所采用的技术方案是，一种应用于等离子体炬的不间断供水系统，包括通过电力控制的冷却部分、通过气压控制的备用冷却部分；
[n0006] 通过电力控制的冷却部分包括依次通过管道连接等离子体炬的冷却管道出口端的冷却器、敞口冷却水罐、冷却水泵、电磁阀d、等离子体炬的冷却管道入口端；
[n0007] 通过气压控制的备用冷却部分包括依次通过管道连接的气压供用装置、电磁阀b、备用密封水罐、电磁阀c、等离子体炬的冷却管道入口端。
[n0008] 本实用新型的特点还在于：
[n0009] 气压供用装置包括多个压缩氮气罐，每个压缩氮气罐依次通过管道连接自动调节阀、电磁阀a，多个电磁阀a通过多通管道连接电磁阀b。
[n0010] 每个自动调节阀与电磁阀a之间的管道上连接气压传感器a。
[n0011] 多通管道靠近电磁阀b一端连接气压传感器b。
[n0012] 备用密封水罐上连接水位传感器a。
[n0013] 等离子体炬的冷却管道出口端与冷却器之间的管道上连接流量传感器。
[n0014] 敞口冷却水罐上连接水位传感器b。
[n0015] 本实用新型有益效果是：
[n0016] 本实用新型一种应用于等离子体炬的不间断供水系统，实现等离子体炬冷却水在正常电力中断到发电机输出电力期间的不间断供用；还具有元件数量少，安装方便，成本低廉，便于维护的优点。
[n0017] 图1是本实用新型一种应用于等离子体炬的不间断供水系统的结构示意图。
[n0018] 图中，1.压缩氮气罐，2.气压传感器a，3.电磁阀a，4.气压传感器b，5.电磁阀b，6.水位传感器a，7.备用密封水罐，8.电磁阀c，9.等离子体炬，10.水位传感器b，11.敞口冷却水罐，12.冷却水泵，13.电磁阀d，14.流量传感器，15.冷却器，16自动调节阀。
[n0019] 下面结合附图及具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
[n0020] 本实用新型一种应用于等离子体炬的不间断供水系统，如图1所示，包括通过电力控制的冷却部分、通过气压控制的备用冷却部分；
[n0021] 通过电力控制的冷却部分包括依次通过管道连接等离子体炬9的冷却管道出口端的冷却器15、敞口冷却水罐11、冷却水泵12、电磁阀d13、等离子体炬9的冷却管道入口端，形成电动力控制的冷却水循环单元，其中冷却器15能够对经过等离子体炬9的冷却管道的水进行再降温，再降温后的水排入敞口冷却水罐11；冷却水泵12能够将敞口冷却水罐11的水再次排入管道，进行再循环；电磁阀d13能够控制该循环中水流。
[n0022] 通过气压控制的备用冷却部分包括依次通过管道连接的气压供用装置、自动调节阀16、电磁阀b5、备用密封水罐7、电磁阀c8、等离子体炬的冷却管道入口端，作为备用冷却单元，其中，气压供用装置能够为装置提供气压，使备用密封水罐7中的水在压力状态下进入等离子体炬9的冷却管道。
[n0023] 气压供用装置包括多个压缩氮气罐1，当其中一个压缩氮气罐1出现故障时，可以及时开启其他压缩氮气罐1，使冷却过程不间断进行；每个压缩氮气罐1通过管道连接电磁阀a3，多个电磁阀a3通过多通管道连接电磁阀b5。
[n0024] 每个压缩氮气罐1出口处连接自动调节阀16，自动调节阀16与电磁阀a3之间的管道上连接气压传感器a2，能够监测管道内气压，气压可根据工况设定，一般来说应维持在0.3-0.8MPa，当气压过大或过小时，控制系统向自动调节阀16发送控制指令，保证管道内压力维持在正常水平。
[n0025] 多通管道靠近电磁阀b5一端连接气压传感器b4，便于外部控制该部分管道内的压力，当压力不足以使备用密封水罐7内的冷却水进入等离子体炬9的冷却管道时，由控制系统发出指令通过自动调节阀16开启其他的压缩氮气罐1，提供足够的压力。
[n0026] 备用密封水罐7上连接水位传感器a6，便于外部对备用密封水罐7进行补水。备用密封水罐7的容量应根据供水管路的长短、所需供水时间等因素进行考虑，但综合来说不应小于1m³。
[n0027] 等离子体炬的冷却管道出口端与冷却器15之间的管道上连接流量传感器14，便于外部对管道内的水流速度监测，正常情况下，冷却水流量应维持在1-5m³/h左右，当流量低于该指标时，控制系统向自动调节阀16发出指令，自动调节阀16开大以提高气压，从而增大水流量，防止出现水流慢而导致降温不充分的现象。
[n0028] 敞口冷却水罐11上连接水位传感器b10，能够对敞口冷却水罐11内水位进行监测。
[n0029] 其中等离子体炬外部包覆等离子体炬的冷却管道，一端为冷却水进口端，另一端为冷却水出口端。
[n0030] 本实用新型一种应用于等离子体炬的不间断供水系统的控制原理为：本装置控制器及仪表阀门等由UPS进行供电，UPS工作于浮充电状态；装置控制箱内由HMI人机界面、控制电路组成，HMI负责接收各仪表气压传感器a2、电磁阀a3、气压传感器b4、电磁阀b5、水位传感器a6、电磁阀c8、水位传感器b8、冷却水泵12、电磁阀d13、流量传感器14、冷却器15、自动调节阀16，各数值能够直观的显示在屏幕上，同时根据预先写入的程序和装置实际情况对仪表进行开闭控制。控制模式可分为自动控制和手动控制，自动控制的功能：正常电力中断自动切换到应急状态，并对相应电磁阀等发出动作指令，电力恢复后或柴油发电机开始输出电力后，自动切换至正常工作状态，监测到当前压缩氮气罐压力不足时，自动切换至另一压缩氮气罐；手动控制：根据使用需要，单独控制装置各自动调节阀、电磁阀开闭动作；其他功能：监测到水罐水位不足、压缩氮气罐压力不足、管路压力异常等情况时发出报警信号；HMI可通过通讯的方式接入外部PLC或DCS总控制系统，实现控制系统的统一。
[n0031] 本实用新型一种应用于等离子体炬的不间断供水系统的使用方法为：
[n0032] 使用时，关闭电磁阀a3、电磁阀b5、电磁阀c8，打开电磁阀d13，冷却水泵12运行，冷却水从敞口冷却水罐11中流出，经冷却水泵12和电磁阀d13，进入等离子体炬9的冷却管道，换热后流经流量传感器14，再由冷却器15进行降温后回到敞口冷却水罐11，如此循环使用。通过流量传感器14可观察到水流量，通过水位传感器b 10可实时查看敞口冷却水罐11的水位，水位偏低时提醒操作人员及时补水。
[n0033] 电力供应中断时，冷却水泵12停止，开启任一电磁阀a 3，开启电磁阀b5、电磁阀c8，关闭电磁阀d13；自动调节阀逐渐打开，压缩氮气罐1内气体迅速进入备用密封水罐7中，使得内部备用水压力升高而开始流动，备用水经电磁阀c8进入等离子体炬9的冷却管道，后经流量传感器14、冷却器15进行降温后回到敞口冷却水罐11中；此状态将维持到柴油发电机开始正常输出电力。压缩氮气罐1(图1中)A压缩氮气罐、B压缩氮气罐互为备用，当使用A压缩氮气罐时，A压缩氮气罐对应电磁阀a开启，B压缩氮气罐对应电磁阀a关闭，此时由A压缩氮气罐提供压力；当A压缩氮气罐气压不足时，A压缩氮气罐对应电磁阀a自动关闭，B压缩氮气罐对应电磁阀a自动开启，此时由B压缩氮气罐提供压力，此时可对压缩氮气罐A进行更换，确保后续使用。备用水罐未使用时，可通过水位传感器a 6查看备用水罐的水量，水量不足可及时补充。
[n0034] 通过上述方式，本实用新型一种应用于等离子体炬的不间断供水系统，可以实现等离子体炬冷却水在正常电力中断到发电机输出电力期间的不间断供水，所涉及的设备和元件数量少，安装方便，成本低廉，便于维护；可根据所需供水的时间调整水罐的水量；可以实现自动化操作，无需人工干预。

权利要求:
Claims (7)
[0001] 1.一种应用于等离子体炬的不间断供水系统，其特征在于，包括通过电力控制的冷却部分、通过气压控制的备用冷却部分；
所述通过电力控制的冷却部分包括依次通过管道连接等离子体炬的冷却管道出口端的冷却器(15)、敞口冷却水罐(11)、冷却水泵(12)、电磁阀d(13)、等离子体炬的冷却管道入口端；
所述通过气压控制的备用冷却部分包括依次通过管道连接的气压供用装置、电磁阀b(5)、备用密封水罐(7)、电磁阀c(8)、等离子体炬的冷却管道入口端。
[0002] 2.根据权利要求1所述一种应用于等离子体炬的不间断供水系统，其特征在于，所述气压供用装置包括多个压缩氮气罐(1)，每个所述压缩氮气罐(1)依次通过管道连接自动调节阀(16)、电磁阀a(3)，多个所述电磁阀a(3)通过多通管道连接电磁阀b(5)。
[0003] 3.根据权利要求2所述一种应用于等离子体炬的不间断供水系统，其特征在于，每个所述自动调节阀(16)与电磁阀a(3)之间的管道上连接气压传感器a(2)。
[0004] 4.根据权利要求2所述一种应用于等离子体炬的不间断供水系统，其特征在于，所述多通管道靠近电磁阀b(5)一端连接气压传感器b(4)。
[0005] 5.根据权利要求1所述一种应用于等离子体炬的不间断供水系统，其特征在于，所述备用密封水罐(7)上连接水位传感器a(6)。
[0006] 6.根据权利要求1所述一种应用于等离子体炬的不间断供水系统，其特征在于，所述等离子体炬的冷却管道出口端与所述冷却器(15)之间的管道上连接流量传感器(14)。
[0007] 7.根据权利要求1所述一种应用于等离子体炬的不间断供水系统，其特征在于，所述敞口冷却水罐(11)上连接水位传感器b(10)。

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同族专利:

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公开号 | 公开日

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引用文献:

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公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

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法律状态:
2021-10-01| GR01| Patent grant|

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2021-10-01| GR01| Patent grant|

优先权:

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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CN202120320564.9U|CN214338184U|2021-02-04|2021-02-04|一种应用于等离子体炬的不间断供水系统|CN202120320564.9U| CN214338184U|2021-02-04|2021-02-04|一种应用于等离子体炬的不间断供水系统|