无热再生吸附式压缩空气净化装置系统的设计_郭慧贤.pdf

78 集成电路应用 第 40 卷 第 1 期（总第 352 期）2023 年 1 月Applications创新应用摘要：阐述一种无热再生吸附式压缩空气净化装置的设计，其结构简单、压缩空气露点低、使用方便、性能可靠、显示直观明了，适合不同场合的需要。关键词：压缩空气，净化装置，吸附，再生。中图分类号：TB4 文章编号：1674-2583(2023)01-0078-02DOI：10.19339/j.issn.1674-2583.2023.01.028文献引用格式：郭慧贤，严宇才.无热再生吸附式压缩空气净化装置系统的设计J.集成电路应用,2023,40(01):78-79.MICROCHIP公司的16F76系列MCU）和其他新型集成电路；系统提供工作时间倒计时显示功能及露点温度检测功能。显示屏采用12832点阵式液晶汉字显示(82)。采用两层布板结构，层次清晰，结构鲜明，具有相当的工艺性。1 工作原理无热再生吸附式压缩空气净化装置系统是一种双塔结构，吸附和再生交替循环工作，利用吸附剂吸附压缩空气中的水分，实现干燥压缩空气。当吸附剂达到饱和状态，就用干燥空气再生，干燥和再生是在双塔进行切换以实现连续干燥气体。采用吸附剂吸附干燥压缩空气，从而制备露点低于零度的压缩空气。其原理是利用某些具有吸附水分性能的物质-称为吹附剂来吸附压缩空气中的水分，依次降低压缩空气的含水量使其露点得以降低。在吸附干燥器里，吸附剂在吸附了压缩空气中的水分一定时间后，本身会达到含水饱和状态（称作“吸附平衡”），此时就必须将已达到吸附平衡状态的吸附剂脱去水分这个过程称为“吸附剂解吸”，并使其吸附能力恢复到原先的状态这个过程称为“吸附剂再生”。本品采用生成气的反冲实现吸附剂再生，即无热再生。0 引言设计的系统利用先进的A、B塔轮流吸附、再生的技术实现了对周围大气的干燥。其中采用的吸附干燥最大的优点是生产出了露点低于零度的压缩空气；采用了功能强大的PIC芯片和人性化的液晶显示界面，直观明了；液晶字库采用24C64存储器，具有强大的掉电保护功能。性能稳定可靠，无污染。目前压缩空气净化设备已经由空气压缩机的辅助设备发展成了一个产品门类众多、品种齐全的特色产业。工业气动技术对动力气源质量的要求，除了压缩空气需要有一定的压力和流量外，在大多数情况下这要求压缩空气是清洁的和干燥的，以适合不同使用场合的需要。为此，人们对无热再生吸附式压缩空气净化装置系统进行了研究。压缩空气以周围大气为原料，而大气中通常都混杂有各种形态、大小和性质不同的杂质，而水对于压缩空气而言是危害最大的污染物。通常用于干燥压缩空气的方法有压降法、无热吸附法、微热吸附法等，目前已有的无热吸附存在容易出现故障、性能不够稳定、干燥效率低等不足之处1。本文设计的无热再生吸附式压缩空气净化装置系统核心部分是采用单片微控制器芯片（美国无热再生吸附式压缩空气净化装置系统的设计郭慧贤1，严宇才2（1.浙江方圆电气设备检测有限公司，浙江 314000；2.台州技师学院，浙江 318000）Abstract This paper describes the design of a heat-free regeneration adsorption compressed air purification device,which is simple in structure,low in dew point of compressed air,convenient in use,reliable in performance,intuitive and clear in display,and suitable for different occasions.Index Terms compressed air,purification device,adsorption,regeneration.Design of Heatless Regeneration Adsorption Compressed Air Purification Device SystemGUO Huixian1,YAN Yucai2(1.Zhejiang Fangyuan Electric Equipment Testing Co.,Ltd.,Zhejiang 314000,China.2.Taizhou Technician College,Zhejiang 318000,China.)作者简介：郭慧贤，浙江方圆电气设备检测有限公司；研究方向：控制技术。收稿日期：2022-04-15；修回日期：2022-12-21。Applications 创新应用集成电路应用 第 40 卷 第 1 期（总第 352 期）2023 年 1 月 79图1中，系统在运行状态下，A、B塔轮流进行吸附、再生，均压。在指示灯的显示下，通过继电器的开合来控制输出。并有液晶A、B塔和时间倒计时显示。设置状态下，要先按下启动/停止键将工作状态结束，此时指示灯和继电器停止工作，通过设置键和加减键对A、B塔工作状态时间参数的设置，并按设置键可对下一个参数设置。设置完毕后可通过按启动键重新回到新设置的工作状态。2 系统的硬件和软件设计本系统的硬件采用的是特殊的两层布板结构。下层板采用Protel dxp双面布线，在板子上印图，然后通过盐酸:双氧水:水=1:2:4的比例腐蚀，并焊接。主要由主芯片PIC16F76和一些外围芯片74HC273、LM358、24C64、T1L113等组成，上层板分为左右两部分，左上部分是液晶显示器SG12832A，左下部分是按键，右部分为指示灯显示部分。见图2指示灯和按键实物图。该控制系统实现的功能就是：通过继电器的吸合来实现对A、B塔的进气阀和出气阀的控制，来实现塔中气体的吸附，在A塔吸附时间到达时，利用A塔的部分生成气倒罐到B塔中，在一定的再生延时时间后，B塔进行再生并将塔中的水分通过排水口排出，实现B塔吸附剂的再生，然后通过一定的均压时间，即将A、B塔中的气体压强达到相同的均衡度，为后面的再生做准备，如果没有均压时间让A、B塔的气体压强相等，那么当B塔再生时可能会因为B塔的气体压强过大，导致A塔用来实现对B塔再生时的那一小部分气体流不过来，此时B塔将无法再生。A塔同之。系统运行状态下，A、B塔轮流进行吸附、再生，均压。同时用指示灯加以显示A、B两塔的工作状态。并用液晶显示当前的露点温度值、当前工作塔、无热状态和工作时间倒计时。通过继电器的开合来控制输出。有液晶A、B塔和时间倒计时显示。设置状态下，要先按下启动/停止键将工作状态结束，此时指示灯和继电器停止工作，通过设置键和加减键对A、B塔工作状态时间参数的设置,并按设置键可对下一个参数设置。设置完毕后可通过按启动键重新回到新设置的工作状态。3 系统中的关键元器件（1）存储器和堆栈。PIC16F7x是一个程序计数器，位宽是13，表达方式为Pc。PC的地址编码最大范围为000H-1FFFH。PIC16F7X系列单片机是8级堆栈，既不占用程序和数据存储空间，也不需要堆栈操作指令。（2）单片机的模/数转换器ADC。虽然ADC的种类繁多，工作原理各异，但是逐次逼近型ADC是应用较多的类型之一。PIC16F76芯片就是用的这种AD转换器。76芯片中的ADC模块有3个完整的寄存器：ADC结果存放寄存器ADRES、0号ADC控制寄存器ADCON0和1号ADC控制寄存器ADCON1。（3）液晶显示及设置。SG12832A是一个小规模点阵液晶显示模块，它内部含有液晶显示驱动控制系统，其硬件电路得到简化，但其软件功能的要求却大大提高。该液晶内置的HD61202U由CMOS工艺制作，功耗低，在显示期间功耗最大为5mW。足以用电池支持其工作。液晶整屏实现了对各个工作状态时间段时间的显示，并实现对其中各个参数的设置，并且在不满足此状态停止时，屏幕可自动切换到上一屏幕，按相应的按钮即可重新工作，非常便捷。4 系统的调试（1）停止状态下才允许进入设置。（2）按设置键进行设置状态。（3）设置参数说明见表1。工作塔记录：如上次为A塔工作，则下一次自动切换至B塔工作。5 结语此无热再生吸附式压缩空气净化装置单片机控制系统在实际工程中结构简单，使用方便，不需外界能量输入，无污染，比起冷干机和空气净化的其他设备，成为更多用户的首选。参考文献1 朱明刚.无热再生吸附式干燥机的优化设计J.广东化工,2014,41(06):162-163.图1 无热再生吸附式压缩空气净化装置系统图2 指示灯和按键实物图表1 参数说明