CN107126813A - 一种无级变负荷变压吸附空气分离装置的结构及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无级变负荷变压吸附空气分离装置的结构及控制方法，包括依次连接的空气压缩机、空气干燥器、空气过滤器、空气缓冲罐、PSA空气分离装置、产品气体缓冲罐和产品流量计，产品气体缓冲罐连通有产品分析仪，空气压缩机与大气相连通；产品流量计与产品气体输出管道相连接，还包括PLC控制器，PLC控制器同时与PSA空气分离装置、产品气体缓冲罐、产品流量计和产品分析仪连接。本发明增加了自动检测产品气体压力、产品气体流量及产品气体纯度并将电信号全部输入PLC控制器，进行分析处理，确定即时产品气体的真实需求量，自动计算出负荷调节的“STOPPING”步骤时长，实现产品纯度不升高而相应比例压缩空气量的下降，从而实现降低负荷情况下的节能效果。
Description
技术领域
本发明属于变压吸附气体分离领域，具体涉及一种无级变负荷变压吸附空气分离装置的结构及控制方法。
背景技术
变压吸附空气分离装置制取氮气或氧气，是当今最为常用的在常温下获得产品氮气与氧气的装置之一。
但现有技术的变压吸附空气分离装置，通常都没有负荷调节的针对性措施。一旦用户实际使用时产品的需求低于满负荷流量，自然地会引起产品管路中的压力升高，变压吸附空气分离装置自动感受到这种压力升高后，引起流量的降低，同时会引起产品纯度的自动升高。这一过程是一种自适应的过程，其结果是：装置的流量偏离且低于满负荷流量越多，产品的压力会越高，而产品的纯度相应地也会越高。尽管这种流量降低后产品纯度的提高，有少量的节能效果，但由于纯度提高后，原料空气量与产品气体量的比值也相应地升高，即便减少了产品气体量的情况下，压缩空气的消耗并不能呈线性关系地按相应的流量降低趋势节约能源，显然，流量降低后的纯度自动升高，这是一种能源的浪费。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有变压吸附空气分离装置都没有负荷调节的针对性措施导致能源浪费，其目的在于提供一种无级变负荷变压吸附空气分离装置的结构及控制方法，该结构及控制方法通过合理地控制，使得在产品纯度基本不变化的情况下，自动进行无级调节控制，从而节约能源的消耗。
本发明通过下述技术方案实现：
一种无级变负荷变压吸附空气分离装置的结构，包括依次连接的空气压缩机、空气干燥器、空气过滤器、空气缓冲罐、PSA空气分离装置、产品气体缓冲罐和产品流量计，且产品气体缓冲罐连通有产品分析仪，所述空气压缩机与大气相连通；产品流量计与产品气体输出管道相连接，还包括PLC控制器，PLC控制器同时与PSA空气分离装置、产品气体缓冲罐、产品流量计和产品分析仪连接。目前采用变压吸附分离空气装置制取氮气或氧气，是当今最为常用的在常温下获得产品氮气与氧气的装置，在而变压吸附空气分离过程，并非一直都是满负荷流量运行，需要根据用户实际使用时产品的需求，如果用户实际使用时产品的高于或者等于满负荷流量，此时装置都是满负荷运行，不需做任何调整，但是一旦用户实际使用时产品的需求低于满负荷流量，其自然地会引起产品管路中的压力升高，由于变压吸附空气分离装置内部均设置有相应的匹配关系，当变压吸附空气分离装置自动感受到这种压力升高后，引起流量的降低，同时会引起产品纯度的自动升高。这一过程是一种自适应的过程，其结果是：装置的流量偏离且低于满负荷流量越多，产品的压力会越高，而产品的纯度相应地也会越高。尽管这种流量降低后产品纯度的提高，有少量的节能效果，但由于纯度提高后，原料空气量与产品气体量的比值也相应地升高，即便减少了产品气体量的情况下，压缩空气的消耗并不能呈线性关系地按相应的流量降低趋势节约能源，显然，流量降低后的纯度自动升高，这是一种能源的浪费。而且在某些工艺过程中，气体产品的纯度并非越高越好，太高纯度的产品反而会影响后续使用，造成不必要的麻烦。而某些工艺过程中(如变压吸附制氧)，产品纯度有极限值，当流量降低后产品纯度提高到极限值，纯度不再提高，而流量依然在降低，这就造成了能源的更大浪费。但是目前的变压吸附空气分离装置并没有对负荷进行调节，导致一旦用户实际使用时产品的需求低于满负荷流量，就开始出现能源浪费。现有技术中，产品气体的压力、产品气体的流量及产品气体的纯度，都可能是孤立的仪表，可能是现场型的，只是独立地去观察压力值、流量值及产品纯度，通过分别的观察，去判断装置的运行状态，进行必要的人为干预操作，如调节纯度，调节流量等。部分装置也会设置独立的纯度控制阀，或产品稳压阀，或流量控制阀，但这种控制的目的是为了保证装置的纯度不会低于设定的纯度，或产品压力稳定在设定值以上，或者流量值不允许超过额定值。而纯度超过设定值，或产品压力在设定值以上，或者用户使用端流量需求量降低后引起的纯度升高，并非此类控制可以解决节能问题，并进行针对性地多参数调节控制。在现有技术中，PLC控制器的主要目的，是按照预定的动作时序，去控制8只以上的切换阀门的开关动作，从而实现变压吸附工艺输出产品气体的目的。
而本发明是完善了上述这些测量信号与PLC控制器的连接关系，所有这些信号以PLC控制器可以接受的标准信号进入到PLC控制器中进行分析、运算，弄清楚装置当时所需要的实际负荷值。当发现装置负荷小于额定负荷时，PLC控制器可以发出一个信号，在装置原有的“升压——吸附产生产品气——均压——降压再生——均压——升压”这样周而复始的循环步骤中，增加一个“STOPPING”步骤，即“停顿”步骤，这个步骤的时间长短，由PLC控制器计算而得的结果来决定。同时，由于考虑到用户对于产品气体的使用量有可能突然出现增大的情况，PLC控制器要能够根据收集到的测量信号，准确地做出判断，并立即能够做出反应，实施加大产气量的措施。因此，这种降负荷，到增加负荷至额定产量，实现双向的调节。
本方案提供的控制方式，当用户实际使用时产品的需求量低于满负荷流量的情况下，可以通过检测手段感知这种需求降低的变化，在产品纯度基本不变化的情况下，自动进行无级调节控制。由于产品纯度未升高，仍然保持在满负荷生产时相同的纯度水平，因此原料空气量与产品气体量的比值也相应地没有变化，从而实现：只要产品气体流量降低，原料压缩空气的需求量基本呈线性比例地降低，从而节约能源的消耗。其具体的控制方法是：
将空气沿着管道依次进入空气压缩机、空气干燥器、空气过滤器、空气缓冲罐、PSA空气分离装置、产品气体缓冲罐和产品流量计，少量样品气体进入到产品分析仪中，PLC控制器对PSA空气分离装置、产品气体缓冲罐、产品气体压力变送器、产品流量计和产品分析仪中的状态信息进行检测，根据装置运行中的负荷情况，从而发出指令给PSA空气分离装置中所有的切换阀，利用“STOPPING”步骤，此步骤的时间设置由PLC控制器的计算所得，STOPPING时长的计算公式如下：
STOPPING时长(秒)＝满负荷工作额定流量x(单塔每周期吸附时长+阀门动作间隔时长+均压时长)/实测的降低负荷后的表征流量-单塔每周期吸附时长-阀门动作间隔时长-均压时长，
其中：
满负荷工作额定流量——设计的产品流量值；
单塔每周期吸附时长——由分子筛的不同种类所确定；
阀门动作间隔时长——考虑阀门动作速度的时长，根据阀门种类与口径的不同，为0秒，或0～2秒间的任何一个时长；
均压时长——根据不同变压吸附工艺条件所确定的时长；
实测的降低负荷后的表征流量——为实测的产品气体瞬时流量，或一个时间段内的平均流量，
STOPPING时长设置在检测到产品纯度未达标时，即使检测到流量负荷有下降，此降负荷程序不能执行；
当以下任意一种情况被检测到，PLC控制器均能够即时发出指令，中止降负荷调节状态，从而立即恢复装置的满负荷运行的状态，从而保证装置纯度的稳定，适应用户对产品气体需求量的快速增加或减少的变化工况需要：
(A)当PLC控制器感知到产品流量的增大到额定流量时；
(B)当PLC控制器感知到产品输送管道的压力降低到额定压力以下0.005至0.015MPa时，此值根据装置的现场调试情况设定；
(C)当PLC控制器感知到：产品纯度差值(％)＝实测的产品纯度(％)-用户许可的最低产品纯度(％)＝0时，即，只有当产品纯度高于用户许可的最低产品纯度时，才能够执行降低负荷的节能程序。
产品气体缓冲罐和PLC控制器之间设置有产品气体压力变送器，且产品气体压力变送器同时与产品气体缓冲罐和PLC控制器连接，产品气体压力变送器用电信号与PLC控制器连接。PSA空气分离装置中设置有两个或两个以上的吸附塔，并且吸附塔均与空气缓冲罐和产品气体缓冲罐连接。相应地，设置有六只或以上的控制切换阀。所有的控制切换阀，均接受PLC控制器的控制，在PLC控制器与控制切换阀之间，用电信号相连接控制。空气过滤器至少为一台，当空气过滤器数量超过一台时，其分别设置在空气压缩机和空气干燥器之间、空气干燥器和空气缓冲罐之间，并依次连通。产品流量计的入口与产品气体缓冲罐相连通，产品流量计用电信号与PLC控制器连接，产品分析仪的气体取样口与产品气体缓冲罐和产品流量计连通的管道相连接，而产品分析仪的电信号与PLC控制器连接。通过上述各种电信号与PLC控制器的连接，PLC控制器中就可以根据各检测装置汇总信息(压力、流量与产品纯度)，能够计算分析出装置运行中的负荷情况，从而能够发出指令给PSA空气分离装置中所有的程序控制切换阀，在原有的满负荷运转控制程序中，增加一个“STOPPING”步骤，此步骤的时间设置由PLC控制器的计算所得，其时间长度可以是无级的，从而可以实现无级调节负荷。在这种调节控制过程中，PLC控制器发出的“STOPPING”步骤时间越长，说明装置的负荷越小，空气压缩机降负荷卸载运行的时间也越长，或从压缩空气管网索取的空气量越少，从而可以实现节能的目的。在“STOPPING”步骤执行阶段，降低负荷后的产品气体的连续输出，依赖于系统中设置的产品气体缓冲罐。因此此类装置最大的无级变负荷调节范围可以达到30～100％。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
(1)增加了自动检测产品气体压力、产品气体流量及产品气体纯度并将电信号全部输入PLC控制器，进行分析处理，确定即时产品气体的真实需求量，自动计算出负荷调节的“STOPPING”步骤时长，实现产品纯度不升高而相应比例压缩空气量的下降，从而实现降低负荷情况下的节能效果；
(2)在装置流程不做变化的情况下，通过检测手段的更新，以及相应的电信号与控制系统的连通，合理地进行计算，输出控制信号的方式，实现变压吸附空气分离装置负荷调节的功能；
(3)在变压吸附空气分离装置几乎不增加采购成本的情况下，可以实现用户使用过程中长期的节能降耗。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明流程示意图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-空气压缩机，2-空气干燥器，3-空气过滤器，4-空气缓冲罐，5-PSA空气分离装置，6-产品气体缓冲罐，6P-产品气体压力变送器，7-产品流量计，8-产品分析仪，9-PLC控制器。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1：
如图1所示，一种无级变负荷变压吸附空气分离装置的结构，其硬件结构包括依次连接的空气压缩机1、空气干燥器2、空气过滤器3、空气缓冲罐4、PSA空气分离装置5、产品气体缓冲罐6和产品流量计7，且产品气体缓冲罐6连通有产品分析仪8，产品分析仪8的气体取样口与产品气体缓冲罐6和产品流量计7连通的管道相连接，将空气压缩机1与大气相连通，抽取环境大气，压缩后作为空气分离的原料气体；产品流量计7与产品气体输出管道相连接，产品流量计7的入口与产品气体缓冲罐6相连通，PLC控制器9同时与PSA空气分离装置5、产品气体缓冲罐6、产品流量计7和产品分析仪8连接，产品分析仪8和产品流量计9都用电信号与PLC控制器连接，还在产品气体缓冲罐6和PLC控制器9之间设置有产品气体压力变送器6P，且产品气体压力变送器6P同时与产品气体缓冲罐6和PLC控制器9连接，产品气体压力变送器6P用电信号与PLC控制器9连接。其中空气过滤器3至少为一台，空气过滤器3为一台时，其设置在空气干燥器2和空气缓冲罐4之间，当空气过滤器3数量超过一台时，其分别设置在空气压缩机1和空气干燥器2之间、空气干燥器2和空气缓冲罐4之间，形成空气压缩机1、空气过滤器3、空气干燥器2、空气过滤器3和空气缓冲罐4的依次连通。其中空气过滤器3可以是过滤粉尘类型的过滤器，也可以是具有脱除润滑油蒸气功能的活性炭过滤器。在该分离装置中，设置有两个或两个以上的吸附塔，相应地，设置有六只或以上的控制切换阀。所有的控制切换阀，均接受PLC控制器的程序控制，在PLC控制器与控制切换阀之间，用电信号相连接控制。通过上述各种电信号与PLC控制器的连接，PLC控制器中就可以根据各检测装置汇总信息(压力、流量与产品纯度)，能够计算分析出装置运行中的负荷情况，从而能够发出指令给PSA空气分离装置中所有的控制切换阀，在原有的满负荷运转控制程序中，增加一个“STOPPING”步骤，此步骤的时间设置由PLC控制器的计算所得，其时间长度可以是无级的，从而可以实现无级调节负荷。在这种调节控制过程中，PLC控制器发出的“STOPPING”步骤时间越长，说明装置的负荷越小，空气压缩机降负荷卸载运行的时间也越长，或从压缩空气管网索取的空气量越少，从而可以实现节能的目的。此类装置最大的无级变负荷调节范围可以达到30～100％。当PLC控制器感知到产品流量的突然增大，或压力的快速降低，或纯度出现下降趋势，均可以即时发出指令，中止降负荷调节状态，从而立即恢复装置的满负荷运行的状态，从而保证装置纯度的稳定，适应用户对产品气体需求量的快速增加或减少的变化工况需要。
其具体的控制方法是：将空气沿着管道依次进入空气压缩机1、空气干燥器2、空气过滤器3、空气缓冲罐4、PSA空气分离装置5、产品气体缓冲罐6和产品流量计7，并进入到产品分析仪8中，PLC控制器9对PSA空气分离装置5、产品气体缓冲罐6、产品气体压力变送器6P、产品流量计7和产品分析仪8中的状态信息进行检测，根据装置运行中的负荷情况，从而发出指令给PSA空气分离装置5中所有的切换阀，利用“STOPPING”步骤，此步骤的时间设置由PLC控制器9的计算所得，STOPPING时长的计算公式如下：
STOPPING时长(秒)＝满负荷工作额定流量x(单塔每周期吸附时长+阀门动作间隔时长+均压时长)/实测的降低负荷后的表征流量-单塔每周期吸附时长-阀门动作间隔时长-均压时长，
其中：
满负荷工作额定流量——设计的产品流量值；
单塔每周期吸附时长——由分子筛的不同种类所确定；
阀门动作间隔时长——考虑阀门动作速度的时长，根据阀门种类与口径的不同，为0秒，或0～2秒间的任何一个时长；
均压时长——根据不同变压吸附工艺条件所确定的时长；
实测的降低负荷后的表征流量——可以是实测的产品气体瞬时流量，也可以是一个时间段内的平均流量值。具体可以根据用户的产品气体使用特性来决定，即，对于连续稳定用气，只是偶尔出现稳定的低流量的场合，可以用气体瞬时流量值；而对于用气状态长期处于波动状态的场合，短时的低流量状态的流量值不可作为降负荷运行的表征流量。只有当PLC检测到一定时间段内长时间处于低负荷运行状态，则可以按该时间段内的平均流量值作为降负荷运行的表征流量。
STOPPING时长设置在检测到产品纯度未达标时，即使检测到流量负荷有下降，此降负荷程序不能执行；
(2)以下(A)、(B)、(C)中任意一种情况被检测到，PLC控制器9均能够即时发出指令，中止降负荷调节状态，从而立即恢复装置的满负荷运行的状态，从而保证装置纯度的稳定，适应用户对产品气体需求量的快速增加或减少的变化工况需要：
(A)当PLC控制器感知到产品流量的增大到额定流量时；
(B)当PLC控制器感知到产品输送管道的压力降低到额定压力以下某一值时，此值根据装置的现场调试情况设定；
(C)当PLC控制器感知到：产品纯度差值(％)＝实测的产品纯度(％)-用户许可的最低产品纯度(％)＝0时，即，只有当产品纯度高于用户许可的最低产品纯度时，才能够执行降低负荷的节能程序。
例如：当装置进行变压吸附制氮时，设定其满负荷工作额定流量为100Nm3/h，产品氮气纯度99.9％，用户许可的最低产品纯度99.8％，产品压力0.6MPag。工艺条件为：单塔每周期吸附时长60秒，阀门动作间隔时长1秒，均压时长3秒。
①当检测到装置2分钟内的流量值稳定在90Nm3/h时，实施降负荷节能程序的STOPPING时长计算如下，
根据计算式：
STOPPING时长(秒)＝满负荷工作额定流量x(单塔每周期吸附时长+阀门动作间隔时长+均压时长)/实测的降低负荷后的表征流量-单塔每周期吸附时长-阀门动作间隔时长-均压时长，即
100x(60+1+3)/90-60-1-3
＝7.1(秒)
即PLC会发出指令实施STOPPING步骤的时长为7.1秒；
②当检测到装置2分钟内的流量值稳定在80Nm3/h时，实施降负荷节能程序的STOPPING时长计算如下，
根据计算式：
STOPPING时长(秒)＝100x(60+1+3)/80-60-1-3＝16(秒)
即PLC会发出指令实施STOPPING步骤的时长为16秒；
③当检测到装置2分钟内的流量值稳定在70Nm3/h时，实施降负荷节能程序的STOPPING时长计算如下，
根据计算式：
STOPPING时长(秒)＝100x(60+1+3)/70-60-1-3＝27.4(秒)
即PLC会发出指令实施STOPPING步骤的时长为27.4秒；
④当检测到装置2分钟内的流量值稳定在60Nm3/h时，实施降负荷节能程序的STOPPING时长计算如下，
根据计算式：
STOPPING时长(秒)＝100x(60+1+3)/60-60-1-3＝42.7(秒)
即PLC会发出指令实施STOPPING步骤的时长为42.7秒；
⑤当检测到装置2分钟内的流量值稳定在50Nm3/h时，实施降负荷节能程序的STOPPING时长计算如下，
根据计算式：
STOPPING时长(秒)＝100x(60+1+3)/50-60-1-3＝64(秒)
即PLC会发出指令实施STOPPING步骤的时长为64秒；
⑥当检测到装置2分钟内的流量值稳定在30Nm3/h时，实施降负荷节能程序的STOPPING时长计算如下，
根据计算式：
STOPPING时长(秒)＝100x(60+1+3)/30-60-1-3＝149.3(秒)
即PLC会发出指令实施STOPPING步骤的时长为149.3秒。
以上计算对于任何实际流量负荷条件下都适用，而且是连续的，因此是一种无级调节的方法。但不建议在30％负荷以下仍然执行这一降负荷程序，否则将出现产品气体纯度的降低。
以上示例，当发现产品压力低于0.59MPag时(可根据现场调试情况而设定)，或当发现产品纯度降低到用户许可的99.8％时(可根据用户的要求设定)，即产品纯度差值(％)＝实测的产品纯度(％)-用户许可的最低产品纯度(％)＝99.8％-99.8％＝0时，PLC控制器将发出指令，立即中止降负荷运行程序，而首先恢复到满负荷运行程序，同时在后续的检测过程中，再根据新的负荷要求，实施新的负荷控制，从而达到新的降负荷状态下的纯度、压力与流量的平衡。
实施例2：
在上述实施例的基础上，PSA空气分离装置5中设置有两个或两个以上的吸附塔，并且吸附塔均与空气缓冲罐4和产品气体缓冲罐6连接。每个吸附塔中均填装有吸附剂，吸附剂种类不同，本方案既可适用于吸附剂吸附氧气、生产氮气的装置，也可适用于吸附剂吸附氮气、生产氧气的装置。即变压吸附制氮装置与变压吸附制氧装置均可适用本方案。
例如：当装置进行变压吸附制氧时，满负荷工作额定流量为50Nm3/h，产品氧气纯度93％，产品压力0.4MPag。工艺条件为：单塔每周期吸附时长75秒，阀门动作间隔时长1秒，均压时长15秒。
①当检测到装置3分钟内的流量值稳定在50Nm3/h时，实施降负荷节能程序的STOPPING时长计算如下，
根据计算式：
STOPPING时长(秒)＝满负荷工作额定流量x(单塔每周期吸附时长+阀门动作间隔时长+均压时长)/实测的降低负荷后的表征流量-单塔每周期吸附时长-阀门动作间隔时长-均压时长，即
50x(75+1+15)/50-75-1-15
＝0(秒)
即PLC会发出指令实施STOPPING步骤的时长为0秒，即不降低负荷；
②当检测到装置3分钟内的流量值稳定在40Nm3/h时，实施降负荷节能程序的STOPPING时长计算如下，
根据计算式：
STOPPING时长(秒)＝50x(75+1+15)/40-75-1-15＝22.8(秒)
即PLC会发出指令实施STOPPING步骤的时长为22.8秒；
③当检测到装置3分钟内的流量值稳定在30Nm3/h时，实施降负荷节能程序的STOPPING时长计算如下，
根据计算式：
STOPPING时长(秒)＝50x(75+1+15)/30-75-1-15＝60.7(秒)
即PLC会发出指令实施STOPPING步骤的时长为60.7秒；
④当检测到装置3分钟内的流量值稳定在15Nm3/h时，实施降负荷节能程序的STOPPING时长计算如下，
根据计算式：
STOPPING时长(秒)＝50x(75+1+15)/15-75-1-15＝212.3(秒)
即PLC会发出指令实施STOPPING步骤的时长为212.3秒；
以上计算对于任何实际流量负荷条件下都适用，而且是连续的，因此是一种无级调节的方法。同样对于变压吸附制氧装置也不建议在30％负荷以下仍然执行这一降负荷程序，否则将出现产品气体纯度的降低。
以上示例，当发现产品压力低于0.39MPag时(可根据现场调试情况而设定)，或当发现产品纯度降低到用户许可的90％时(可根据用户的要求设定)，即产品纯度差值(％)＝实测的产品纯度(％)-用户许可的最低产品纯度(％)＝90％-90％＝0时，PLC控制器将发出指令，立即中止降负荷运行程序，而首先恢复到满负荷运行程序，同时在后续的检测过程中，再根据新的负荷要求，实施新的负荷控制，从而达到新的降负荷状态下的纯度、压力与流量的平衡。
实施例3：
在上述实施例的基础上，本方案还适用于真空变压吸附制氧装置，该种工艺过程在吸附塔的解吸再生过程中，使用了真空泵进行抽真空处理，其它原理与变压吸附空气分离装置原理相同，本方案的实现方法相同。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种无级变负荷变压吸附空气分离装置的结构，其特征在于，包括依次连接的空气压缩机(1)、空气干燥器(2)、空气过滤器(3)、空气缓冲罐(4)、PSA空气分离装置(5)、产品气体缓冲罐(6)和产品流量计(7)，且产品气体缓冲罐(6)连通有产品分析仪(8)，所述空气压缩机(1)与大气相连通；产品流量计(7)与产品气体输出管道相连接，还包括PLC控制器(9)，PLC控制器(9)同时与PSA空气分离装置(5)、产品气体缓冲罐(6)、产品流量计(7)和产品分析仪(8)连接。
2.根据权利要求1所述的一种无级变负荷变压吸附空气分离装置的结构，其特征在于，所述产品气体缓冲罐(6)和PLC控制器(9)之间设置有产品气体压力变送器(6P)，且产品气体压力变送器(6P)同时与产品气体缓冲罐(6)和PLC控制器(9)连接。
3.根据权利要求1所述的一种无级变负荷变压吸附空气分离装置的结构，其特征在于，所述PSA空气分离装置(5)中设置有两个或两个以上的吸附塔，并且吸附塔均与空气缓冲罐(4)和产品气体缓冲罐(6)连接。
4.根据权利要求1所述的一种无级变负荷变压吸附空气分离装置的结构，其特征在于，所述空气过滤器(3)至少为一台，当空气过滤器(3)数量超过一台时，其分别设置在空气压缩机(1)和空气干燥器(2)之间、空气干燥器(2)和空气缓冲罐(4)之间，并依次连通。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的一种无级变负荷变压吸附空气分离装置的结构，其特征在于，所述产品流量计(7)的入口与产品气体缓冲罐(6)相连通。
6.根据权利要求5所述的一种无级变负荷变压吸附空气分离装置的结构，其特征在于，所述产品分析仪(8)的气体取样口与产品气体缓冲罐(6)和产品流量计(7)连通的管道相连接。
7.一种无级变负荷变压吸附空气分离装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)空气沿着管道依次进入空气压缩机(1)、空气干燥器(2)、空气过滤器(3)、空气缓冲罐(4)、PSA空气分离装置(5)、产品气体缓冲罐(6)和产品流量计(7)，样品气体进入到产品分析仪(8)中，PLC控制器(9)对PSA空气分离装置(5)、产品气体缓冲罐(6)、产品气体压力变送器(6P)、产品流量计(7)和产品分析仪(8)中的状态信息进行检测，根据装置运行中的负荷情况，从而发出指令给PSA空气分离装置(5)中所有的切换阀，利用“STOPPING”步骤，此步骤的时间设置由PLC控制器(9)的计算所得，STOPPING时长的计算公式如下：
STOPPING时长(秒)＝满负荷工作额定流量x(单塔每周期吸附时长+阀门动作间隔时长+均压时长)/实测的降低负荷后的表征流量-单塔每周期吸附时长-阀门动作间隔时长-均压时长，
其中：
满负荷工作额定流量——设计的产品流量值；
单塔每周期吸附时长——由分子筛的不同种类所确定；
阀门动作间隔时长——考虑阀门动作速度的时长，根据阀门种类与口径的不同，为0秒，或0～2秒间的任何一个时长；
均压时长——根据不同变压吸附工艺条件所确定的时长；
实测的降低负荷后的表征流量——为实测的产品气体瞬时流量，或一个时间段内的平均流量，
STOPPING时长设置在检测到产品纯度未达标时，即使检测到流量负荷有下降，此降负荷程序不能执行；
(2)以下任意一种情况被检测到，PLC控制器(9)均能够即时发出指令，中止降负荷调节状态，从而立即恢复装置的满负荷运行的状态，保证装置纯度的稳定，适应用户对产品气体需求量的快速增加或减少的变化工况需要：
(A)当PLC控制器感知到产品流量的增大到额定流量时；
(B)当PLC控制器感知到产品输送管道的压力降低到额定压力以下0.005至0.015MPa时；
(C)当PLC控制器感知到：产品纯度差值(％)＝实测的产品纯度(％)-用户许可的最低产品纯度(％)＝0时，即，只有当产品纯度高于用户许可的最低产品纯度时，才能够执行降低负荷的节能程序。
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