一种油液真空自动脱水系统
阅读说明：本技术 一种油液真空自动脱水系统 (Automatic dewatering system in fluid vacuum ) 是由 张明明 王博 李玉琴 王超 于新洋 吴阳林 李平材 刘佩芝 潘焱 于 2019-11-21 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种油液真空自动脱水系统,包括循环单元和用于控制循环单元自动运行的控制单元,所述循环单元包括油箱、可调流量泵组一、可调流量泵组二、真空罐、比例节流阀和真空泵,所述油箱的出油口通过可调流量泵组一与真空罐相连,所述真空罐通过可调流量泵组二与油箱的回油口相连,所述真空罐通过真空泵与出气口相连,进气口通过比例节流阀与真空罐相连；所述真空罐内设有真空度传感器和温度传感器,通过真空度传感器和温度传感器与比例节流阀配合实现真空罐内的真空度与水汽化的温度相匹配。该自动脱水系统不仅油液分离效率高,处理后的油液水分含量低；而且自动化程度高,效率快。(The invention provides an oil vacuum automatic dehydration system, which comprises a circulation unit and a control unit for controlling the automatic operation of the circulation unit, wherein the circulation unit comprises an oil tank, a first flow-adjustable pump set, a second flow-adjustable pump set, a vacuum tank, a proportional throttle valve and a vacuum pump; and a vacuum degree sensor and a temperature sensor are arranged in the vacuum tank, and the vacuum degree in the vacuum tank is matched with the temperature of water vaporization by matching the vacuum degree sensor and the temperature sensor with a proportional throttle valve. The automatic dehydration system has high oil-liquid separation efficiency, and the water content of the treated oil liquid is low; and moreover, the automation degree is high, and the efficiency is high.)
技术领域
本发明涉及油液脱水技术领域，特别地，涉及一种油液真空自动脱水系统。
背景技术
油液在液压系统中起着能量传递、抗磨、系统润滑、防腐、防锈、冷却等作用。油液的污染物主要有固体颗粒、水分、空气和氯化物。在实践与研究中，使油液性能恶化的主要原因之一是水进入油液中，水污染会引起油液性能的恶化，导致元件的磨损。
现有技术中，专利号CN109642597A公开了一种用于液压油的脱气和用于其脱水的液压机构，具体是待脱气的液体从该压力源流经节流部位，使得流经所述节流部位的液体量与所述节流部位的通流横截面彼此协调，从而在所述节流部位的下游形成空穴区或超空穴区，并且存在一种装置，利用该装置能够从外面把任何种类空气引入到所述液压油中。但是该专利存在的缺点是在液压油脱干过程中，流经所述节流部位的液体量与所述节流部位的通流横截面彼此协调的过程很难控制，控制过程复杂，且不易实现自动控制。对于不同温度条件下的油液，会对节流区域下游形成的空穴或超空穴区域产生影响，即对油液的干燥效果产生影响。
专利号CN109401829A公开了一种液压油深度脱水的装置及工艺，具体是将干燥空气从底部通入气液传质填料塔，自下而上经过填料塔，与填料塔上部进入的液压油逆向接触干燥，填料塔底部出口处获得干燥脱水后的液压油。但该专利存在的缺点是油液在与干燥空气接触过程中油液质量可能给受到影响，且该方法采用的填料塔结构与真空罐相比较为复杂，需要根据油液流量调整进气量，且不易实现自动控制，人工成本较高。
因此，业内急需一种油液真空自动脱水系统的新型技术。
发明内容
本发明目的在于提供一种油液真空自动脱水系统，所述油液真空自动脱水系统采用温度、真空度、液位自动匹配控制的方式，可以达到使油液自动脱水的目的，且自动化程度高，效率快。
为实现上述目的，本发明提供了一种油液真空自动脱水系统，包括循环单元和用于控制循环单元自动运行的控制单元，所述循环单元包括油箱、可调流量泵组一、可调流量泵组二、真空罐、用于调节所述真空罐内真空度的比例节流阀和用于提供负压并排出所述真空罐内汽化的水蒸气的真空泵，所述油箱的出油口通过可调流量泵组一与真空罐相连，所述真空罐通过可调流量泵组二与油箱的回油口相连，所述真空罐通过真空泵与出气口相连，进气口通过比例节流阀与真空罐相连；所述真空罐内设有真空度传感器和温度传感器，通过真空度传感器和温度传感器与比例节流阀配合实现真空罐内的真空度与水汽化的温度相匹配。
进一步的，所述真空罐内还设有液位传感器，通过可调流量泵组一和可调流量泵组二与液位传感器配合实现对真空罐内液面高度的调节。
进一步的，所述油箱的出油口与真空罐之间设有出油管道；所述真空罐与油箱的出油口之间设有回油管道。
进一步的，所述出油管道靠近真空罐的一端设有喷头，出油管道内的油液经喷头射入真空罐内。
进一步的，所述油箱内设有对油液进行加热的加热器。
进一步的，所述油箱内油液的温度为65～80℃。
进一步的，所述真空罐内的真空度为-99～-70kPa。
进一步的，所述比例节流阀通过气体干燥器与进气口连接。
进一步的，所述真空泵通过消音器与出气口相连。
进一步的，所述控制单元包括控制器，所述控制器包括信号输入模块、信号输出模块和数据处理模块，所述信号输入模块与真空度传感器、温度传感器和液位传感器连接，所述信号输出模块与可调流量泵组一、可调流量泵组二和比例节流阀连接，所述信号输入模块和信号输出模块均与数据处理模块连接。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供的一种油液真空自动脱水系统，包括循环单元和用于控制循环单元自动运行的控制单元。所述循环单元一方面通过可调流量泵组一将油液从油箱中抽到真空罐中；另一方面真空罐油液液位上端连通进气口，通入经过气体干燥器干燥的空气。气体干燥器与真空罐之间设有比例节流阀。比例节流阀主要通过节流开口的大小，调节进气量，进而调节真空罐内的真空度。同时，真空罐另一端通过真空泵和消音器将多余气体通过出气口排入大气，两者协同作用使得液位上端形成一定的真空度(即形成负压)。油箱内的油液先加热至65-80℃(油液加热到65～80°之间，一方面不损坏油液，另一方面在负压情况下油液中的水分容易汽化)，然后经过可调流量泵组一吸入真空罐经过喷头喷出。喷出的高温油液受到真空罐内负压的作用，利用负压、高温条件下水汽化的原理，可以排除油液中的水分，油液中的水发生了汽化，被真空泵吸出，剩下的油液回到真空罐，通过可调流量泵组二进入油箱，油液脱水过程完成。同时，控制单元通过真空度传感器、液位传感器、温度传感器、可调流量泵组一、可调流量泵组二和比例节流阀自动控制所述真空罐内的真空度与水汽化的温度相匹配。即真空罐内的真空度低于水在此油温下沸腾时所对应的真空度，达到油液中水分的汽化条件。这样油液分离不仅效率高，处理后的油液水分含量低；而且自动化程度高，效率快，使油液脱水更加简单、快捷。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例中油液真空自动脱水系统的结构示意图(图中，实线表示循环管路，虚线表示控制电路)；
其中，1、油箱，2、可调流量泵组一，3、真空罐，4、可调流量泵组二，5、气体干燥器，6、比例节流阀，7、真空泵，8、消音器，9、喷头，10、控制器，11、真空度传感器，12、液位传感器，13、温度传感器，14、进气口，15、出气口。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
参见图1，一种油液真空自动脱水系统，包括循环单元和用于控制循环单元自动运行的控制单元，所述循环单元包括油箱1、可调流量泵组一2、可调流量泵组二4、真空罐3、用于调节所述真空罐3内真空度的比例节流阀6和用于提供负压并排出所述真空罐3内汽化的水蒸气的真空泵7，所述油箱1的出油口通过可调流量泵组一2与真空罐3相连，所述真空罐3通过可调流量泵组二4与油箱1的回油口相连，所述真空罐3通过真空泵7与出气口15相连，进气口14通过比例节流阀6与真空罐3相连；所述真空罐3内设有真空度传感器11和温度传感器13，通过真空度传感器11和温度传感器13与比例节流阀6配合实现真空罐3内的真空度与水汽化的温度相匹配。所述真空罐3内还设有液位传感器，通过可调流量泵组一2和可调流量泵组二4与液位传感器配合实现对真空罐3内液面高度的调节。所述控制单元通过真空度传感器11、液位传感器12、温度传感器13、可调流量泵组一2、可调流量泵组二4和比例节流阀6控制所述真空罐3内的真空度与水汽化的温度相匹配。即真空罐3内的真空度低于水在此油温下沸腾时所对应的真空度，达到油液中水分的汽化条件。所述油箱1的出油口与真空罐3之间设有出油管道；所述真空罐3与油箱1的出油口之间设有回油管道。所述油箱1内设有对油液进行加热的加热器。所述油箱内油液的温度为65-80℃。因为油液加热到65～80℃之间，一方面不损坏油液，另一方面油液中的水分在负压情况下更容易汽化。
所述出油管道靠近真空罐3的一端设有喷头9，出油管道内的油液经喷头9射入真空罐3内。所述喷头9的主要作用是增大接触面积、提高油水分离效率。
所述比例节流阀6通过气体干燥器5与进气口14连接。所述比例节流阀6用于调节真空罐3内的真空度。空气经过气体干燥器5可以减少空气中的水引入到油液中。所述真空罐3内的真空度在-99～-70kPa之间，与油液的温度相匹配，即真空罐3内的真空度低于水在此温度下沸腾时对应的真空度，达到油液中水分的汽化条件。所述真空泵7通过消音器8与出气口15相连，减少噪音污染。
所述控制单元包括控制器10，所述控制器10包括信号输入模块、信号输出模块和数据处理模块，所述信号输入模块与真空度传感器11、温度传感器13和液位传感器12连接，所述信号输出模块与可调流量泵组一2、可调流量泵组二4和比例节流阀6连接，所述信号输入模块和信号输出模块均与数据处理模块连接。优选的，所述控制器10为PLC控制器，PLC控制器自动控制真空罐3内的液面高度、真空度和温度相匹配，使油液中的水分达到汽化条件，保持整个系统达到一个动态平衡的循环状态。
工作过程：首先，所述循环单元一方面通过可调流量泵组一将油液从油箱中抽到真空罐中。另一方面真空罐油液液位上端连通进气口，通入经过气体干燥器干燥的空气。气体干燥器与真空罐之间设有比例节流阀。比例节流阀主要通过节流开口的大小，调节进气量，进而调节真空罐内的真空度。同时，真空罐另一端通过真空泵和消音器将多余气体通过出气口排入大气，两者协同作用使得液位上端形成一定的真空度(即形成负压)。所述油箱内设有对液压进行加热的加热器，将油液加热至65-80℃之间(油液加热到65～80°之间，一方面不损坏油液，另一方面在负压情况下油液中的水分容易汽化)；然后经过可调流量泵组一吸入真空罐的油液，经过喷头喷出。喷出的高温油液受到真空罐内负压的作用，利用负压、高温条件下水汽化的原理，可以排除油液中的水分，油液中的水发生了汽化，被真空泵吸出，剩下的油液回到真空罐，通过可调流量泵组二进入油液箱，油液除水过程完成。具体的，油液在油箱内加热后，流动性好，同时促进油液中水分的蒸发，同时，油液通过喷头射入真空罐内时，真空罐内保持一定的负压，液体迅速降压至其饱和蒸汽压以下，进入了过热状态，时期液体瞬间沸腾；由于气相的快速膨胀，使液压柱快速破碎、细化，从而实现油、水分子快速分离，水分子在高温、高真空下快速形成水蒸气被真空泵排出。这样油液分离效率高，处理后的油液水分含量低。
水的沸点与真空度对应关系表详见表1。例如，在所述油液真空自动脱水系统工作时，当油箱内的油液加热至70℃时，通过调节比例节流阀控制进入真空罐的空气，使真空罐内的真空度调节至-70kPa以下，在此真空度下油液中的水分达到汽化条件，变为水蒸气，通过真空泵排入大气中。所述油液真空自动脱水系统的控制器通过控制可调流量泵组一、可调流量泵组二和比例节流阀的流量，以及真空泵内的真空度、液位高度和油液温度，使整个系统达到一个动态平衡的循环状态。
表1.水的沸点与真空度对应关系
温度(℃)
真空度(kpa)
温度(℃)
真空度(kpa)
温度(℃)
真空度(kpa)
温度(℃)
真空度(kpa)
20
-98.7
40
-93.7
60
-81.2
80
-53.9
21
-98.6
41
-93.3
61
-80.3
81
-51.9
22
-98.4
42
-92.9
62
-79.3
82
-49.9
23
-98.3
43
-92.5
63
-78.3
83
-47.8
24
-98.1
44
-92.0
64
-77.2
84
-45.6
25
-97.9
45
-91.5
65
-76.1
85
-43.4
26
-97.7
46
-91.0
66
-75.0
86
-41.1
27
-97.5
47
-90.5
67
-73.8
87
-38.7
28
-97.3
48
-89.9
68
-72.6
88
-36.3
29
-97.1
49
-89.4
69
-71.3
89
-33.8
30
-96.8
50
-88.8
70
-70.0
90
-31.2
31
-96.6
51
-88.2
71
-68.0
91
-28.5
32
-96.3
52
-87.5
72
-67.0
92
-25.7
33
-96.1
53
-86.8
73
-65.7
93
-22.8
34
-95.8
54
-86.1
74
-64.2
94
-19.8
35
-95.5
55
-85.4
75
-62.6
95
-16.8
36
-95.2
56
-84.6
76
-61.0
96
-13.6
37
-94.8
57
-83.8
77
-59.3
97
-10.4
38
-94.5
58
-83.0
78
-57.5
98
-7.0
39
-94.1
59
-82.1
79
-55.7
99
-3.6
注：1标准大气压＝1.01325*105Pa＝101.325Kpa
同时，所述控制单元的作用主要是将上述过程实现自动化，即自动脱水。自动脱水系统主要自动控制液面高度和真空度保持不变，不需要人工调节。对于液面高度的控制方法如下：当真空罐内油液液位发生变化时，液位传感器通过信号输入模块将采集到的信号传给控制器，控制器通过数据处理模块进行数据处理，然后通过信号输出模块会发出两路控制信号分别作用于可调流量泵组一和可调流量泵组二，调节泵的输入量或出流量，使得液面维持在设定的高度(液面上方保持一定的空间)。由于本系统采用进、回油两路同时控制，响应速度较高，符合快速响应的要求。另一方面，油液在真空雾化(真空雾化，由于油液和水的汽化条件不同，在高温和真空共同作用下，会使得油液中的水发生汽化，即完成真空雾化)的过程中温度会产生一定的变化，温度的变化则会影响真空度大小，从而影响脱水效果。具体的当温度上升时，真空度增加，当温度下降时，真空度减小。所以，当罐内真空度发生变化时，脱水性能会受到一定影响。因此，在真空罐内设置了温度传感器，当油液温度发生变化时，温度传感器通过信号输入模块将信号输入控制器，控制器通过数据处理模块进行数据处理，并通过信号输出模块输出相应的电流信号作用于比例节流阀中的比例电磁铁，控制比例节流阀的阀口开度，从而保持真空度与油液的温度相匹配，达到油液中水的汽化条件，从而通过真空泵将水分排出，达到油液脱水的目的。
本发明提供的一种油液真空自动脱水系统，通过循环单元先将油液加热至65-80℃；然后经过可调流量泵组一吸入真空罐的油液经过喷头喷出，经过加热的高温油液受到真空罐内负压的作用，利用负压、高温条件下水汽化的原理，排除油液中的水分，油液中的水发生汽化，被真空泵吸出，剩下的油液回到真空罐，通过可调流量泵组二进入油液箱，油液除水过程完成。同时，控制单元通过真空度传感器、液位传感器、温度传感器、可调流量泵组一、可调流量泵组二和比例节流阀自动控制所述真空罐内的真空度与水汽化的温度相匹配。即真空罐内的真空度低于水在此油温下沸腾时所对应的真空度，达到油液中水分的汽化条件。这样油液分离不仅效率高，处理后的油液水分含量低；而且自动化程度高，效率快，使油液脱水更加简单、快捷。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。