一种二氧化碳气肥供应气站

技术领域

本发明属于温室大棚施放二氧化碳气肥技术领域，特别是指一种二氧化碳气肥自动供应气站。

背景技术

温室大棚内施放二氧化碳气体气肥以促进植物的光合作用效率，获得增产增收，这已成为一项日渐普及的农业技术。这项技术的二氧化碳气体有几种来源途径，包括取暖锅炉烟气回收二氧化碳气体、秸秆和颗粒状肥料发酵产生二氧化碳气体、碳酸氢铵与硫酸反应产生二氧化碳气体、二氧化碳钢瓶或集装格供应、液态二氧化碳储槽气站供应等。

由于液态二氧化碳储槽气站供应模式的突出优点，所以这种模式最具有发展潜力，尤其是技术含量较高的大面积温室大棚普遍采用这种模式施放二氧化碳。但目前常规的液态二氧化碳气站存在以下问题：

a.储槽液位显示、储槽压力、汽化器压力和出口气体流量没有数字化，无法对这些参数进行自动化检测和控制，并与温室大棚控制系统进行整合的问题，无法实现液体CO2到温室气肥自动供气问题；

b.由于液体二氧化碳具有从高压突然释放到常压会发生相变成为干冰固体的特性，干冰会堵塞管道，严重时会挤压储槽内筒，导致储槽受损无法使用。常规气站没有采取防止干冰产生的措施，因此存在由于操作不当而导致干冰大面积堵塞的风险。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种二氧化碳气肥自动供应气站。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种二氧化碳气肥自动供应气站，包括液体二氧化碳储槽、汽化器、调压系统、低压储气罐、总电磁阀和控制柜；

所述液体二氧化碳储槽的液相出口管通过设有阀门的液相管路与所述汽化器连通；将液体二氧化碳进行汽化。

所述液体二氧化碳储槽的气相出口管通过设有阀门的气相管路与所述汽化器出口后端下游管路连通；

所述调压系统分别与所述汽化器和气相管路连通；对由汽化器和气相管路输送过来的二氧化碳气体进行减压；所述调压系统的出口后端安装有流量传感器，检测二氧化碳气体流量。

所述低压储气罐分别与所述调压系统和总电磁阀连接；低压储气罐与所述调压系统连接，调压后的二氧化碳气体在所述低压储气罐内稳定压力。总电磁阀接受控制柜的控制，启闭通往温室大棚的二氧化碳气体。

所述控制柜分别与所述储槽液位差压变送器、储槽压力变送器、汽化器压力变送器电连接；还分别与所述液相管路上的液相控制阀、气相管路上的气相控制阀和总电磁阀电连接；所述控制柜内部的PLC控制程序对储槽液位、储槽压力和汽化器压力电信号进行运算判断后，向所述液相控制阀、气相控制阀和总电磁阀发送开关信号指令，操纵这些阀门的开启或关闭。

液体二氧化碳储槽使用带表头数字显示的差压变送器检测液位，用带表头数字显示的压力变送器检测储槽压力。

汽化器的出口后端管路上安装带表头数字显示的压力变送器检测汽化器的压力。

进一步地，所述控制柜包括空气开关、电源模块、布线槽、PLC、中继集成板、操作面板和操作板框架，所述控制柜内的各电气元气件通过电缆连接，所述空气开关与电源模块电缆连接，给电源模块供电使其开始整流供电，所述电源模块供电给PLC及操作面板，所述PLC得电后开始收集外部指令及信息进行逻辑运算，所述PLC逻辑运算完成后给出运行指令至中继集成板，所述中继集成板在收到PLC运行指令后开始给外部执行元件供电使其开始工作，所述操作面板通过操作面板框架进行固定，所述操作面板与PLC通过通讯电缆进行连接建立通讯，所述操作面板可输入操作指令及查看系统内各压力、流量等数据，便于对系统的实时监控，所述控制柜内的连接电缆均由布线槽收集固定，使各电缆不易脱落及美观较好；

进一步地，所述PLC包括CPU主控单元、输入模块和输出模块；所述CPU主控单元与输入、输出模块通过本身自带的信号传输电缆连接，所述输入模块包括AI模拟量输入模块、DI开关量输入模块，CPU主控单元通过输入模块的指令进行逻辑运算，所述输入模块与外部的各种指令、信号通过电缆连接，所述输入模块将收集到的指令及信号传输给CPU主控单元,CPU主控单元经逻辑运算后发出指令给输出模块，所述输出模块与外部执行机构通过电缆连接，所述输出模块在得到CPU主控单元的输出指令后给相对应的外部执行元器件执行命令。

本发明还提供了一种利用所述的二氧化碳气肥自动供应气站的控制方法，包括以下步骤：

(1)将储槽液位显示、储槽压力、汽化器压力和出口气体流量参数经过变送器转换为4-20mA的标准电信号；

(2)将所述的电信号与来自温室大棚的温度、湿度、二氧化碳浓度、光照信号在控制柜内的PLC控制器处整合，实现对气站和温室大棚的一体化自动控制；

(3)控制柜内的PLC控制程序根据储槽液位显示、储槽压力、汽化器压力信号操控相关阀门的启闭，杜绝在气站的任意管路处存在能够产生干冰的条件，防范干冰风险。

采用上述技术方案，利用各类变送器和传感器，以及设计开发的温室大棚控制柜实现了气站自动化控制；

温室大棚控制柜实现了气站和温室大棚的一体化控制，为未配备温室控制系统的温室大棚提供了控制功能，有助于低端温室大棚的升级改造；

在运行过程中，PLC控制程序操控控制阀，确保液体二氧化碳流经的区域的压力不会低于产生干冰的临界压力值0.5MPa，所以消除了干冰生成的可能性，增强了气站的安全性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中控制柜的结构示意框图；

图3为图2中PLC的机构示意框图。

图中，1-二氧化碳储槽，2-液相管路，3-汽化器，4-气相管路，5-调压系统，6-低压储气罐，7-总电磁阀，8-控制柜，81-空气开关，82-电源模块，83-布线槽，84-PLC，85-中继集成板，86-操作面板，87-操作板框架。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1-3所示，一种二氧化碳气肥供应气站，包括液体二氧化碳储槽1、汽化器3、调压系统5、低压储气罐6、总电磁阀7和控制柜8；

液体二氧化碳储槽1的液相出口管通过设有阀门的液相管路2与汽化器3连通；

液体二氧化碳储槽1的气相出口管通过设有阀门的气相管路4与汽化器3出口后端下游管路连通；

调压系统5分别与汽化器3和气相管路4连通；

低压储气罐6分别与调压系统5和总电磁阀7连接；

控制柜8分别与储槽液位差压变送器、储槽压力变送器、汽化器压力变送器电连接；还分别与液相管路2上的液相控制阀、气相管路4上的气相控制阀和总电磁阀7电连接；控制柜8内部的PLC控制程序对储槽液位、储槽压力和汽化器压力电信号进行运算判断后，向液相控制阀、气相控制阀和总电磁阀7发送开关信号指令，操纵这些阀门的开启或关闭。

温室大棚的控制柜8开机给电后，用户从触摸屏输入登录账号和密码登录进PLC控制系统。系统有多个界面，用户在用户参数界面设定/修改CO

实施例1

当PLC控制系统检测温室大棚内的二氧化碳浓度达到或低于用户设定的CO

A.检测储槽液位；

1)储槽液位＞2M

2)储槽液位≤2M

B.检测储槽压力；

1)储槽压力＜1.2MPa，系统关闭液相阀门单元(B1)上的液相控制阀，关闭气相

阀门单元(B2)上的气相控制阀，关闭总电磁阀(F)，直至储槽压力升至1.2MPa，

系统进入下一步：检测汽化器压力；

2)储槽压力≥1.2MPa，且<2.2MPa，系统进入下一步：检测汽化器压力；

3)储槽压力≥2.2MPa，系统关闭液相阀门单元(B1)上的液相控制阀，打开气相阀门单元(B2)上的气相控制阀，打开总电磁阀(F)，向温室大棚区施放二氧化碳气体，直至储槽压力降至1.8MPa，此时系统进入下一步：检测汽化器压力；

C.检测汽化器压力

1)汽化器压力＜1.2MPa，系统关闭液相阀门单元(B1)上的液相控制阀，打开气相阀门单元(B2)上的气相控制阀，关闭总电磁阀(F)，直至汽化器压升至1.2MPa；

2)汽化器压力≥1.2MPa，且<2.2MPa，系统打开液相阀门单元(B1)上的液相控制阀，关闭气相阀门单元(B2)上的气相控制阀，打开总电磁阀(F)，向温室大棚区施放二氧化碳气体；

3)汽化器压力≥2.2MPa，系统关闭液相阀门单元(B1)上的液相控制阀，关闭气相阀门单元(B2)上的气相控制阀，打开总电磁阀(F)向温室大棚施放二氧化碳，直至汽化器压力＝1.6MPa，系统进入上述C-2)步骤；

实施例2

当PLC控制系统检测温室大棚内的二氧化碳浓度达到或高于用户设定的CO2控制浓度上限，系统判定应停止向温室大棚施放二氧化碳，此时控制系统关闭液相阀门单元(B1)上的液相控制阀，但系统会根据储槽和汽化器压力条件来判定是否打开或关闭气相阀门单元(B2)上的气相控制阀和总电磁阀(F)：

A.储槽压力

1)储槽压力≥2.2MPa，系统打开气相阀门单元(B2)上的气相控制阀和总电磁阀(F)，向温室大棚内继续施放二氧化碳，直至储槽压力降至1.8MPa，此时系统关闭气相阀门单元(B2)上的气相控制阀，进入下一步：汽化器压力；

2)储槽压力＜2.2MPa，系统关闭气相阀门单元(B2)上的气相控制阀，系统打开液相阀门单元(B1)上的液相控制阀进入下一步：汽化器压力；

B.汽化器压力

1)汽化器压力≥2.2MPa，系统打开总电磁阀(F)，向温室大棚施放二氧化碳，直至汽化器压力降至1.6MPa，系统关闭总电磁阀(F)；

2)汽化器压力＜2.2MPa，系统关闭总电磁阀(F)；

实施例3

当PLC控制系统检测温室大棚内的二氧化碳浓度位于用户设定的CO2控制浓度上限和下限之间，系统根据接收到的储槽压力和汽化器压力信号做如下动作：

A.储槽压力

1)储槽压力≥2.2MPa，系统关闭液相阀门单元(B1)上的液相控制阀，打开气相阀门单元(B2)上的气相控制阀，打开总电磁阀(F)，向温室大棚区施放二氧化碳气体，直至储槽压力降至1.8MPa，此时系统进入下一步：汽化器压力；

2)储槽压力＜2.2MPa，系统维持液相阀门单元(B1)上的液相控制阀、气相阀门单元(B2)上的气相控制阀的现有开关状态不变；此时系统进入下一步：汽化器压力；

B.汽化器压力

1)汽化器压力≥2.2MPa，系统打开总电磁阀(F)，向温室大棚施放二氧化碳，直至汽化器压力降至1.6MPa，此时系统检测温室大棚内的二氧化碳浓度是否达到或超过用户设定的CO2控制浓度上限：如果超过上限，系统关闭总电磁阀(F)；如果低于上限，系统维持总电磁阀(F)打开状态；

2)汽化器压力＜2.2MPa，系统维持总电磁阀(F)现有开关状态不变。

除了控制二氧化碳气肥的施放，所述温室大棚控制柜(G)还能控制温室大棚内的光照、温度和湿度。用户在PLC控制系统的人机界面处设定温室大棚的光照、温度和湿度设定值，将温室大棚内的光照、温度和湿度传感器通过信号传输连接方式引入PLC控制器。当PLC控制系统测得光照信号低于设定值时，控制系统打开补光灯进行补光，可以设定补光时长，达到设定时长即关闭补光灯；当测得温度信号低于设定值，控制系统打开补光灯或者打开加热装置加热，温度达到设定值就关闭补光灯或者加热装置；测得湿度低于设定值，系统打开雾化器进行雾化，达到设定值就关闭雾化器。上述光照、温度、湿度控制可以设置为开机联锁条件。

以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。