便携式变压吸附制氧机的研究

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1、－中圈分类号ＴＨ７７７论文编号１００６０１６０１９６学科巧类号５１０．８０６０巧毁？＊考球乂净ＴＩＶＥＲＩＴＹＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＩＡＮＪＩＮＵＮＳＯ硕±学位论文＂＾￣￣ＭａｒａＴａａｓｅｉｍａｓｒ便携式变压吸附制氧机的研究ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＰｏｒｔａｂｌｅＯｘｅｎｙｇ１Ｃｏ打ｃｅ打ｔｒａｔｏｒｂａｓｅｄｏ打Ｐｒｅｓｓｕｒｅ這＿＾－ｔ巧脯租—ＪｉｉＰｌｉｒ域編ＢＩＢＬ？？■控制科学与工程＂控制科学与工程■法当孙靖讓赵连玉教捡朱孟府研究员天津理工太学研究生院二〇－六年二月棘准１牲声

2、巧本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，论文中不包含其他，除了文中特别加Ｗ标注和致谢之处外人ｄ经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得义津理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料－。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。＾－讶期：＾＾ｉＵ可学侄＾丈作者签名：知鴻震签季年ｊＬｆ学隹备文狀托使巧援枚韦本学位论义作者完全了解义津理工大学有关保留、使用学位论文的规化。特授权天津理工火学可Ｗ将学位论义的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、

3、汇编，Ｕ供查阅和借阅。同息学校向国家有关部口或机构送交论文的夏本和电了文件。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学签位＾丈作者签名：弓表导种签义：李日期；年］ｒ月日签季日期：１？八年ｔ月＞９日分类号：TH777密级：天津理工大学研究生学位论文便携式变压吸附制氧机的研究（申请硕士学位）学科专业：控制科学与工程研究方向：检测技术与自动化装置作者姓名：孙靖濛指导教师：赵连玉教授朱孟府研究员2016年2月ThesisSubmittedtoTianjinUniversityofTechnologyfortheMaster’sDegreeResearchonPortableO

4、xygenConcentratorbasedonPressureSwingAdsorptionBySunJingmengSupervisorZhaoLianyuZhuMengfuFebruary2016摘要氧气是人体不可或缺的生命元素，然而在某些特殊情况下会导致人体缺氧而威胁健康，因此，能够连续工作的便携式制供氧装置就成为补氧人群的迫切需求。变压吸附制氧方法由于其能耗低、无污染等优点，已广泛应用在中小型制氧设备中。目前国内便携式变压吸附制氧装置往往体积重量较大，供氧方式单一，不能满足不同缺氧人群的用氧需求。因此，开展便携式变压吸附制氧机的研究对于提升我国微型制氧领域的技术水平、满足缺氧人群的

5、补氧要求具有重要意义。本文根据变压吸附制氧原理，建立了制氧系统的工艺流程，以空气为原料，实现了氧气的现场制备。以C8051F310单片机为控制核心，设计了制氧机制供氧控制系统，包括氧气制备系统、电源管理系统、脉冲呼吸供氧系统、空气压缩机控制系统、人机交互系统及报警系统等，提高了制氧机的连续工作能力及稳定性，特别是脉冲供氧系统，可根据人体呼吸过程中流量和压力变化的特点，通过微动差压开关检测人体呼吸压力的变化，由单片机控制电磁阀的开闭，实现了便携式制氧机的脉冲供氧，降低了能耗，节约了用氧量，提高了制氧效率。基于SolidWorks软件对制氧机进行结构仿真设计，优化了制氧机内部空间，减少了制氧机的

6、体积，提高了制氧机的便携性。应用ANSYS软件对制氧系统中的吸附塔、空压机及支架等主要单元进行了结构静力学分析和优化，并对印制电路板进行了模态分析和优化设计，通过优化设计和性能分析，减轻了制氧机的重量，降低了印制电路板共振破坏的可能性，保证了制氧机的使用可靠性。根据制氧工艺流程、控制系统及结构设计，研制出便携式制氧机，主要由进气单元、空气压缩机单元、吸附塔一体化单元、供氧单元和控制系统构成，该制氧机的主要技术参数为：产量流量为1.0—3.0L/min可调，产氧浓度为50.0—93.0%可调，重量为4.5kg，外形尺寸为155×225×239mm，电源为交流220V或直流12—16V，功率为6

7、0W。基于变压吸附原理研制的便携式制氧机重量轻，体积小，运行稳定可靠，便携性强，具有连续和脉冲供氧功能，可用于医疗救护、氧疗保健、高原补氧及车载供氧等，具有广阔的应用前景。关键词：制氧机变压吸附便携式脉冲供氧控制系统结构设计AbstractOxygenisanessentialelementforhumanlife,andundersomespecialcircumstances,oxygendeficitc