溫控蒸汽入口的流量控制系統及方法
2024-02-07 07:24:15 1
專利名稱：溫控蒸汽入口的流量控制系統及方法
技術領域：
本發明涉及流量控制系統領域，特別涉及一種溫控蒸汽入口的流量 控制系統及方法。
背景技術：
壓延生產線是輪胎製造廠生產輪胎的關鍵設備。在壓延機工作時， 必須給壓延主機的輥筒加熱後才能工作。在加熱剛開始時，由於輥筒溫 度低，加熱管路內氣壓小，需要大流量的蒸汽進行熱交換來加熱輥筒， 隨著加熱的進行需要蒸汽的量會逐漸減少。這一過程伴隨著蒸汽入口的 流量的變化過程，基於加熱速度及精度的要求我們開發出溫控蒸汽入口 的流量控制系統。
現有技術是在溫控裝置的蒸汽入口處安裝有一個手動減壓閥用來調 節蒸汽的壓力。由於這種閥不能根據所需蒸汽流量隨時自動調節閥的開 口，所以在加熱開始需要大流量蒸汽時，反應出蒸汽流量不夠，加熱速 度慢。
發明內容
為了克服上述手動減壓閥的不足，本發明提供了一種溫控蒸汽入口 的流量控制系統，包括
一壓力變送器，用於測得蒸汽入口處的壓力電信號，並將該壓力電 信號反饋給儀表一儀表，用於將反饋信號與給定值進行比較，並輸出一電信號給電-氣轉換器。
一電-氣轉換器，用於將電信號轉換為對應的氣壓信號。
一執行器，用於根據氣壓信號控制、調節氣控流量調節閥的開口大小。
所述儀表包括
一比較器，用於將反饋信號與給定值進行比較。
一 PID (比例積分微分)計算器，用於根據反饋信號及給定值進行 PID計算，並輸出一電信號。
本發明提供的一種溫控蒸汽入口的流量控制方法，包括以下步驟
(1) 壓力變送器測得蒸汽入口處的壓力電信號，並將該壓力電信號 反饋給儀表。
(2) 儀表將反饋信號與給定值進行比較計算後，輸出一電信號給電 -氣轉換器。
(3) 電-氣轉換器將電信號轉換為對應的氣壓信號。
(4) 執行器根據氣壓信號控制、調節氣控流量調節閥的開口大小，
以控制蒸汽的流量。
所述步驟(2)包括以下子步驟 (21)比較器將反饋信號與給定值進行比較；如果反饋信號大於給 定值，則儀表無輸出，氣控流量調節閥關閉；如果反饋信號小於給定值， 則儀表根據反饋信號與給定值的差值大小輸出一相應大小的電信號，來 控制氣控流量調節閥的開口大小，以控制蒸汽流量的大小。(22) PID計算器根據反饋信號及給定值進行PID計算，計算方法 如下公式所示
u=KcX[e+(l/T) / edt+Td(de/dt)〗； 其中，U為相對於偏差為e時PID計算器的變化量；Kc為比例控 制的放大倍數；e為調節器的輸入，即被控變量測量值與調節器的給定 值之差；T為積分時間；Td為微分時間；de/dt為偏差對時間的導數，偏 差的變化速度。
此公式表明偏差剛一出現時，微分作用的輸出變化最大，使控制 輸出大幅增加，產生一個較強的超前控制作用，以擬制偏差的進一步增 大。隨後微分作用逐漸消失，積分作用在輸出逐漸變主導地位，以便慢 慢的將餘差消除。
本發明的優點在於
1、 本發明提供的溫控蒸汽入口的流量控制系統及方法能根據所需蒸 汽流量隨時自動調節閥的開口大小。
2、 本發明提供的溫控蒸汽入口的流量控制系統及方法在加熱開始需
要大流量蒸汽時，能反應出充足的蒸汽流量，加熱速度迅速。
圖l本發明溫控蒸汽入口的流量控制系統結構示意圖。
圖2本發明儀表結構圖。
圖3本發明溫控蒸汽入口的流量控制方法流程圖。圖4本發明反饋信號與給定值比較並進行PID計算的流程圖。
具體實施例方式
下面結合具體實施例及附圖對本發明做詳細說明。 本實施例提供的溫控蒸汽入口的流量控制系統由氣控流量調節閥， 氣源三聯件，壓力變送器，電-氣轉換器，儀表，執行器等組成。(如圖1)
儀表進一步包括比較器和PID計算器。(如圖2)
該流量控制方法的流程，如圖3所示，由壓力變送器測得蒸汽入口 的壓力電信號，此信號反饋給儀表，儀表將反饋信號與給定值比較並進 行PID計算後(如圖4)'給電-氣轉換器一電信號，電-氣轉換器輸出一個 與輸入電信號對應的氣壓，用此氣壓來控制執行器氣控流量調節閥的開 口大小。
該控制方法的具體步驟如下
(1) 壓力變送器測得蒸汽入口處的壓力電信號，並將該壓力電信號 反饋給儀表。
(2) 儀表將反饋信號與給定值進行比較計算後，輸出一電信號給電
-氣轉換器。包括以下子步驟
(21)比較器將反饋信號與給定值進行比較；如果反饋信號大於給 定值，則儀表無輸出，氣控流量調節閥關閉；如果反饋信號小於給定值， 則儀表根據反饋信號與給定值的差值大小輸出一相應大小的電信號，來 控制氣控流量調節閥的開口大小，以控制蒸汽流量的大小。
(22) PID計算器根據反饋信號及給定值進行PID計算，計算方法如公式
u=KcX[e+(l/T) i" edt+Td(de/dt)];
其中，U為相對於偏差為e時PID計算器的變化量；Kc為比例控 制的放大倍數；e為調節器的輸入，即被控變量測量值與調節器的給定 值之差；T為積分時間；Td為微分時間；de/dt為偏差對時間的導數，偏 差的變化速度。
此公式表明偏差剛一出現時，微分作用的輸出變化最大，使控制 輸出大幅增加，產生一個較強的超前控制作用，以擬制偏差的進一步增 大。隨後微分作用逐漸消失，積分作用在輸出逐漸變主導地位，以便慢 慢的將餘差消除。
(3) 電-氣轉換器將電信號轉換為對應的氣壓信號。
(4) 執行器根據氣壓信號控制、調節氣控流量調節閥的開口大小， 以控制蒸汽的流量。
權利要求
1、一種溫控蒸汽入口的流量控制系統，其特徵在於，所述流量控制系統包括一壓力變送器，用於測得蒸汽入口處的壓力電信號，並將該壓力電信號反饋給儀表；一儀表，用於將反饋信號與給定值進行比較，並輸出一電信號給電-氣轉換器；一電-氣轉換器，用於將電信號轉換為對應的氣壓信號；一執行器，用於根據氣壓信號控制、調節氣控流量調節閥的開口大小。
2、 根據權利要求1所述的流量控制系統，其特徵在於，所述儀表包括一比較器，用於將反饋信號與給定值進行比較；一比例積分微分計算器，用於根據反饋信號及給定值進行比例積分微分計算，並輸出一電信號。
3、 一種溫控蒸汽入.口的流量控制方法，包括以下步驟-(1) 壓力變送器測得蒸汽入口處的壓力電信號，並將該壓力電信號反饋給儀表；(2) 儀表將反饋信號與給定值進行比較，並輸出一電信號給電-氣轉換器；(3) 電-氣轉換器將電信號轉換為對應的氣壓信號；(4) 執行器根據氣壓信號控制、調節氣控流量調節閥的開口大小，以控制蒸汽的流量。
4、根據權利要求3所述的流量控制方法，其特徵在於，所述步驟(2)包括以下子步驟(21) 比較器將反饋信號與給定值進行比較；如果反饋信號大於給定值，則儀表無輸出，氣控流量調節閥關閉；如果反饋信號小於給定值，則；儀表根據反饋信號與給定值的差值大小輸出一相應大小的電信號，來控制氣控流量調節閥的開口大小，以控制蒸汽流量的大小；(22) 比例積分微分計算器根據反饋信號及給定值進行比例積分微分計算；具體計算公式如下u=KcX[e+(l/T)/edt+Td(de/dt)];其中，U為相對於偏差為e時比例積分微分計算器的變化量；Kc為比例控制的放大倍數；e為調節器的輸入，即被控變量測量值與調節器的給定值之差；T為積分時間；Td為微分時間；de/dt為偏差對時間的導數，偏差的變化速度；比例積分微分計算器根據反饋信號及給定值的偏差，進行如上計算，並輸出一電信號。
全文摘要
本發明公開了一種溫控蒸汽入口的流量控制系統及方法，該系統包括壓力變送器、儀表、電-氣轉換器和執行器。該控制方法，包括以下步驟(1)壓力變送器測得蒸汽入口處的壓力電信號，並將該壓力電信號反饋給儀表；(2)儀表將反饋信號與給定值進行比較，並輸出一電信號給電-氣轉換器；(3)電-氣轉換器將電信號轉換為對應的氣壓信號；(4)執行器根據氣壓信號控制、調節氣控流量調節閥的開口大小，以控制蒸汽的流量。本發明提供的蒸汽流量控制系統及方法能根據所需蒸汽流量隨時自動調節閥的開口大小，在加熱開始需要大流量蒸汽時，能反應出充足的蒸汽流量，加熱速度迅速。
文檔編號G05D7/06GK101551674SQ20091001155
公開日2009年10月7日 申請日期2009年5月13日 優先權日2009年5月13日
發明者劉傳亮, 張兆清, 李元凱, 王方義, 趙樹奇, 黃樹林 申請人:大連橡膠塑料機械股份有限公司