一種塗裝車間溫溼度解耦分區控制方法及控制系統與流程

2023-12-12 06:21:37

本發明屬於塗裝車間控制
技術領域：
，具體涉及一種塗裝車間溫溼度解耦分區控制方法及控制系統。
背景技術：
：噴漆室是車間塗裝室之一，通常是非標設備，是指裝備有塗裝機具的、進行塗裝作業的房間；噴漆室的基本任務是抽風排掉噴塗過程產生的漆霧和溶劑等。噴漆室必備的功能是按照所用塗料的噴塗工藝要求的等級，創造一種不受室外氣候條件影響的工作環境，使噴塗作業區內的溫度和溼度一年四季保持在工藝要求的範圍內，才能保證噴塗質量穩定；現有的噴漆室控制存在溫溼度常規控制的滯後現象、系統超調、規避溫溼度耦合波動問題。基於上述噴塗車間中存在的技術問題，尚未有相關的解決方案；因此迫切需要尋求有效方案以解決上述問題。技術實現要素：本發明的目的是針對上述技術中存在的不足之處，提出一種塗裝車間溫溼度解耦分區控制方法；解決現有噴塗車間溫溼度空調常規控制的滯後現象、系統超調或溫溼度耦合波動的問題。本發明提供一種塗裝車間溫溼度解耦分區控制方法，包括以下步驟：s1:採集塗裝車間的溫度t及溼度並通過溫度t及溼度計算塗裝車間的焓值h和含溼量d，並繪製塗裝車間焓溼圖；s2:根據溫度t及所述溼度計算各個分區邊界的焓值hn和含溼量dn；s3:由焓值hn和含溼量dn將塗裝車間焓溼圖劃分成多個分區；s4:針對塗裝車間焓溼圖的各個分區的環境狀況進行調控。相應地，本發明還提供一種塗裝車間溫溼度解耦分區控制系統，包括進風段、初效段、風機段、消聲段、中效段以及出風段；進風段、初效段、風機段、消聲段、中效段以及出風段依次連接。進一步地，還包括加熱段和表冷段；加熱段設置於初效段和表冷段之間；表冷段設置於風機段和所述加熱段之間。進一步地，還包括加溼段和表冷段；加熱段包括第一加熱段和第二加熱段；第一加熱段設置於初效段和表冷段之間；表冷段設置於風機段和第一加熱段之間；加溼段設置於第二加熱段和表冷段之間；第二加熱段設置於風機段和加溼段之間。進一步地，還包括排風裝置和排風煙囪；出風段通過彎管與塗裝車間連通；排風裝置一端獨立與塗裝車間連通，其另一端與排風煙囪連通。通過採用以上技術方案，該塗裝車間溫溼度解耦分區控制方法及控制系統可以根據新風參數，提前做出判斷，通過超前控制，解決溫溼度空調常規控制的滯後現象，減小系統超調，規避溫溼度耦合波動問題。附圖說明下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。以下將結合附圖對本發明作進一步說明：圖1為本發明一種塗裝車間溫溼度解耦分區控制系統實施例一結構示意圖；圖2為本發明一種塗裝車間溫溼度解耦分區控制系統實施例二結構示意圖；圖3為本發明一種塗裝車間溫溼度解耦分區控制系統實施例三結構示意圖；圖4為本發明一種塗裝車間溫溼度解耦分區控制系統與塗裝車間連接示意圖；圖5為本發明一種塗裝車間溫溼度解耦分區控制方法流程圖；圖6為本發明一種塗裝車間焓溼圖分區效果圖；圖7為本發明一種塗裝車間溫溼度目標區域效果圖。圖中：1、進風段；2、初效段；3、風機段；4、消聲段；5、中效段；6、出風段；7、表冷段；8、第一加熱段；9、加溼段；10、塗裝車間；11.排風裝置；12、排風煙囪；13、第二加熱段。具體實施方式需要說明的是，在不衝突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。下面將參考附圖並結合實施例來詳細說明本發明。如圖1至圖3所示，本發明提供一種塗裝車間溫溼度解耦分區控制方法，包括以下步驟；s1:首先，採集塗裝車間的溫度t及溼度並通過溫度t及溼度計算塗裝車間的焓值h和含溼量d，並繪製塗裝車間焓溼圖；空氣溫度t和相對溼度信號由溫溼傳感器和溼度傳感器測得；s2:根據溫度t及溼度計算各個分區邊界的焓值hn和含溼量dn，由此可以確定更不同區域的分區；s3:由焓值hn和含溼量dn將塗裝車間焓溼圖劃分成多個分區；可以由溫溼度的控制目標，並根據上述劃分條件劃分多個分區，多個分區代表不同的環境溫度狀況，每個環境狀況對應一個控制模型，以進行分區控制策略管理；s4:針對塗裝車間焓溼圖的各個分區的環境狀況進行調控；調控的過程是對各個分區建議各個控制模型，同時還要充分考慮溫溼度的相互耦合現象，以第二區為例，既有溫度較高溼度較低的情況，又有溫度較低溼度較高的情況，前一種情況加熱閥是關閉的，噴淋加溼的過程就附帶有降溫的效果，後一種情況，在加熱的過程，也有附帶降低溼度的效果。優選地，結合上述方案，本實施例中，在s1步驟中，採集塗裝車間的溫度t及溼度計算塗裝車間的焓值h和含溼量d過程具體如下：首先計算飽和空氣的水蒸氣分壓力ps計算公式為：t＝273.15+t，其中，a1＝-5800.2206；a2＝1.3914993；a3＝-0.04860239；a4＝0.41764768×10-4；a5＝-0.14453093×10-7；a6＝6.5459673。採用公式5-1計算的飽和蒸汽壓數據如表1所示，飽和蒸汽壓用於快速查取ps的數值：表1飽和蒸汽壓數據溫度飽和蒸汽壓溫度飽和蒸汽壓溫度飽和蒸汽壓t/℃(kpa)t/℃(kpa)t/℃(kpa)00.61755263.401345213.7972610.66391273.607975314.4872220.71333283.825465415.2065030.76598294.054285515.9561040.82204304.294915616.7370750.88170314.547875717.5504560.94516324.813685818.3973471.01262335.092875919.2788481.08429345.386016020.1960891.16041355.693686121.15024，101.24120366.016456222.14251111.32690376.354966323.17409121.41778386.709836424.24625131.51409397.081716525.36024再計算空氣含溼量d，具體計算公式為：式中，p為大氣壓力；為相對溼度；算得：d1＝11.9g/kg，d2＝15.7g/kg溼空氣是由幹空氣和水蒸氣組成的混合物，溼空氣的比焓是相對於單位質量的幹空氣計算的：h＝1.005t+d(2501+1.86t)(5-3)確定區間1和區間2的分界線hd時，對應於空氣含溼量d1的露點溫度t1需要單獨進行計算；當t1在0--70℃範圍時對應的計算公式如下：t1＝-35.957-1.8726lnpv+1.1689(lnpv)2(5-4)根據式(5-1)計算，可知p1點(25℃/60％)對應的ps為3205pa，由帶入求得：t1＝16.7℃求得：hd＝46.9kj/kg,h1＝55.4kj/kg,h2＝67.2kj/kg。如圖6所示，圖中，橫坐標為溫度t(℃)，縱坐標為空氣含溼量d(g/kg)，斜線為等焓線h(kj/kg)，弧線為等溼度線(％)。如圖中標註的p1點和p2點，為車間噴房空調要求的溫溼度界限點，根據噴塗工藝控制要求，空調溫度控制範圍為26±1℃，溼度控制範圍為65±5％，故設置p1為25℃/60％，p2為27℃/70％；如圖7所示，由p1和p2對應的等溫線及等溼線組成的區間8，即為目標控制區間，之後根據p1、p2點的焓值和含溼值做等焓線h1、h2、hd，等含溼線d1、d2，將焓溼圖分為8個分區。通過採集空調進風口溫溼度數值，換算對應參數，分配對應的控制區域進行pid控制。優選地，結合上述方案，在s3步驟中將塗裝車間焓溼圖劃分成八個分區，並針對每個分區的環境狀況由塗裝車間環境調控系統中的噴淋段、冷水段、加熱段或供風單元進行調控；其中，噴淋由噴淋閥調控；供風由鼓風機調控；加熱由加熱單元調控；通過採用用焓值分析的方法，根據設定的溫溼度控制目標將環境狀態焓溼圖分為八個區，既實現了控制分區與控制目標動態關聯，又涵蓋了全部環境溫溼度條件；在通過多模型控制器切換技術，使車間空氣調節系統能夠根據進風口的溫溼度，實時判斷環境狀態，自動適應環境變化；不同的閥門控制組合和調節策略，細化了溫溼度的調節過程和控制策略，簡化了控制對象，使控制更平穩、節能、高效其中；八個分區具體區分條件和控制模型如下：第一分區為：焓值h＜46.9kj/kg,含溼量d＜11.9g/kg，當塗裝車間焓溼圖的分區處於第一分區條件下，塗裝車間環境調控系統加熱段和噴淋段進行工作；如圖6、圖7所示，第一分區中，是焓值低於hd的區域，而目標區域八的焓值區間是h1到h2，所以需要通過加熱單元，增加第一分區新風空氣的焓值，同時，該區域的含溼量低於d1，需要通過噴淋單元，增加新風空氣的含水量。因此，選擇按照設定的目標溫溼度，26℃/65％，使用加熱閥調節溫度，噴淋閥調節溼度。第二分區為：46.9kj/kg＜焓值h＜55.4kj/kg,d＜11.9g/kg；當塗裝車間焓溼圖的分區處於第而分區條件下，塗裝車間環境調控系統加熱段和噴淋段進行工作；第二分區為焓值低於hd，含溼量低於d1的區域，但區別於第一分區，該區域的焓值與目標區域的焓值區間比較接近，所以在選擇該區域加熱單元pid控制參數時，需充分考慮這一點，將比例參數調小，是整個控制過程平穩接近目前焓值區；同時需要使用噴淋單元，對該區域新風控制進行噴淋加溼，增加空氣中的含水量；第三分區為：55.4kj/kg＜焓值h＜67.2kj/kg,t＞27c,當塗裝車間焓溼圖的分區處於第三分區條件下，塗裝車間環境調控系統噴淋段進行工作；在目標焓值h1到h2的區域空間，含溼量低於d1的區域，對於該區域的特點，就不再需要加熱單元對焓值的改變，按照目標溼度，對噴淋閥進行調溼控制，溫度會自動耦合到目標區間；第四分區為：11.9g/kg＜含溼量d＜15.7g/kg,t＜25c,當塗裝車間焓溼圖的分區處於第四分區條件下，塗裝車間環境調控系統加熱段進行工作；在目標含溼量d1到d2的區域，對於該區域，新風溼空氣的含水量已經滿足目標要求，所以對於該區域的控制模型，只需選取加熱單元，按照目標溫度，通過加熱閥調節溫度，溼度會自動耦合到目標區間；第五分區為：焓值h＞67.2kj/kg,d＞11.9g/kg；當塗裝車間焓溼圖的分區處於第五分區條件下，塗裝車間環境調控系統加熱段和冷水段進行工作；第五分區焓值大於目標焓值h1到h2的區域空間，同時含溼量大於d1，所以不能使用噴淋單元。對於該區域的控制模型選擇，採用加熱閥調節溫度，冷水閥調節溼度的控制方式；第六分區為：焓值h＞67.2kj/kg,d＜11.9g/kg；當塗裝車間焓溼圖的分區處於第六分區條件下，塗裝車間環境調控系統冷水段和噴淋段進行工作；第六分區焓值大於h2，含溼量小於d1的區域，需要噴淋段增加新風空氣的含水量，同時需要冷水單元減低焓值。對於該區域的控制模型，採用冷水閥調節溫度，噴淋閥調節溼度的方式；第七分區為：焓值h＞67.2kj/kg,d＞15.7g/kg；當塗裝車間焓溼圖的分區處於第七分區條件下，塗裝車間環境調控系統加熱段和冷水段進行工作；第七分區焓值在目標焓值h1到h2的區域空間，含溼量高於d2的區域，需要使用冷水單元降低新風空氣的含水量，同時需要加熱單元平衡冷水段對焓值的影響。因此，採用加熱閥調節溫度，冷水閥調節溼度的控制模型；第八分區為：25c＜t＜27c，當塗裝車間焓溼圖的分區處於第八分區條件下，塗裝車間環境調控系統直接供風單元工作。以上各個分區的控制模型圖表2所示：表2控制模型組合策略優選地，結合上述方案，本實施例中，溫度t及所述溼度為通過採集塗裝車間空調進風口溫度和溼度數值，換算成塗裝車間的焓值h和含溼量d，並分配對應的控制區域進行pid控制，來實現對加熱段、冷水段、噴淋段的使能控制及控制策略，從而實現空調系統具體由哪部分執行單元完成溫溼度控制，最後配合各執行單元的pid控制程序塊，以達到既定的控制預期。優選地，結合上述方案，在s4步驟中針對塗裝車間焓溼圖的各個分區的環境狀況進行調控包括調溫、調溼及供風；調溫包括採用加熱單元進行加熱和噴灑冷水冷卻；調溼包括噴淋和冷水調溼等。相應地，結合上述方案，如圖1至圖5所示，本發明還提供一種塗裝車間溫溼度解耦分區控制系統，包括進風段1、初效段2、風機段3、消聲段4、中效段5以及出風段6；其中，進風段1、初效段2、風機段3、消聲段4、中效段5以及出風段6依次連接，並且各個功能段均設有溫度傳感器和溼度傳感器；採用上述控制系統直接為車間提供新鮮空氣，由配套開啟的送風機和排風機組成，具有複雜程序控制自動連鎖啟停功能；噴漆室是噴塗車間室之一，通常是非標設備，是指裝備有塗裝機具的、進行塗裝作業的房間；噴漆室的基本任務是抽風排掉噴塗過程產生的漆霧和溶劑等；噴漆室必備的功能是按照所用塗料的噴塗工藝要求的等級，創造一種不受室外氣候條件影響的工作環境，使噴塗作業區內的溫度和溼度一年四季保持在工藝要求的範圍內，保證噴塗質量穩定；因為要維持冬季溫度為25±1℃、相對溼度為65±5％，夏季溫度為28±1℃、相對溼度65±5％的穩定噴塗工作環境；為支持生產工作區空氣調節系統風機工作的其他工藝系統有熱水站系統、中央製冷站系統。優選地，結合上述方案，如圖2所示，本發明提供一種塗裝車間溫溼度解耦分區控制系統還包括第一加熱段8和表冷段7；加熱段8設置於初效段2和表冷段7之間；表冷段7設置於風機段3和加熱段8之間。優選地，結合上述方案，如圖3所示，本發明提供一種塗裝車間溫溼度解耦分區控制系統還包括加溼段9和表冷段7；加熱段包括第一加熱段8和第二加熱段13；第一加熱段8設置於初效段2和表冷段7之間；表冷段7設置於風機段3和第一加熱段8之間；加溼段9設置於第二加熱段13和表冷段7之間；第二加熱段13設置於風機段3和加溼段9之間。優選地，結合上述方案，如圖4所示，本發明提供一種塗裝車間溫溼度解耦分區控制系統還包括排風裝置11和排風煙囪12；出風段6通過彎管與塗裝車間10連通；排風裝置11一端獨立與塗裝車間10連通，其另一端與排風煙囪12連通；塗裝車間噴漆室系統設備由噴房室體、噴房空調送排風系統、文丘裡漆霧捕捉系統和漆渣處理系統組成，而空調送排風系統結構則屬於上供風加下排風的大型噴漆室組合形式。被塗物件由滑橇輸送鏈牽引自動經過位於車間二樓的噴漆室，位於三樓的送風設備則為噴房提供經過除塵調溫調溼的新鮮空氣，在與一樓的排風設備構成的設備系統中，創造噴漆室內正風壓實現垂直向下0.4m/s的風速的工作環境。噴漆室的漆霧在風向帶動下垂直沉降進入文丘裡漆霧捕捉系統，經過水循環系統進一步被漆渣處理系統過濾和分離噴房空調送風設備必須能夠按照生產工藝的要求，具備對送入噴漆室的空氣進行過濾、加熱、冷卻和加溼的功能。優選地，結合上述方案，本發明提供一種塗裝車間溫溼度解耦分區控制系統中的風機段還包括供風單元；供風單元中的溫度和溼度調節，共有三個獨立的功能單元控制系統；第一：加熱，通過熱水控制系統或帶次級燃燒器的加熱控制系統調節溫度；加熱控制系統對熱水系統或燃燒器上的供風進行加熱；該控制匹配單元將實際設定值t'提供給加熱控制系統；只要控制匹配單元激活，加熱控制系統也隨之激活；第二：冷卻，通過冷水控制系統調節溫度和溼度；冷卻控制系統通過冷卻單元對供風進行冷卻和除溼；如果要求除溼，必需對冷卻單元進行相應的布置；控制匹配單元將冷卻單元的設定值t'cool提供給冷卻控制系統；只要控制匹配單元激活，冷卻控制系統也隨之激活；第三：增溼，通過溼度噴淋控制系統調節溼度；增溼控制系統用噴淋增溼器對供風進行增溼；數值用相對溼度(％)表示；控制匹配單元為增溼控制系統提供實際設定值h'；只要控制匹配單元激活，增溼控制系統也隨之激活。採用以上技術方案，通過次採用焓值分析，設定的溫溼度控制目標將環境狀態焓溼圖分為多個分區，既實現控制分區與控制目標動態關聯，又涵蓋了全部環境溫溼度條件；各個分區採用多模型控制器切換技術，使車間空調調節系統能夠根據進風口的溫溼度，實時判斷環境狀態，自動適應環境變化；不同的閥門控制組合和調節策略，細化溫溼度的調節過程和控制策略，簡化控制對象，使控制更平穩、節能、高效。通過採用本發明提供的控制方法可以根據新風參數，提前做出判斷，通過超前控制，解決溫溼度空調常規控制的滯後現象，減小系統超調，規避溫溼度耦合波動問題本。以上所述，僅為本發明的較佳實施例，並非對本發明做任何形式上的限制。任何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本發明技術方案範圍情況下，都可利用上述所述技術內容對本發明技術方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術對以上實施例所做的任何改動修改、等同變化及修飾，均屬於本技術方案的保護範圍。當前第1頁12