[發(fā)明專利]壓縮空氣系統(tǒng)穩(wěn)壓控制裝置及穩(wěn)壓控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410557681.1
• 申請日: 2014-10-20
• 公開（公告）號: CN104460727A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 顏蘇芊;秦莉;劉寧;鄧澤民;程艷
• 申請（專利權(quán)）人: 西安工程大學(xué)
• 主分類號: G05D16/20
• 分類號: G05D16/20
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所 61214
• 代理人: 羅笛

1.一種壓縮空氣系統(tǒng)穩(wěn)壓控制裝置，其特征在于，包括監(jiān)控主機(1)，監(jiān)控主機(1)上分別連接有信號采集單元(2)、壓力控制單元(3)，信號采集單元(2)和壓力控制單元(3)設(shè)置在壓縮空氣系統(tǒng)管網(wǎng)的干管與支管上，所述的信號采集單元(2)上還連接有顯示屏(4)。

2.如權(quán)利要求1所述的一種壓縮空氣系統(tǒng)穩(wěn)壓控制裝置，其特征在于，所述監(jiān)控主機(1)選用工業(yè)控制計算機，包括多個485通訊接口。

3.如權(quán)利要求1所述的一種壓縮空氣系統(tǒng)穩(wěn)壓控制裝置，其特征在于，所述信號采集單元(2)由氣體流量監(jiān)測模塊，氣體壓力監(jiān)測模塊，信號調(diào)理模塊及數(shù)據(jù)采集模塊組成，氣體流量監(jiān)測模塊、氣體壓力監(jiān)測模塊通過信號調(diào)理模塊與數(shù)據(jù)采集模塊相連。

4.如權(quán)利要求3所述的一種壓縮空氣系統(tǒng)穩(wěn)壓控制裝置，其特征在于，所述氣體流量監(jiān)測模塊包括氣體流量傳感器(5)，所述氣體壓力監(jiān)測模塊包括氣體壓力傳感器(6)，所述信號調(diào)理模塊包括依次連接的SCXI?1100調(diào)理卡(7)、RC濾波電路(8)，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括NI?PCI-6040采集卡(9)，SCXI?1100調(diào)理卡(7)與氣體流量傳感器(5)和氣體壓力傳感器(6)相連，RC濾波電路(8)和NI?PCI-6040采集卡(9)相連。

5.如權(quán)利要求1所述的一種壓縮空氣系統(tǒng)穩(wěn)壓控制裝置，其特征在于，所述壓力控制單元(2)包括依次相連的開度控制器(10)、執(zhí)行機構(gòu)(11)、電磁閥(12)，執(zhí)行機構(gòu)(11)和電磁閥(12)上還連接有開度檢測模塊(13)。

6.壓縮空氣系統(tǒng)穩(wěn)壓控制裝置的穩(wěn)壓控制方法，其特征在于，采用壓縮空氣系統(tǒng)穩(wěn)壓控制裝置，其結(jié)構(gòu)為，包括監(jiān)控主機(1)，監(jiān)控主機上分別連接有信號采集單元(2)、壓力控制單元(3)，信號采集單元(2)和壓力控制單元(3)設(shè)置在壓縮空氣系統(tǒng)管網(wǎng)的干管與支管上，所述的信號采集單元(2)上還連接有顯示屏(4)；監(jiān)控主機(1)選用工業(yè)控制計算機，包括多個485通訊接口；信號采集單元(2)包括氣體流量傳感器(5)，氣體壓力傳感器(6)，SCXI?1100調(diào)理卡(7)、RC濾波電路(8)，NI?PCI-6040采集卡(9)，SCXI?1100調(diào)理卡(7)與氣體流量傳感器(5)和氣體壓力傳感器(6)相連，RC濾波電路(8)和NI?PCI-6040采集卡(9)相連；壓力控制單元(3)由開度控制器(10)、執(zhí)行機構(gòu)(11)電磁閥(12)和開度檢測模塊(13)組成，開度控制器(10)、執(zhí)行機構(gòu)(11)、電磁閥(12)依次相連，開度檢測模塊(13)分別與執(zhí)行機構(gòu)(11)和電磁閥(12)相連；

其穩(wěn)壓控制方法包括以下步驟：

步驟1：將壓縮空氣系統(tǒng)管路允許的壓力偏差范圍ΔP₁，管網(wǎng)中管路的管節(jié)面積F到輸入到監(jiān)控主機；

步驟2：采集數(shù)據(jù)：

由信號采集單元獲得壓縮空氣系統(tǒng)管路中實時氣體流量Q與氣體壓力P₁數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳送給監(jiān)控主機；壓力控制單元的開度檢測模塊采集壓縮空氣系統(tǒng)管路中實際工作狀態(tài)下的電磁閥開度C₁、調(diào)節(jié)閥阻力系數(shù)ξ，并將數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)控主機；

步驟3：監(jiān)控主機根據(jù)獲得的數(shù)據(jù)計算壓力偏差與電磁閥的開度調(diào)節(jié)偏差，具體步驟為：

3.1,計算實時所需電磁閥的開度C₂：

監(jiān)控主機根據(jù)信號采集單元傳送的數(shù)據(jù)，計算出壓縮空氣系統(tǒng)管路中實時所需的電磁閥的開度C₂，計算過程如下：

3.1.1,計算計算公式如下：ΔPZρ=ξv22,v=QF;]]>

其中ΔPz為壓力控制器局部阻力損失，ρ為壓縮空氣密度，v為壓縮空氣流速，ξ為調(diào)節(jié)閥阻力系數(shù)，F(xiàn)為所接管網(wǎng)中管路的管節(jié)面積；

3.1.2,計算實時所需電磁閥開度C₂，計算公式如下：

C2=QΔPzρ;]]>

3.2,計算壓力偏差：

3.2.1,監(jiān)控主機計算實際電磁閥開度對應(yīng)的氣體壓力P₂，計算公式如下：

P2=ρ×(QC1)2;]]>

3.2.2,計算壓力偏差：監(jiān)控主機根據(jù)由信號采集單元獲得壓縮空氣系統(tǒng)管路中實時氣體壓力數(shù)據(jù)P₁與實際電磁閥開度對應(yīng)的氣體壓力數(shù)據(jù)P₂，計算出兩者的壓力偏差，計算公式如下：

ΔP＝P₁-P₂；

3.3,計算電磁閥的開度調(diào)節(jié)偏差：

監(jiān)控主機根據(jù)壓縮空氣系統(tǒng)管路中實時所需的電磁閥開度C₂與實際運行狀態(tài)下管路中電磁閥的開度C₁，計算出現(xiàn)場壓縮空氣系統(tǒng)管路中電磁閥的開度調(diào)節(jié)偏差，計算公式為：

ΔC＝C₂-C₁；

步驟4：監(jiān)控主機根據(jù)計算結(jié)果，發(fā)出命令調(diào)控電磁閥開度，使壓縮空氣系統(tǒng)管路內(nèi)壓力穩(wěn)定：

將計算出的壓力偏差ΔP與壓縮空氣系統(tǒng)管路允許的壓力偏差范圍ΔP₁進行比對，監(jiān)控主機對壓力控制單元發(fā)出信號調(diào)節(jié)電磁閥的開度。當(dāng)壓力偏差在壓縮空氣系統(tǒng)管路允許的壓力偏差范圍之內(nèi)時，無需調(diào)節(jié)電磁閥的開度；當(dāng)壓力偏差超出壓縮空氣系統(tǒng)管路允許的壓力調(diào)節(jié)偏差范圍且P₁>P₂時，根據(jù)計算出的電磁閥開度偏差ΔC將電磁閥開度調(diào)小至實時所需的電磁閥的開度C₂；當(dāng)壓力偏差超出壓縮空氣系統(tǒng)管路允許的電磁閥調(diào)節(jié)偏差范圍且P₁<P₂時，根據(jù)計算出的電磁閥開度偏差ΔC將電磁閥開度調(diào)大至實時所需的電磁閥的開度C₂。

7.如權(quán)利要求6所述的一種壓縮空氣系統(tǒng)穩(wěn)壓控制裝置的穩(wěn)壓控制方法，其特征在于，信號采集單元(2)和壓力控制單元(3)采用Modbus通信協(xié)議與監(jiān)控主機(1)通訊。