[發明專利]一種測量與控制露點溫度的裝置及其實現方法有效
| 申請號： | 201610041926.4 | 申請日： | 2016-01-21 |
| 公開（公告）號： | CN105651811B | 公開（公告）日： | 2019-01-18 |
| 發明（設計）人： | 吳颯;張倩;葉建華;陳亮 | 申請（專利權）人： | 北京航空航天大學 |
| 主分類號： | G01N25/66 | 分類號： | G01N25/66;G05D22/02 |
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| 地址： | 100191*** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 測量 控制 露點 溫度 裝置 及其 實現 方法 | ||
1.一種測量與控制露點溫度的實現方法，其特征在于：其借助一種測量與控制露點溫度的裝置來實現，其包括測量露點溫度的方法和以露點溫度為控制目標的實現方法；
所述測量與控制露點溫度的裝置，包括主控制器、傳感器模塊、觸摸屏、加濕模塊、制冷控制電路、壓縮機和加熱器及其控制電路；
所述傳感器模塊包括溫濕度傳感器和A/D轉換器；所述溫濕度傳感器經A/D轉換器接到主控制器模擬量擴展端口；所述觸摸屏通過通訊端口與主控制器雙向連接；
所述主控制器的第一輸出端接所述加濕模塊的輸入端，所述主控制器的第二輸出端經制冷控制電路接壓縮機，所述主控制器的第三輸出端接加熱器及控制電路；
所述主控制器為西門子公司的PLC226；所述溫濕度傳感器為由兩支規格相同的Pt100熱電阻組成的干濕球溫度計；所述A/D轉換器為西門子公司的模擬量擴展模塊EM223；
所述加濕模塊采用淺水盤加濕法，其包括加熱絲及控制電路；所述加熱絲及控制電路由固態繼電器SSR2和加熱絲組EH2組成；所述加熱絲組EH2與固態繼電器SSR2的負載端串聯后接在電源與地之間；所述固態繼電器SSR2的控制端接所述主控制器PLC226的輸出口Q0.1；
所述制冷控制電路由繼電器K、電磁閥YV3、電磁閥YV4.1組成；所述繼電器K接主控制器PLC226的輸出口Q0.2；所述繼電器K的常開觸點K-1與制冷電磁閥YV4.1串聯后接在電源與地之間；所述繼電器K的常閉觸點K-2與液旁電磁閥YV3串聯后接在電源與地之間；所述制冷電磁閥YV3、液旁電磁閥YV4.1分別經各自管路接壓縮機相應端口；
所述加熱器及其控制電路由加熱絲組EH1與固態繼電器SSR1組成，所述加熱絲組EH1與固態繼電器SSR1的負載端串聯后接在電源與地之間；所述固態繼電器SSR1的控制端接所述主控制器PLC226的輸出口Q0.0；
所述觸摸屏的型號為西門子公司的SmartIE1000；
所述測量露點溫度的方法包括以下步驟：
(1)采集步驟：
利用所述干濕球溫度計采集到干球溫度T1和濕球溫度T2；
(2)計算露點溫度步驟：
a.計算純水平面的飽和水汽壓：利用下述公式(1)計算出濕球溫度T2對應的純水平面的飽和水汽壓ew，
ew＝ewsexp[13.3185×(1-Ts/T)-1.9760×(1-Ts/T)2-0.6445×(1-Ts/T)3-0.1299×(1-Ts/T)4] (1)
其中，T為熱力學溫度，單位為開爾文，符號為K，其數值與攝氏溫度關系如關系式T＝t+273.15，t為攝氏溫度，單位為攝氏度，符號為℃；
ew為濕球溫度T2所對應的純水平面的飽和水汽壓，單位為百帕，符號為hPa；
Ts為沸點溫度，為常數373.15K；
ews為沸點溫度下的飽和水汽壓，常數1013.25hPa；
b.計算當前環境水汽壓：利用如下述公式(2)計算當前環境水汽壓，
e＝ew-AP(T1-T2) (2)
其中，e為當前環境空間的水汽壓，單位為百帕，符號為hPa；
ew為濕球溫度T2所對應的純水平面的飽和水汽壓，單位為百帕，符號為hPa；
A為濕度系數；
P為當前大氣壓力，單位為百帕，符號為hPa；
T1、T2分別為干球溫度、濕球溫度，單位為攝氏度，符號為℃；
c.計算露點溫度：利用下述公式(3)計算出露點溫度Td，
Td＝n0+n1ln(e)+n2[ln(e)]2+n3[ln(e)]3+n4[ln(e)]4+n5[ln(e)]5+n6[ln(e)]6 (3)
其中，e為步驟(b)中計算得到的當前環境水汽壓，單位為百帕，符號為hPa；
Td為計算所得當前露點溫度，單位為攝氏度，符號為℃；
n0～n6為多項式系數，n0＝-2.259529963×101，n1＝1.133418988×101，n2＝5.756940348×10-1，n3＝3.025080051×10-2，n4＝1.778276954×10-3，n5＝7.443287646×10-5，n6＝1.129170314×10-5；
(3)計算露點溫度的誤差：
利用測量露點溫度的方法，每隔固定的采樣時間Ts測量一次露點溫度，并將測量所得露點溫度值與露點溫度設定值做代數差，得出露點溫度誤差，見下述公式(4)：
eTd＝SPTd-PVTd (4)
其中，eTd為露點溫度誤差，單位為攝氏度，符號為℃；
SPTd為露點溫度設定值，單位為攝氏度，符號為℃；
PVTd為測量露點溫度值，單位為攝氏度，符號為℃；
采樣時間Ts的單位為秒，符號為s；
(4)計算PI控制器的輸出：
以步驟(3)中得出的露點溫度誤差，建立PI控制器見下述公式(5)，并計算出輸出，
u＝kp*eTd+ki*eTd (5)
其中，u為PI控制器的輸出值，并限定在0～1.0之間；
kp為比例系數，ki為積分系數；
(5)計算濕度執行機構動作時間：
設定濕度執行機構的執行周期為T，利用下述公式計算出每個執行周期內高電平時間TH與低電平時間TL：
TH＝T*u (6)
TL＝T-TH (7)
將得出的每個執行周期內高電平時間TH與低電平時間TL分別輸入到所述主控制器PLC226的輸出口Q0.1來控制加熱絲及控制電路中固態繼電器SSR2的通斷。
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