[發明專利]一種低壓相平衡實驗裝置的壓力控制系統及壓力控制方法

有效

• 申請號: 201810670908.1
• 申請日: 2018-06-26
• 公開（公告）號: CN109032199B
• 公開（公告）日: 2021-12-21
• 發明（設計）人: 李進龍;李佳書
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: G05D16/20
• 分類號: G05D16/20
• 代理公司: 常州市英諾創信專利代理事務所(普通合伙) 32258
• 代理人: 王美華

本發明提供的一種低壓相平衡實驗裝置的壓力控制系統及壓力控制方法，對實驗系統和壓力緩沖系統的壓力進行分別控制，避免壓力控制系統頻繁動作引起實驗系統壓力的波動，使實驗系統工作壓力更為穩定，同時由于壓力緩沖系統的存在和壓力可調，本發明提供的壓力控制系統與實驗系統結合實現不同水平壓力汽液相平衡實驗測量的連續操作。

技術領域

本發明涉及石油、化學、冶金工業領域的實驗數據測試領域，尤其涉及一種低壓相平衡實驗裝置的壓力控制系統及壓力控制方法。

背景技術

流體相平衡性質是工業過程的設計、操作、控制和優化不可或缺的基礎物性，它決定著工藝過程模擬計算的正確性和精度，如在分離塔的計算中，精餾塔的理論板數、操作回流比等重要參數都和相平衡性質息息相關，而且精餾、萃取、吸收、浸取都是工業過程的基本單元操作，對其任何的研究均要基于相應系統的相平衡物性。

流體相平衡性質可以通過理論的熱力學方法獲得，如經驗關聯、活度系數、狀態方程等方法。隨著計算化學技術的進步，也已開發了相平衡性質的預測模型，如COSMO-RS、COSMO-SAC等。然而，雖然模型方法可以獲得流體相平衡性質，但是其必須基于實驗數據，否則就無法知曉模型方法是否正確，且很多模型方法中特征參數均通過回歸實驗數據獲得，因此通過實驗方法測量不同條件下真實的相平衡數據至關重要。

對流體相平衡性質的測量，根據不同實驗方法或獲得的數據類型，可將其分為靜態法、循環方法或等溫、等壓平衡法等。流體相平衡發展至今，文獻中已經公開了海量的實驗數據，包括低壓、常壓和高壓數據，尤其以常壓數據最為廣泛。對于低壓系統(即實驗系統內部壓力低于大氣壓力)，則必須考慮如何恒定壓力、如何采集樣品、如何減小外界的擾動等問題，而穩定的控制系統壓力則成為低壓系統開發最首要問題，因為在相平衡中，平衡系統的壓力和溫度相互制約，壓力的微小波動必然引起溫度的波動，從而直接影響流體相平衡實驗系統的穩定性和數據測量的準確性。為了能夠通過實驗方法獲得準確的流體相平衡數據，尤其是汽液相平衡數據，需要對應實驗裝置設計有效的壓力控制系統和壓力控制方法。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：為了克服現有技術之不足，本發明提供一種可提供穩定的壓力源，提高實驗和工業過程運行的穩定性和實驗測量結果的準確性的一種低壓相平衡實驗裝置的壓力控制系統及壓力控制方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種低壓相平衡實驗裝置的壓力控制系統，用于調節控制實驗系統的壓力，所述實驗系統頂部并聯有測壓口和實驗系統出口，包括壓力測量系統、壓力緩沖系統和壓力調節系統；所述壓力緩沖系統包括穩壓緩沖罐、真空組件、增壓組件和放空組件，所述的穩壓緩沖罐與實驗系統出口經第一電磁閥和第二節流調節閥連接，所述的真空組件包括依次連接在穩壓緩沖罐上對穩壓緩沖罐內部進行降壓的第一節流調節閥、第二電磁閥和真空泵，所述的穩壓緩沖罐與第二電磁閥之間連接有與第一節流調節閥并聯的閥門；所述的增壓組件包括對穩壓緩沖罐內部進行補壓的依次連接的壓力源、減壓閥、第三電磁閥和第三節流調節閥，穩壓緩沖罐連接在第三節流調節閥后；所述的放空組件包括連接在穩壓緩沖罐頂部的放空口；所述的壓力測量系統包括分別連接在測壓口上和穩壓緩沖罐上的壓力傳感器，所述壓力傳感器與壓力調節系統連接；所述的壓力調節系統包括電源、控制器、繼電器和無線網絡控制模塊，所述電源與繼電器線路連接，所述第一節流調節閥、第二節流調節閥、第三節流調節閥分別對應連接有繼電器并由繼電器控制開關；所述的控制器通過無線網絡控制模塊無線連接并控制壓力測量系統和壓力緩沖系統。

壓力測量系統還包括數模轉換塊和壓力數顯表，所述壓力傳感器后依次連接有數模轉換塊和壓力數顯表，所述壓力傳感器檢測的電流信號經數模轉換塊轉換為數值信號并經壓力數顯表與壓力調節系統連接。

壓力傳感器測量范圍為絕壓0kPa至100kPa。

穩壓緩沖罐與實驗系統主體容積之比范圍為5:1至10:1。

真空泵極限壓力小于等于10^-3Pa。