[发明专利]多级串联液体温度控制装置

说明书

技术领域

本发明专利属于温度调节与控制，具体涉及到液体温度调节与控制装置的组成及控制方法，以及这种温度调节与控制在生产、检验、试验、环境控制中的应用。

背景技术

液体温度控制主要用于生产、检验、试验、环境控制等方面的冷却与加热，这些冷却与加热有时工作在相对稳定的负荷状态下，有时工作在变化的负荷状态下。由于传感器的时滞、执行部件的响应时间以及能量输出装置的惰性，导致目前的液体温度控制装置的控制精度只能达到±0.5℃的精度。

多级串联液体温度控制装置利用串联响应作用，通过趋势分析及实时自适应控制，降低传感器的时滞、缩短执行部件的响应时间，抵消能量输出装置的惰性，从而使液体温度控制精度达到±0.05℃以上精度。

发明内容

本发明专利的目的是提供一种时滞小、响应快、惰性低的液体温度控制装置，从而使液体温度控制精度达到±0.05℃以上精度。

本发明的第一个目的是提供一种降低传感器时滞的液体温度控制装置与控制方法。时滞是所有传感器固有的物理特性，无论怎样提高传感器的灵敏度，时滞都是存在的。传感器的时滞与其自身的物理特性有关，还与检测环境、被检测物质的物理特性有关。

目前降低温度传感器的时滞的方法有减小传感器的热容量、增大传感器与检测物的接触面积、增大传感器与检测物的传热效率等。本发明在以上方法的基础上增加了改变检测物热容量的方法。当物体的温差一定时，物体的载热能力与物体的热容量成正比；当物体的载热能力一定时，物体的温差与物体的热容量成反比。物体的热容量与物体的重量及比热容成正比。当被检测的物体改变了、物体的重量也被改变了，物体的温差也就改变了。

由于生产、检验、试验、环境控制等方面的特定工艺要求决定了传热物质、物质的重量以及传热物质的流动特性，多级串联液体温度控制装置从物理上隔离了换热物质，为改变换热物质、换热物质的物理特性以及换热物质的流动特性提供了可能。

本发明的第二个目的是提供一种缩短执行部件响应时间的液体温度控制装置与控制方法。响应时间是所有执行部件固有的物理特性。

执行器的响应时间是相对稳定的，当采用N个执行部件组合控制同一个物理量时，其综合理论响应时间是单个执行部件的N分之一。

本发明的第三个目的是提供一种抵消能量输出装置惰性的液体温度控制装置与控制方法。惰性是所有能量输出装置固有的物理特性。本发明的能量输出装置惰性曲线通过初始化的自适应学习过程获得，本装置终级采用预置偏差调节模式，其它各级采用正偏差欠调串联模式，通过趋势分析，在终级使用能量输出装置的惰性抵消控制，其它各级使用能量输出装置的惰性衰减控制。

附图说明

说明书附图为一个三级串联液体温度控制装置系统流程图。

图中1一次侧供液管，2为阀门，3为柔性连接，4为电动调节阀，5为换热器，6为一次侧旁通管，7为一次侧回液管，8为二次侧负载回液管，9为二次侧液温调节回液管，10为二次侧补液阀，11为过滤器，12为循环泵，13为单向阀，14为二次侧排气阀，15为二次侧膨胀罐，16为二次侧液温调节供液管，17为二次侧负载供液管，18为控制板，19为一次侧供液温度传感器，20为电动调节阀执行部件，21为二次侧压力传感器，22为二次侧供液温度传感器，23为二次液体流量传感器，24为二次侧回液温度传感器。

具体实施方式

多级串联液体温度控制装置主要由换热器、电动调节阀、循环泵、管道、阀门、补液阀、排气阀、膨胀罐、连接件、传感器、控制板及控制软件等组成。

多级串联液体温度控制装置可采取二级控制；当控制精度要求提高，二级稳定不能满足需求时，也可根据控制精度要求采取三级甚至多级控制。串联各级换热物质、流量、流速、换热物质容量根据具体工艺需求选择设定。换热器可采用板式、套管式、壳管式、容积式换热器。电动调节阀可采用定频驱动、变频驱动、步进驱动的分流式、合流式三通阀，也可采用二通调节阀，但需增加压差控制旁通装置。循环泵可采用定频驱动、变频驱动。补液阀可采用电控、压力控制、手动阀。

相邻两级间通过换热器隔离换热，通过控制电动调节阀的开度改变换热器一次侧液体流量，控制二次侧供液温度。

一次侧液体经供液管1、阀门与柔性连接进入电动调节阀4，图示电动调节阀为三通分流阀，进入阀体的液体经调节分流，一部分直接旁通到回液管7，另一部分进入换热器5与二次侧液体换热；二次侧回液经过过滤器11过滤后进入循环泵12，循环泵加压后的液体经过单向阀13后进入换热器5，换热后供给负载或下一级温度控制装置。