[发明专利]高精度自动加氧装置及自动加氧方法

权利要求书

1.一种高精度自动加氧装置，其特征在于：包括设置在氧气源出口管路上的减压阀(1)、显示减压阀出口压力的减压阀出口压力表(2)；减压阀出口压力表(2)后的管路分两路，一路设置在手动方式下的旁路手动截止阀(3)和手动计量阀(4)，从而确保手动加氧的正常运行；另一路设置在自动方式下的手动截止阀(5)，电动调节阀(6)和流量传感器(7)，电动调节阀(6)和流量传感器(7)连接控制系统PLC(15),控制系统PLC(15)连接控制系统触摸屏(16)，在自动运行的情况下，通过流量传感器(7)传送到控制系统PLC(15),控制系统PLC(15)调节电动调节阀(6)，保证了加氧量的实时采集和控制；手动计量阀(4)和电动调节阀(6)后的管路合并为一路管路，该管路上依次设置有加氧间稳压阀入口压力表(8)、加氧间稳压阀(9)、浮子流量计(10)、就地稳压阀入口压力表(11)、就地稳压阀(12)和加氧点就地压力表(13)，还包括设置在就地稳压阀(12)旁路上的就地旁路截止阀(14)；通过调节加氧间稳压阀(9)，在加氧间稳压阀入口压力表(8)上显示此时压力，从而确定电动调节阀(6)和手动计量阀(4)前后的压差，保证了加氧量的可控范围；浮子流量计(10)显示了此时加氧量；就地稳压阀(12)保证了从加氧间至加氧点管道之间的压差，减小了在负荷波动时，此段管道之间的压力变化，就地稳压阀入口压力表(11)，显示了就地稳压阀入口压力，方便调试使用；就地旁路截止阀(14)，设置在就地稳压阀(12)的旁路上，方便稳压阀的检修和更换；加氧点就地压力表(13)显示此时就地加氧点的压力。

2.根据权利要求1所述高精度自动加氧装置，其特征在于：所述流量传感器(7)的量程为2L/min，确保加氧量控制更为精确。

3.根据权利要求1所述高精度自动加氧装置，其特征在于：所述加氧间稳压阀(9)和就地稳压阀(12)均使用耐压在8-10Mpa,且压差调控范围保证在0.3-0.8Mpa，保证了流量传感器(7)的正常工作范围。

4.权利要求1至3任一项所述高精度自动加氧装置的自动加氧方法，其特征在于：通过加氧间稳压阀(9)和就地稳压阀(12)的双重稳压，为电动调节阀(6)提供了良好的可控范围，控制系统PLC(15)对电动调节阀(6)使用前馈+串级PID的控制方法，控制给水溶氧；

具体方法如下：通过控制系统触摸屏(16)设定此时需要控制溶氧的值即设定值，之后将实时给水溶氧信号和给水流量传递给控制系统PLC(15)，对其进行外环PID控制，PID控制公式如式1所示，公式1中u_p(t)是PID运算出此时所需加氧的控制量，e(t)是此时给水溶氧采样值与设定值之间的误差值，k_p是比例系数，T_I是积分时间常数，T_D是微分时间常数；

外环PID控制即将实时给水溶氧信号和溶氧的设定值进行差值运算，将此时的误差值带入公式1中，得出此时PID运算出的加氧控制量，同时为了提高在负荷变化时加氧的快速性，使用给水流量信号作为外环PID的前馈信号，使用公式2进行前馈信号运算，公式2中u(t)是前馈运算出此时加氧的控制量，u_p(t)是PID运算出此时所需加氧的控制量，k_a是前馈系数，A(t)是前馈信号；

u(t)＝u_p(t)+k_aA(t) 公式2

通过公式2计算出此时所需的加氧量，之后通过流量传感器(7)，将此时实时的加氧量信号传递给控制系统PLC(15)，将此时的实时加氧量信号和与外环PID+前馈运算出来所需的加氧量进行差值运算，代入公式1中，使用内环PID去控制电动调节阀(6)，得到期望的实际加氧量，从而保证了给水溶氧的稳定性。