[发明专利]一种基于PE电熔管件电熔温度特性优化的温控实现方法在审
申请号: | 202110283441.7 | 申请日: | 2021-03-16 |
公开(公告)号: | CN113075944A | 公开(公告)日: | 2021-07-06 |
发明(设计)人: | 杨其华;刘钢海;虞文超;章玉 | 申请(专利权)人: | 中国计量大学 |
主分类号: | G05D23/30 | 分类号: | G05D23/30;G06F30/23 |
代理公司: | 杭州永曙知识产权代理事务所(特殊普通合伙) 33280 | 代理人: | 商旭东 |
地址: | 310018 浙江省杭*** | 国省代码: | 浙江;33 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 基于 pe 电熔管件电熔 温度 特性 优化 温控 实现 方法 | ||
1.一种基于PE电熔管件电熔温度特性优化的温控实现方法,其特征在于,包括:
步骤1,基于仿真分析的PE电熔管件电熔温度特性优化,该步骤基于有限元仿真的热分析,通过调整模拟电源输出参数,优化PE电熔管件电熔温度特性,具体包括:
步骤1-1,建立目标PE电熔管件的仿真模型;
步骤1-2,在不同的电源输出参数下对仿真模型进行恒参仿真,选取仿真结果中最优的一种,将其电熔温度特性作为电熔温度特性优化的基础进行下一步;
步骤1-3,电熔温度特性分时段优化仿真:将整个熔接过程分为三个阶段,第一阶段以步骤1-2中最优的电熔温度特性对应的电源输出参数值作为基础电源输出参数值,加上预设的初始上调参数值作为第一阶段电源输出参数值,开始仿真过程;当分界面达到设定上限温度,则下调电源输出参数值至基础电源输出参数值,此时从此次下调开始进入第二阶段,在第二阶段中,设定的电源输出参数调节规则,在条件达成时调节一次电源输出参数,使分界面温度在设定范围内波动;当目标熔融区的边界达到目标温度时,仿真过程进入第三阶段,停止电源输出,直到焊接分界面下降到目标温度,优化仿真过程结束,由此得到优化后的电熔温度特性;在整个熔接过程中,每调节一次电源输出参数值,熔接过程进入一个新的时段;
步骤2,基于电源输出参数调整的电熔过程温度控制的实现,包括:
步骤2-1,将步骤1优化的电熔温度特性所对应的,电源输出参数分时段调整规则,作为电熔电源的输出参数的控制规则;
步骤2-2,基于环境温度的温控方法优化:在电熔过程开始之前,检测环境温度,将根据公式(t=a*t0)计算获得用于电源输出参数优化的环境温度优化参数,并根据该环境温度优化参数,优化电源输出参数分时段调整规则中每一个电源输出参数;
步骤2-3,基于电阻值监测的温控方法优化:在电熔过程中,监测电阻丝的阻值,根据阻值按公式T=(R/R0-1)/a+T0计算电阻丝实时温度,当电阻丝实时温度偏离优化的温度特性曲线,实时调整电熔电源的输出参数。
2.根据权利要求1所述的温控实现方法,其特征在于,第二阶段设定的电源输出参数调节规则为:当分界面达到设定下限温度则按一个预设的上调幅度上调电源输出参数值,当分界面达到设定上限温度则按一个预设的下调幅度下调电源输出参数值。
3.根据权利要求2所述的温控实现方法,其特征在于,第二阶段设定的电源输出参数调节规则预设的幅度中,预设的上调幅度为基础电源输出参数值的10%,预设的下调幅度为基础电源输出参数值的10%;分界面温度的设定范围:上限温度为230度,下限温度为190度。
4.根据权利要求1所述的温控实现方法,其特征在于,所述步骤1-3中,第一阶段所述初始上调参数值为:基础电源输出参数值的50%。
5.根据权利要求1所述的温控实现方法,其特征在于,所述电熔电源为输出电压可调的电源,所述电源输出参数是指电熔电源的输出电压。
6.根据权利要求1所述的温控实现方法,其特征在于,所述步骤1-1具体包括:
步骤1-1-1,针对不同型号的管件,依据PE电熔管件内外管的壁厚,内外管的直径、电阻丝直径、电阻丝线距和圈数,通过三维建模软件建立三维模型;
步骤1-1-2,采用有限元前处理器软件,对步骤1-1-1所建立的三维模型进行网格化处理,电阻丝周围网格较密,向外逐渐变疏,以此来建立网格化模型;
步骤1-1-3采用非线性有限元仿真软件,对步骤1-1-2所建立的网格化模型添加参数,包括电阻丝的材质、热导率、温度系数、质量密度,管件的材质、热导率、质量密度等参数完善模型,并且通过施加边界条件建立仿真模型;而后采用现有的经验值作为模拟电源的输出参数,通过非线性有限元仿真软件进行热力学仿真;选取模型网格节点,获取仿真得到的温度特性;再通过在管壁上打孔,将热电偶插入对应位置,以获取实际温度特性;将仿真结果与实测值对比,分析验证模型的可靠性,从而完成仿真模型的建立。
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