压力温度调节系统及控制方法

技术领域

本发明属于工业或生活的集中或分散供热的压力容器设备技术领域，具体涉及一种压力温度调节系统及控制方法。

背景技术

现有减温减压装置多级调节时，一般采用单台压力控制阀+多级减压孔板的结构来对压力进行调节；温度的调节采用节流阀/节流装置+流量控制阀的结构来控制；控制系统为单点控制；同时系统工艺参数监测点少。现有减温减压装置存在以下缺陷：

1、单台压力控制阀来调节压力，压力的调节范围受限制，调节精度较差；而压力控制阀+多级减压孔板的减压结构，只适用于压力参数稳定，运行参数偏差较小的系统。当系统参数变化较大时，减压孔板的固定减压作用不能保证，压力的调节仅靠压力控制阀无法满足运行要求；

2、温度调节仅依靠单台流量控制阀的调节来保证，存在调节精度低，调节效果差的风险；

3、控制系统为单点控制，控制过程不连贯，自动化程度低，调节效果差；

4、系统工艺参数监测点少，反馈的信息不够准确，且反馈滞后。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种压力温度调节系统及控制方法。

本发明采用的技术方案是：一种压力温度调节系统，包括介质管路，设于所述介质管路输入端的进口、输出端的排放口，依次设于介质管路上的减温混合室、缓冲器、消音器，设于所述缓冲器与消音器之间的试验件；所述减温混合室连接有减温水输入管路系统；还包括

多位监测系统，用于监测介质管路中流量、压力、温度大小的信号；

控制器，用于根据介质管路中流量、压力、温度大小的信号调节流量控制阀、温度控制阀、多个压力控制阀、多个背压控制阀的大小。

所述进口与减温混合室之间设有第一关断阀、流量控制阀，所述多个压力控制阀设于所述流量控制阀与减温混合室之间的介质管路上及减温水输入管路系统上。

所述多个压力控制阀包括第一压力控制阀、第二压力控制阀和第三压力控制阀，其中，第一压力控制阀、第二压力控制阀设于所述流量控制阀与减温混合室之间的介质管路上。

所述减温水输入管路系统包括泵，所述减温混合室与泵之间通过减温水介质管路连接；所述减温水介质管路上设有第二关断阀、第三压力控制阀和温度控制阀。

其中，介质管路内为水和水蒸气的混合物；减温水介质管路内为液态水。

所述多个背压控制阀设于试验件与消音器之间的介质管路上。

所述多个背压控制阀包括第一背压控制阀、第二背压控制阀和第三背压控制阀。

所述多位监测系统包括：

第一压力传感器，设于第一压力控制阀后端的介质管路上用于采集压力信号；

第二压力传感器，设于第二压力控制阀后端的介质管路上用于采集压力信号；

第三压力传感器，设于缓冲器前端的介质管路上用于采集压力信号；

第四压力传感器，设于试验件上用于采集压力信号；

第一温度传感器，设于缓冲器前端的介质管路上用于采集温度信号；

第二温度传感器，设于试验件上用于采集温度信号；

第一流量监测计，设于试验件上用于采集流量信号；

第二流量监测计，设于流量控制阀后端的介质管路上用于采集流量信号。

控制器用于根据第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、第四压力传感器采集的压力信号调节第一压力控制阀、第二压力控制阀、第三压力控制阀、第一背压控制阀、第二背压控制阀、第三背压控制阀的大小；

控制器用于根据第一温度传感器、第二温度传感器采集的温度信号调节温度控制阀的大小；

控制器用于根据第一流量监测计、第二流量监测计采集的流量信号调节流量控制阀的大小。

所述介质管路输入端的进口与所述介质管路输出端的出口的压力控制阀按减压比ρ＝0.546进行压力分配。

一种压力温度调节系统的控制方法，包括根据设定条件控制第一关断阀、第二关断阀的开闭；根据第一压力传感器、第二压力传感器、第三压力传感器、第四压力传感器采集的压力信号调节第一压力控制阀、第二压力控制阀、第三压力控制阀、第一背压控制阀、第二背压控制阀、第三背压控制阀的大小；根据第一温度传感器、第二温度传感器采集的温度信号调节温度控制阀的大小；根据第一流量监测计、第二流量监测计采集的流量信号调节流量控制阀的大小。

本发明由关断阀、流量控制阀、压力控制阀、减温混合室、背压控制阀、压力、温度传感器、流量监测计以及控制系统等组成。

关断阀控制系统的开启和关闭，选用适宜的截止阀、闸阀来实现开关功能，信号输入点接入中控室或系统运行程序中，根据设定条件自动控制系统开关运行。

流量控制阀控制进入系统的介质流量，根据需要可选用不同结构和压力等级的调节阀来实现对介质流量的控制。

压力控制阀对系统压力进行分级调节，减压级数根据系统进口介质压力与系统所需的出口压力之差值来确定。

减温混合室由减温喷嘴、减温水、流量控制阀、压力控制阀、开关阀等，组合分配减温水的压力和流量，共同作用最终达到减温效果。

多个背压控制阀根据系统需要的压力等级，设置不同等级的压力控制阀对系统背压进行调节，保证运行参数的稳定性和准确性。

每一级压力控制阀后设置一组压力传感器，用以精确监测压力的变化过程；主管路进出口各设置一组温度传感器，监测系统进出口的温度变化；系统进口设置流量监测计，实时监测系统进口处介质流量的变化。

控制系统由检测元件、变送器、控制器、执行器和被控对象组成。检测元件和变送器用于检测被控变量，将检测信号转换为标准信号。控制器将检测变送环节输出的标准信号与设定值进行比较，获得偏差信号，按一定控制规律对偏差信号进行运算，运算输出送执行器，控制器可用模拟仪表实现，也可以用微处理器组成的数字控制器实现，例如DCS和FCS中采用的PID控制功能模块。执行器处于控制环路的最终位置，即最终元件。执行器用于接收控制器的输出信号，并控制系统中各种技术参数的变化。在生产过程的负荷变化或操作条件改变时，通过检测元件和变送器的检测和变送，将过程的被控变量送控制器，经过控制器的规律运算后，再输出送至调节阀的执行器，改变过程中相应的技术参数，使得被控变量与设定值保持一致。

本发明主要针对变参数运行的压力温度控制系统，增大了压力、温度的调节范围，并在系统变参数运行时自动化智能调节，在不需要人为干涉情况下，根据多触点信息反馈，自动控制工艺参数并进行精确调节，保证系统变参数运行的稳定性和准确性。

本发明在系统中设置了控制系统的智能化联动处理，将现有的单点独立控制升级为线性连续控制；同时在控制系统中增加智能运算模块，系统变参数运行时不再需要进行人为干涉，系统可按照预设置的运行曲线自动控制阀门动作，自行调整运行参数，提高系统运行的稳定性和准确性。

本发明在系统中增加了多位监测系统即压力传感器、温度传感器、流量监测计，可在线实时准确的监测系统中变量参数的变化过程，并及时反馈至控制系统，为系统运算提供准确的数据，同时为系统精确控制提供数据支撑，提高系统运行的精密程度。

附图说明

图1为本发明系统示意图。

其中，1-第一关断阀、2-第二关断阀、3-流量控制阀、4-第一压力控制阀、5-第二压力控制阀、6-第三压力控制阀、7-温度控制阀、8-第一背压控制阀、9-第二背压控制阀、10-第三背压控制阀、11-泵、12-减温混合室、13-缓冲器、14-试验件、15-消音器、16-控制器、17-第一压力传感器、18-第二压力传感器、19-第三压力传感器、20-第四压力传感器、21-第一温度传感器、22-第二温度传感器、23-第一流量监测计、24-第二流量监测计、A-进口、B-排放口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。

如图1所示，本发明一种压力温度调节系统，包括介质管路，设于所述介质管路输入端的进口A、输出端的排放口B，依次设于介质管路上的减温混合室12、缓冲器13、消音器15，设于所述缓冲器13与消音器15之间的试验件14；所述减温混合室12连接有减温水输入管路系统；还包括

多位监测系统，用于监测介质管路中流量、压力、温度大小的信号；

控制器16，用于根据介质管路中流量、压力、温度大小的信号调节流量控制阀3、温度控制阀7、多个压力控制阀、多个背压控制阀的大小。

所述进口A与减温混合室12之间设有第一关断阀1、流量控制阀3，所述多个压力控制阀设于所述流量控制阀3与减温混合室12之间的介质管路上及减温水输入管路系统上。

所述多个压力控制阀包括第一压力控制阀4、第二压力控制阀5和第三压力控制阀6，其中，第一压力控制阀4、第二压力控制阀5设于所述流量控制阀3与减温混合室12之间的介质管路上。

所述减温水输入管路系统包括泵11，所述减温混合室12与泵11之间通过减温水介质管路连接；所述减温水介质管路上设有第二关断阀2、第三压力控制阀6和温度控制阀7。

所述多个背压控制阀设于试验件14与消音器15之间的介质管路上。

所述多个背压控制阀包括第一背压控制阀8、第二背压控制阀9和第三背压控制阀10。

所述多位监测系统包括：

第一压力传感器17，设于第一压力控制阀4后端的介质管路上用于采集压力信号；

第二压力传感器18，设于第二压力控制阀5后端的介质管路上用于采集压力信号；

第三压力传感器19，设于缓冲器13前端的介质管路上用于采集压力信号；

第四压力传感器20，设于试验件14上用于采集压力信号；

第一温度传感器21，设于缓冲器13前端的介质管路上用于采集温度信号；

第二温度传感器22，设于试验件14上用于采集温度信号；

第一流量监测计23，设于试验件14上用于采集流量信号；

第二流量监测计24，设于流量控制阀3后端的介质管路上用于采集流量信号。

控制器16用于根据第一压力传感器17、第二压力传感器18、第三压力传感器19、第四压力传感器20采集的压力信号调节第一压力控制阀4、第二压力控制阀5、第三压力控制阀6、第一背压控制阀8、第二背压控制阀9、第三背压控制阀10的大小；

控制器16用于根据第一温度传感器21、第二温度传感器22采集的温度信号调节温度控制阀7的大小；

控制器16用于根据第一流量监测计23、第二流量监测计24采集的流量信号调节流量控制阀3的大小。

所述介质管路输入端的进口A与所述介质管路输出端的出口B的压力控制阀按减压比ρ＝0.546进行压力分配。

一种压力温度调节系统的控制方法，包括根据设定条件控制第一关断阀1、第二关断阀2的开闭；根据第一压力传感器17、第二压力传感器18、第三压力传感器19、第四压力传感器20采集的压力信号调节第一压力控制阀4、第二压力控制阀5、第三压力控制阀6、第一背压控制阀8、第二背压控制阀9、第三背压控制阀10的大小；根据第一温度传感器21、第二温度传感器22采集的温度信号调节温度控制阀7的大小；根据第一流量监测计23、第二流量监测计24采集的流量信号调节流量控制阀3的大小。

控制系统运行原则：

1.设计输入所需的流量、压力、温度值；

2.线路①：流量监测点测得的实际数值Q与设计输入的流量值QF做对比，则

a：Q＝QF±1.2t/h，流量控制阀3不动作，保持初始状态；

b：Q＞QF+1.2t/h，流量控制阀3自动调节，减小流通面积，满足流量要求后固定在调节位置；

c：Q＜QF-1.2t/h，流量控制阀3自动调节，增大流通面积，满足流量要求后固定在调节位置；

3.线路②：压力信号取样点测得的实际数值P与设计输入压力值PF做对比，则

(1)、当第二压力级≤PF＜第一压力级时：

a：P＝PF±0.15MPa，第一压力控制阀4、第二压力控制阀5不动作，保持初始状态；

b：P＞PF+0.15MPa，第一压力控制阀4自动调节，减小流通面积，增大压力损失，满足压力要求后固定在调节位置，第二压力控制阀5保持全开启状态；

c：P＜PF-0.15MPa，第一压力控制阀4自动调节，增大流通面积，减小压力损失，满足压力要求后固定在调节位置，第二压力控制阀5保持全开启状态；

(2)、当第三压力级≤PF＜第二压力级时，第一压力控制阀4设置在第一压力传感器17处压力P1为第二压力级数值时：

a：P＝PF±0.15MPa，第一压力控制阀4、第二压力控制阀5不动作，保持初始状态；

b：P＞PF+0.15MPa，第二压力控制阀5自动调节，减小流通面积，增大压力损失，满足压力要求后固定在调节位置，第一压力控制阀4微调补偿；

c：P＜PF-0.15MPa，第二压力控制阀5自动调节，增大流通面积，减小压力损失，满足压力要求后固定在调节位置，第一压力控制阀4微调补偿；

4.线路③：温度信号取样点测得的实际数值T与设计输入温度值TF作对比，则

a：T＝TF±3℃，温度控制阀7不动作，保持初始状态；

b：T＞TF+3℃，温度控制阀7自动调节，增大流通面积，增大减温水量，满足温度要求后固定在调节位置；

c：T＜TF-3℃，温度控制阀7自动调节，减小流通面积，减小减温水量，满足温度要求后固定在调节位置；

5.系统运行过程中，第一背压控制阀8、第二背压控制阀9和第三背压控制阀10始终处于连续自动调节状态。

本发明系统工作原理：

系统压力、温度、流量的控制均由相对应的控制阀调节，并根据系统运行参数的变化设定每台阀门的控制区域，当系统运行参数满足某一台阀门的运行设置参数范围时，系统自动下发指令至该阀门执行器，带动阀门进行上下运动，改变介质流经该阀门的介质流量，从而改变通过该阀门的介质的流量、压力以及温度的变化。

控制系统工作原理：

控制系统通过接收和转换监测系统中各监测单元传递回的监测信号，与系统内初始设置值进行对比，按一定控制规律对偏差信号进行运算，之后发出适合于系统运行的调节指令，输送至各执行单元，引导执行单元进行动作，从而改变各调节系统的运行参数，确保系统正常稳定运行。

因该系统各调节单元的连接为串联连接，其中一个单元动作时会影响到其他控制单元的动作情况，故而该控制过程为一个线性的连续变化过程，直至最终的参数确定，系统开始稳定运行；该调节过程为智能的自动调节过程。

本发明将现有系统中单一、小范围调节的压力、温度调节系统改变为复合型、大范围调节的压力、温度控制系统，增大了系统参数的运行范围，提高系统的调节能力；满足客户多参数、大范围调节的运行要求，提高产品的利用率，减少设备的重复采购，降低企业采购成本。

本发明在系统设计中设置了控制系统的智能化联动处理，将原来的单点独立控制升级为线性连续控制；同时在控制系统中增加智能运算模块，系统变参数运行时不再需要进行人为干涉，提高了系统运行的稳定性和准确性；同时也提高了系统变参数调试的效率，避免人工调试时出错的可能性，节约人工调试成本。

本发明在系统中增加了多位监测系统即压力传感器、温度传感器、流量监测计，可在线实时准确的监测系统中变量参数的变化过程，并及时反馈至控制系统，方便技术人员及时准确的了解到系统的运行情况；同时也为系统得实时运算和精确控制提供有力的数据支撑，提高系统运行的精密度。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。