[发明专利]采用冷热抵消方法获取瞬变温度液体的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种自动控制技术领域的方法，具体地说，涉及的是一种采用冷热抵消方法获取瞬变温度液体的控制方法。

背景技术

很多工业过程与场合都涉及到使用温度快速变化的液体，通常要求是液体温度变化快速并可连续调节，同时由自动控制程序可实现对不同温度变化规律的控制。目前获得变温液体的方式通常是使用不同温度液体的混合方式。

经对现有技术的文献检索发现，混合方式(参见专利93202791.1：油井井口掺水温度自动装置)是采用一股低温液体与另一股高温液体进行混合，通过控制混合两股液体的流量比例进行调节出口温度。该种方式原理简单、容易实现，只需要一个可加热到恒定高温的储液罐与一台出口温度为低温的制冷机组即可。该方法的缺点在于，两股流体的流量控制不易精确实现，而且控制流量比例的机构成本高；另外，利用混合液体比例的方法产生的变温液体，其温度随时间的变化比较缓慢，又往往与液体管路的长度、管道直径以及液体流动速度有很大关系，不易精确控制。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种采用冷热抵消方法获取瞬变温度液体的控制方法，通过温度从低温到高温快速变化的液体，取代原有的液体混合方法，具有易于实现、可靠性高、控制方法简单等特点。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明采用两级电加热器加热液体，通过控制两级电加热器的加热功率，在抵消连续运行的制冷机组的制冷量的同时，获得温度随时间快速变化的液体。由连续工作的制冷机组与PID温度控制器调节的制冷侧电加热器配合产生低于环境温度的液体介质；随后液体介质采用计算机控制的两级电加热器加热，先经过第一级电加热器，第一级电加热器加热量随时间而变化，其出口的液体温度也随时间而改变，实现温度连续可调，然后液体介质经过第二级电加热器进一步加热，抵消制冷机组的制冷功率。第一级电加热器、第二级电加热器的加热量与液体在用户端损耗的热量之和等于制冷机组的制冷功率，从而实现制冷机组的连续运行，并在两级电加热器之间形成温度快速变化的液体介质。

本发明包括如下步骤：

步骤一：将制冷侧增压泵的进口连接到绝热储液罐的一个出口，制冷侧增压泵的出口连接到制冷机组的进口，液体应用侧增压泵进口通过储液罐连接到第一级电加热器进口，开启制冷侧增压泵与液体应用侧增压泵，为闭合液体循环提供动力。制冷侧的作用是产生目标温度为T0的恒温液体，存储在绝热储液罐中；液体应用侧利用储液罐中的恒温液体，通过两级电加热器进行加热控制，在变温液体应用部件中形成温度为f(t)变化的液体。

步骤二：开启制冷机组，直到绝热储液罐中液体温度降低到PID温度控制器的目标温度T0。制冷机组出口通过制冷侧电加热器连接到储液罐入口，形成闭合液体回路，绝热储液罐储存温度经制冷侧调整的液体，并维持在目标温度T0。

步骤三：检测制冷侧电加热器出口的液体温度T1，并比较T1是否与目标温度T0相等。当制冷机组稳定运行后，应有T1＝T0。如T1＝T0条件不满足，则继续运行制冷机组与制冷侧电加热器；制冷侧电加热器由PID温度控制器控制其加热量，最终可使其出口的液体温度稳定在T0。如T1＝T0得到满足，则进入步骤四。

步骤四：开启第一级电加热器与第二级电加热器。液体应用侧增压泵泵出的液体流到第一级电加热器，液体依次流过第一级电加热器、变温液体应用部件、第二级电加热器、三通阀，再此过程中经第一级电加热器与第二级电加热器加热。

步骤五：计算机根据设定的目标温度曲线T＝f(t)，其中t为时间，利用能量守恒方程换算得出第一级电加热器和第二级电加热器的加热功率。

步骤五中，采用比例开环控制策略控制第一级电加热器和第二级电加热器的加热功率。利用步骤四中叙述的液体流动顺序，通过调节第一级电加热器与第二级电加热器的加热量，实现液体温度的快速变化。

步骤六：检测是否需要停止的信号。如果否，则继续循环至步骤五，根据目标设定曲线进行加热控制；如果是需要停止，则依次进入步骤七和步骤八。

步骤七：关闭第一级电加热器和第二级电加热器；

步骤八：关闭制冷机组；

步骤九：关闭制冷侧增压泵和液体应用侧的增压泵；

至此，冷热抵消原理产生变化温度场的控制流程全部完成。