[实用新型]一种高温高压试验装置温度串级PID控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及高温高压试验装置温度串级PID控制系统。

背景技术

试验用高温高压釜用来模拟地层环境的温度、压力等参数，对工作于类似地层环境的仪器行性能进行检测试验，广泛应用于石油、化工、煤炭、兵器、航天等领域。现有试验装置大多采用感应加热或以类似导热油为传热介质的强制循环加热方式，这两种加热方式前者由于加热原理限制，只能自然降温，效率低下，应用范围受限，后者加热装置设备复杂，运行管理成本较高，安全环保性能较差，同时受传加热原理和传热介质的限制，还具有试验时间长，试验温度较低等缺点。对于电热风加热方式的高温高压釜温度控制特殊工艺要求，采用常规控制方法升温降温速度控制困难，稳定性差，难以实现预期的控制目标。

实用新型内容

本实用新型所解决的技术问题是提供一种结构简单，在保证釜壁密封温度安全的前提下，既能快速准确达到升温保温目标，又能保证升温过程高压釜釜壁密封安全温度，同时能够有效解决炉膛升温速度过快、超调大，温度压力耦合严重的高温高压试验装置温度串级PID控制系统。

为解决上述的技术问题，本实用新型采取的技术方案：

本实用新型的特殊之处在于：所述的控制系统由热风混合加热模块、加热电源模块、风机循环模块、温度测控模块构成；热风混合加热模块包括加热斧、导流筒、加热筒、加热体，加热斧外径依次套设导流筒、加热筒构成加热区，加热体设置在导流筒与加热筒之间；温度测控模块包括设置在加热区内的若干个热电偶或热电阻测温元件、温度变送器、外环主控PID控制回路、内环辅控PID控制回路、三相功率调节装置、PLC、触摸屏；所述的热风混合加热模块的加热体通过铜排与加热电源模块连接，加热电源模块与电气控制模块的PLC连接，风机循环模块一路通过变频器与电气控制模块连接，另一路与热风混合加热模块的加热体连接；所述的热电偶或热电阻元件获取的温度变化信号通过变送器转变成4-20mA的电流信号，传输到温度测控模块的外环主控PID控制回路、内环辅控PID控制回路，分别通过主控PID控制器、辅控PID控制器对输出功率进行调节。

上述的风机循环模块包括风机、变频器、热风阀、冷风阀、换向阀，换向阀与风机连接，且换向阀的两端分别与热风阀、冷风阀连接。

上述的加热电源模块为加热功率输出控制的主回路，主要包括低压断路器、快速熔断器、交流接触器、三相过零调功装置，并在主回路上连接有电能参数检测装置；

与现有技术相比，本实用新型将系统的温度控制划分为釜内目标温度、釜壁安全温度、釜外热风温度三个控温区，通过串级控制方法，在保证釜壁密封温度安全的前提下，实现对釜内试验温度能够按照升温保温降温的工艺曲线要求进行精确控制，在充分考虑了整个加热过程的快速性和稳定性的基础上，依据本实用新型控制方案，既能快速准确达到升温保温目标，又能保证升温过程高压釜釜壁密封安全温度，同时能够有效解决炉膛升温速度过快、超调大，温度压力耦合严重，釜内试验目标温度稳定性差，以及自动投切控制困难的问题。

附图说明

图1为本实用新型的连接框图；

图2为本实用新型的控制原理图；

图3为本实用新型的工作流程图；

图4为系统的组成与控制框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

参见图1，本实用新型由以下模块构成：

热风混合加热模块包括加热斧1、导流筒2、加热筒3、加热体8，加热斧1外径依次套设导流筒2、加热筒3构成加热区，加热体8设置在导流筒2与加热筒3之间；超高压容器外的环形密封区为热风混合循环加热区，电阻加热体分三区并按一定规则均匀布置加热筒和导流筒之间，加热其间循环空气，最终通过传导加热方式，使超高压容器内介质达到试验要求温度并保温。

加热电源模块为加热功率输出控制的主回路，主要包括低压断路器、快速熔断器、交流接触器、三相过零调功装置，并在主回路上连接有电能参数检测装置，电压、电流、功率等参数均可在控制柜上显示。加热电源通过铜排与三区加热体相连接，通过温控系统对加热电源输出功率的自动实时调节，实现温度的自动调节。

风机循环模块包括风机4、变频器9、热风阀5、冷风阀6、换向阀7，换向阀7与风机4连接，且换向阀4的两端分别与热风阀5、冷风阀6连接，加热和降温过程中适时提供循环风，通过控制风机的转速和阀的开度控制风浪风量和风速的大小，实现按程序曲线加热和降温的试验要求。