热回收液氮的温度控制方法与流程

1.本发明涉及将液氮转换氮气的温度控制技术领域，具体而言，涉及一种热回收液氮的温度控制方法。


背景技术：

2.目前，热回收液氮设备在作业过程中需进行多处热量的回收，以保证最终的氮气排出温度在要求范围内。现有技术中的热回收式蒸发器的控制方式以手动为主，在不同作业工况下，需要手动调整发动机转速和各控制阀，包括对废气切换阀、水刹车控制阀等进行控制。
3.在小排量作业过程中，一般只需回收发动机冷却液、液压油和润滑油的温度即可满足热量要求；在液氮泵转速较高时，则需要开启废气切换阀，同时还需调整发动机转速和水刹车控制阀的开度，以满足热量需求。手动控制将带来了操作难度，对于操作手的熟练程度有要求。如何判断，给操作手带来了难度。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于提供一种热回收液氮的温度控制方法，以解决现有技术中的不便于对由液氮转换的氮气的温度进行控制的技术问题。
5.为了实现上述目的，本发明提供了一种热回收液氮的温度控制方法，热回收液氮的温度控制方法用于对排出氮气的温度进行控制，热回收液氮的温度控制方法包括：获取排出氮气的目标温度t0和目标排量；根据目标排量计算发动机的转速，并利用发动机产生的热量将液氮转换成氮气；检测排出的氮气的实际温度t1，将实际温度t1与目标温度t0进行比较；根据实际温度t1和目标温度t0的比较结果，控制废气切换阀的工作情况和水刹车调节阀的工作情况。
6.进一步地，根据实际温度t1和目标温度t0的比较结果，控制废气切换阀的工作情况和水刹车调节阀的工作情况的方法包括：当实际温度t1和目标温度t0的差值在预设范围内时，控制废气切换阀维持关闭，输出当前实际温度t1的温度值；当实际温度t1和目标温度t0的差值超出预设范围时，控制废气切换阀打开。
7.进一步地，控制废气切换阀打开后，热回收液氮的温度控制方法还包括：检测在打开废气切换阀后的排出的氮气的实际温度t2；当实际温度t2与目标温度t0的差值在预设范围内时，控制废气切换阀保持在当前开度，并输出实际温度t2的温度值；当实际温度t2和目标温度t0的差值超出预设范围时，调节废气切换阀的开度。
8.进一步地，调节废气切换阀的开度的方法包括：当实际温度t2大于目标温度t0时，控制废气切换阀的开度减小；当实际温度t2小于目标温度t0时，控制废气切换阀的开度增大。
9.进一步地，控制废气切换阀的开度增大的方法包括：当废气切换阀的开度为全开时，检测排出的氮气的实际温度t3，根据实际温度t3和目标温度t0的比较结果，判断是否开
启水刹车调节阀。
10.进一步地，控制是否开启水刹车调节阀的方法包括：当实际温度t3与目标温度t0的差值在预设范围内时，控制水刹车调节阀维持关闭，并输出实际温度t3；当实际温度t3与目标温度t0的差值超出预设范围时，控制水刹车调节阀打开。
11.进一步地，控制水刹车调节阀打开后，热回收液氮的温度控制方法还包括：检测在打开水刹车调节阀后的排出的氮气的实际温度t4；当实际温度t4与目标温度t0的差值在预设范围内时，控制水刹车调节阀保持在当前开度，并输出实际温度t4的温度值；当实际温度t4与目标温度t0的差值超出预设范围时，调节水刹车调节阀的开度。
12.进一步地，调节水刹车调节阀的开度的方法包括：当实际温度t4大于目标温度t0时，控制水刹车调节阀的开度减小；当实际温度t4小于目标温度t0时，控制水刹车调节阀的开度增大。
13.进一步地，根据目标排量计算发动机的转速的方法包括：根据目标排量计算液氮泵的转速，根据液氮泵的转速计算发动机的转速。
14.进一步地，利用发动机产生的热量将液氮转换成氮气的方法包括：利用发动机的液压油、润滑油和冷却液产生的系统热量将液氮转换成氮气。
15.应用本发明的技术方案，能够便于根据氮气的排量的不同控制废气切换阀和水刹车调节阀的工作情况，以使氮气的排出温度与目标温度相近，实现了对氮气排出温度的自动控制。
附图说明
16.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
17.图1示出了根据本发明的实施例提供的热回收液氮的温度控制的流程图。
具体实施方式
18.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
19.如图1所示，本发明的实施例提供了一种热回收液氮的温度控制方法，热回收液氮的温度控制方法用于对排出氮气的温度进行控制，热回收液氮的温度控制方法包括：获取排出氮气的目标温度t0和目标排量；根据目标排量计算发动机的转速，并利用发动机产生的热量将液氮转换成氮气；检测排出的氮气的实际温度t1，将实际温度t1与目标温度t0进行比较；根据实际温度t1和目标温度t0的比较结果，控制废气切换阀的工作情况和水刹车调节阀的工作情况。
20.采用这样的设置方法，在小排量作业过程中，一般只需要回收发动机产生的热量即可满足要求；当大排量作业过程中，可以根据目标温度与实际温度的比较结果对废气切换阀和水刹车调节阀进行相应的控制，以便于使排出温度与目标温度相同或相近，保证了氮气的排出温度在合理范围内。
21.在本实施例中，根据实际温度t1和目标温度t0的比较结果，控制废气切换阀的工作情况和水刹车调节阀的工作情况的方法包括：当实际温度t1和目标温度t0的差值在预设范
围内时，控制废气切换阀维持关闭，输出当前实际温度t1的温度值；当实际温度t1和目标温度t0的差值超出预设范围时，控制废气切换阀打开。采用这样的方法，能够根据实际温度t1和目标温度t0的差值是否在预设范围内，控制废气切换阀的打开或关闭，提高了控制的准确性。优选地，本实施例中的预设范围为
±
5℃以内。
22.具体地，控制废气切换阀打开后，热回收液氮的温度控制方法还包括：检测在打开废气切换阀后的排出的氮气的实际温度t2；当实际温度t2与目标温度t0的差值在预设范围内时，控制废气切换阀保持在当前开度，并输出实际温度t2的温度值；当实际温度t2和目标温度t0的差值超出预设范围时，调节废气切换阀的开度。采用这样的方法，能够便于更加合理地控制废气切换阀的开度，便于使排出的氮气温度与目标温度的差值保持在预设范围内。
23.在本实施例中，调节废气切换阀的开度的方法包括：当实际温度t2大于目标温度t0时，控制废气切换阀的开度减小；当实际温度t2小于目标温度t0时，控制废气切换阀的开度增大。采用这样的方法，能够便于根据实际温度t2与目标温度t0的相差情况，合理控制废气切换阀的开度，提高了控制的精准性。
24.具体地，控制废气切换阀的开度增大的方法包括：当废气切换阀的开度为全开时，检测排出的氮气的实际温度t3，根据实际温度t3和目标温度t0的比较结果，判断是否开启水刹车调节阀。采用这样的方法，能够便于精准判断是否开启水刹车调节阀，是否将水刹车调节阀的热量进行利用，以便于更好地使排出的氮气的温度能够满足排出要求。
25.在本实施例中，控制是否开启水刹车调节阀的方法包括：当实际温度t3与目标温度t0的差值在预设范围内时，控制水刹车调节阀维持关闭，并输出实际温度t3；当实际温度t3与目标温度t0的差值超出预设范围时，控制水刹车调节阀打开。采用这样的方法，能够便于在大排量时将水刹车调节阀打开，以便于使排出的氮气的实际温度t3与目标温度t0的差值在预设范围内，提高了温度控制的精准性。
26.具体地，控制水刹车调节阀打开后，热回收液氮的温度控制方法还包括：检测在打开水刹车调节阀后的排出的氮气的实际温度t4；当实际温度t4与目标温度t0的差值在预设范围内时，控制水刹车调节阀保持在当前开度，并输出实际温度t4的温度值；当实际温度t4与目标温度t0的差值超出预设范围时，调节水刹车调节阀的开度。采用这样的方法，能够便于根据实际温度t4与目标温度t0的差值范围控制水刹车调节阀的开度，以便于使排出的氮气的温度能够满足要求，提高了温度控制精准性。
27.在本实施例中，调节水刹车调节阀的开度的方法包括：当实际温度t4大于目标温度t0时，控制水刹车调节阀的开度减小；当实际温度t4小于目标温度t0时，控制水刹车调节阀的开度增大。采用这样的方法，能够便于根据实际温度t4与目标温度t0的比较情况，更好地控制水刹车调节阀的开度增大或减小，以进一步提高温度控制的精准性，同时也使得排出的氮气的实际温度t4能够满足排出要求。
28.具体地，根据目标排量计算发动机的转速的方法包括：根据目标排量计算液氮泵的转速，根据液氮泵的转速计算发动机的转速。采用这样的方法，能够便于准确确定发动机的转速，以顺利将对应排量的氮气排出，保证了氮气的排出顺利性。
29.在本实施例中，利用发动机产生的热量将液氮转换成氮气的方法包括：利用发动机的液压油、润滑油和冷却液产生的系统热量将液氮转换成氮气。采用这样的方法，能够便
于充分利用发动机的系统热量，避免能够量的浪费，提高了热量的利用率。
30.在本实施中，热回收液氮的温度控制方法包括三个方面：1、根据排量不同自动调整发动机转速；2、根据氮气排出温度和排量自动开启或关闭废气切换阀；3、根据氮气排出温度自动调整水刹车控制阀的开度。
31.调温步骤具体执行如下操作：设定目标温度和排量；系统根据排量计算出液氮泵转速并自动输出发动机相应转速；蒸发器回收系统热量用于液氮蒸发为氮气，系统热量包括发动机冷却液、液压油和润滑油产生的热量，同时调用温度阈值和排出温度实际值，判定温度实际值是否位于温度阈值的区间内，若判断结果为是，输出温度正常信息，若判断结果为否，开启废气切换阀；调用可控温差判断温差值是否小于可控温差(可控温差在
±
5℃以内)，如判断结果为否，且温差值为正数，输出降温信息；如判断结果为否，且温差值为负数，输出升温信息；响应降温信息，下调废气切换阀的开度；响应升温信息，上调废气切换阀的开度；如果判断结果为是，停止废气切换阀的开度调节动作。当废气切换阀的开度达到100％后，再次调用温度阈值和排出温度实际值，判定温度实际值是否位于温度阈值的区间内，若判断结果为是，输出温度正常信息，若判断结果为否，调用实际温度与预设温度进行差值运算，获得温差值；调用可控温差判断温差值是否小于可控温差(可控温差在
±
5℃以内)，如判断结果为是，输出关停信息，关闭水刹车调节阀；如判断结果为否，且温差值为负数，输出升温信息；如判断结果为否，且温差值为正数，输出降温信息；响应降温信息，下调水刹车调节阀的开度；响应升温信息，上调水刹车调节阀的开度；响应温度正常信息，停止水刹车调节阀的开度调节动作。
32.根据算法输出控制发动机调速与水刹车调速，完成自动调整，以保持温度恒定。计算公式如下：
33.q＝k1*q1+k2*q2+k3*q3+(k4*q4)*x1+(k5*q5)*x2＝c*m*(t-t0)；
34.式中，q：为不同排量下，排气温度达到设置值所需的总热量；q1：为当前排量下，系统液压油产生的热量；k1：为系统回收液压油热量的比例系数；q2：为当前排量下，系统润滑油产生的热量；k2：为系统回收润滑油热量的比例系数；q3：当前排量下，发动机冷却液产生的热量；k3：为系统回收发动机冷却液热量的比例系数；q4：为当前排量下，发动机废气产生的热量；k4：为系统回收发动机废气热量的比例系数；x1：为废气切换阀开度；q5：为当前排量下，水刹车产生的热量；k5：为系统回收水刹车热量的比例系数；x2：为水刹车阀开度；c：为回收热量过程相关的比热(容)；m：为单位时间气体质量；t：为实际排出温度；t0：为设定排出温度。
35.当系统运行时，在一定排量下，系统中液压油、润滑油和发动机冷却液产生的热量是一定的，即k1*q1+k2*q2+k3*q3为定值，系统根据所需热量先调整废气切换阀开度回收发动机废气热量，若加上发动机废气热量仍无法满足，则调整水刹车阀开度，回收水刹车产生的热量。
36.从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：能够便于根据氮气的排量的不同控制废气切换阀和水刹车调节阀的工作情况，以使氮气的排出温度与目标温度相近，实现了对氮气排出温度的自动控制。
37.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式
也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
38.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本技术的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
39.在本技术的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
40.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
41.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本技术保护范围的限制。
42.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。