一种管道汇流液体温度的控制系统的制作方法

本实用新型涉及液体温度的控制，具体涉及一种管道汇流液体温度的控制系统，属于自动控制技术领域。

背景技术：

近年来随着社会经济的发展，工业管道的应用越来越广泛，对管道中流体的控制要求也越来越高。在输送液体的管道中，经常会出现将两股液体进行混合汇流的情况，并且对其混合后的流体温度有一定的要求。在现有技术中，通常温控阀门是通过温度传感器检测管道内流体的温度，再根据预先设置的简单程序直接控制温控阀门的开度。

然而当流体工况发生变化时，上述流体控制方式常常会产生两种误差情况：1.温控阀门动作与汇流后的流体温度传感器的反馈一般存在一定的时间差，如果时间差设置不当则会造成汇流流体温度曲线的波动，从而造成温度稳定性下降。2.常用的控制方式以汇合后的流体温度为控制依据，而此时汇流流体温度已经偏离目标温度，调节温控阀开度后需要经过一段时间后才能够恢复。这两种情况可能会造成以下较为严重的后果：1)时间差设置不当可能会造成汇流后的流体温度产生震荡甚至发散，导致温控阀失去温度控制能力。2)汇流前液体工况的突变导致汇流后液体工况的突变，而此时流体已经流向后方，将对后方系统产生重大不利影响。

技术实现要素：

为解决现有技术所引起的上述问题，本实用新型提供一种管道汇流液体温度的控制系统，实现汇流液体温度的实时精确控制，以提高管道系统温度的稳定性。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种管道汇流液体温度的控制系统，所述管道包括流入第一流体的第一管道、流入第二流体的第二管道和流出汇流液体的汇流管道，该第一管道和第二管道的下游同时连接所述汇流管道的上游，其特征是：所述控制系统包括有控制台、控制阀、第一压差传感器、第二压差传感器、第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第一流量计和第二流量计；所述控制阀连接于所述第一管道上，用于调节所述第一流体的流量，所述第一压差传感器连接于所述第一管道上且并联在所述控制阀的两端，用于测量所述第一流体的压力差值，所述第二压差传感器连接于所述第二管道上，用于测量所述第二流体的压力差值，所述第一温度传感器连接于所述第一管道上，用于测量第一流体的温度，所述第二温度传感器连接于所述第二管道上，用于测量第二流体的温度，所述第三温度传感器连接于所述汇流管道上，用于测量所述汇流液体的温度，所述第一流量计连接于所述第一管道上，用于测量第一流体的流量，所述第二流量计连接于所述第二管道上，用于测量第二流体的流量，所述第一压差传感器、第二压差传感器、第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、第一流量计和第二流量计分别连接所述控制台并输送实时测试数据，所述控制台与所述控制阀连接并控制该控制阀的开度，以调节所述第一流体的流量，实时精确控制汇流后汇流液体的温度。

进一步地，所述的第一流量计和第二流量计在调试完成后拆除。

进一步地，所述的控制台预先内置有控制程序。

进一步地，若干所述管道组成一管道系统，数量与该管道相同的所述控制系统分别连接各管道并对整个管道系统进行汇流液体温度的控制。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

所述管道汇流液体温度的控制系统在测定管道流场特性的基础上，根据汇流前的液体工况，运用热力学原理，自动计算并实时控制汇流前液体的流量，实现了管道汇流后液体温度的实时精确控制，并且当汇流液体的工况发生变化时，所述控制系统能够自动进行计算并立刻调整控制阀的开度，以保持汇流后液体的温度稳定不变，从而提高了管道系统的稳定性。

本实用新型改变了以汇流后液体温度为依据的传统调控方式，避免了现有技术汇流后液体温度检测反馈存在时间差，导致管道汇流液体温度稳定性下降，对后方管道产生重大不利影响的缺陷，具有控制快速、准确、稳定的优点。

附图说明

图1是本实用新型的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本实用新型做进一步阐述，但不能以此来限制本实用新型的保护范围。

请参阅图1，图示管道包括第一管道a、第二管道b和汇流管道c，该第一管道a和第二管道b的下游同时连接所述汇流管道c的上游，从而流入第一管道a的第一流体与流入第二管道b的第二流体汇合成汇流液体从所述汇流管道c流出。更大的管道系统可以由多个图示的管道结构组成。

所述管道汇流液体温度的控制系统连接在所述管道上，包括有控制台(图中未示出)、控制阀1、第一压差传感器2、第二压差传感器3、第一温度传感器4、第二温度传感器5、第三温度传感器8、第一流量计6和第二流量计7。

所述控制阀1连接于所述第一管道a上，用于调节所述第一流体的流量。所述第一压差传感器2连接于所述第一管道a上，并且并联在所述控制阀1的两端，用于测量所述第一流体的压力差值。所述第一温度传感器4连接于所述第一管道a上，用于测量第一流体的温度。所述第一流量计6连接于所述第一管道a上，用于测量第一流体的流量。

所述第二压差传感器3、第二温度传感器5和第二流量计7均连接于所述第二管道b上，分别用于测量所述第二流体的压力差值、温度和流量。

所述第三温度传感器8连接于所述汇流管道c上，用于测量所述汇流液体的温度。

所述第一压差传感器2、第二压差传感器3、第一温度传感器4、第二温度传感器5、第三温度传感器8、第一流量计6和第二流量计7分别连接所述控制台并输送实时测试数据。所述第一流量计6和第二流量计7在调试完成后拆除。

所述控制台预先内置有控制程序，该控制台与所述控制阀1连接并控制该控制阀1的开度，以调节所述第一流体的流量，精确控制汇流后汇流液体的温度。

在管道系统中，每一管道连接一控制系统，从而对整个管道系统进行汇流液体温度的控制。

本实用新型是通过调整所述控制阀1的开度来改变所述第一管道a内第一流体的流量，从而实现对所述汇流液体温度的控制的。其运行的内容包括：在调试阶段测量并记录所述管道的流场特性，获得所述控制阀的开度与所述第一管道的阻力系数之间的函数对应关系；在运行阶段通过检测得到汇流前所述第一流体和第二流体的压力差值和温度，并根据调试阶段得到的函数对应关系以及能量守恒方程和质量守恒方程，计算出达到汇流后所述汇流液体的目标温度所必须的控制阀的开度，再通过调整所述控制阀的开度控制所述汇流液体的温度精确达到且稳定保持在设定的目标温度上。

所述的调试阶段包括以下步骤：

1)设置所述控制阀1于某一开度上，通过所述第一流量计6和第二流量计7分别测量所述第一流体的流量q1和第二流体的流量q2，通过所述第一压差传感器2和第二压差传感器3分别测量所述第一流体的压力差值h1和第二流体的压力差值h2。

所述管道具有公式h＝sq²表述的流场特性，因此所述控制台自动通过下列公式计算所述第一管道a的阻力系数s1和第二管道b的阻力系数s2：

s1＝q1²/h1，

s2＝q2²/h2，

其中，

s1为第一管道a的阻力系数，q1为第一流体的流量，由第一流量计6测得，h1为第一流体的压力差值，由第一压差传感器2测得；

s2为第二管道b的阻力系数，q2为第二流体的流量，由第二流量计7测得，h2为第二流体的压力差值，由第二压差传感器3测得，由于该第二管道b中不存在改变流量的元件，因此s2、q2和h2在调试阶段过程中均为不变的固定值。

然后控制台对所述控制阀1于该开度上与第一管道a的阻力系数s1的对应数值和所述第二管道b的阻力系数s2进行自动记录。

2)将所述控制阀1逐次设置于不同的开度上，并且分别重复步骤1)，得到所述控制阀1的开度变化所引起的第一流体的流量q1和压力差值h1的变化,并且记录所述控制阀1在各个开度下的第一管道a的阻力系数s1，从而获得所述控制阀1的开度与所述第一管道a的阻力系数s1之间的函数对应关系，并且自动记录在所述控制台内的控制程序中。

3)完成调试后，拆除所述第一流量计6和第二流量计7。

所述的运行阶段包括步骤：

1)设定汇流后所述汇流液体的目标温度t3m，并且输入所述控制台的控制程序；

2)通过所述第一温度传感器4、第二温度传感器5和第三温度传感器8分别测量第一流体的实时温度t10、第二流体的实时温度t20和汇流液体的实时温度t30，并且输入所述控制台；

根据热力学原理，所述控制台再依据所测得的第一流体的实时温度t10和第二流体的实时温度t20分别计算所述第一流体的焓值h1和第二流体的焓值h2，依据步骤1)所设定的汇流液体的目标温度t3m计算汇流液体的目标焓值h3m。

3)通过所述第一压差传感器2和第二压差传感器3分别测量第一流体的实时压力差值h10和第二流体h20的实时压力差值，并且输入所述控制台；所述控制台通过下列公式计算得到所述第二流体的实时流量q20：

h20＝s2q20²，

其中，q20为第二流体的实时流量，h20为第二流体的实时压力差值，由第二压差传感器3测得，s2为第二管道b的阻力系数，定值，由调试阶段步骤1)得到；

4)根据能量守恒方程和质量守恒方程，所述控制台通过下列公式计算得到所述第一流体的目标流量q1m：

q1mh1+q20h2＝q3mh3m，

q1m+q20＝q3m，

其中，

q1m为第一流体的目标流量，q20为第二流体的实时流量，由步骤3)计算得到，q3m为汇流液体的目标流量；

h1为第一流体的焓值，h2为第二流体的焓值，h3m为汇流液体的目标焓值，均由步骤2)计算得到。

5)所述控制台通过下列公式计算得到所述第一管道的目标阻力系数s1m：

h10＝s1mq1m²，

其中，s1m为第一管道的目标阻力系数，h10为第一流体的实时压力差值，由第一压差传感器2测得，q1m为第一流体的目标流量，由步骤4)计算得到；

然后所述控制台依据所述调试阶段的步骤2)所得到的所述控制阀的开度与所述第一管道a的阻力系数s1之间的函数对应关系，由计算所得的第一管道a的目标阻力系数s1m决定所述控制阀1的目标开度。

6)所述控制台实时控制调整所述控制阀1达到步骤5)所得到的目标开度上，使汇流后所述汇流液体的实时温度t30精确达到设定的目标温度t3m上，当管道汇流液体工况发生变化时，所述控制台自动计算并实时控制所述控制阀1调整开度，使所述汇流液体的温度t30稳定保持在所述目标温度t3m上不变。

本实用新型显然不限于上述实施例，本领域的技术人员所进行的各种显而易见的修改、变化和修正，也应包括在本实用新型要求的保护范围之内。