CN108978795A - 一种石墨化炉炉头电极恒压供水制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种石墨化炉炉头电极恒压供水制系统，包括至少一台水泵、分配器及变频器，所述水泵通过共用管网给炉头电极供水，共用管网上设置有压力传感器，压力传感器用于检测供水管网的供水压力，压力传感器输出端与分配器输入端连接，分配器输出端用于将所述压力传感器检测的供水压力模拟信号传输至变频器。本发明的有益效果是通过炉头电极实际用水量控制共用管网管内的压力，使共用网管内的压力恒定，在实际用水量大时确保水量能足够冲击到炉头电极上，避免电极冷却效果不够，电极温度偏高，电极烧损增加，降低电极的使用寿命；实际用水量小时不超压运行，防止压力过高，对电极造成冲刷，影响电极寿命。
Description
技术领域
本发明属于石墨化炉技术领域，具体涉及一种石墨化炉炉头电极恒压供水制系统。
背景技术
石墨化炉主要用于碳纤维、高导热石墨材料、电池负极材料等碳材料及碳复合材料的石墨化处理以及提纯处理，它的使用温度高达2800℃，生产效率高且节能省电，带有在线测温及控温系统，可实时监控炉内的温度，并进行自动的调节。
石墨化炉在生产过程中及后期冷却过程中对炉头电极供水，石墨化炉一般设置多台炉子，生产过程根据炉子情况现场调整水量，需保证一定的压力及流量，由于石墨化炉在冷却的过程中用水量不同，因此，如果用水量一定时，压力过高，对电极造成冲刷，影响电极寿命；压力过低，电极冷却效果不够，电极温度偏高，电极烧损增加，降低电极的使用寿命，同样也影响电极的使用。
发明内容
为克服现有技术存在的技术缺陷，本发明公开了一种石墨化炉炉头电极恒压供水制系统，通过炉头电极实际用水量控制共用管网管内的压力，使共用网管内的压力恒定。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种石墨化炉炉头电极恒压供水制系统，包括至少一台水泵、分配器及变频器，所述水泵通过共用管网给炉头电极供水，共用管网上设置有压力传感器，压力传感器用于检测供水管网的供水压力，压力传感器输出端与分配器输入端连接，分配器输出端用于将所述压力传感器检测的供水压力模拟信号传输至变频器。
优选地，所述变频器包括模数转换器及PID控制器，模数转换器用于将分配器输出端输出的供水压力模拟信号转换为供水压力数字信号，PID控制器用于所述供水压力数字信号与PID控制器预设值进行差值运算。
优选地，所述差值运算包括比例模块、积分模块、微分模块及执行器，比例模块用于计算所述供水压力数字信号与PID控制器预设值的偏差量，积分模块用于消除静差，微分模块用于记录偏差量的变化规律，所述执行器用于将PID控制器输出值输送至与水泵连接的电机。
优选地，所述静差为PID控制器输出值与PID控制器预设值两者之间的差值。
优选地，所述分配器包括一个输入端和三个输出端，所述一个输入端与压力传感器输出端连接，三个输出端分别连接三台变频器。
本发明的有益效果是通过炉头电极实际用水量控制共用管网管内的压力，使共用网管内的压力恒定，在实际用水量大时确保水量能足够冲击到炉头电极上，避免电极冷却效果不够，电极温度偏高，电极烧损增加，降低电极的使用寿命；实际用水量小时不超压运行，防止压力过高，对电极造成冲刷，影响电极寿命。
附图说明
图1是本发明的一种原理框图。
图2是本发明所述变频器的一种原理框图。
图3是本发明的另一种原理框图。
具体实施方式
以下结合附图及附图标记对本发明的实施方式做更详细的说明，使熟悉本领域的技术人在研读本说明书后能据以实施。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述， 而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例：参见附图1，附图2，附图3所示的一种石墨化炉炉头电极恒压供水制系统，包括至少一台水泵、分配器及变频器，所述水泵通过共用管网给炉头电极供水，共用管网上设置有压力传感器，压力传感器用于检测供水管网的供水压力，压力传感器输出端与分配器输入端连接，分配器输出端用于将所述压力传感器检测的供水压力模拟信号传输至变频器。
本实施例中，共用管网末端实际用水量不同，水泵电机的转速也不同，风机、水泵类负载属平方律转矩负载，具有以下特性：
,,, N1为电机额定转速，N2为电机调整后转速，Q1为额定流量，Q2为调整后流量，H1为额定杨程或压力，H2为转速调整后的杨程或压力，P1为额定功率，P2为调整后的功率，从上面特性关系可以得出：流量之比等于转速之比，压力或扬程之比等于转速之比的二次方，电机功率之比等于转速之比的三次方，然而，电机转速又由供电频率有关，则，其中，F为供电频率，S为转差率，P为电机极对数，水泵的机型决定了转差率及电机极对数，由上式可得，因此，控制电机转速只需控制电机的供电频率，从而改变水泵电机的转速。
设置在共用管网上的压力传感器检测当前共用管网上的供水压力，通过压力传感器输出端及分配器输至变频器，其中，变频器包括模数转换器及PID控制器，模数转换器用于将分配器输出端输出的供水压力模拟信号转换为供水压力数字信号，PID控制器用于供水压力数字信号与PID控制器预设值进行差值运算，如果当前实际用水量大，且供水压力数字信号小于PID控制器预设值，则PLC控制器将控制电机的供电频率，使电机的转速增大；当实际用水量小时，且供水压力数字信号大于PID控制器预设值，则PLC控制器将控制电机的供电频率，使电机的转速减小；使供水管网的供水压力始终稳定，进而达到恒压供水的目，在实际用水量大时确保水量能足够冲击到炉头电极上，避免电极冷却效果不够，电极温度偏高，电极烧损增加，降低电极的使用寿命；实际用水量小时不超压运行，防止压力过高，对电极造成冲刷，影响电极寿命，其中PID控制器预设值根据用水量的不同对应不同的预设值。
优选地，所述差值运算包括比例模块、积分模块、微分模块及执行器，比例模块用于计算所述供水压力数字信号与PID控制器预设值的偏差量，积分模块用于消除静差，微分模块用于记录偏差量的变化规律，所述执行器用于将PID控制器输出值输送至与水泵连接的电机。
在另一种实时方式中，一般PID控制器内比例调节用于计算所述供水压力数字信号与PID控制器预设值的偏差量，如果偏差量为0，则证明此时供水压力正常，PID控制器不调节电机的转速，如果偏差不为0，则证明此时供水压力故障，PID控制器进行电机转速的调节，执行器将PID控制器输出值输送至与水泵连接的电机，PID控制器输出值用于调节电机的转速；积分模块用于消除静差，其中静差为PID控制器输出值与PID控制器预设值两者之间的差值，使系统趋与稳定；微分模块用于记录偏差量的变化规律，根据偏差量的变化规律进行超前调节，从而增加系统稳定性；
其中变频器还包括反馈模块，所述反馈模块用于将PID控制器输出值与PID控制器预设值再进行差量计算，直至PID控制器输出值与PID控制器预设值相等。
优选地，所述分配器包括一个输入端和三个输出端，所述一个输入端与压力传感器输出端连接，三个输出端分别连接三台变频器。
在另一种实时方式中，其中，设置多组变频器可作为备用设备，提高系统的稳定性。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种石墨化炉炉头电极恒压供水制系统，其特征在于：包括至少一台水泵、分配器及变频器，所述水泵通过共用管网给炉头电极供水，共用管网上设置有压力传感器，压力传感器用于检测供水管网的供水压力，压力传感器输出端与分配器输入端连接，分配器输出端用于将所述压力传感器检测的供水压力模拟信号传输至变频器。
2.如权利要求1所述的石墨化炉炉头电极恒压供水制系统，其特征在于：所述变频器包括模数转换器及PID控制器，模数转换器用于将分配器输出端输出的供水压力模拟信号转换为供水压力数字信号，PID控制器用于所述供水压力数字信号与PID控制器预设值进行差值运算。
3.如权利要求2所述的石墨化炉炉头电极恒压供水制系统，其特征在于：所述差值运算包括比例模块、积分模块、微分模块及执行器，比例模块用于计算所述供水压力数字信号与PID控制器预设值的偏差量，积分模块用于消除静差，微分模块用于记录偏差量的变化规律，所述执行器用于将PID控制器输出值输送至与水泵连接的电机。
4.如权利要求3所述的石墨化炉炉头电极恒压供水制系统，其特征在于：所述静差为PID控制器输出值与PID控制器预设值两者之间的差值。
5.如权利要求1所述的石墨化炉炉头电极恒压供水制系统，其特征在于：所述分配器包括一个输入端和三个输出端，所述一个输入端与压力传感器输出端连接，三个输出端分别连接三台变频器。
6.如权利要求3所述的石墨化炉炉头电极恒压供水制系统，其特征在于：所述变频器还包括反馈模块，所述反馈模块用于将PID控制器输出值与PID控制器预设值再进行差量计算。
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