CN109371476A - 一种同台联苯炉多点差异温度的控温系统及其控温方法 - Google Patents

一种同台联苯炉多点差异温度的控温系统及其控温方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种同台联苯炉多点差异温度的控温系统，包括一台联苯锅炉和多个纺丝箱体，所述纺丝箱体上设有温度传感器和联苯进气管，所述联苯进气管上装有气动调节阀、流量计和压力变送器，所述联苯进气管出纺丝箱体后设有冷凝排气系统以及用于冷凝液回流的回流管道和回流泵；所述温度传感器、气动调节阀、流量计和压力变送器均与控制单元连接。本发明同一台联苯炉可以实现多点差异化温度的精准控制，对生产不同产别化的品种工艺控制提供了保证，同时克服了原先通过增加多台联苯炉分别进行控制的不足之处，减少了设备的占地面积，同时减少了投资成本和运行成本。本发明还公开了一种同台联苯炉多点差异温度的控温方法。

Description

一种同台联苯炉多点差异温度的控温系统及其控温方法
技术领域
本发明涉及温度控制技术领域，具体的说涉及一种同台联苯炉多点差异温度的控温系统及其控制方法。
背景技术
联苯，全称联苯混合物，是指联苯醚73.5％和联苯26.5％共溶共沸混合物。联苯加热系统主要指联苯锅炉，即联苯液储存及加热汽化源，通过联苯汽化上升管道，供应热源，进行加热。在化纤企业，通常采用将联苯加热至258℃以上，汽化形成联苯蒸汽，进 而使用该联苯蒸汽来加热。
目前在化纤企业使用的联苯锅炉给纺丝箱体提供热能，因为使用同一台联苯锅炉， 所带的箱体温度不可调节，要高一起高，要低一起低。随着客户的要求越来越高，对工艺 控制提出了更为严苛的要求，生产不同品种对工艺的要求不同，原来的装置只能在各品种 间找平衡，控制不精准，产品质量难以满足客户要求，特别是在同一联苯锅炉控制得区域 做有色丝等产别化的品种时，工艺温度很难达到要求。
例如，专利申请号为CN201520447390.7的中国专利公开了一种双组份纺丝箱体，包括两个温控区域主箱体和副箱体，并且主箱体与第一联苯炉连接，副箱体与第二联苯炉连接，从而实现纺丝箱体温度的精确控制，但是该专利技术的占地面积大、投资成本和运行成本高。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种同台联苯炉多点差异温度的控温系统及其控制方 法，通过在每个箱体的联苯进气管上安装气动调节阀，同时通过温控仪表控制调节阀阀芯 的开度，达到差别化纺丝温度精准控制的效果；另外，每个进气单元独立设置冷凝排气系 统，冷却水协同进行纺丝箱体的精准控制，冷凝液回流到同一联苯炉，实现联苯混合物的 循环再利用。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：
一种同台联苯炉多点差异温度的控温系统，包括一台联苯锅炉和多个纺丝箱体，所述纺丝箱体上设有温度传感器和联苯进气管，所述联苯进气管上装有气动调节阀、流量计和压力变送器，所述联苯进气管出纺丝箱体后设有用于冷凝液回流的回流管道、回流泵和旁路电磁阀；所述温度传感器、气动调节阀、流量计、压力变送器、回流泵和旁路电磁 阀均与控制单元连接。
进一步的，所述控温系统还包括冷凝排气系统，所述冷凝排气系统包括冷凝器、循环冷却水进水管、循环冷却水出水管和冷凝分水器，所述冷凝分水器上设有排气口。
进一步的，所述冷凝排气系统还包括用于纺丝箱体冷却的纺丝箱体冷却水管，所述纺丝箱体冷却水管上设有气动阀，所述气动阀与控制单元连接。
进一步的，所述纺丝箱体上设有压力变送器，所述压力变送器与控制单元连接，并与回流泵和旁路电磁阀进行联动控制，当纺丝箱体内的压力过大时，联动开启回流泵，当纺丝箱体内的压力处于正常范围时，开启回流泵旁路电磁阀，使冷凝液依靠重力回流至联苯炉。
进一步的，所述控制单元为PLC控制。
相应的，一种利用上述控温系统进行的控温方法，当需要两种及以上色母粒熔体进行有色纺丝时，包括以下步骤：
步骤a)每个纺丝箱体温控区域分别设定各自的目标温度t1；
步骤b)开启各条联苯进气管上的气动调节阀，调整其阀芯开度K，联苯进气管的热介质经过流量计计量后通入纺丝箱体，使其加热升温，同时采集压力变送器的压力信号；
步骤c)所述温控区域的温度传感器检测到实际温度t2，判断实际温度t2与目标温度t1的差值温度Δt，如果实际温度t2小于目标温度t1，且Δt≤10℃,减小气动调节阀的阀芯开度K，判断温控区域实际温度t2是否达到目标温度t1，适当时间延时，进一步 判断温控区域的热平衡状态，如果目标温度和热平衡状态稳定，则本次调整结束；所述气 动调节阀的开度K与所述流量计的流量Q、所述差值温度Δt和所述压力变送器的压力P 之间的关系满足的计算公式：K＝k*(a*Q+b*Δt+c*P)；
步骤d)如果步骤c)没有达到目标温度或者目标温度所处热平衡状态不稳定，重复步骤c，使温控区域在热平衡状态下趋近并达到目标温度。
进一步的，还包括以下步骤：
步骤e)如果所述温控区域的温度传感器检测到实际温度t2大于目标温度t1，且Δt>10℃，则开启纺丝箱体冷却水管上的气动阀，同时减小气动调节阀的阀芯开度K，如 果实际温度t2大于目标温度t1，且Δt≤10℃，则开启纺丝箱体冷却水管上的气动阀，适 当时间延时，进一步判断温控区域的热平衡状态，如果目标温度和热平衡状态稳定，则本 次调整结束；
步骤f)如果步骤e)没有达到目标温度或者目标温度所处热平衡状态不稳定，重复步骤e，使温控区域在热平衡状态下趋近并达到目标温度。
进一步的，所述步骤c)中k的取值范围为0.01～0.1，a的取值范围为0.01～0.1， b的取值范围为0.005～0.01，c的取值范围为0.05～0.1。
本发明的有益效果：
同一台联苯炉可以实现多点差异化温度的精准控制，对生产不同产别化的品种工艺控制提供了保证。克服了原先通过增加多台联苯炉分别进行控制的不足之处，减少了设备的占地面积，同时减少了投资成本和运行成本。
附图说明
图1是实施例1的同台联苯炉多点差异温度的控温系统示意图；
图2是实施例2的同台联苯炉多点差异温度的控温系统示意图；
图3是实施例3的同台联苯炉多点差异温度的控温系统示意图；
其中，1、联苯炉，2、纺丝箱体，3、温度传感器，4、气动调节阀，5、流量计， 6、压力变送器，7、控制单元，8、冷凝排气系统，901、回流管道，902、回流泵，903、 旁路电磁阀，10、联苯进气管，101、第一联苯进气管，102、第二联苯进气管，103、第 三联苯进气管，201、第一纺丝箱体，202、第二纺丝箱体，203、第三纺丝箱体，301、第 一温度传感器，302、第二温度传感器，303、第三温度传感器，401、第一气动调节阀， 402、第二气动调节阀，403、第三气动调节阀，501、第一流量计，502、第二流量计，503、 第三流量计，601、第一压力变送器，602、第二压力变送器，603、第三压力变送器，801、 冷凝器，802、气动阀，803、循环冷却水进水管，804、纺丝箱体冷却水管，805、循环冷 却水出水管，806、冷凝分水器，807、排气口，11、箱体压力变送器，111、第四压力变 送器，112、第五压力变送器，113、第六压力变送器。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
实施例1
如图1所示，一种同台联苯炉多点差异温度的控温系统，包括一台联苯锅炉1， 第一纺丝箱体201和第二纺丝箱体202；所述第一纺丝箱体201上设有第一温度传感器301 和第一联苯进气管101，所述第一联苯进气管101上装有第一气动调节阀401、第一流量 计501和第一压力变送器601；相应的，所述第二纺丝箱体202上设有第二温度传感器302 和第二联苯进气管102，所述第二联苯进气管102上装有第二气动调节阀402、第二流量 计502和第二压力变送器602；所述第一联苯进气管101和第二联苯进气管102出纺丝箱 体201和202后设有用于冷凝液回流的回流管道901、回流泵902和旁路电磁阀903；所 述第一温度传感器301、第一气动调节阀401、第一流量计501、第一压力变送器601、第 二温度传感器302、第二气动调节阀402、第二流量计502、第二压力变送器602、第四压 力变送器111、第五压力变送器112、回流泵902和旁路电磁阀903均与控制单元7连接。
所述控制单元7为PLC控制。
相应的，一种利用上述控温系统进行的控温方法，当需要两种色母粒熔体进行有色纺丝时，包括以下步骤：
步骤a)第一纺丝箱体201和第二纺丝箱体202分别设定各自的目标温度t1为 275℃和285℃；
步骤b)分别开启第一联苯进气管101和第二联苯进气管102上的第一气动调节 阀401和第二气动调节阀402，调整各自阀芯开度K1为50％和K2为60％，第一联苯进 气管101和第二联苯进气管102的联苯蒸汽，经过第一流量计501和第二流量计502计量 后分别为12m3/h和15m3/h，通入第一纺丝箱体201和第二纺丝箱体202，使其加热分别 升温，同时采集第一压力变送器601和第二压力变送器602的压力信号，压力大小分别为 0.22MPa和0.25MPa；
步骤c)第一纺丝箱体201和第二纺丝箱体202的温度传感器分别检测到实际温 度t2为265℃和275℃，减小气动调节阀4的阀芯开度K分别为10％和12％，判断温控 区域实际温度t2是否达到目标温度t1，两者差值温度Δt＝|t1-t2|，适当时间延时1min，进 一步判断温控区域的热平衡状态，如果目标温度和热平衡状态稳定，则本次调整结束；所 述气动调节阀的开度K与所述流量计的流量Q、温差Δt和所述压力变送器的压力P之间 的关系满足公式1的计算公式：K＝k*(a*Q+b*Δt+c*P)，k的取值范围为0.01～0.1，a 的取值范围为0.01～0.1，b的取值范围为0.005～0.01，c的取值范围为0.05～0.1；
步骤d)如果步骤c)没有达到目标温度或者目标温度所处热平衡状态不稳定，重复步骤c，使温控区域在热平衡状态下趋近并达到目标温度。
所述纺丝箱体上设有第四压力变送器111和第五压力变送器112，所述箱体压力变送器11与控制单元7连接，并与回流泵902和旁路电磁阀903进行联动控制，当纺丝 箱体201或202内的压力过大时，联动开启回流泵902，当纺丝箱体201或202内的压力 处于正常范围时，开启回流泵旁路电磁阀903，使冷凝液依靠重力回流至联苯炉。
实施例2
如图2所示，同台联苯炉多点差异温度的控温系统，相比于实施例1，当纺丝箱 体2温度过高时，为了精确控制每个纺丝箱体2的温度，纺丝箱体2联苯蒸汽出口还设置 有冷凝排气系统8，所述两个相同的冷凝排气系统8均包括冷凝器801、循环冷却水进水 管803、循环冷却水出水管805和冷凝分水器806，所述冷凝分水器806上设有排气口807。
所述两个相同的冷凝排气系统8还包括用于纺丝箱体2冷却的纺丝箱体冷却水管804，所述纺丝箱体冷却水管804上设有气动阀802，所述气动阀802与控制单元7连接。
相应的，一种利用上述控温系统进行的控温方法，当需要两种色母粒熔体进行有色纺丝时，包括以下步骤：
步骤a)第一纺丝箱体201和第二纺丝箱体202分别设定各自的目标温度t1为 280℃和290℃；
步骤b)分别开启第一联苯进气管101和第二联苯进气管102上的第一气动调节 阀401和第二气动调节阀402，调整各自阀芯开度K1为50％和K2为60％，第一联苯进 气管101和第二联苯进气管102的联苯蒸汽，经过第一流量计501和第二流量计502计量 后分别为12m3/h和15m3/h，通入第一纺丝箱体201和第二纺丝箱体202，使其加热分别 升温，同时采集第一压力变送器601和第二压力变送器602的压力信号，压力大小分别为 0.22MPa和0.25MPa；
步骤c)第一纺丝箱体201和第二纺丝箱体202的温度传感器分别检测到实际温 度t2为270℃和280℃，减小气动调节阀4的阀芯开度K分别为10％和12％，判断温控 区域实际温度t2是否达到目标温度t1，两者差值温度Δt＝|t1-t2|，适当时间延时1min，进 一步判断温控区域的热平衡状态，如果目标温度和热平衡状态稳定，则本次调整结束；所 述气动调节阀的开度K与所述流量计的流量Q、温差Δt和所述压力变送器的压力P之间 的关系满足公式1的计算公式：K＝k*(a*Q+b*Δt+c*P)，k的取值范围为0.01～0.1，a 的取值范围为0.01～0.1，b的取值范围为0.005～0.01，c的取值范围为0.05～0.1；
步骤d)如果步骤c)没有达到目标温度或者目标温度所处热平衡状态不稳定，重复步骤c，使温控区域在热平衡状态下趋近并达到目标温度。
进一步的，还包括以下步骤：
步骤e)如果第一纺丝箱体201和第二纺丝箱体202的温度传感器分别检测到实 际温度t2为285℃和290℃，则开启纺丝箱体冷却水管804上的气动阀，同时减小气动调 节阀4的阀芯开度K为10％，如果第一纺丝箱体201和第二纺丝箱体202的温度传感器 分别检测到实际温度t2为275℃和285℃，则开启纺丝箱体冷却水管804上的气动阀，适 当时间延时1min，进一步判断温控区域的热平衡状态，如果目标温度和热平衡状态稳定， 则本次调整结束；
步骤f)如果步骤e)没有达到目标温度或者目标温度所处热平衡状态不稳定，重复步骤e，使温控区域在热平衡状态下趋近并达到目标温度。
实施例3
如图3所示，同台联苯炉多点差异温度的控温系统，相比于实施例2，需要三种 色母粒熔体进行有色纺丝，相应的增加了第三纺丝箱体203；所述第三纺丝箱体203上设 有第三温度传感器303和第三联苯进气管103，所述第三联苯进气管103上装有第三气动 调节阀403、第三流量计503和第三压力变送器603；所述第三联苯进气管103出纺丝箱 体203后设有独立的冷凝排气系统8；所述第三温度传感器303、第三气动调节阀403、 第三流量计503和第三压力变送器603均与控制单元7连接。
相应的，控制方法同实施例2。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (8)

1.一种同台联苯炉多点差异温度的控温系统，包括一台联苯锅炉(1)和多个纺丝箱体(2)，其特征在于，所述纺丝箱体(2)上设有温度传感器(3)和联苯进气管(10)，所述联苯进气管(10)上装有气动调节阀(4)、流量计(5)和压力变送器(6)，所述联苯进气管(10)出纺丝箱体(2)后设有用于冷凝液回流的回流管道(901)、回流泵(902)和旁路电磁阀(903)；所述温度传感器(3)、气动调节阀(4)、流量计(5)、压力变送器(6)、回流泵(902)和旁路电磁阀(903)均与控制单元(7)连接。
2.如权利要求1所述的同台联苯炉多点差异温度的控温系统，其特征在于，所述控温系统还包括冷凝排气系统(8)，所述冷凝排气系统(8)包括冷凝器(801)、循环冷却水进水管(803)、循环冷却水出水管(805)和冷凝分水器(806)，所述冷凝分水器(806)上设有排气口(807)。
3.如权利要求2所述的同台联苯炉多点差异温度的控温系统，其特征在于，所述冷凝排气系统(8)还包括用于纺丝箱体(2)冷却的纺丝箱体冷却水管(804)，所述纺丝箱体冷却水管(804)上设有气动阀(802)，所述气动阀(802)与控制单元(7)连接。
4.如权利要求1所述的同台联苯炉多点差异温度的控温系统，其特征在于，所述纺丝箱体上设有压力变送器(11)，所述压力变送器(11)与控制单元(7)连接，并与回流泵(902)和旁路电磁阀(903)进行联动控制。
5.如权利要求1所述的同台联苯炉多点差异温度的控温系统，其特征在于，所述控制单元(7)为PLC控制。
6.一种利用上述控温系统进行的控温方法，其特征在于，当需要两种及以上色母粒熔体进行有色纺丝时，包括以下步骤：
步骤a)每个纺丝箱体温控区域分别设定各自的目标温度t1；
步骤b)开启各条联苯进气管(10)上的气动调节阀(4)，调整其阀芯开度K，联苯进气管(10)的热介质经过流量计(5)计量后通入纺丝箱体(2)，使其加热升温，同时采集压力变送器(6)的压力信号；
步骤c)所述温控区域的温度传感器检测到实际温度t2，判断实际温度t2与目标温度t1的差值温度Δt，如果实际温度t2小于目标温度t1，且Δt≤10℃,减小气动调节阀(4)的阀芯开度K，判断温控区域实际温度t2是否达到目标温度t1，适当时间延时，进一步判断温控区域的热平衡状态，如果目标温度和热平衡状态稳定，则本次调整结束；所述气动调节阀的开度K与所述流量计的流量Q、所述差值温度Δt和所述压力变送器的压力P之间的关系满足的计算公式：K＝k*(a*Q+b*Δt+c*P)；
步骤d)如果步骤c)没有达到目标温度或者目标温度所处热平衡状态不稳定，重复步骤c，使温控区域在热平衡状态下趋近并达到目标温度。
7.如权利要求6所述的控温方法，其特征在于，还包括以下步骤：
步骤e)如果所述温控区域的温度传感器检测到实际温度t2大于目标温度t1，且Δt>10℃，则开启纺丝箱体冷却水管(804)上的气动阀，同时减小气动调节阀(4)的阀芯开度K，如果实际温度t2大于目标温度t1，且Δt≤10℃，则开启纺丝箱体冷却水管(804)上的气动阀，适当时间延时，进一步判断温控区域的热平衡状态，如果目标温度和热平衡状态稳定，则本次调整结束；
步骤f)如果步骤e)没有达到目标温度或者目标温度所处热平衡状态不稳定，重复步骤e，使温控区域在热平衡状态下趋近并达到目标温度。
8.如权利要求6所述的控温方法，其特征在于，所述步骤c)中k的取值范围为0.01～0.1，a的取值范围为0.01～0.1，b的取值范围为0.005～0.01，c的取值范围为0.05～0.1。
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