CN112023846A - 一种反应釜的电加热精细控制方法 - Google Patents

一种反应釜的电加热精细控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种反应釜的电加热精细控制方法，包括以下步骤：S1、设定温度控制段数S，设定温度T，起始温度T1，终点温度T2，控温时间t，电功率模式‑ON/OFF；S2、检测控温段数S，若S＝0，则进行步骤S3‑S5，若S>0则进行步骤S6；S3、执行定点温度控制；S4、判断电功率模式，若电功率模式为‑OFF则返回步骤S3，若电功率模式为‑ON则进行步骤S5；S5、执行恒定功率控制；S6、执行分段式温度控制。实现了多种反应釜电加热精细控制方法，满足用户的不同需求；通过精细控制，限定加热片功率及最高温度，有效保障加热片的使用寿命，提高系统加热稳定性。

Description

一种反应釜的电加热精细控制方法
技术领域
本发明涉及反应釜控制技术领域，更具体的说是涉及一种反应釜的电加热精细控制方法。
背景技术
目前，光热催化反应是当下光催化剂热催化研究的热点。所谓光催化反应，就是在光的作用下引发的化学反应；而热催化反应，即在一定温度条件及催化剂作用下进行的热化学反应。随着光催化反应研究的深入，光热催化耦合利用在能源转换领域，如太阳能光热化学利用，及环境净化领域，如VOCs 治理的光热冷焚烧技术，逐渐成为十分活跃的研究方向。
但是，在反应过程中，釜体的温度、催化材料的热特性、受光特性等对光热催化反应都有较大的影响，传统的反应釜大都仅具有简单的温度控制功能或手动控制功能，不易对反应过程不同阶段温度进行控制，不能获得反应过程电加热功率，不能对光热反应过程中光功率与电功率的耦合特性进行评估，不能有效控制光热反应进程，使光热反应釜适用范围严重受限，制约了研究的深入及技术的进步。
因此，提供一种反应釜电加热的多模式控制是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种反应釜的电加热精细控制方法，通过温度自调节设置，解决了加热过程温度或者过快，或者过慢，使得加热片利用率不高，严重影响其使用寿命的问题，通过功率的自调节设置，维持了电加热恒定影响，解决了因受环境温度、加热系统变化，同一设定功率，对应加热后系统温度不同，无法对每次的定点温度运行下的有效功率进行计算的问题，通过设置分段控温，解决了仅具有简单的温度控制功能或手动控制功能，不能对反应过程不同阶段温度进行控制，不能获得反应过程电加热功率，不能对光热反应过程中光功率与电功率的耦合特性进行评估，不能有效控制光热反应进程问题；为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种反应釜的电加热精细控制方法，包括以下步骤：
S1、设定温度控制段数S，设定温度T，起始温度T1，终点温度T2，控温时间t，电功率模式-ON/OFF；
S2、检测控温段数S，若S＝0，则进行步骤S3-S5，若S>0则进行步骤S6；
S3、执行定点温度控制；
S4、判断电功率模式，若电功率模式为-OFF则返回步骤S3，若电功率模式为-ON则进行步骤S5；
S5、执行恒定功率控制；
S6、执行分段式温度控制。
优选的，所述步骤S3中定点温度控制的具体过程为：
S31、检测温度，并判断是否大于或等于起始温度T1，若否，则加热后再次检测，若是，则进行下一步；
S32、检查温度是否超限，若是，则系统停止运行，报警标志置位，若否，则进行下一步；
S33、根据T选择不同的PID系数与设定温度比较温度差ΔT，若ΔT>0 则PID调节PWM脉宽减小，若ΔT<0则PID调节PWM脉宽增大，PID调节完成后，继电器根据PWM脉宽周期启动，控制加热片加热，若ΔT＝0，则保持不变；控制完成后进行步骤S4。
优选的，所述步骤S5所述的恒定功率控制的具体步骤为：
S51、检查温度是否超限，若是，则系统停止运行，报警标志置位，若否，则进行下一步；
S52、当前温度与设定温度比较温度差ΔT2，判断当前温度保持时间，若ΔT2与t未达要求，则返回步骤S3、若满足要求则进行下一步；
S53、计算温度恒定过程的平均功率；
S54、检测电量变送器的电压、电流，计算瞬时功率；
S55、与平均功率比较得到功率差ΔP，若ΔP>0则PID调节输出信号幅值减小，若ΔP<0则PID调节输出信号幅值增加，调节完成后电源根据信号幅值进行调压，控制加热片加热，若ΔP＝0，则保持功率不变；完成后返回步骤S54。
优选的，所述步骤S6所述的分段式温度控制的具体步骤为：
S61、检查温度是否超限，若是，则系统停止运行，报警标志置位，若否，则进行下一步；
S62、根据初始温度T0判断当前控温段数，并从当前段数开始控温；
S63、根据当前段数的控温时间t，起始温度T1，终点温度T2，计算控温速率Vx，根据控温速率Vx，当前温度Tx、终点温度T2，系统自动计算预计控温时间tx，系统根据控温速率Vx、控温时间tx进行温度调节，控温时间tx运行结束后进入下一步；
S64、控温段数加1，判断当前控温段数是否大于设定的温度控制段数，若大于，则结束控温，若小于，则返回步骤S63。
优选的，所述步骤S52中ΔT2满足的要求为ΔT2不超过系统设定的控制精度，设定范围0.5～2.0。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种反应釜的电加热精细控制方法，通过温度自调节设置，解决了加热过程温度或者过快，或者过慢，使得加热片利用率不高，严重影响其使用寿命维持了电加热恒定影响，的问题，通过功率的自调节设置，解决了因受环境温度、加热系统变化，同一设定功率，对应加热后系统温度不同，无法对每次的定点温度运行下的有效功率进行计算的问题，通过设置分段控温，解决了仅具有简单的温度控制功能或手动控制功能，不能对反应过程不同阶段温度进行控制，不能获得反应过程电加热功率，不能对光热反应过程中光功率与电功率的耦合特性进行评估，不能有效控制光热反应进程问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的控制方法示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种反应釜的电加热精细控制方法，包括以下步骤：
S1、设定温度控制段数S，设定温度T，起始温度T1，终点温度T2，控温时间t，电功率模式-ON/OFF；
S2、检测控温段数S，若S＝0，则进行步骤S3-S5，若S>0则进行步骤S6；
S3、执行定点温度控制；
S4、判断电功率模式，若电功率模式为-OFF则返回步骤S3，若电功率模式为-ON则进行步骤S5；
S5、执行恒定功率控制；
S6、执行分段式温度控制。
为进一步优化上述技术方案，所述步骤S3中定点温度控制的具体过程为：
S31、检测温度，并判断是否大于或等于起始温度T1，若否，则加热后再次检测，若是，则进行下一步；
S32、检查温度是否超限，若是，则系统停止运行，报警标志置位，若否，则进行下一步；
S33、根据T选择不同的PID系数与设定温度比较温度差ΔT，若ΔT>0 则PID调节PWM脉宽减小，若ΔT<0则PID调节PWM脉宽增大，PID调节完成后，继电器根据PWM脉宽周期启动，控制加热片加热，若ΔT＝0，则保持不变；控制完成后进行步骤S4。
为进一步优化上述技术方案，所述步骤S5所述的恒定功率控制的具体步骤为：
S51、检查温度是否超限，若是，则系统停止运行，报警标志置位，若否，则进行下一步；
S52、当前温度与设定温度比较温度差ΔT2，判断当前温度保持时间，若ΔT2与t未达要求，则返回步骤S3、若满足要求则进行下一步；
S53、计算温度恒定过程的平均功率；
S54、检测电量变送器的电压、电流，计算瞬时功率；
S55、与平均功率比较得到功率差ΔP，若ΔP>0则PID调节输出信号幅值减小，若ΔP<0则PID调节输出信号幅值增加，调节完成后电源根据信号幅值进行调压，控制加热片加热，若ΔP＝0，则保持功率不变；完成后返回步骤S54。
为进一步优化上述技术方案，所述步骤S6所述的分段式温度控制的具体步骤为：
S61、检查温度是否超限，若是，则系统停止运行，报警标志置位，若否，则进行下一步；
S62、根据初始温度T0判断当前控温段数，并从当前段数开始控温；
S63、根据当前段数的控温时间t，起始温度T1，终点温度T2，计算控温速率Vx，根据控温速率Vx，当前温度Tx、终点温度T2，系统自动计算预计控温时间tx，系统根据控温速率Vx、控温时间tx进行温度调节，控温时间tx运行结束后进入下一步；
S64、控温段数加1，判断当前控温段数是否大于设定的温度控制段数，若大于，则结束控温，若小于，则返回步骤S63。
为进一步优化上述技术方案，所述步骤S52中ΔT2满足的要求为ΔT2不超过系统设定的控制精度，设定范围0.5～2.0。
实施例
1)S＝0，电功率模式-ON，550℃的定点温度控制，然后切换至恒功率进行，具体步骤如下：
通过界面设置S＝0，目标温度设置为550℃，电功率模式选择-ON，点击开始，系统加热，当温度升至550℃后，系统开始进行PID控制，当检测温度在550℃±1℃下持续1min，自动进入恒功率检测阶段，系统会检测该阶段5 分钟内运行的电功率P＝47.5W，然后系统自动将功率维持在47.5W运行，进入恒功率运行阶段，该阶段下温度波动小于5℃。
2)2)S＝8，分段式控温，控温段数8段，实行程序控温阶段程序：
第1段：20℃，10min，100℃
第2段：100℃，20min，300℃
第3段：300℃，10min，300℃
第4段：300℃，30min，500℃
第5段：500℃，10min，500℃
第6段：500℃，20min，550℃
第7段：550℃，50min，200℃
第8段：200℃，20min，200℃
具体步骤如下：
通过界面设置S＝8以及其他每个阶段的起始温度、目标温度与时间，参数如上所述。点击开始，系统开始检测当前温度28.5℃，检测第一段速率为8℃ /min(0.13℃/s)，按照目标速率，计算预计升温时间为9min，自动进入第一段运行，开始计时，执行控制速率控温的PID程序，当运行到9min后，开始进入第二段运行，重复第一段执行方式，继续执行，直至完成8段温度控制，系统自动停止。运行过程，系统检测温度均未超过600℃，系统执行时间 169min，执行过程，温度跟随偏差最大为5℃。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种反应釜的电加热精细控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、设定温度控制段数S，设定温度T，起始温度T1，终点温度T2，控温时间t，电功率模式-ON/OFF；
S2、检测控温段数S，若S＝0，则进行步骤S3-S5，若S>0则进行步骤S6；
S3、执行定点温度控制；
S4、判断电功率模式，若电功率模式为-OFF则返回步骤S3，若电功率模式为-ON则进行步骤S5；
S5、执行恒定功率控制；
S6、执行分段式温度控制。
2.根据权利要求1所述的一种反应釜的电加热精细控制方法，其特征在于，所述步骤S3中定点温度控制的具体过程为：
S31、检测温度，并判断是否大于或等于起始温度T1，若否，则加热后再次检测，若是，则进行下一步；
S32、检查温度是否超限，若是，则系统停止运行，报警标志置位，若否，则进行下一步；
S33、根据T选择不同的PID系数与设定温度比较温度差ΔT，若ΔT>0则PID调节PWM脉宽减小，若ΔT<0则PID调节PWM脉宽增大，PID调节完成后，继电器根据PWM脉宽周期启动，控制加热片加热，若ΔT＝0，则保持不变；控制完成后进行步骤S4。
3.根据权利要求1所述的一种反应釜的电加热精细控制方法，其特征在于，所述步骤S5所述的恒定功率控制的具体步骤为：
S51、检查温度是否超限，若是，则系统停止运行，报警标志置位，若否，则进行下一步；
S52、当前温度与设定温度比较温度差ΔT2，判断当前温度保持时间，若ΔT2与t未达要求，则返回步骤S3、若满足要求则进行下一步；
S53、计算温度恒定过程的平均功率；
S54、检测电量变送器的电压、电流，计算瞬时功率；
S55、与平均功率比较得到功率差ΔP，若ΔP>0则PID调节输出信号幅值减小，若ΔP<0则PID调节输出信号幅值增加，调节完成后电源根据信号幅值进行调压，控制加热片加热，若ΔP＝0，则保持功率不变；完成后返回步骤S54。
4.根据权利要求1所述的一种反应釜的电加热精细控制方法，其特征在于，所述步骤S6所述的分段式温度控制的具体步骤为：
S61、检查温度是否超限，若是，则系统停止运行，报警标志置位，若否，则进行下一步；
S62、根据初始温度T0判断当前控温段数，并从当前段数开始控温；
S63、根据当前段数的控温时间t，起始温度T1，终点温度T2，计算控温速率Vx，根据控温速率Vx，当前温度Tx、终点温度T2，系统自动计算预计控温时间tx，系统根据控温速率Vx、控温时间tx进行温度调节，控温时间tx运行结束后进入下一步；
S64、控温段数加1，判断当前控温段数是否大于设定的温度控制段数，若大于，则结束控温，若小于，则返回步骤S63。
5.根据权利要求3所述的一种反应釜的电加热精细控制方法，其特征在于，所述步骤S52中ΔT2满足的要求为ΔT2不超过系统设定的控制精度，设定范围0.5～2.0。
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