CN112760679A - 一种压差调节方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种压差调节方法及装置，其中装置包括：调节阀门组，连接于所述电解槽内气体的输出端，所述调节阀门组具有至少两级相互并联的气动调节阀；阀门定位组，具有与气动调节阀数量对应的阀门定位器，所述阀门定位器分别与对应的气动调节阀的控制端电性连接；控制器，与所述阀门定位组的阀门定位器电性连接，用以向所述阀门定位器发出控制信号，所述阀门定位器根据所述控制信号逐级控制对应的所述气动调节阀的开合度。阀门定位器可根据控制器所发出的控制信号的大小逐级控制对应的气动调节阀的开合度，这样压差调节装置中的调节幅度更宽、精度及灵敏度更高，并且，在现有结构的基础上，没有增加额外的控制输出点，保证控制简单高效。
Description
技术领域
本发明涉及电解水领域，特别是涉及一种压差调节方法及装置。
背景技术
能源是整个世界发展和经济增长的最基本的驱动力，是人类赖以生存的物质基础。随着化石燃料耗量日益增加和储量日益减少，全球己出现环境污染，气候异常和能源短缺三大问题，因此寻找来源丰富的清洁能源是当今世界面临的最紧迫问题。
氢是地球上储量最丰富的元素，主要以水和碳氢化合物等形式存在，而水又是地球的主要资源，地球表面有71％被水覆盖，氢可以大规模生产，并且氢能具有清洁和燃烧值高的特点，1Kg氢燃烧所放出的热量为1.2×108J，相当于1Kg汽油燃烧值的3倍，且其燃烧时只生成水和少量的氮化氢，不会对环境造成污染。因此，氢能的研究和发展倍受青睐，可以预见，氢能将成为21世纪能源体系的重要组成部分。
氢的制备由来已久，1783年法国的物理学家夏尔理提出用硫酸和铁作用制取氢气；1800年，Nicholson与Carlisle发现电可以分解水的现象，实现了水电解制取氢气；二十世纪初，水煤气制取氢气和气体烃-水蒸气重整制氢得到快速发展；1966年，建立了第一个固体聚合物电解质体系(SPE system)。目前工业制氢的主要方法是矿物燃料转化制氢和电解水制氢，而热分解制氢、光催化制氢、生物制氢等可再生能源制氢工艺正处于研究阶段。
随着可再生能源制氢的发展趋势，需要更大规模的电解水制氢装备，可再生能源电源的波动性考验着电解水制氢设备中一个重要设备——压差调节装置。在自动化程度较高的电解水制氢自动控制系统中，调节阀作为自动调节系统终端执行装置，授受控制信号实现对电解槽内的压力及液位差的调节。它的动作灵敏度、精度直接关系着调节系统的质量，关系着系统的安全及气体产品质量。在正常生产运行过程自动化中，起着举足轻重的作用。
根据当前可再生能源制氢特性需要，结合可再生能源与电解制氢设备的充分利用率，需要尽量把单台电解槽能源转换降到最低产量的需要；同时为解决电解水制氢规模需求大的问题，便需要多套电解槽共用一台综合处理框架，这就需要一套能够安全运行、适应大规模调节、宽幅度调节、高精度及灵敏度调节的压差调节系统来完成不同产量大比例的调节控制。
发明内容
基于此，有必要针对亟需能够安全运行、适应大规模调节、宽幅度调节、高精度及灵敏度调节的压差调节系统的需求，提供一种压差调节方法及装置。
一种压差调节方法，包括：
获取电解槽所输出气体的总需求流量；
根据所述总需求流量，确定所需第一气动调节阀的额定流量，所述额定流量小于所述总需求流量；
根据所述第一气动调节阀的额定流量确定相互并联的气动调节阀的数量，及其他气动调节阀的额定流量；
根据所述所需气动调节阀的数量，确定所述阀门定位器的数量及配置信息，并使所述阀门定位器分别于对应的气动调节阀的控制端连接，所述阀门定位器的数量与所述气动调节阀的数量相等；
生成控制指令并发送至所述阀门定位器，以使所述阀门定位器根据所述控制指令控制对应的气动调节阀，以逐级控制对应的所述气动调节阀的开合度。
上述实施方式中的压差调节方法能够根据所对接的电解槽的所输出气体的总需求流量，确定所需的气动调节阀的数量及每个气动调节阀所需的额定流量，配合阀门定位器对对应的气动调节阀分级控制，实现低产量时对流量的精确控制。
在其中一个优选实施方式中，所述获获取电解槽所输出气体的总需求流量，包括：
根据原有气动调节阀的最大调节流量，确定所述总需求流量；
上述实施方式中对现有的单气动调节阀进行改进，根据原有气动调节阀的最大调节流量，确定压差调节装置的输出气体的总需求量。
在其中一个优选实施方式中，所述根据所述总需求流量，确定所需第一气动调节阀的额定流量，包括：
根据所述总需求流量，确定所述总需求流量与第一比值之积作为原有气动调节阀的最小精准控制流量，第一比值大于0且小于1；
取第二比值，根据原有气动调节阀的最小精准控制流量及所述第二比值，确定所需要的第一气动调节阀的额定流量；
上述实施方式中，根据气动调节阀的固有特性，确定原有的气动调节阀的最小精准控制流量，当小于该最小精准控制流量时，原气动调节阀的控制调节便会出现较大的控制误差，取第二比值，确定本方法所需的气动调节阀的额定流量，由于气动调节阀的固有特性，一般每个调节阀的第一比值是确定的，这样只要第二比值大于第一比值，便会时所需的气动调节阀不会低于其最小精准控制流量，
在其中一个优选实施方式中，所述气动调节阀的额定流量之和等于所述总需求流量。
本实施方式中所需的气动调节阀的额定流量之和等于总需求流量，确保每个气动调节阀的控制量充分利用。
在其中一个优选实施方式中，所述阀门定位器的配置信息包括接收信号范围及输出信号范围，当所述阀门定位器接收最低接收信号值时，输出最低输出信号值以控制对应的气动调节阀的开合度最小，当所述阀门定位器接收最高接收信号值时，输出最高输出信号值以控制对应的气动调节阀的开合度最大。
上述实施方式中的阀门定位器根据控制器所发出的控制信号，控制对应的气动调节阀的开合度，这样本实施方式中的压差调节装置中的调节幅度更宽、精度及灵敏度更高，并且，在现有结构的基础上，没有增加额外的控制输出点，保证控制简单高效。
在其中一个优选实施方式中，所述控制指令对应的控制信号为电压控制信号。
上述实施方式中的控制向阀门定位器发出电压控制信号，该阀门定位器根据电压范围来分级，易于操作人员检测、控制。
在其中一个优选实施方式中，在对应阀门定位器的接收信号范围内，所述阀门定位器的信号接收量与输出量呈线性关系。
在其中一个优选实施方式中，所述气动调节阀及所述阀门定位器分别具有M个，第n阀门定位器的输出信号Pn与所述控制器的输出的电压控制信号U满足以下公式：
当n＝1时：
当n≥2时：
其中，k1、kn为常数，b1、bn为常数，Vnmin为第n阀门定位器对应的控制信号范围的最小值，Vnmax为第n阀门定位器对应的电压信号范围的最大值，Pnmin为第n阀门定位器的输出最小压强，Pnmax为第n阀门定位器的输出最大压强，M是大于1的正整数，n是不大于M的正整数。
上述实施方式中，所述第n阀门定位器的输出信号Pn与所述控制器的输出的电压控制信号U满足上述公式，实现气动调节阀对电解槽内的气体输出量的线性调节。
一种压差调节装置，包括：
调节阀门组，连接于电解槽内气体的输出端，所述调节阀门组具有至少两级相互并联的气动调节阀；
阀门定位组，具有与气动调节阀数量对应的阀门定位器，所述阀门定位器分别与对应的气动调节阀的控制端电性连接；
控制器，与所述阀门定位组的阀门定位器电性连接，用以向所述阀门定位器发出控制信号，所述阀门定位器根据所述控制信号逐级控制对应的所述气动调节阀的开合度。
上述实施方式中的压差调节装置具有至少两级气动调节阀及这两级气动调节阀定对应的阀门定位器，阀门定位器可根据控制器所发出的控制信号的大小逐级控制对应的气动调节阀的开合度，这样本实施方式中的压差调节装置中的调节幅度更宽、精度及灵敏度更高，并且，在现有结构的基础上，没有增加额外的控制输出点，保证控制简单高效。
在其中一个优选实施方式中，所述调节阀门组的每个气动调节阀的额定流量之和等于总需求流量。
上述实施方式中，每个气动调节阀的额定流量之和等于总需求流量，充分利用每个气动调节阀的控制范围。
在其中一个优选实施方式中，所述调节阀门组的每个气动调节阀的额定流量根据原气动调节阀的最大调节流量确定，所述每个气动调节阀的额定流量小于原气动调节阀的最大调节流量。
在其中一个优选实施方式中，所述每个气动调节阀最低精确控制流量小于原有气动调节阀的最小精确控制流量，所述每个气动调节阀的额定流量小于原气动调节阀的最大调节流量。
上述实施方式中，因气动调节阀的固有特性，其最小精确控制流量与最大调节流量的比值是定值，当本实施方式中的气动调节阀小于原有的调节阀的最大调节流量，那么本实施方式中的气动调节阀的最小精确控制流量便小于原调节阀的最小精确控制流量，这样便可达到低流量调节，不会在低流量调节时造成控制误差，进而达到精准控制的效果。
在其中一个优选实施方式中，若对应的阀门定位器所接收所述控制信号小于或等于接收控制信号范围最小值，输出最低输出信号值；
若对应的阀门定位器所接收到控制信号大于或等于接收控制信号范围的最大值，输出最大输出信号值。
上述实施方式中的每个阀门定位器所对应接收控制器信号的范围相互之间分级、连续，这样能够连续、线性的通过对应的气动调节阀控制电解槽内的气体的流量。
上述实施方式中，所述第n阀门定位器的输出信号Pn与所述控制器的输出的电压控制信号U满足上述公式，实现气动调节阀对电解槽内的气体输出量的线性调节。
在其中一个优选实施方式中，所述调节阀门组具有第一气动调节阀及第二气动调节阀，所述阀门定位组包括与第一气动调节阀电性连接的第一阀门定位器，及与第二气动调节阀电性连接的第二阀门定位器。
上述实施方式中，采用两级气动调节阀，使压差调节装置中的调节幅度更宽、精度及灵敏度更高的同时，控制结构相对比较简单、易用。
在其中一个优选实施方式中，所述控制器为PLC控制器或DCS控制器。
采用PLC控制器或DCS控制器，控制结构相对成熟，控制结构稳定。
在其中一个优选实施方式中，所述阀门定位器为电气阀门定位器。
采用电气阀门定位器，控制结构相对成熟，控制结构稳定。
在其中一个优选实施方式中，所述气动调节阀为气动薄膜调节阀。
采用气动薄膜调节阀，控制结构相对成熟，控制结构稳定。
在其中一个优选实施方式中，所述压差调节装置还包括：
仪表气源，连接于所述阀门定位器。
上述仪表气源能够向阀门定位器的气体，使阀门定位器正常工作，并监测阀门定位器的气体压强。
在其中一个优选实施方式中，所述压差调节装置还包括：
过滤减压器，连接于所述仪表气源与所述阀门定位器之间。
上述过滤减压器能够稳定阀门定位器的压强，保证阀门定位器的稳定。
附图说明
图1为本发明第一实施方式中的一种压差调节方法的流程示意图；
图2位本发明第一实施方式中的一种压差调节方法S20中的细分步骤的流程示意图；
图3为本发明第二实施方式中的一种压差调节装置的自动控制原理示意图；
图4为本发明第二实施方式中的一种压差调节装置的结构示意图；
图5为本发明第二实施方式中的一种压差调节装置的结构示意图。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
结合如图1所示，本发明第一优选实施方式公开了一种压差调节方法，该压差调节方法包括：
S10：获取电解槽所输出气体的总需求流量；
具体地，上述总需求流量可根据电解槽能够分解出的气体产量确定，本实施方式中，是在现有的压差调节装置上改进，根据现有的压差调节装置上的原有气动调节阀的最大调节流量，确定为所述总需求流量。举例说明，例1为原有的气动调节阀的最大调节流量为1000m3/h，则确定该1000m3/h为上述总需求流量。
S20：根据所述总需求流量，确定所需第一气动调节阀的额定流量，所述额定流量小于所述总需求流量；
以根据现有的压差调节装置上的原有气动调节阀的最大调节流量，确定为所述总需求流量。结合图1及图2所示，本实施方式的上述S20包括以下具体分步骤：
S21：根据所述总需求流量，确定所述总需求流量与第一比值之积作为原有气动调节阀的最小精准控制流量，所述第一比值大于0且小于1；
具体地，上述分步骤中，根据气动调节阀的固有特性，气动调节阀的最小精准控制流量与最大控制流量的比值为定值，接上述例1而原有的最大调节流量为1000m3/h，气动调节阀的最小精准控制流量与最大控制流量的比值为10％，那么原有气动调节阀的最小精准控制流量100m3/h，上述第一比值为10％。
S22：取第二比值，根据原有气动调节阀的最小精准控制流量及所述第二比值，确定所需要的第一气动调节阀的额定流量；
本实施方式中，上述分步骤S22取第二比值，该第二比值大于所述第一比值，根据原有气动调节阀的最小精准控制流量及所述第二比值，接上述例1说明，取第二比值为20％，原有气动调节阀的最小精准控制流量100m3/h，那么所需的第一气动调节阀的额定流量为100m3/h除以20％得到500m3/h。
根据气动调节阀的固有特性，确定原有的气动调节阀的最小精准控制流量，当小于该最小精准控制流量时，原气动调节阀的控制调节便会出现较大的控制误差，取第二比值，确定本方法所需的气动调节阀的额定流量，由于气动调节阀的固有特性，一般每个调节阀的第一比值是确定的，因此，本实施方式中的上述第二比值大于第一比值，便会时所需的气动调节阀不会低于其最小精准控制流量，
S30：根据所述第一气动调节阀的额定流量确定相互并联的气动调节阀的数量，及其他气动调节阀的额定流量；
接上述例1说明，确定其中一个所需的气动调节阀的额定流量为500m3/h，其他的所需气动调节阀的额定流量根据总需求量减去额定流量为500m3/h确定，最后，再需要一个额定流量为500m3/h即可，因此，所需的气动调节阀的数量为两个，每个气动调节阀的额定流量为500m3/h。
本实施方式中所需的气动调节阀的额定流量之和等于总需求流量，确保每个气动调节阀的控制量充分利用。
S40：根据所述所需气动调节阀的数量，确定所述阀门定位器的数量及配置信息，并使所述阀门定位器分别于对应的气动调节阀的控制端连接，所述阀门定位器的数量与所述气动调节阀的数量相等；
本实施方式中，所述阀门定位器的数量与所述气动调节阀的数量相等。每个阀门定位器分别于对应的气动调节阀的控制端连接，每个气动调节阀根据对应的阀门定位器的输出配置信息控制其开合度。每个气动调节阀由对应的阀门定位器分别单独控制，保证了整个装置的稳定性。
而所述阀门定位器的配置信息包括接收信号范围及输出信号范围，当所述阀门定位器接收最低接收信号值时，输出最低输出信号值，当所述阀门定位器接收最高接收信号值时，输出最高输出信号值，所述每个阀门定位器接收信号范围相互分级且相互连续。
优选地，上述阀门定位器的电气定位器，其接收电压输入信号，输出压强输出信号。
接上述例1继续论述，上述气动调节阀的数量为两个，那么对应的阀门定位器的数量也可以为两个。当接收到的电压输入信号为1-3V时，第一阀门定位器的压强输出信号是20kpa-100kpa，即第一气动调节阀完成了0-100％的开合度调节，第二阀门定位器的压强输出信号是20kpa，即第二气动调节阀一直开合度0％；当接收到的电压输入信号为3-5V时，第一阀门定位器的压强输出信号是100kpa，即第一气动调节阀开合度值一直100％，第二阀门定位器的压强输出信号是20kpa-100kpa，即第二气动调节阀完成0-100％的开度调节。
S50：生成控制指令并发送至所述阀门定位器，以使所述阀门定位器根据所述控制指令控制对应的气动调节阀，以逐级控制对应的所述气动调节阀的开合度。
本步骤中，上述控制指令可以由控制器发送，控制器与上述每个阀门定位器电性连接，用以发出控制信号，由于上述每个阀门定位器分别具有对应的接收信号范围，当控制器所发出的控制信号低于对应的阀门定位器的接收信号范围，对应的阀门定位器以最低量输出以控制对应的气动调节阀的开合度最小，实现低流量输出；当控制器所发出的控制信号高于对应的阀门定位器的接收信号范围，对应的阀门定位器以最高量输出，此时与该阀门定位器连接的气动调节阀实现输出信号范围的最大信号输出，与该阀门定位器连接的气动调节阀开合度最大，实现最大的额定流量输出。
所述阀门定位器根据所述控制信号逐级控制，随着上述控制器所发出的控制信号逐渐变大，当未达到第一级的阀门定位器的接收信号的范围时，所有的阀门定位器均为最低流量调节，当达到第一级的阀门定位器的接收信号范围内时，第一阀门定位器的输出信号逐渐变大，直至输出至最大输出信号，当达到第二级的阀门定位器的接收信号范围内，第一阀门定位器保持最大输出信号，第二阀门定器的输出信号逐渐变大。这样通过多个阀门定位器实现控制对应的气动调节阀的开合度的目的。
更具体地，在对应阀门定位器的接收信号范围内，所述阀门定位器的信号接收量与输出量呈线性关系。
所述气动调节阀及所述阀门定位器分别具有M个，第n阀门定位器的输出信号Pn与所述控制器的输出的电压控制信号U满足以下公式：
当n＝1时：
当n≥2时：
其中，k1、kn为常数，b1、bn为常数，Vnmin为第n阀门定位器对应的控制信号范围的最小值，Vnmax为第n阀门定位器对应的电压信号范围的最大值，Pnmin为第n阀门定位器的输出最小压强，Pnmax为第n阀门定位器的输出最大压强，M是大于1的正整数，n是不大于M的正整数。
上述实施方式中，所述第n阀门定位器的输出信号Pn与所述控制器的输出的电压控制信号U满足上述公式，实现气动调节阀对电解槽内的气体输出量的线性调节。
接上述例1继续论述，该第一阀门定位器的输入信号范围为1～3V，输出信号范围为20-100kpa，第二阀门定位器的输入信号范围为3-5V，对应的输出信号范围为20-100kpa。上述控制器所发出的电压输出信号低于1V时，上述第一阀门定位器及第二阀门定位器输出均为20kpa，与第一阀门定位器及第二阀门定位器的分别连接的气动调节阀均为0流量输出，当上述控制器所发出的电压输出信号1～3V时，第一阀门定位器的输出信号逐渐变大，进而使与第一阀门定位器连接的气动调节阀的开合度逐渐变大，对应的气体流量也逐渐变大。而第二阀门定位器依然输出20kpa，当上述控制器所发出的电压输出信号3-5V时，第一阀门定位器的输出信号达到最大信号输出100kpa，与第一阀门定位器连接的气动调节阀的开合度达到最大开合度，第二阀门定位器的输出信号逐渐变大，进而使与第二阀门定位器连接的气动调节阀的开合度逐渐变大，对应的气体流量也逐渐变大。当上述控制器所发出的电压输出信号大于5V时，上述第一阀门定位器及第二阀门定位器均输出最大输出信号100kpa，对应的气动调节阀也均达到最大开合度。
上述实施方式中的压差调节方法能够根据所对接的电解槽的所输出气体的总需求流量，确定所需的气动调节阀的数量及每个气动调节阀所需的额定流量，配合阀门定位器对对应的气动调节阀分级控制，实现低产量时对流量的精确控制。阀门定位器根据控制器所发出的控制信号，控制对应的气动调节阀的开合度，这样本实施方式中的压差调节装置中的调节幅度更宽、精度及灵敏度更高，并且，在现有结构的基础上，没有增加额外的控制输出点，保证控制简单高效。
结合图3及图4所示，本发明第二优选实施方式公开了一种压差调节装置100，该压差调节装置100包括调节阀门组110、阀门定位组120及控制器130。
具体地，上述调节阀门组110连接于上述电解槽内气体的输出端，该调节阀门组110具有至少两个相互并联的气动调节阀。换言之，上述调节阀门组110具有n(n≥2，且n为自然数)个相互并联的气动调节阀。
更详细地，上述电解槽内气体的输出端并联有n个气体输送管道，电解槽内的分解出的气体可经气体输出端，并经过上述n个气体输送管道的其中任一个便可输送到目标位置。上述n个气动调节阀分别位于对应的气体输送管道中，每个气动调节阀主要通过控制其开合度，进而可控制对应气体输送管道的气体输送的流量。当气动调节阀关闭时，该气动调节阀所在的气体输送管道停止输送气体，当气动调节阀逐渐打开时，对应的气体输送管道输送气体的流量也在逐渐的增加，当气动调节阀完全打开时，对应的气体输送管道处于能够最大量输送气体状态。
本实施方式中，上述气动调节阀可以为气动薄膜调节阀。本实施方式采用气动薄膜调节阀，其控制结构相对成熟，进而使控制过程稳定。
对于气动调节阀的配置信息、数量的选取可以参照以下方式：
获取电解槽所输出气体的总需求流量；具体地，上述总需求流量可根据电解槽能够分解出的气体产量确定，本实施方式中，是在现有的压差调节装置上改进，根据现有的压差调节装置上的原有气动调节阀的最大调节流量，确定为所述总需求流量。例如原有的气动调节阀的最大调节流量为1000m3/h，则确定该1000m3/h为上述总需求流量。
根据所述总需求流量，确定所需第一气动调节阀的额定流量，所述额定流量小于所述总需求流量；以根据现有的压差调节装置上的原有气动调节阀的最大调节流量，确定为所述总需求流量。根据所述总需求流量，确定原有气动调节阀的最小精准控制流量，及确定所述原有气动调节阀的最小精准控制流量与所述总需求流量相比的第一比值；具体地，上述分步骤中，根据气动调节阀的固有特性，气动调节阀的最小精准控制流量与最大控制流量的比值为定值。
例如上述而原有的最大调节流量为1000m3/h，气动调节阀的最小精准控制流量与最大控制流量的比值为10％，那么原有有气动调节阀的最小精准控制流量100m3/h，上述第一比值为10％。
取第二比值，根据原有气动调节阀的最小精准控制流量及所述第二比值，确定所需要的第一气动调节阀的额定流量，其中所述第二比值大于所述第一比值；例如，取第二比值为20％，原有气动调节阀的最小精准控制流量100m3/h，那么所需的第一气动调节阀的额定流量为100m3/h除以20％得到500m3/h。
根据气动调节阀的固有特性，确定原有的气动调节阀的最小精准控制流量，当小于该最小精准控制流量时，原气动调节阀的控制调节便会出现较大的控制误差，取第二比值，确定本方法所需的气动调节阀的额定流量，由于气动调节阀的固有特性，一般每个调节阀的第一比值是确定的，这样只要第二比值大于第一比值，便会时所需的气动调节阀不会低于其最小精准控制流量，
上述阀门定位组120与上述调节阀门组110连接，具体地，上述阀门定位组120具有与气动调节阀数量对应的阀门定位器，若上述气动调节阀的数量为n个，则上述阀门定位器的数量同样为n个。上述阀门定位器分别与对应的气动调节阀的控制端连接。阀门定位器可以输出控制信号，进而可以控制对应的气动调节阀的开合度，进而控制气动调节阀所在气体输送管道的气体流量。
上述阀门定位器可以为电气阀门定位器。本实施方式中采用电气阀门定位器，控制结构相对成熟，进而使控制过程稳定。该电气阀门定位器向对应的气动调节阀输出压强控制信号，电气阀门定位器所输出的压强控制信号越大，对应的气动调节阀开合度越大，进而控制气体流量越大；相反，电气阀门定位器向对应的气动调节阀输出压强控制信号越小，对应的气动调节阀开合度越小，进而控制气体流量越小。
每个阀门定位器具有输出信号的范围，以上述电气阀门定位器为例，电气阀门定位器输出压强控制信号，且每个阀门定位器所输出信号范围为Pmin至Pmax，其中上述Pmin为阀门定位器的最小压强控制信号，Pmax为阀门定位器的最大压强控制信号，本实施方式中，上述最小压强控制信号Pmin可以为0，也可以为其他的数值。当阀门定位器输出信号为Pmin时，对应的气动调节阀处于关闭状态，当阀门定位器输出信号为Pmax时，对应的气动调节阀处于全开状态，对应的气体输送管道处于气体最大输出量。
上述控制器130与上述阀门定位组120的气动调节阀电性连接，用以向上述阀门定位组120发出控制信号，上述阀门定位组120根据上述控制信号逐级控制对应的气动调节阀的开合度，进而达到控制对应的气体输送管的气体流量的目的。
具体地，上述阀门定位组120具有与上述气动调节阀数量相对应的n个阀门定位器。阀门定位组120的每个阀门定位器具有接收上述控制信号的范围，若接收上述控制信号小于或等于阀门定位器对应的控制信号范围最小值，该阀门定位器的输出信号为最小值Pmin，进而阀门定位器控制对应的气动调节阀处于闭合状态；若接收到控制信号大于或等于上述阀门定位器对应的控制信号范围的最大值，该阀门定位器的输出信号为最大值Pmax，进而该阀门定位器控制对应的气动调节阀处于全开状态。
上述控制器130所发出的控制信号为电压控制信号，上述每个阀门定位器接收控制信号的范围同样为电压控制信号的范围。对应阀门定位器根据所接收电压控制信号向气动调节阀输出信号。控制器130向阀门定位器发出电压控制信号。
上述实施方式中的每个阀门定位器能够连续、线性的通过对应的气动调节阀控制电解槽内的气体的流量。
进一步地，本实施方式中，上述阀门定位组的n个阀门定位器根据所接收到的控制信号，线性地向对应的气动调节阀发出控制信号。上述第n阀门定位器的输出信号Pn与上述控制器的输出的电压控制信号U满足以下公式：
当n＝1时：
当n≥2时：
其中，k1、kn为常数，b1、bn为常数，Vnmin为第n阀门定位器对应的控制信号范围的最小值，Vnmax为第n阀门定位器对应的电压信号范围的最大值，Pnmin为第n阀门定位器的输出最小压强，Pnmax为第n阀门定位器的输出最大压强，M是大于1的正整数，n是不大于M的正整数。
上述实施方式中，上述第n阀门定位器的输出信号Pn与上述控制器的输出的电压控制信号U满足上述公式，实现气动调节阀对电解槽内的气体输出量的线性调节。
需要说明书的是，本实施方式中的每个阀门定位器接收控制器130所输出信号的范围，或输出至气动调节阀的控制信号的范围可以是相同的，可以是不同的。
上述控制器130可以为PLC控制器或DCS控制器。采用PLC控制器或DCS控制器，控制结构相对成熟，控制结构稳定。
本实施方式中，上述压差调节装置100还包括仪表气源140，仪表气源140，连接于上述阀门定位器。仪表气源能够向阀门定位器的气体，使阀门定位器正常工作，并监测阀门定位器的气体压强。
在其中一个优选实施方式中，上述压差调节装置还包括过滤减压器150，过滤减压器150连接于上述仪表气源140与上述阀门定位器之间。
上述过滤减压器能够稳定阀门定位器的压强，保证阀门定位器的稳定。
上述实施方式中的压差调节装置具有至少两级气动调节阀及这两级气动调节阀定对应的阀门定位器，阀门定位器可根据控制器所发出的控制信号的大小逐级控制对应的气动调节阀的开合度，这样本实施方式中的压差调节装置中的调节幅度更宽、精度及灵敏度更高，并且，在现有结构的基础上，没有增加额外的控制输出点，保证控制简单高效。
结合图5所示，当n＝2时，对上述实施方式中的压差调节装置100的工作过程举例说明：
当n＝2时，也就是说，上述调节阀门组110具有两级气动调节阀，分别为第一气动调节阀111及第二气动调节阀112。更详细地，该第一气动调节阀111连接于电解槽的气体输出端，并位于连接该气体输出端的第一输送管道中，主要用以控制连接气体输出端的第一输送管道中的气体输送的开合。同样地，上述第二气动调节阀112连接电解槽的气体输出端，且位于连接该气体输出端的第二输送管道中，该第一输送管道中与第二输送管道相互独立并联，这样，第二气动调节阀112便与第一气动调节阀111相互并联。
同样地，上述定位阀门组110具有两级电气阀门定位器，分别为第一阀门定位器121及第二阀门定位器122，其中第一阀门定位器121与上述第一气动调节阀111的控制端连接，第一气动调节阀111根据第一阀门定位器121所输出的控制信号控制对应的第一输送管道中的气体的流量；上述第二阀门定位器122与上述第二气动调节阀112的控制端连接，第二气动调节阀112根据第二阀门定位器122所输出的控制信号控制对应的第二输送管道中的气体的流量。
控制器130与上述第一阀门定位器121及第二阀门定位器122电性连接，控制器130向第一阀门定位器121向第二阀门定位122发送电压控制信号，上述第一阀门定位器121及第二阀门定位器122所接收的控制器122的电压范围相互分级且连续。
本实施方式中，控制器130所发送的电压控制信号U的范围为1-5V，上述第一阀门定位器121所接收的电压控制信号U的范围为1V≤U≤3V，上述第二阀门定位器122所接收的电压控制U的范围为3V＜U≤5V
第一阀门定位器121输出的压强控制信号的范围20-100kpa，第二阀门定位器122输出的压强控制信号的范围同样为20-100kpa。当控制器130所发送的电压控制信号U为1V时，该第一阀门定位器121所输出的压强信号P1为20kpa，当控制器130所输出的控制信号U为3V时，该第一阀门定位器121所输出的压强信号P1为100kpa。当控制器130所发送的电压控制信号U为1V＜U＜3V时，该第一阀门定位器121所输出的压强信号P1为KU。此过程，第二阀门定位器122一直输出最低压强信号20kpa。
当控制器130所输出的压强信号U为3V时，该第一阀门定位器121所输出的压强信号P1为100kpa。第二阀门定位器122所输出的压强信号P2为20kpa，当控制器130所输出的控制信号U为5V时，该第一阀门定位器121所输出的压强信号P1为100kpa，第二阀门定位器121所输出的压强信号P2为100kpa。当控制器130所发送的电压控制信号3V<U<5V时，该第一阀门定位器121所输出的压强信号P1为100kapa，第二阀门定位器122所输出压强信号P2为对应第二阀门定位器的输出最小值k(U-3)。
上述第一气动调节阀111随第一阀门定位器121所输出的压强信号改变而改变，上述第二气动调节阀112随第二阀门定位器122所输出的压强信号的改变而改变，进而控制对应气体输送管道的流量。
上述实施方式中，采用两级气动调节阀，使压差调节装置中的调节幅度更宽、精度及灵敏度更高的同时，控制结构相对比较简单、易用。
本发明从使用目的上，效能上，进步及新颖性等观点进行阐述，其设置有的实用进步性，已符合专利法所强调的功能增进及使用要件，本发明以上的说明及附图，仅为本发明的较佳实施例而已，并非以此局限本发明，因此，凡一切与本发明构造，装置，特征等近似、雷同的，即凡依本发明专利申请范围所作的等同替换或修饰等，皆应属本发明的专利申请保护的范围之内。
Claims (19)
1.一种压差调节方法，其特征在于，包括：
获取电解槽所输出气体的总需求流量；
根据所述总需求流量，确定所需第一气动调节阀的额定流量，所述额定流量小于所述总需求流量；
根据所述第一气动调节阀的额定流量确定相互并联的气动调节阀的数量，及其他气动调节阀的额定流量；
根据所述所需气动调节阀的数量，确定所述阀门定位器的数量及配置信息，并使所述阀门定位器分别于对应的气动调节阀的控制端连接，所述阀门定位器的数量与所述气动调节阀的数量相等；
生成控制指令并发送至所述阀门定位器，以使所述阀门定位器根据所述控制指令控制对应的气动调节阀，以逐级控制对应的所述气动调节阀的开合度。
2.根据权利要求1所述的压差调节方法，其特征在于，所述获取电解槽所输出气体的总需求流量，包括：
根据原有气动调节阀的最大调节流量，确定所述总需求流量。
3.根据权利要求2所述的压差调节方法，其特征在于，所述根据所述总需求流量，确定所需第一气动调节阀的额定流量，包括：
根据所述总需求流量，确定所述总需求流量与第一比值之积作为原有气动调节阀的最小精准控制流量，所述第一比值大于0且小于1；
取第二比值，根据原有气动调节阀的最小精准控制流量及所述第二比值，确定所需要的第一气动调节阀的额定流量。
4.根据权利要求1所述的压差调节方法，其特征在于，所述气动调节阀的额定流量之和等于所述总需求流量。
5.根据权利要求1所述的压差调节方法，其特征在于，所述阀门定位器的配置信息包括接收信号范围及输出信号范围，当所述阀门定位器接收最低接收信号值时，输出最低输出信号值以控制对应的气动调节阀的开合度最小，当所述阀门定位器接收最高接收信号值时，输出最高输出信号值以控制对应的气动调节阀的开合度最大。
6.根据权利要求5所述的压差调节方法，其特征在于，所述控制指令对应的控制信号为电压控制信号。
7.根据权利要求6所述的压差调节方法，其特征在于，在对应阀门定位器的接收信号范围内，所述阀门定位器的信号接收量与输出量呈线性关系。
8.根据权利要求7所述的压差调节方法，其特征在于，所述气动调节阀及所述阀门定位器分别具有M个，第n阀门定位器的输出信号Pn与所述控制器的输出的电压控制信号U满足以下公式：
当n＝1时：
当n≥2时：
其中，k1、kn为常数，b1、bn为常数，Vnmin为第n阀门定位器对应的控制信号范围的最小值，Vnmax为第n阀门定位器对应的电压信号范围的最大值，Pnmin为第n阀门定位器的输出最小压强，Pnmax为第n阀门定位器的输出最大压强，M是大于1的正整数，n是不大于M的正整数。
9.一种压差调节装置，其特征在于，包括：
调节阀门组，连接于电解槽内气体的输出端，所述调节阀门组具有至少两级相互并联的气动调节阀；
阀门定位组，具有与气动调节阀数量对应的阀门定位器，所述阀门定位器分别与对应的气动调节阀的控制端电性连接；
控制器，与所述阀门定位组的阀门定位器电性连接，用以向所述阀门定位器发出控制信号，所述阀门定位器根据所述控制信号逐级控制对应的所述气动调节阀的开合度。
10.根据权利要求9所述的压差调节装置，其特征在于，所述调节阀门组的每个气动调节阀的额定流量之和等于总需求流量。
11.根据权利要求9所述的压差调节装置，其特征在于，所述调节阀门组的每个气动调节阀的额定流量根据原气动调节阀的最大调节流量确定，所述每个气动调节阀的额定流量小于原气动调节阀的最大调节流量。
12.根据权利要求11所述的压差调节装置，其特征在于，所述每个气动调节阀最低精确控制流量小于原有气动调节阀的最小精确控制流量。
13.根据权利要求9所述的压差调节装置，其特征在于，若对应的阀门定位器所接收所述控制信号小于或等于接收控制信号范围最小值，输出最低输出信号值；
若对应的阀门定位器所接收到控制信号大于或等于接收控制信号范围的最大值，输出最大输出信号值。
14.根据权利要求9所述的压差调节装置，其特征在于，所述调节阀门组具有第一气动调节阀及第二气动调节阀，所述阀门定位组包括与第一气动调节阀电性连接的第一阀门定位器，及与第二气动调节阀电性连接的第二阀门定位器。
15.根据权利要求9所述的压差调节装置，其特征在于，所述控制器为PLC控制器或DCS控制器。
16.根据权利要求9所述的压差调节装置，其特征在于，所述阀门定位器为电气阀门定位器。
17.根据权利要求9所述的压差调节装置，其特征在于，所述气动调节阀为气动薄膜调节阀。
18.根据权利要求9所述的压差调节装置，其特征在于，所述压差调节装置还包括：
仪表气源，连接于所述阀门定位器。
19.根据权利要求18所述的压差调节装置，其特征在于，所述压差调节装置还包括：
过滤减压器，连接于所述仪表气源与所述阀门定位器之间。
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