CN113503974A - 基于pid的热成像检测系统、方法及瓦斯灰输送装置 - Google Patents

基于pid的热成像检测系统、方法及瓦斯灰输送装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及检测系统技术领域,尤其涉及基于PID的热成像检测系统,包括:采集单元,对输送系统气体的实际输出量进行采集;PID控制单元,根据输送系统中气体的理论输入总量和实际输出量的差值进行PID控制,输出对气体的实际供给量的控制值;热成像单元,根据理论输入总量与实际输出量的差值相对于设定阈值的偏差程度,作为启动控制量,对输送系统的热图像采集及处理;报警单元,根据处理结果作为报警控制量。本发明中,通过各数据的采集可实现输送系统工作中的PID控制,实现满负荷的工作状态,热成像单元和报警单元的设置使得异常情况可及时被发现,从而提高安全性。本发明中还请求保护一种基于PID的热成像检测方法及瓦斯灰输送装置,具有同样的技术效果。

Description

基于PID的热成像检测系统、方法及瓦斯灰输送装置
技术领域
本发明涉及检测系统技术领域,尤其涉及一种基于PID的热成像检测系统、方法及瓦斯灰输送装置。
背景技术
随着钢铁企业煤气干法除尘的普及,如何将干法除尘的瓦斯灰从煤气除尘器里顺畅地卸出来,成为干法除尘设备安全运行的关键环节,为了实现上述目的,本领域内设置输送装置,包括主管路和沿其输送方向设置的多处支路,瓦斯灰经各支路进入后通过主管路进行输送,在输送过程中通过分别在主管路和支路上设置的独立的惰性气体供给结构进行瓦斯灰的助吹,从而保证瓦斯灰最终可以顺利的排出。
上述输送装置包括多处分别位于支路及主管路上的阀体安装处,以及对各管路进行连接的焊接位置处,上述各个位置在加工及使用的过程中较易发生泄露及瓦斯灰的堵塞等,鉴于煤气干法除尘瓦斯灰含有还原金属锌、镁,接触氧气后易自燃,因此上述泄露及堵塞较易发生火灾或爆炸等危险,同时在上述输送装置中,由于包括多个支路,各支路难以实现同步性的工作,从而使得主管路难以始终保持最大效率的满负荷工作,使得工作中大量的电能被浪费。
鉴于上述缺陷,本发明人基于从事此类技术多年丰富经验及专业知识,配合理论分析,加以研究创新,以期开发一种基于PID的热成像检测系统、方法及瓦斯灰输送装置。
发明内容
本发明中提供了一种基于PID的热成像检测系统,可有效解决背景技术中的缺陷,同时本发明中还请求保护基于PID的热成像检测方法及瓦斯灰输送装置,具有同样的技术效果。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的:
基于PID的热成像检测系统,用于包括主管路及至少两支路,且对气体或者气体与固体的混合物进行传送的输送系统,包括:
采集单元,对所述输送系统中气体的实际输出量进行采集;
PID控制单元,根据输送系统中气体的理论输入总量和所述实际输出量的差值进行PID控制,输出对气体的实际供给量的控制值;
热成像单元,根据所述理论输入总量与所述实际输出量的差值相对于设定阈值的偏差程度,作为启动控制量,且在启动后进行所述输送系统的热图像采集及处理;
报警单元,根据所述热图像的处理结果作为报警控制量。
进一步地,所述采集单元还用于对所述气体的实际输入量进行采集。
进一步地,所述PID控制单元的控制模型为:
Figure 780641DEST_PATH_IMAGE002
其中,
Figure 767052DEST_PATH_IMAGE004
为PID的控制输出,为气体的实际供给量;
Figure 338978DEST_PATH_IMAGE006
为比例常数;
Figure 311614DEST_PATH_IMAGE008
为积分时间常数;
Figure 144440DEST_PATH_IMAGE010
为微分时间常数;
Figure 177118DEST_PATH_IMAGE012
为气体的理论输入总量和实际输出量的差值。
进一步地,所述热成像单元包括若干部分,各部分的采集结果组合成完整的热图像。
基于PID的热成像检测方法,用于包括主管路及至少两支路,且对气体或者气体与固体的混合物进行传送的输送系统,包括以下步骤:
S1:对所述输送系统中气体的实际输出量进行采集;
S2:根据输送系统中气体的理论输入总量和所述实际输出量的差值进行PID控制,输出对气体的实际供给量的控制值;
S3:将所述差值与设定阈值进行比较,当所述差值大于等于所述设定阈值,对所述输送系统进行热图像采集及处理;否则重复执行步骤S1和S2;
S4:根据所述热图像的处理结果判断所述输送系统是否存在泄漏或堵塞情况,当确认任意情况存在,则进行报警。
进一步地,步骤S1中还对所述气体的实际输入量进行采集。
进一步地,所述PID控制单元的控制模型为:
Figure 95396DEST_PATH_IMAGE002
其中,
Figure 635836DEST_PATH_IMAGE004
为PID的控制输出,为气体的实际供给量;
Figure 932957DEST_PATH_IMAGE006
为比例常数;
Figure 526749DEST_PATH_IMAGE008
为积分时间常数;
Figure 807689DEST_PATH_IMAGE010
为微分时间常数;
Figure 653285DEST_PATH_IMAGE012
为气体的理论输入总量和实际输出量的差值。
进一步地,针对所述输送系统所进行的热图像采集分区域进行。
一种瓦斯灰输送装置,采用如上所述的基于PID的热成像检测系统,对气密性进行检测。
综上所述,本发明具有以下有益效果:
本发明中,通过各数据的采集可实现输送系统工作中的PID控制,实现满负荷的工作状态,热成像单元和报警单元的设置使得异常情况可及时被发现,从而提高安全性。
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中记载的一些实施例,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,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为基于PID的热成像检测系统的框架图;
图2为PID控制的流程图;
图3为基于PID的热成像检测方法的流程图;
附图标记:1、主管路;2、支路;3、采集单元;4、PID控制单元;5、热成像单元;6、报警单元。
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。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例一
如图1所示,基于PID的热成像检测系统,用于包括主管路1及3个支路2,且对气体进行传送的输送系统,其中的气体包括但不限于燃气或工业废气等。
基于PID的热成像检测系统包括:
采集单元3,对输送系统气体的实际输出量进行采集,本实施例中此处采集的实际输出量为体积流量;PID控制单元4,根据输送系统中气体的理论输入总量和实际输出量的差值进行PID控制,输出对气体的实际供给量的控制值,本实施例中所指的理论输入总量为系统的主管路1在对各支路2的气体量进行汇总后的体积流量,在选择过程中以保证系统按照最大负荷工作为准,实际输出量为在出口处的体积流量;热成像单元5,根据理论输入总量与实际输出量的差值相对于设定阈值的偏差程度,作为启动控制量,且在启动后进行输送系统的热图像采集及处理;报警单元6,根据热图像的处理结果作为报警控制量。
在实施过程中,各支路2之间可能进行气体的不等量输入,以及针对气体的输入及关闭均不可避免的会存在时间差,因此使得整个系统始终难以保证满负荷的工作,而在气体输送过程中,系统内各部分的耗电量较大,实现高效的工作是降低生产成本的主要途径,本发明中,通过PID控制有效的解决了上述问题。具体的,通过根据输送系统中气体的理论输入总量和实际输出量的差值作为控制输入量,可明确整个输送系统对气体的实际输送量相对于满负荷工作的偏差程度,从而输出对气体的实际供给量的控制值。
本实施例中,主管路1及各个支路2的气体体积流量稳定,但各支路2存在开启和关闭的动作,当上述动作变化时会发生实际供给量的变化。而通过PID控制,可通过控制支路2的开启数量补偿而实现实际供给量的实时调节。
本实施例中,还可适用于至少各支路2气体体积流量可调节的情况,因此可根据上述差值对各个支路2的气体体积流量进行实时的调节,或者,当主管路1中气体体积流量也同样可调节时,可根据上述差值也对主管路1的气体体积流量也进行实时的调节,从而始终实现系统的满负荷工作。
其中,在此种调节方式下,各个支路2和/或主管路1的调节优选等比例进行,例如,可将支路2和/或主管路1内的气体体积流量进行等比例的增加,为了保证控制精度,将比例范围控制在0.1%~0.5%之间。
本实施例中还可对上述两种情况进行综合的调节,从而实现支路2的开启关闭,以及支路2和/或主管路1流量的综合调节。
通过上述控制过程,可保证整个输送系统以最大效率进行工作,为了进一步利用上述过程中所采集数据而进行系统安装性的提升,采用热成像单元5,根据理论输入总量与实际输出量的差值相对于设定阈值的偏差程度,来判断可能发生的异常情况,本实施中,所发生的异常为气体的泄露。
本实施例中,采用理论输入总量与实际输出量的差值作为热成像单元5的工作依据,理论输入总量为确定的,实际输出量在PID控制下也仅在适当的范围内波动,因此针对热成型单元5的控制也相对稳定,当理论输入总量与实际输出量的差值相对于设定阈值的偏差程度较大时,系统因泄露而造成理论输入总量增大,PID控制难以实现精准的控制,因此开启热成像单元5对异常情况进行识别,但本实施例中,上述过程均不需要人工的参与,全部可通过自动化的过程进行,直至热图像处理完成。目前,针对热图像的处理存在多种方式,具体到本实施中,需要保证的是各管路、输送的气体和环境空气间在图像上可通过温差识别,当然此种情况是极易保证的,可通过改变气体温度和/或环境温度的方式实现。在热图像上识别气体相对于管路的外溢情况,从而可准确获得泄漏点的位置。
本发明中,由于气体存在PID的控制过程,气体的体积流量存在实时的变化,以上述数据作为报警的依据可能会发生误报的情况,为了避免上述问题,本发明中以热图像的处理结果作为报警的依据,一方面,尽可能的延迟了人员对问题处理的参与时间,降低了人员的工作强度,另一方面,提高了准确性。具体的,从热图像上可明确获得气体泄露后的外溢范围,通过图像中外溢范围的大小来确定是否进行报警的控制量,实现了异常情况的快速反应。
综上,本发明中通过PID控制技术和热成像技术的应用而提供了一种既提高系统工作效率,又降低操作人员工作强度的检测系统,其中,热图像单元5和报警单元6不必保证持续的工作,通过客观准确的控制量输入获得有效的开启,进一步的降低了系统的能耗。
实施例二
如图1所示,基于PID的热成像检测系统,用于包括主管路1及3个支路2,且对气体与固体的混合物进行传送的输送系统,在本实施例中,固体为瓦斯灰,而气体为对其进行助吹搅动的惰性气体,例如氮气。
本实施中基于PID的热成像检测系统构成与实施例一中相同,此处不再赘述。
与实施例一不同的是,本实施中输送系统传输的气体中混合有瓦斯灰,因此必然会对实际输出量的采集造成影响,但是此种情况并不影响PID的控制。在实施过程中,为了尽可能的降低上述影响的程度,可控制瓦斯灰的量与惰性气体的量存在等比的调节关系,即,当气体的量增加1%,控制瓦斯灰的量也增加1%,从而可在实际输出量的采集端保证瓦斯灰对采集结果的影响程度始终是稳定的,上述量的调节均可通过相关阀体的开度调节实现。
在本实施例中,当发生瓦斯灰的堵塞时,必然会导致实际输出量的减小,使得理论输入总量和实际输出量的差值增大,二者差值相对于设定阈值的偏差程度也会增大,使得差值相对于设定阈值的偏差程度被更加灵敏的识别到,从而使得热成像单元5快速启动而实现异常情况的识别,减少堵塞情况发生到实现报警之间的时间差,从而提高稳定性,在上述过程中虽然管路内会实现快速的增压,但是由于整个系统的反应时间较短,因此并不存在危险性。
在本实施例中,针对瓦斯灰堵塞情况的热图像的处理与实施例一中不同,此处不通过外溢范围而识别,而是通过管路内不同位置的热图像差异识别,即堵塞位置必然与非堵塞位置在热图像上存在差异,因此可快速的判断出堵塞点。
本实施中,当气体发生泄漏时,则判断的方式与实施例一中相同,此处不再赘述。
作为上述实施例的优选,采集单元3还用于对气体的实际输入量进行采集,从而作为实际供给量是否精确的判断,实际供给量通过控制气源而实现,而实际输入量则在传输过程中采集,当二者偏差较大时,需要确认系统确定的实际供给量和实际流出的气体量之间存在差异的原因,一般在实际的生产中,上述偏差可能由于系统故障而产生。
如图2所示,上述实施例中的PID控制单元的控制模型为:
Figure 195125DEST_PATH_IMAGE002
其中,
Figure 68141DEST_PATH_IMAGE004
为PID的控制输出,为气体的实际供给量;
Figure 836376DEST_PATH_IMAGE006
为比例常数;
Figure 79139DEST_PATH_IMAGE008
为积分时间常数;
Figure 616431DEST_PATH_IMAGE010
为微分时间常数;
Figure 286446DEST_PATH_IMAGE012
为气体的理论输入总量和实际输出量的差值。
当热图像采集范围较大时,可优化热成像单元包括若干部分,各部分的采集结果组合成完整的热图像,当然,需要保证的是各个部分采集的同步性。
实施例三
如图3所示,基于PID的热成像检测方法,用于包括主管路1及至少两支路2,且对气体或者气体与固体的混合物进行传送的输送系统,包括以下步骤:
S1:对输送系统气体的实际输出量进行采集;
S2:根据输送系统中气体的理论输入总量和实际输出量的差值进行PID控制,输出对气体的实际供给量的控制值;
S3:将差值与设定阈值进行比较,当差值大于等于设定阈值,对输送系统进行热图像采集及处理,其中针对输送系统所进行的热图像采集可分区域进行;否则,重复执行步骤S1和S2;
S4:根据热图像的处理结果判断输送系统是否存在泄漏或堵塞情况,当确认任意情况存在,则进行报警。
上述基于PID的热成像检测方法所能够适应的检测情况及技术效果如实施例一和实施例二中所述,此处不再赘述。
在本实施例中,步骤S1中还对气体的实际输入量进行采集,同样作为实际供给量是否精确的判断的依据。
其中,PID控制单元的控制模型为:
Figure 276399DEST_PATH_IMAGE002
其中,
Figure 696754DEST_PATH_IMAGE004
为PID的控制输出,为气体的实际供给量;
Figure 478765DEST_PATH_IMAGE006
为比例常数;
Figure 460628DEST_PATH_IMAGE008
为积分时间常数;
Figure 937877DEST_PATH_IMAGE010
为微分时间常数;
Figure 522442DEST_PATH_IMAGE012
为气体的理论输入总量和实际输出量的差值。
实施例四
一种瓦斯灰输送装置,采用实施例一中基于PID的热成像检测系统,对气密性进行检测,采用上述基于PID的热成像检测系统所进行的气密性检测与传统的针对密闭系统进行增压及泄压检测不同,本实施例中可采用循环的检测气体,且分别实现各个支路2逐一的关闭和开启,实现动态的检测过程,PID控制实现了检测环境的稳定性,而通过将设定阈值设为0可实现理论输入总量与实际输出量零偏差下的检测要求,在上述零偏差被破坏时则可通过热成像单元5进行问题的确认,同样地,此种检测方式可实现气密性问题的及时发现,且人员参与度较低,工作强度小,并可明确泄漏位置。
以上,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,虽然本发明已以较佳实施例展示如上,但并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.基于PID的热成像检测系统,其特征在于,用于包括主管路及至少两支路,且对气体或者气体与固体的混合物进行传送的输送系统,包括:
采集单元,对所述输送系统中气体的实际输出量进行采集;
PID控制单元,根据输送系统中气体的理论输入总量和所述实际输出量的差值进行PID控制,输出对气体的实际供给量的控制值;
热成像单元,根据所述理论输入总量与所述实际输出量的差值相对于设定阈值的偏差程度,作为启动控制量,且在启动后进行所述输送系统的热图像采集及处理;
报警单元,根据所述热图像的处理结果作为报警控制量。
2.根据权利要求1所述的基于PID的热成像检测系统,其特征在于,所述采集单元还用于对所述气体的实际输入量进行采集。
3.根据权利要求1所述的基于PID的热成像检测系统,其特征在于,所述PID控制单元的控制模型为:
Figure 520885DEST_PATH_IMAGE001
其中,
Figure 932275DEST_PATH_IMAGE002
为PID的控制输出,为气体的实际供给量;
Figure 947373DEST_PATH_IMAGE003
为比例常数;
Figure 836832DEST_PATH_IMAGE004
为积分时间常数;
Figure 637298DEST_PATH_IMAGE005
为微分时间常数;
Figure 94955DEST_PATH_IMAGE006
为气体的理论输入总量和实际输出量的差值。
4.根据权利要求1所述的基于PID的热成像检测系统,其特征在于,所述热成像单元包括若干部分,各部分的采集结果组合成完整的热图像。
5.基于PID的热成像检测方法,其特征在于,用于包括主管路及至少两支路,且对气体或者气体与固体的混合物进行传送的输送系统,包括以下步骤:
S1:对所述输送系统中气体的实际输出量进行采集;
S2:根据输送系统中气体的理论输入总量和所述实际输出量的差值进行PID控制,输出对气体的实际供给量的控制值;
S3:将所述差值与设定阈值进行比较,当所述差值大于等于所述设定阈值,对所述输送系统进行热图像采集及处理;否则重复执行步骤S1和S2;
S4:根据所述热图像的处理结果判断所述输送系统是否存在泄漏或堵塞情况,当确认任意情况存在,则进行报警。
6.根据权利要求5所述的基于PID的热成像检测方法,其特征在于,步骤S1中还对所述气体的实际输入量进行采集。
7.根据权利要求5所述的基于PID的热成像检测方法,其特征在于,所述PID控制单元的控制模型为:
Figure 223448DEST_PATH_IMAGE001
其中,
Figure 41231DEST_PATH_IMAGE002
为PID的控制输出,为气体的实际供给量;
Figure 679892DEST_PATH_IMAGE003
为比例常数;
Figure 433084DEST_PATH_IMAGE004
为积分时间常数;
Figure 173507DEST_PATH_IMAGE005
为微分时间常数;
Figure 280134DEST_PATH_IMAGE006
为气体的理论输入总量和实际输出量的差值。
8.根据权利要求5所述的基于PID的热成像检测方法,其特征在于,针对所述输送系统所进行的热图像采集分区域进行。
9.一种瓦斯灰输送装置,其特征在于,采用如权利要求1中所述的基于PID的热成像检测系统,对气密性进行检测。
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