CN115888145B - 一种隔离式电磁感应加热薄膜蒸发器的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种隔离式电磁感应加热薄膜蒸发器的控制方法，旨在提供一种具有隔离式电磁感应加热分离结构，且形成对薄膜厚度精准控制，实用性强，控制方式简单便捷的隔离式电磁感应加热薄膜蒸发器的控制方法，其技术方案要点是通过将厚度传感器发送的筒体内表面液体成膜厚度以及转速传感器发送的驱动电机旋转转速组成的监测参数以及预设参数，计算出相对的参数比，并对电机的转速和加速度进行调整，实现了对料液在筒体内表面上形成薄膜厚度进行调节，确保形成的料液蒸发需要的薄膜厚度为最佳薄膜厚度，极大的提高了料液蒸发的效率，而且分离效果也能得到提升，本发明适用于薄膜蒸发器控制技术领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种薄膜蒸发器控制技术领域,更具体地说，它涉及一种隔离式电磁感应加热薄膜蒸发器的控制方法。
背景技术
薄膜蒸发器是一种蒸发器的类型，特点是物料液体沿加热管壁呈膜状流动而进行传热和蒸发，优点是传热效率高，蒸发速度快，物料停留时间短，因此特别适合热敏性物质的蒸发。
按照成膜原因及流动方向不同，可分为升膜蒸发器、降膜蒸发器、刮膜蒸发器三种类型。薄膜蒸发器机组由蒸发器、汽液分离器、预热器三个部件和一只简易分离器组成，蒸发器为升膜式列管换热器，上述三种各有各的优缺点，目前刮膜式蒸发器缺点：加工精度高，刮件易磨损，成膜不均，波头存在影响分离效果，由于刮件的存在冷却面与蒸发面距离通常大于45mm，无法有意控制流体在加热面上停留时间，还需要一整套导热油系统，开停机时间长，长期使用能源损耗大，有废油产生，很难到300℃以上蒸发。目前离心式蒸发器设备蒸发面做大难，加热是辐射加热或电磁感应，电热原件或线圈处于物料蒸汽中风险大，加热能力低，且热分布不均，中心物料多供热量少，边缘供热量太多，加热系统易损或对物质影响，中心到周边膜厚度不均,中心位置离心力小边缘力大,结果中心液膜很厚边缘很薄，目前离心式分子蒸馏蒸发面是圆锥形，蒸发面与冷却面距离是不等的，按分子蒸馏自由程理论，蒸发面与冷却面距离均匀性影响分离效果。
因此本发明采用了电磁感应加热以及配合旋转筒体，使得料液在筒体的内壁上形成离心作用，形成对料液的薄膜化分布，便于蒸发分离，而且为了有效的控制薄膜蒸发器在不同膜厚以及不同转速下的控制方式，如何提高为膜厚的控制，增加蒸发分离的效果，是目前需要克服的技术难题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种具有隔离式电磁感应加热分离结构，且形成对薄膜厚度精准控制，实用性强，控制方式简单便捷的隔离式电磁感应加热薄膜蒸发器的控制方法。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种隔离式电磁感应加热薄膜蒸发器的控制方法，所述薄膜蒸发器包括筒体、设置于筒体上的进料口、重组分出料口、轻组分出料口以及冷却水进出口，进料口连接有缓冲腔，还包括用于驱动筒体旋转的驱动电机、套设于筒体外的隔离组件以及缠绕隔离组件外的励磁线圈，所述隔离组件和筒体之间为间隔区域，所述励磁线圈用于在通电后对筒体进行隔空加热，所述筒体内设有用于监测筒体内表面液体成膜厚度的厚度传感器，所述驱动电机具有用于监测电机转速的转速传感器，具体方法如下，S1、接收薄膜蒸发器的监测参数，该监测参数是由厚度传感器发送的筒体内表面液体成膜厚度以及转速传感器发送的驱动电机旋转转速组成；
S2、根据所述监测参数及预设参数计算相对参数比P，所述相对参数比P用于表示监测参数偏离预设参数差值；
S3、基于所述相对参数比对驱动电机的转速进行调整，缩小所述监测参数与预设参数的差值。
本发明进一步设置为：根据料液预设标准成膜厚度所需的控制预设值为K，所述步骤S2还包括：S20、依据所述相对参数获取对电机控制策略的输出信号值Kt，所述输出信号值Kt用于改变所述驱动电机当前的转速控制策略；
S21、当Kt值等于K时，判定所述驱动电机当前的转速控制方式最佳，将所述驱动电机当前的转速及对应的成膜厚度H作为经验值进行存储，当Kt值小于K时，判定所述驱动电机当前的转速控制方式不佳，根据所述存储的经验值对所述驱动电机的旋转加速度进行调整；所述输出信号值Kt为驱动电机当前转速与目标转速间差值△V或当前膜厚和目标膜厚之间的差值△H所需达到的电机转速。
本发明进一步设置为：当所述输出信号值Kt为当前膜厚与所述目标膜厚之间厚度差时，所述步骤S3具体包括如下步骤：S31、比较当前膜厚与所述目标膜厚之间厚度差；
S32、当当前膜厚大于所述目标膜厚时，则控制所述驱动电机加速旋转，当当前膜厚等于目标膜厚时，则控制所述驱动电机匀速旋转，当所述当前膜厚小于所述目标膜厚时，则控制所述驱动电机减速旋转，所述加速旋转和所述减速旋转对应的加速度值的大小与相对膜厚差值比绝对值的大小成正比。
本发明进一步设置为：当所述输出信号值Kt为驱动电机的旋转速度时，所述步骤S3具体包括如下步骤：S33、比较所述驱动电机的旋转速度与所述目标驱动电机的旋转速度的大小；
S34、当所述驱动电机的旋转速度大于所述目标驱动电机的旋转速度时，则控制所述驱动电机减速旋转，当所述驱动电机的旋转速度等于所述目标驱动电机的旋转速度时，则控制所述驱动电机以速度匀速旋转，当所述驱动电机的旋转速度小于所述目标驱动电机的旋转速度时，则控制所述驱动电机加速旋转，加速旋转和减速旋转对应的加速度值的大小与所述相对膜厚差值比绝对值的大小成正比；
本发明进一步设置为：所述进料口处设有流量传感器，当所述当前膜厚小于所述目标膜厚时，所述步骤S32还包括：S321、判断所述当前膜厚是否小于预警膜厚；
S322、若判断结果为是，则通过流量检测器检测流量大小是否小于标准流量值，若判断结果为否，则控制所述驱动电机进行减速旋转，所述减速旋转对应的加速度值的大小与相对膜厚差值比绝对值的大小成正比；
若判断结果为是，则步骤S322还包括：S3221、判断所述当前膜厚是否小于防空烧膜厚，所述防空烧膜厚小于所述预警膜厚；
S3222、若判断结果为是，则控制所述驱动电机以最大的减速度进行减速，并在T时间内停止关闭励磁线圈加热，若判断结果为否，则根据相对膜厚差值比来控制驱动电机进行减速旋转，所述加速度的大小与相对膜厚差值比的绝对值的大小成正比。
本发明进一步设置为：在步骤S1之前还包括流量检测步骤，该流量检测步骤包括如下步骤：S6、根据所述流量传感器获取的所述当前流量值，判断监测的流量值是否等于0；
S7、若判断结果为是，则驱动电机和励磁线圈均处于关闭状态，若判断结果为否，则启动驱动电机旋转，打开励磁线圈加热，并执行步骤S1。
本发明进一步设置为：所述隔离组件采用不产生电磁反应的材料制成，所述筒体采用可产生电磁感应的材料制成。
通过采用上述技术方案，有益效果，1、通过将隔离式电磁感应薄膜加热蒸发装置设置为还包括用于驱动筒体旋转的电机减速机、套设于筒体外的隔离组件以及缠绕隔离组件外的励磁线圈，通过采用励磁线圈对筒体进行加热，隔离组件和筒体之间为间隔区域，励磁线圈用于在通电后对筒体进行隔空加热，因此本申请是电磁反应进行加热，筒体采用铁质材料制成，从而实现对筒体的隔空加热，并因为隔离组件采用不产生电磁反应的材料制成，因此热利用率能够达到95％以上，加热效果极佳，而且筒体在电机减速机作用下是旋转的，在离心力的作用下料液能够在筒体的内壁上形成薄膜结构，从而加热更加均匀，实用性强，而且也可以通过励磁线圈的缠绕密度来改变加热的热密度分布，调节便捷，实用性强；
2、通过将厚度传感器发送的筒体内表面液体成膜厚度以及转速传感器发送的驱动电机旋转转速组成的监测参数以及预设参数，计算出相对的参数比，并对电机的转速和加速度进行调整，实现了对料液在筒体内表面上形成薄膜厚度进行调节，确保形成的料液蒸发需要的薄膜厚度为最佳薄膜厚度，极大的提高了料液蒸发的效率，而且分离效果也能得到提升；
3、进一步的通过将输出信号值Kt设置W为通过调节驱动电机当前转速与目标转速间差值△V或当前膜厚和目标膜厚之间的差值△H所需达到的电机转速，则通过目标转速或以膜厚之间的差值，需要通过对电机转速的加速达到目标膜厚，两者调节方式均能达到相应的膜厚要求，实用性强，结构简单；
4、最后本发明通过监测参数及预设参数计算相对参数比P，当监测参数越接近预设参数时，相对参数比的绝对值越小，对应电机的旋转加速也越小，直至加速变为零，再匀速驱动电机，实现对料液在筒体内壁上形成所需的薄膜厚度，达到最佳的蒸发分离效果，实用性强，结构简单。
附图说明
图1为本发明一种隔离式电磁感应加热薄膜蒸发器的控制方法实施例的结构示意图。
图2为本发明一种隔离式电磁感应加热薄膜蒸发器的控制方法实施例的图1中A处结构放大示意图。
图3为本发明一种隔离式电磁感应加热薄膜蒸发器的控制方法实施例的控制流程图。
图中附图标记，1、筒体；100、进料口；101、重组分出料口；102、轻组分出料口；103、冷却水进出口；2、驱动电机；3、隔离组件；30、间隔区域；4、励磁线圈；5、内冷却器；6、磁传动；7、真空发生组件
具体实施方式
参照图1至图3对本发明一种隔离式电磁感应加热薄膜蒸发器的控制方法实施例做进一步说明。
为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。
而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
一种隔离式电磁感应加热薄膜蒸发器的控制方法，薄膜蒸发器包括筒体1、设置于筒体1上的进料口100、重组分出料口101、轻组分出料口102以及冷却水进出口103，进料口100连接有缓冲腔，缓冲腔内设有料液出口，料液出口沿筒体1内壁设置，形成对料液进入筒体的通道，并且因为配合用于驱动筒体1旋转的驱动电机2、套设于筒体1外的隔离组件3以及缠绕隔离组件3外的励磁线圈4，隔离组件3和筒体1之间为间隔区域30，通过电机驱动筒体1旋转，使得料液在筒体1内壁上形成薄膜，再通过通电后的励磁线圈4对筒体1进行隔空加热，实现对料液的蒸发分离，因此热利用率能够达到95％以上，加热效果极佳，而且筒体1在驱动电机2减速机作用下是旋转的，在离心力的作用下料液能够在筒体1的内壁上形成薄膜结构，从而加热更加均匀，实用性强，而且也可以通过励磁线圈4的缠绕密度来改变加热的热密度分布，调节便捷，实用性强，筒体内设有用于监测筒体1内表面液体成膜厚度的厚度传感器，驱动电机具有用于监测电机转速的转速传感器，所述筒体1内设有内冷却器5，所述内冷却器5与轻组分出料口102连接，所述筒体1与重组分出料口101连接，电机减速机2和筒体1之间通过设置磁传动6传动连接或采用机械密封连接，且磁传动6和筒体1之间设有真空发生组件7，所述真空发生组件7包括设置于磁传动6和筒体1之间的真空发生腔室以及设置于真空发生腔室内的真空发生器，所述真空发生腔室与间隔区域30相互连通，所述间隔区域30为真空区域，具体方法如下，S1、接收的薄膜蒸发器的监测参数，该监测参数是由厚度传感器发送的筒体内表面液体成膜厚度以及转速传感器发送的驱动电机旋转转速组成；
S2、根据所述监测参数及预设参数计算相对参数比P，所述相对参数比P用于表示所述监测参数偏离预设参数差值；
在本发明实施例中，当监测参数为电机的预设转速时，相对参数比P＝(预设转速-当前转速)/预设转速，当监测参数为最佳膜厚时，则相对参数比P＝(当前膜厚-最佳膜厚)/最佳膜厚。
根据料液预设标准成膜厚度所需的控制预设值为K，S20、依据所述相对参数比获取对电机控制策略的输出信号值Kt，所述输出信号值Kt用于改变所述驱动电机当前的转速控制策略；
在本发明实施例中，K值为电机达到相应转速所需要的加速度和时间的所输出的电信号，或者是根据料液达到目标厚度所需要的相应转速所需要的加速度和时间所输出的电信号。
S21、当Kt值等于K时，判定驱动电机当前的转速控制方式最佳，将驱动电机当前的转速及对应的成膜厚度H作为经验值进行存储，当Kt值小于K时，判定驱动电机当前的转速控制方式不佳，根据存储的经验值对所述驱动电机的旋转加速度进行调整；输出信号值Kt为驱动电机当前转速与目标转速间差值△V或当前膜厚和目标膜厚之间的差值△H所需达到的电机转速，进一步的通过将输出信号值Kt设置为通过调节驱动电机当前转速与目标转速间差值△V或当前膜厚和目标膜厚之间的差值△H所需达到的电机转速，则通过目标转速或以膜厚之间的差值，需要通过对电机转速的加速达到目标膜厚，两者调节方式均能达到相应的膜厚要求，实用性强，结构简单；
S3、基于所述相对参数比对驱动电机的转速进行调整，缩小所述监测参数与预设参数的差值。
通过将厚度传感器发送的筒体内表面液体成膜厚度以及转速传感器发送的驱动电机旋转转速组成的监测参数以及预设参数，计算出相对的参数比，并对电机的转速和加速度进行调整，实现了对料液在筒体内表面上形成薄膜厚度进行调节，确保形成的料液蒸发需要的薄膜厚度为最佳薄膜厚度，极大的提高了料液蒸发的效率，而且分离效果也能得到提升。
本发明进一步设置为，当所述输出信号值Kt为由当前膜厚与所述目标膜厚之间厚度差计算出的相对参数比P获取得到时，所述步骤S3具体包括如下步骤：S31、比较当前膜厚与所述目标膜厚之间厚度差；
S32、当当前膜厚大于所述目标膜厚时，则控制所述驱动电机加速旋转，当当前膜厚等于目标膜厚时，则控制所述驱动电机匀速旋转，当所述当前膜厚小于所述目标膜厚时，则控制所述驱动电机减速旋转，所述加速旋转和所述减速旋转对应的加速度值的大小与相对膜厚差值比绝对值的大小成正比。
本发明进一步设置为，当所述输出信号值Kt为由当前转速与所述目标转速之间厚度差计算出的相对参数比P获取得到时，所述步骤S3具体包括如下步骤：S33、比较所述驱动电机的旋转速度与所述目标驱动电机的旋转速度的大小；
S34、当所述驱动电机的旋转速度大于所述目标驱动电机的旋转速度时，则控制所述驱动电机减速旋转，当所述驱动电机的旋转速度等于所述目标驱动电机的旋转速度时，则控制所述驱动电机以速度匀速旋转，当所述驱动电机的旋转速度小于所述目标驱动电机的旋转速度时，则控制所述驱动电机加速旋转，加速旋转和减速旋转对应的加速度值的大小与所述相对膜厚差值比绝对值的大小成正比；
本发明进一步设置为，进料口处设有流量传感器，当所述当前膜厚小于所述目标膜厚时，所述步骤S32还包括：S321、判断所述当前膜厚是否小于预警膜厚；
S322、若判断结果为是，则通过流量检测器检测流量大小是否小于标准流量值，若判断结果为否，则控制所述驱动电机进行减速旋转，所述减速旋转对应的加速度值的大小与相对膜厚差值比绝对值的大小成正比；
若判断结果为是，则步骤S322还包括：S3221、判断所述当前膜厚是否小于防空烧膜厚，防空烧膜厚小于所述预警膜厚；
S3222、若判断结果为是，则控制驱动电机以最大的减速度进行减速，并在T时间内停止关闭励磁线圈加热，若判断结果为否，则根据相对膜厚差值比来控制驱动电机进行减速旋转，所述加速度的大小与相对膜厚差值比的绝对值的大小成正比。
在本发明实施例中，加入了防空烧膜厚的设定，极大的增加了整体的蒸发稳定性，而且接近防空烧膜厚，则需要对电机旋转进行减速，从而使得膜厚能够增加，并且判断标准是进液口的流量大小，若流量正常，说明转速过快，可以对电机进行减速；若流量减小，此时料液不能及时跟上，则需要在减速的同时，对励磁线圈进行断电处理，以防止空烧的现象发生，极大的提高了分离的效率以及保护了薄膜蒸发器本身，实用性强，结构简单。
通过进液口的流量大小判断进液所处状态，确保安全的进行分离作业，提高使用的安全性，实用性强。
本发明进一步设置为，在步骤S1之前还包括流量检测步骤，该流量检测步骤包括如下步骤：S6、根据所述流量传感器获取的所述当前流量值，判断监测的流量值是否等于0；
S7、若判断结果为是，则驱动电机和励磁线圈均处于关闭状态，若判断结果为否，则启动驱动电机旋转，打开励磁线圈加热，并执行步骤S1。
本发明进一步设置为，隔离组件采用不产生电磁反应的材料制成，所述筒体采用可产生电磁感应的材料制成，采用上述材料设置，则实现了对筒体进行隔空加热蒸发的效果，极大的减小了能源的损耗，还便于增加分离的效率，使用效果大大增加。
最后本发明通过监测参数及预设参数计算相对参数比P，当监测参数越接近预设参数时，相对参数比的绝对值越小，对应电机的旋转加速也越小，直至加速变为零，再匀速驱动电机，实现对料液在筒体内壁上形成所需的薄膜厚度，达到最佳的蒸发分离效果，实用性强，结构简单。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行通常的变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。
Claims (4)
1.一种隔离式电磁感应加热薄膜蒸发器的控制方法，所述薄膜蒸发器包括筒体(1)、设置于筒体上的进料口(100)、重组分出料口(101)、轻组分出料口(102)以及冷却水进出口(103)，进料口连接有缓冲腔，还包括用于驱动筒体(1)旋转的驱动电机(2)、套设于筒体(1)外的隔离组件(3)以及缠绕隔离组件(3)外的励磁线圈(4)，所述隔离组件(3)和筒体(1)之间为间隔区域(30)，所述励磁线圈(4)用于在通电后对筒体(1)进行隔空加热，其特征在于，所述筒体内设有用于监测筒体内表面液体成膜厚度的厚度传感器，所述驱动电机具有用于监测电机转速的转速传感器，具体方法如下，S1、接收薄膜蒸发器的监测参数，该监测参数是由厚度传感器发送的筒体内表面液体成膜厚度以及转速传感器发送的驱动电机旋转转速组成；
S2、根据所述监测参数及预设参数计算相对参数比P，所述相对参数比P用于表示所述监测参数偏离预设参数差值，相对参数比P=（目标转速-当前转速）/目标转速，当监测参数为膜厚时，则相对参数比P=（当前膜厚-目标膜厚）/目标膜厚；
S3、基于所述相对参数比对驱动电机的转速进行调整，缩小所述监测参数与预设参数的差值；
根据料液预设标准成膜厚度所需的控制预设值为K，步骤S2还包括：S20、依据所述相对参数比获取对电机控制策略的输出信号值Kt，所述输出信号值Kt用于改变所述驱动电机当前的转速控制策略；
S21、当Kt值等于K时，判定所述驱动电机当前的转速控制方式最佳，将所述驱动电机当前的转速及对应的成膜厚度H作为经验值进行存储，当Kt值小于K时，判定所述驱动电机当前的转速控制方式不佳，根据存储的所述经验值对所述驱动电机的旋转加速度进行调整，
当所述输出信号值Kt为由当前膜厚与所述目标膜厚之间厚度差计算出的相对参数比P获取得到时，步骤S3具体包括如下步骤：S31、比较当前膜厚与所述目标膜厚之间厚度差；
S32、当当前膜厚大于所述目标膜厚时，则控制所述驱动电机加速旋转，当当前膜厚等于目标膜厚时，则控制所述驱动电机匀速旋转，当所述当前膜厚小于所述目标膜厚时，则控制所述驱动电机减速旋转，所述加速旋转和所述减速旋转对应的加速度值的大小与相对膜厚差值比绝对值的大小成正比；
当所述输出信号值Kt为由当前转速与所述目标转速之间转速差计算出的相对参数比P获取得到时，步骤S3具体包括如下步骤：S33、比较所述驱动电机的旋转速度与目标驱动电机的旋转速度的大小；
S34、当所述驱动电机的旋转速度大于所述目标驱动电机的旋转速度时，则控制所述驱动电机减速旋转，当所述驱动电机的旋转速度等于所述目标驱动电机的旋转速度时，则控制所述驱动电机以速度匀速旋转，当所述驱动电机的旋转速度小于所述目标驱动电机的旋转速度时，则控制所述驱动电机加速旋转，加速旋转和减速旋转对应的加速度值的大小与所述相对膜厚差值比绝对值的大小成正比。
2.根据权利要求1所述的一种隔离式电磁感应加热薄膜蒸发器的控制方法，其特征在于，所述进料口处设有流量传感器，当所述当前膜厚小于所述目标膜厚时，步骤S32还包括：S321、判断所述当前膜厚是否小于预警膜厚；
S322、若判断结果为是，则通过流量检测器检测流量大小是否小于标准流量值，若判断结果为否，则控制所述驱动电机进行减速旋转，所述减速旋转对应的加速度值的大小与相对膜厚差值比绝对值的大小成正比；
若判断结果为是，则步骤S322还包括：S3221、判断所述当前膜厚是否小于防空烧膜厚，所述防空烧膜厚小于所述预警膜厚；
S3222、若判断结果为是，则控制所述驱动电机以最大的减速度进行减速，并在T时间内停止关闭励磁线圈加热，若判断结果为否，则根据相对膜厚差值比来控制驱动电机进行减速旋转，所述加速度的大小与相对膜厚差值比的绝对值的大小成正比。
3.根据权利要求2所述的一种隔离式电磁感应加热薄膜蒸发器的控制方法，其特征在于，在步骤S1之前还包括流量检测步骤，该流量检测步骤包括如下步骤：S6、根据所述流量传感器获取的当前流量值，判断监测的流量值是否等于0；
S7、若判断结果为是，则驱动电机和励磁线圈均处于关闭状态，若判断结果为否，则启动驱动电机旋转，打开励磁线圈加热，并执行步骤S1。
4.根据权利要求1所述的一种隔离式电磁感应加热薄膜蒸发器的控制方法，其特征在于，所述隔离组件(3)采用不产生电磁反应的材料制成，所述筒体（1）采用可产生电磁感应的材料制成。
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