CN115999869B - 一种锂电池极片内循环高效节能型烘箱及pid控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及极片烘干技术领域，更具体地，涉及一种锂电池极片内循环高效节能型烘箱及PID控制方法。该烘箱包括箱体，箱体内设有第一风箱和第二风箱，箱体的顶部设有循环风机，循环风机连接有回风机构和送风机构，送风主管路分别与第一风箱和第二风箱气路导通，回风机构与气浮烘干通道气路导通。该PID控制方法包括：升温控制调节、保温控制调节、NMP浓度控制调节、空气过滤器压差控制调节。本发明整体的生产效率更高、符合节能减排的环保要求、投入成本和运行成本更低，使用更方便，设备的安全性更高；智能化的PID控制不会因炉气过高而损伤极片涂层质量，满足节约能耗的要求；并且对于NMP浓度失控或特殊情况，具备有效的应急处置解决措施。
Description
技术领域
本发明涉及极片烘干技术领域，更具体地，涉及一种锂电池极片内循环高效节能型烘箱及PID控制方法。
背景技术
当前的锂电池极片涂布生产工艺，主要采用的是湿法涂布方式，湿法涂布工艺中，是将正极或负极材料涂布在正极或负极集流体表面后，经过烘干贴合在一起，而烘干工序的主要设备为烘箱，对极片的生产效率和涂层的质量起到了至关重要的作用，同时烘箱也是能耗消耗最高的锂电池生产设备之一，并且在湿法涂布中，NMP溶剂的应用虽然对正负极材料带来利好，但同时也带来了需要把控安全和集中回收等问题。
目前技术手段中锂电池极片烘箱主要为外循环方式，其特点为烘箱单体配置2台风机，1台负责把加热后的空气输送进风箱和风嘴然后吹入烘箱内部对涂布后的基材进行加热和烘干，经过对流换热的空气经另1台风机抽离烘箱，然后将其集中排出，经过冷却后或经过热交换器预热新风后，输送至一个额外配置的NMP回收装置，此种方式的好处是可以做到NMP浓度不会在烘箱内累积提高，但缺点也尤为明显，如配置2台风机一供一排造成能耗较高，对排出的高温空气进行冷却造成能耗提高，即使是经过热交换器预热新风，在一定程度上起到部分热量回收利用的作用，但热交换效率有限，无法避免大量热能的浪费，造成整体生产效率低、运行成本高，对于NMP的集中回收处理，需要在线设置一套回收装置造成设备投入成本增加，烘箱两端极片进出口没有有效的密封装置，导致烘箱热量外泄损失和NMP外泄安全隐患，同时NMP浓度失控时没有有效的应急处置解决方案。
发明内容
本发明为克服上述背景技术中所述的烘箱主要为外循环方式，热交换效率有限，无法避免大量热能的浪费，造成整体生产效率低、运行成本高的问题，提供一种锂电池极片内循环高效节能型烘箱及PID控制方法。本发明采用内循环设计，高效节能、运行成本更低。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种锂电池极片内循环高效节能型烘箱，包括箱体，所述箱体的内部设有供极片穿过的气浮烘干通道，所述气浮烘干通道的相对两侧分别设有第一风箱和第二风箱，第一风箱和第二风箱相对的一侧均设有用于对极片吹气以使极片产生悬浮力的风嘴，所述箱体的顶部外壁上设有循环风机，所述循环风机的引风端连接有回风机构、鼓风端连接有送风机构，所述送风机构包括设于所述箱体外壁上的送风主管路以及安装在所述送风主管路中的加热单元和空气过滤组件，所述送风主管路一端与所述循环风机的鼓风端连接、另一端同时分别与所述第一风箱和第二风箱气路导通，所述回风机构与所述气浮烘干通道气路导通。
为了进一步解决背景技术的对于NMP的集中回收处理，需要在线设置一套回收装置造成设备投入成本增加，烘箱两端极片进出口没有有效的密封装置，导致烘箱热量外泄损失和NMP外泄安全隐患的问题，所述回风机构包括回风主管路以及安装在所述回风主管路中的NMP吸附组件，所述回风主管路的出气端与所述循环风机的引风端连接，所述回风主管路的进气端与所述气浮烘干通道气路导通。
进一步的，所述空气过滤组件包括主过滤结构和支路过滤结构，所述主过滤结构包括安装在送风主管路中的主路空气过滤器以及所述送风主管路中分别安装在所述主路空气过滤器两侧的第一截止阀，所述支路过滤结构包括送风支管路和安装在所述送风支管路中的支路空气过滤器，所述送风支管路两端与所述送风主管路导通且分别位于所述主过滤结构的两侧，所述送风支管路中在所述支路空气过滤器的两端内部还分别设有第二截止阀。
进一步的，所述送风主管路上连接有用于检测主路空气过滤器两端压差的主路压差信号器，所述送风支管路上连接有用于检测支路空气过滤器两端压差的支路压差信号器。
进一步的，所述加热单元设于送风主管路内并位于所述送风支管路与所述循环风机之间，所述加热单元与所述循环风机之间设有第三截止阀。
进一步的，所述送风主管路上在所述第三截止阀与所述循环风机之间还连接有外排管路，所述外排管路上设有第四截止阀。
进一步的，所述NMP吸附组件与所述循环风机之间设有NMP检测仪，所述NMP吸附组件包括主吸附结构和支路吸附结构，所述主吸附结构包括安装在回风主管路中的主路NMP吸附装置以及所述回风主管路中分别安装在所述主路NMP吸附装置两侧的第五截止阀，所述支路吸附结构包括回风支管路和安装在所述回风支管路中的支路NMP吸附装置，所述回风支管路两端与所述回风主管路导通且分别位于所述主吸附结构的两侧，所述回风支管路中在所述支路NMP吸附装置的两端内部还分别设有第六截止阀。
进一步的，所述箱体的相对两侧壁分别开设有用于极片输送的输送口，所述气浮烘干通道位于2个所述输送口之间，所述箱体在每个所述输送口的相对两侧分别设有用于控制所述输送口启闭的气刀密封装置，所述箱体的外壁上设有与所述气刀密封装置连接的气刀风机，所述气刀密封装置与所述第一风箱和第二风箱之间具有气流间隙，所述箱体上设有用于检测所述气流间隙中气压的气刀压力表。
进一步的，所述箱体上设有用于检测所述气浮烘干通道中炉气温度的炉气热电偶，所述箱体的外侧壁上还设有用于检测所述输送口中所输送出的极片温度的红外测温仪。
还提供一种烘箱PID控制方法，用于上述的锂电池极片内循环高效节能型烘箱，包括以下步骤：
升温控制调节：加热单元以额定功率P0输出，实时获取所述炉气热电偶检测到的炉气温度Ta，实时获取所述红外测温仪检测到的极片温度值Tb并计算极片升温的温度变化率△Tb；
当极片升温的温度变化率△Tb≤X时，其中，X为设定阈值，则提高所述加热单元的输出功率；当检测到炉气温度Ta≥T1时，其中，T1为炉气工艺设定温度，则降低所述加热单元的输出功率；如此循环调节；
保温控制调节：当Ta和Tb同时满足：Tb＝T2、Ta≤T1时，加热单元持续以功率P1输出。
进一步的，为了解决背景技术中所述的NMP浓度失控时没有有效的应急处置解决方案的问题，该烘箱PID控制方法还包括以下步骤：
NMP浓度控制调节：预设NMP浓度阈值Z，开启第五截止阀，关闭第六截止阀，实时获取NMP检测仪的检测值Z1；
当Z1≥Z时，关闭第五截止阀，开启第六截止阀，并同步发出提示工作人员更换主路NMP吸附装置的第一提示信号，实时获取NMP检测仪的检测值Z1；
当再次检测到Z1≥Z时，开启第五截止阀，关闭第六截止阀，并同步发出提示工作人员更换支路NMP吸附装置的第二提示信号，并重复上述操作。
还包括以下步骤：
预设所述第五截止阀的最短开启关闭间隔时间为t/CD，获取第五截止阀的切换间隔时间t1；
当所述t1≥t/CD时，打开所述第三截止阀，关闭所述第四截止阀；
当所述t1＜t/CD时，关闭所述第三截止阀，打开所述第四截止阀，并发出第一紧急报警提示信号。
还包括以下步骤：
空气过滤器压差控制调节：预设压差阈值K，开启第一截止阀，关闭第二截止阀，获取所述主路压差信号器的检测值K1；
当K1≥K时，关闭第一截止阀，开启第二截止阀，并同步发出提示工作人员更换主路空气过滤器的第三提示信号，获取所述支路压差信号器的检测值K2；
当K2≥K时，关闭第二截止阀，开启第一截止阀，并同步发出提示工作人员更换支路空气过滤器的第四提示信号。
进一步的，还包括以下步骤：
预设第一截止阀的最短开启关闭间隔时间为t/AB，获取第一截止阀的切换间隔时间t2；当所述t2＜t/AB时，关闭整机，并发出第二紧急报警提示信号。
与现有技术相比，有益效果是：
1、本发明中循环风机输出的空气经加热单元升温后通过送风主管路分别经末端的送风上管路和送风下管路送至第一风箱、上部风嘴和第二风箱风箱、下部风嘴然后吹入烘箱内部对涂布后的基材进行加热和烘干，经过对流换热的热空气再经回风主管路回流至循环风机，经加热单元弥补适当热量即可再循环输出至送风主管路，以此来实现热空气的内循环，不再有热空气携带热量外排，加热单元弥补的热量仅为因极片升温导致热空气损失的热量，使经对流换热后的热空气达到近似百分之百的余热利用率，极大的降低了能耗。本发明整体的生产效率更高、符合节能减排的环保要求、投入成本和运行成本更低，使用更方便，设备的安全性更高。
2、在NMP控制方面，首先通过气刀密封装置和气刀风机共同作用，将烘箱内部的空气环境与外界隔绝，防止烘箱内含有一定NMP浓度的循环热空气外泄的作用，进以防止热量损失和NMP外泄安全隐患；NMP吸附组件对极片烘干后产生的NMP吸附效果起到在线检测及一用一备效果，减少由于NMP浓度升高而带来的安全隐患，提高NMP的集中回收处理；并且在更换主路NMP吸附装置或者支路NMP吸附装置时，可以实现不停机更换。本发明中的空气过滤组件还能够对空气过滤器起到压差在线检测及一用一备的效果，以防止洁净度不够的空气中含有的灰尘颗粒影响极片涂层质量。
3、本发明通过智能化的PID控制，对炉气的加热过程实现智能化控制，保护极片不会因炉气过高而损伤极片涂层质量，而且能够自动获取最优热功率，使得整体的能量消耗量更低，充分满足节约能耗的要求；并且对于NMP浓度失控或特殊情况，具备有效的应急处置解决措施。
附图说明
图1是实施例1的结构示意图。
图2是实施例1中正面视角的气路示意图。
图3是实施例1中侧面视角的气路示意图。
图4是实施例1中俯视视角的气路示意图。
图5是实施例2中炉气温度的控制曲线图。
图6是实施例2中极片温度的控制曲线图。
图7是实施例2中加热单元输出功率的控制曲线图。
图8是实施例2中升温控制调节和保温控制调节的原理框图。
图9是实施例2中的气刀压力控制的原理框图。
图10是实施例2中NMP浓度控制调节的原理框图。
图11是实施例2中空气过滤器压差控制调节的原理框图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。另外，也应理解，附图示出的本申请实施例中的各种部件的厚度、长宽等尺寸，以及集成装置的整体厚度、长宽等尺寸仅为示例性说明，而不应对本申请构成任何限定。
除非另有定义，本申请所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本申请中在申请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，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”“长”“短”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。“垂直”并不是严格意义上的垂直，而是在误差允许范围之内。“平行”并不是严格意义上的平行，而是在误差允许范围之内。在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“附接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。在本申请实施例的描述中，技术术语“厚度”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。
下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
实施例1
如图1所示，为一种锂电池极片内循环高效节能型烘箱，包括箱体1，箱体1的内部设有供极片100穿过的气浮烘干通道2，气浮烘干通道2的相对两侧分别设有第一风箱3和第二风箱4，第一风箱3和第二风箱4相对的一侧均设有用于对极片100吹气以使极片100产生悬浮力的风嘴5，箱体1的顶部外壁上设有循环风机6，循环风机6的引风端连接有回风机构8、鼓风端连接有送风机构7，送风机构7包括设于箱体1外壁上的送风主管路70以及安装在送风主管路70中的加热单元16和空气过滤组件，送风主管路70一端与循环风机6的鼓风端连接、另一端同时分别与第一风箱3和第二风箱4气路导通，回风机构8与气浮烘干通道2气路导通。这样的，极片100在该烘箱中烘干时，沿气浮烘干通道2输送，上下的风嘴5吹出热空气将极片100气浮烘干，本实施例在气路循环这一块设计为内循环，风嘴5吹出的热空气作用于气浮烘干通道2中的极片100后，被回风机构8吸回，后重新进入到循环风机6中，再从循环风机6的鼓风端重新送出，在送风主管路70中经过加热单元16的再次加热，后通过送风主管路70分流道第一风箱3和第二风箱4中，分别从第一风箱3和第二风箱4上的风嘴5中吹出，如此循环；不再有热空气携带热量外排，加热单元16弥补的热量仅为因极片100升温导致热空气损失的热量，使经对流换热后的热空气达到近似百分之百的余热利用率，极大的降低了能耗。
本实施例中，回风机构8包括回风主管路80以及安装在回风主管路80中的NMP吸附组件81，回风主管路80的出气端与循环风机6的引风端连接，回风主管路80的进气端与气浮烘干通道2气路导通。这样，为了解决NMP的集中回收处理的问题，本实施例在回风主管路80中设置NMP吸附组件81，对回收的热空气进行NMP吸附，无需在烘箱外另设回收装置，投入成本更低，并且在源头直接回收吸附，回收效率更高。
本实施例中，空气过滤组件包括主过滤结构9和支路过滤结构13，主过滤结构9包括安装在送风主管路70中的主路空气过滤器11以及送风主管路70中分别安装在主路空气过滤器11两侧的第一截止阀10，所述支路过滤结构13包括送风支管路73和安装在送风支管路73中的支路空气过滤器14，送风支管路73两端与送风主管路70导通且分别位于主过滤结构9的两侧，送风支管路73中在支路空气过滤器14的两端内部还分别设有第二截止阀90；送风主管路70上连接有用于检测主路空气过滤器11两端压差的主路压差信号器12，送风支管路73上连接有用于检测支路空气过滤器14两端压差的支路压差信号器15。这样，在送风主管路70和送风支管路73分别设置有主路空气过滤器11、第一截止阀10和主路压差信号器12、支路空气过滤器14、第二截止阀90和支路压差信号器15，对空气过滤器起到压差在线检测及一用一备的效果，防止洁净度不够的空气中含有的灰尘颗粒影响极片100涂层质量；并且在更换主路空气过滤器11或者支路空气过滤器14时，可以开启一路、关闭一路，对关闭的一路实现不停机更换。
本实施例中，加热单元16设于送风主管路70内并位于送风支管路73与循环风机6之间，加热单元16与循环风机6之间设有第三截止阀30。这样，热空气进入道主路空气过滤器11之间，先经过加热单元16加热。
本实施例中，送风主管路70上在第三截止阀30与循环风机6之间还连接有外排管路17，外排管路17上设有第四截止阀40。这样，外排管路17与车间厂房外部相连，外排管路17主要起到的作用是：当NMP浓度超标并失控时，第三截止阀30关闭同时第四截止阀40开启，将带有较高NMP浓度的空气及时排出厂房外，起到安全阀的作用。
本实施例中，NMP吸附组件81与循环风机6之间设有NMP检测仪82，NMP吸附组件81包括主吸附结构18和支路吸附结构20，主吸附结构18包括安装在回风主管路80中的主路NMP吸附装置19以及回风主管路80中分别安装在主路NMP吸附装置19两侧的第五截止阀50，所述支路吸附结构20包括回风支管路21和安装在回风支管路21中的支路NMP吸附装置22，回风支管路21两端与回风主管路80导通且分别位于主吸附结构18的两侧，回风支管路21中在支路NMP吸附装置22的两端内部还分别设有第六截止阀60。这样，在回风主管路80和回风支管路21分别设置有主路NMP吸附装置19、第五截止阀50、支路NMP吸附装置22和第六截止阀60，循环风机6与回风主管路80之间设置有NMP检测仪82，对极片100烘干后产生的NMP吸附效果起到在线检测及一用一备效果，减少由于NMP浓度升高而带来的安全隐患，提高NMP的集中回收处理；并且在更换主路NMP吸附装置19或者支路NMP吸附装置22时，可以开启一路、关闭一路，对关闭的一路实现不停机更换。
箱体1的相对两侧壁分别开设有用于极片100输送的输送口23，气浮烘干通道2位于2个输送口23之间，箱体1在每个输送口23的相对两侧分别设有用于控制输送口23启闭的气刀密封装置24，箱体1的外壁上设有与气刀密封装置24连接的气刀风机25，气刀密封装置24与第一风箱3和第二风箱4之间具有气流间隙27，箱体1上设有用于检测气流间隙27中气压的气刀压力表28；箱体1上设有用于检测气浮烘干通道2中炉气温度的炉气热电偶31，箱体1的外侧壁上还设有用于检测输送口23中所输送出的极片100温度的红外测温仪29。这样，炉气热电偶31主要用于检测炉气温度，红外测温仪29主要用于检测烘干后刚输出的极片100温度；在烘箱的两侧设置有气刀密封装置24、气刀风机25、静压隔离板26和气刀压力表28，气刀密封装置24设置在烘箱两端极片100输送进出口处，在气刀密封装置24和烘箱内部的第一风箱3和第二风箱4之间设置有静压隔离板26，气刀风机25通过气刀密封装置24对极片100表面吹出高压空气，可以有效地将烘箱内部的空气环境与外界隔绝，气体一分为二，分别流向烘箱的内、外两侧，向烘箱外侧流出的空气起到使外界灰尘等污染物远离的作用，向烘箱内侧流入的空气起到防止烘箱内含有一定NMP浓度的循环热空气外泄的作用，进以防止热量损失和NMP外泄安全隐患。具体控制时，在气刀密封装置24和静压隔离板26之间设置有气刀压力表28用于检测压力Y/外，其范围应控制在30～70Pa之间，使气刀密封装置24和静压隔离板26之间始终处于微正压状态，进而流入烘箱内的只有微量的空气，避免由于流入大量空气而导致加热单元16的能耗增加，参考图9，控制过程为设定压力控制范围Y，当循环风机6的输出功率P/循变化时，会导致烘箱内循环空气的压力Y/内的变化，此时气刀压力表28检测压力Y/外也同步变化，调节气刀风机25的输出功率P/刀，直至压力表检测压力Y/外达到设定压力控制范围Y以内，保持动态平衡。
本实施例中，在箱体1、送风主管路70、送风支管路73、回风主管路80、回风支管路21、外排管路17和循环风机6的外表包覆耐温隔热材料进行保温，减少外壁面温度损失，节约能耗。循环风机6输出的空气经加热单元16升温后通过送风主管路70分别经末端的送风上管路71和送风下管路72送至第一风箱3、上部风嘴5和第二风箱4风箱、下部风嘴5然后吹入烘箱内部对涂布后的基材进行加热和烘干，经过对流换热的热空气再经回风主管路80回流至循环风机6，经加热单元16弥补适当热量即可再循环输出至送风主管路70，以此来实现热空气的内循环，不再有热空气携带热量外排，加热单元16弥补的热量仅为因极片100升温导致热空气损失的热量，使经对流换热后的热空气达到近似百分之百的余热利用率，极大的降低了能耗；在NMP控制方面，首先通过气刀密封装置24和气刀风机25共同作用，将烘箱内部的空气环境与外界隔绝，防止烘箱内含有一定NMP浓度的循环热空气外泄的作用，进以防止热量损失和NMP外泄安全隐患；并且在回风主管路80和回风支管路21分别设置有主路NMP吸附装置19、支路NMP吸附装置22，循环风机6与回风主管路80之间设置有NMP检测仪82，对极片100烘干后产生的NMP吸附效果起到在线检测及一用一备效果，减少由于NMP浓度升高而带来的安全隐患，提高NMP的集中回收处理；并且在更换主路NMP吸附装置19或者支路NMP吸附装置22时，可以实现不停机更换。本实施例中的空气过滤组件还能够对空气过滤器起到压差在线检测及一用一备的效果，以防止洁净度不够的空气中含有的灰尘颗粒影响极片100涂层质量。
由此可见，本实施例提供的烘箱，整体的生产效率更高、符合节能减排的环保要求、实现了NMP的高效集中回收、投入成本和运行成本更低，使用更方便，设备的安全性更高。
实施例2
本实施例为一种烘箱PID控制方法，用于实施例1中的锂电池极片内循环高效节能型烘箱，包括以下步骤：
升温控制调节：加热单元16以额定功率P0输出，实时获取炉气热电偶31检测到的炉气温度Ta，实时获取红外测温仪29检测到的极片100温度值Tb并计算极片100升温的温度变化率△Tb；
当极片100升温的温度变化率△Tb≤X时，其中，X为设定阈值，则提高加热单元16的输出功率；当检测到炉气温度Ta≥T1时，其中，T1为炉气工艺设定温度，则降低加热单元16的输出功率；如此循环调节；
保温控制调节：当Ta和Tb同时满足：Tb＝T2、Ta≤T1时，加热单元16持续以功率P1输出。
具体的，烘箱侧壁内设置有炉气热电偶31用于检测炉气温度，控制加热单元16的输出功率，防止炉气过高而损伤极片100涂层质量，极片100出口侧设置有红外测温仪29，检测极片100温度是否达到工艺要求，见图5、图6、图7和图8，整个控制过程分为升温阶段(t/0～t/n)和保温阶段(t/n以后)，升温阶段控制过程为在t/0时刻加热单元16以额定功率P0输出做功，炉气温度以最快速度升温，通过对流换热使极片100也以最快速度升温，当炉气热电偶31在t/1时刻检测到炉气温度达到炉气工艺温度设定值T1时，加热单元16降低输出功率P，防止过热空气对涂层表面质量造成损伤，此时热循环空气继续与极片100进行对流换热，使炉气温度降低，极片100温度继续缓慢升高，当红外测温仪29在t/2时刻检测到极片100升温的温度变化率△Tb≤X时，加热单元16提高输出功率P，使炉气温度上升，通过对流换热使极片100也继续高速升温，直至炉气热电偶31在t/3时刻检测到炉气温度再次达到炉气工艺温度设定值T1时，加热单元16再次降低输出功率P，防止过热，此时热循环空气继续与极片100进行对流换热，使炉气温度降低，极片100温度继续缓慢升高，当红外测温仪29在t/4时刻检测到极片100升温的温度变化率△Tb≤X时，加热单元16再次提高输出功率P，如此往复循环至t/n时刻，当红外测温仪29在t/n时刻检测到极片100温度达到极片100工艺温度设定值T2时，炉气温度和极片100温度皆达到工艺设定温度范围内，则进入保温阶段，加热单元16持续以功率P1输出，P1为逻辑运算结果，是自动得出的最优解，不同的加热对象则自动生成相匹配的P1，使炉气温度和极片100温度持续保持在工艺设定温度范围内，保持动态平衡。如此对整个加热过程的智能化控制，不仅使得烘箱达到有效地烘干温度，并且保护极片不会因炉气过高而损伤极片100涂层质量，而且整体的能量消耗量更低，充分满足节约能耗的要求；对于极片烘箱这种能量消耗巨大的设备，改进十分明显。
另外的，参考图10所示，还包括以下步骤：
NMP浓度控制调节：预设NMP浓度阈值Z，开启第五截止阀50，关闭第六截止阀60，实时获取NMP检测仪82的检测值Z1；
当Z1≥Z时，关闭第五截止阀50，开启第六截止阀60，实时获取NMP检测仪82的检测值Z1；
当再次检测到Z1≥Z时，开启第五截止阀50，关闭第六截止阀60，并重复上述操作。
具体的，控制过程为设定NMP检测仪82的浓度值为Z，第五截止阀50和第六截止阀60的最短开启关闭间隔时间为t/CD，初始状态为第五截止阀50开启、第六截止阀60关闭，使携带有NMP的回流热空气经过回风主管路80的主路NMP吸附装置19进行循环，当主路NMP吸附装置19达到吸附上限后，NMP检测仪82检测到回流热空气NMP浓度Z1≥Z时，此时第六截止阀60开启、第五截止阀50关闭，使回流热空气改为经过回风支管路21的支路NMP吸附装置22进行循环，同时发出第一提示信号提示操作人员更换回风主管路80的主路NMP吸附装置19；随后支路NMP吸附装置22也达到吸附上限后，NMP检测仪82又检测到回流热空气NMP浓度Z1≥Z，此时第五截止阀50开启、第六截止阀60关闭，使回流热空气重新改为经过回风主管路80运行，同时发出第二提示信号提示操作人员更换回风支管路21的支路NMP吸附装置22，整体保持一用一备的状态。
另外的，还包括以下步骤：
空气过滤器压差控制调节：预设压差阈值K，开启第一截止阀10，关闭第二截止阀90，获取主路压差信号器12的检测值K1；
当K1≥K时，关闭第一截止阀10，开启第二截止阀90，获取支路压差信号器15的检测值K2；
当K2≥K时，关闭第二截止阀90，开启第一截止阀10。
具体的，参阅图11，在系统设定压差检测值为K，第一截止阀10和第二截止阀90的最短开启关闭间隔时间为t/AB，初始状态为第一截止阀10开启、第二截止阀90关闭，使热空气经过送风主管路70的主路空气过滤器11净化后进行循环，当主路空气过滤器11达到过滤上限后，主路压差信号器12检测到压差值K1≥K时，此时第二截止阀90开启、第一截止阀10关闭，使热空气改为经过送风支管路73的支路空气过滤器14净化后进行循环，同时发出第三提示信号提示操作人员更换送风主管路70的主路空气过滤器11，当支路空气过滤器14达到过滤上限后，支路压差信号器15检测到压差值达到K，此时第一截止阀10开启，第二截止阀90关闭，使热空气重新改为经过送风主管路70运行，同时发出第四提示信号提示操作人员更换送风支管路73的支路空气过滤器14，保持一用一备的状态。
实施例3
本实施例为实施例2的更优选实施例，其在实施例2的基础上，在NMP浓度控制调节步骤中还包括以下步骤：
预设第五截止阀50的最短开启关闭间隔时间为t/CD，获取第五截止阀50的切换间隔时间t1；
当t1≥t/CD时，打开第三截止阀30，关闭第四截止阀40；
当t1＜t/CD时，关闭第三截止阀30，打开第四截止阀40。
特殊情况下，如果工作人员一直未更换主路NMP吸附装置19和支路NMP吸附装置22或者NMP浓度失控时，由于第五截止阀50和第六截止阀60的交替开启关闭间隔时间应符合NMP吸附装置的正常寿命时间，当间隔时间小于t/CD时，则第三截止阀30F关闭、第四截止阀40开启，使NMP浓度失控的热空气通过外排管路17及时排出，并发出第一紧急报警提示信号对操作人员进行紧急报警。
实施例4
本实施例为实施例2或3的更优选实施例，其在实施例2的基础上，在空气过滤器压差控制调节步骤中还包括以下步骤：
预设第一截止阀10的最短开启关闭间隔时间为t/AB，获取第一截止阀10的切换间隔时间t2；当t2＜t/AB时，关闭整机。
极端情况下，工作人员一直未更换主路空气过滤器11和支路空气过滤器14，由于第一截止阀10和第二截止阀90的交替开启关闭间隔时间应符合空气过滤器的正常寿命时间，当间隔时间小于t/AB时，则立即停机，使整个生产线停机，并发出第二紧急报警提示信号对操作人员进行紧急报警。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种锂电池极片内循环高效节能型烘箱，其特征在于，包括箱体(1)，所述箱体(1)的内部设有供极片(100)穿过的气浮烘干通道(2)，所述气浮烘干通道(2)的相对两侧分别设有第一风箱(3)和第二风箱(4)，第一风箱(3)和第二风箱(4)相对的一侧均设有用于对极片(100)吹气以使极片产生悬浮力的风嘴(5)，所述箱体(1)的顶部外壁上设有循环风机(6)，所述循环风机(6)的引风端连接有回风机构(8)、鼓风端连接有送风机构(7)，所述送风机构(7)包括设于所述箱体(1)外壁上的送风主管路(70)以及安装在所述送风主管路(70)中的加热单元(16)和空气过滤组件，所述送风主管路(70)一端与所述循环风机(6)的鼓风端连接、另一端同时分别与所述第一风箱(3)和第二风箱(4)气路导通，所述回风机构(8)与所述气浮烘干通道(2)气路导通；
所述回风机构(8)包括回风主管路(80)以及安装在所述回风主管路(80)中的NMP吸附组件(81)，所述回风主管路(80)的出气端与所述循环风机(6)的引风端连接，所述回风主管路(80)的进气端与所述气浮烘干通道(2)气路导通；
所述空气过滤组件包括主过滤结构(9)和支路过滤结构(13)，所述主过滤结构(9)包括安装在送风主管路(70)中的主路空气过滤器(11)以及所述送风主管路(70)中分别安装在所述主路空气过滤器(11)两侧的第一截止阀(10)，所述支路过滤结构(13)包括送风支管路(73)和安装在所述送风支管路(73)中的支路空气过滤器(14)，所述送风支管路(73)两端与所述送风主管路(70)导通且分别位于所述主过滤结构(9)的两侧，所述送风支管路(73)中在所述支路空气过滤器(14)的两端内部还分别设有第二截止阀(90)。
2.根据权利要求1所述的锂电池极片内循环高效节能型烘箱，其特征在于，所述送风主管路(70)上连接有用于检测主路空气过滤器(11)两端压差的主路压差信号器(12)，所述送风支管路(73)上连接有用于检测支路空气过滤器(14)两端压差的支路压差信号器(15)。
3.根据权利要求1所述的锂电池极片内循环高效节能型烘箱，其特征在于，所述加热单元(16)设于送风主管路(70)内并位于所述送风支管路(73)与所述循环风机(6)之间，所述加热单元(16)与所述循环风机(6)之间设有第三截止阀(30)。
4.根据权利要求3所述的锂电池极片内循环高效节能型烘箱，其特征在于，所述送风主管路(70)上在所述第三截止阀(30)与所述循环风机(6)之间还连接有外排管路(17)，所述外排管路(17)上设有第四截止阀(40)。
5.根据权利要求1至4任一所述的锂电池极片内循环高效节能型烘箱，其特征在于，所述NMP吸附组件(81)与所述循环风机(6)之间设有NMP检测仪(82)，所述NMP吸附组件(81)包括主吸附结构(18)和支路吸附结构(20)，所述主吸附结构(18)包括安装在回风主管路(80)中的主路NMP吸附装置(19)以及所述回风主管路(80)中分别安装在所述主路NMP吸附装置(19)两侧的第五截止阀(50)，所述支路吸附结构(20)包括回风支管路(21)和安装在所述回风支管路(21)中的支路NMP吸附装置(22)，所述回风支管路(21)两端与所述回风主管路(80)导通且分别位于所述主吸附结构(18)的两侧，所述回风支管路(21)中在所述支路NMP吸附装置(22)的两端内部还分别设有第六截止阀(60)。
6.根据权利要求5所述的锂电池极片内循环高效节能型烘箱，其特征在于，所述箱体(1)的相对两侧壁分别开设有用于极片输送的输送口(23)，所述气浮烘干通道(2)位于2个所述输送口(23)之间，所述箱体(1)在每个所述输送口(23)的相对两侧分别设有用于控制所述输送口(23)启闭的气刀密封装置(24)，所述箱体(1)的外壁上设有与所述气刀密封装置(24)连接的气刀风机(25)，所述气刀密封装置(24)与所述第一风箱(3)和第二风箱(4)之间具有气流间隙(27)，所述箱体(1)上设有用于检测所述气流间隙(27)中气压的气刀压力表(28)。
7.根据权利要求6所述的锂电池极片内循环高效节能型烘箱，其特征在于，所述箱体(1)上设有用于检测所述气浮烘干通道(2)中炉气温度的炉气热电偶(31)，所述箱体(1)的外侧壁上还设有用于检测所述输送口(23)中所输送出的极片温度的红外测温仪(29)。
8.一种烘箱PID控制方法，用于权利要求7所述的锂电池极片内循环高效节能型烘箱，其特征在于，包括以下步骤：
升温控制调节：加热单元(16)以额定功率P0输出，实时获取所述炉气热电偶(31)检测到的炉气温度Ta，实时获取所述红外测温仪(29)检测到的极片温度值Tb并计算极片升温的温度变化率△Tb；
当极片升温的温度变化率△Tb≤X时，其中，X为设定阈值，则提高所述加热单元(16)的输出功率；当检测到炉气温度Ta≥T1时，其中，T1为炉气工艺设定温度，则降低所述加热单元(16)的输出功率；如此循环调节；
保温控制调节：当Ta和Tb同时满足：Tb＝T2、Ta≤T1时，加热单元(16)持续以功率P1输出；
NMP浓度控制调节：预设NMP浓度阈值Z，开启第五截止阀(50)，关闭第六截止阀(60)，实时获取NMP检测仪(82)的检测值Z1；
当Z1≥Z时，关闭第五截止阀(50)，开启第六截止阀(60)，并同步发出提示工作人员更换主路NMP吸附装置(19)的第一提示信号，实时获取NMP检测仪(82)的检测值Z1；
当再次检测到Z1≥Z时，开启第五截止阀(50)，关闭第六截止阀(60)，并同步发出提示工作人员更换支路NMP吸附装置(22)的第二提示信号；重复上述操作。
9.根据权利要求8所述的烘箱PID控制方法，还包括以下步骤：
预设所述第五截止阀(50)的最短开启关闭间隔时间为t/CD，获取第五截止阀(50)的切换间隔时间t1；
当所述t1≥t/CD时，打开所述第三截止阀(30)，关闭所述第四截止阀(40)；
当所述t1＜t/CD时，关闭所述第三截止阀(30)，打开所述第四截止阀(40)，并发出第一紧急报警提示信号。
10.根据权利要求8或9所述的烘箱PID控制方法，还包括以下步骤：
空气过滤器压差控制调节：预设压差阈值K，开启第一截止阀(10)，关闭第二截止阀(90)，获取所述主路压差信号器(12)的检测值K1；
当K1≥K时，关闭第一截止阀(10)，开启第二截止阀(90)，并同步发出提示工作人员更换主路空气过滤器(11)的第三提示信号，获取所述支路压差信号器(15)的检测值K2；
当K2≥K时，关闭第二截止阀(90)，开启第一截止阀(10)，并同步发出提示工作人员更换支路空气过滤器(14)的第四提示信号。
11.根据权利要求10所述的烘箱PID控制方法，还包括以下步骤：
预设第一截止阀(10)的最短开启关闭间隔时间为t/AB，获取第一截止阀(10)的切换间隔时间t2；
当所述t2＜t/AB时，关闭整机，并发出第二紧急报警提示信号。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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