CN205448401U - 高精度温度控制水箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了高精度温度控制水箱，包括水箱，冷水箱，下级水箱，加热器，第一温度传感器，热水泵，第二温度传感器，冷水泵，比例阀和下级水箱泵；冷水箱一端连接水箱，之间设有第二温度传感器，另一端和冷水泵，比例阀串联后，连接水箱；水箱两端与热水泵串联成闭环，之间设有加热器和第一温度传感器；水箱一端与下级水箱泵连接，所述下级水箱泵再与下级水箱连接。本实用新型制冷系统粗调，多级控制，加热系统细调，PID控制。制冷、加热同时工作。并设定死区，尽量避免不必要的制冷与制热切换启停。比较法+延时+死区的方式控制方式相结合，可有效降低设备切换频率，延长设备使用时间，采用高精度测试控制方式，提高水箱温度控制精度。

Description

高精度温度控制水箱

技术领域

本实用新型公开了高精度温度控制水箱，涉及水温高精密控制的输水设备，属于加热设备领域。

背景技术

当今的闭环自动控制技术都是基于反馈的概念以减少不确定性。反馈理论的要素包括三个部分：测量、比较和执行。测量关键的是被控变量的实际值，与期望值相比较，用这个偏差来纠正系统的响应，执行调节控制。在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。PID控制器(比例-积分-微分控制器)是一个在工业控制应用中常见的反馈回路部件，由比例单元P、积分单元I和微分单元D组成。这个理论和应用的关键是，做出正确的测量和比较后，如何才能更好地纠正系统。

PID(比例(proportion)、积分(integral)、导数(derivative))控制器作为最早实用化的控制器已有近百年历史，现在仍然是应用最广泛的工业控制器。PID控制器简单易懂，使用中不需精确的系统模型等先决条件，因而成为应用最为广泛的控制器。PID控制器由比例单元(P)、积分单元(I)和微分单元(D)组成。其输入e(t)与输出u(t)的关系为u(t)＝kp[e(t)+1/TI∫e(t)dt+TD*de(t)/dt]式中积分的上下限分别是0和t，因此它的传递函数为：G(s)＝U(s)/E(s)＝kp[1+1/(TI*s)+TD*s]其中kp为比例系数；TI为积分时间常数；TD为微分时间常数。

闭环控制系统(closed-loopcontrolsystem)是指被控对象的输出(被控制量)会反送回来影响控制器的输入，形成一个或多个闭环。闭环控制系统有正反馈和负反馈，若反馈信号与系统给定值信号相反，则称为负反馈(NegativeFeedback)，若极性相同，则称为正反馈，一般闭环控制系统均采用负反馈，又称负反馈控制系统。闭环控制系统的例子很多。比如人就是一个具有负反馈的闭环控制系统，眼睛便是传感器，充当反馈，人体系统能通过不断的修正最后作出各种正确的动作。如果没有眼睛，就没有了反馈回路，也就成了一个开环控制系统。另例，当一台真正的全自动洗衣机具有能连续检查衣物是否洗净，并在洗净之后能自动切断电源，它就是一个闭环控制系统。

现有技术中，在温度设定点附近，常规控制方案加热、制冷两套执行机构会不断来回切换，导致设备寿命缩短和测试系统精度低，达不到工艺要求。

实用新型内容

针对上述现有技术的不足。

本实用新型公开了高精度温度控制水箱，其特征在于，所述高精度温度控制水箱包括水箱，冷水箱，下级水箱，加热器，第一温度传感器，热水泵，第二温度传感器，冷水泵，比例阀和下级水箱泵；

所述冷水箱一端连接水箱，连接之间设有第二温度传感器，另一端和冷水泵，比例阀串联后，连接水箱；所述水箱两端与热水泵串联成闭环，连接之间设有加热器和第一温度传感器；

所述水箱一端与下级水箱泵连接，所述下级水箱泵再与下级水箱连接。

所述水箱和冷水箱带有冷水泵的连接之间设有第三温度传感器。

所述水箱和下级水箱连接之间设有第四温度传感器。

所述第一温度传感器，第二温度传感器，第三温度传感器和第四温度传感器分别连接控制器的输入端，所述加热器，热水泵，冷水泵，比例阀和下级水箱泵分别连接控制器的输出端。

所述控制器的内部设有PID控制器。

所述冷水箱，第二温度传感器，冷水泵，比例阀和第三温度传感器组成一组冷水供应装置，所述冷水供应装置设有一组以上。

本实用新型制冷系统粗调，多级控制，加热系统细调，PID控制。制冷、加热同时工作。并设定死区，尽量避免不必要的制冷与制热切换启停。比较法+延时+死区的方式控制方式相结合，可有效降低设备切换频率，延长设备使用时间，采用高精度测试控制方式，提高水箱温度控制精度。

附图说明

图1为高精度温度控制水箱的连接关系图；

图2为高精度温度控制水箱控制关系图；

图3为高精度温度控制水箱的流程图；

图中：1、水箱，2、冷水箱，3、下级水箱，4、加热器，5、第一温度传感器，6、热水泵，7、第二温度传感器，8、冷水泵，9、比例阀，10、下级水箱泵，11、第三温度传感器，12、第四温度传感器。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本实用新型做进一步说明。

实施例1：

高精度温度控制水箱包括水箱1，冷水箱2，下级水箱3，加热器4，第一温度传感器5，热水泵6，第二温度传感器7，冷水泵8，比例阀9和下级水箱泵10；冷水箱2一端连接水箱1，连接之间设有第二温度传感器7，另一端和冷水泵8，比例阀9串联后，连接水箱1；水箱1两端与热水泵6串联成闭环，连接之间设有加热器4和第一温度传感器5；水箱1一端与下级水箱泵10连接，下级水箱泵10再与下级水箱3连接。

水箱1和冷水箱2带有冷水泵8的连接之间设有第三温度传感器11。水箱1和下级水箱3连接之间设有第四温度传感器12。第一温度传感器5，第二温度传感器7，第三温度传感器11和第四温度传感器12分别连接控制器的输入端，加热器4，热水泵6，冷水泵8，比例阀9和下级水箱泵10分别连接控制器的输出端。控制器的内部设有PID控制器。冷水箱2，第二温度传感器7，冷水泵8，比例阀9和第三温度传感器11组成一组冷水供应装置，冷水供应装置设有4组。

高精度温度控制水箱由加热器4提供热水，由冷水箱2提供冷水。首先设定水箱1的温度为T，死区带宽为±0.1°，即设定温度幅度为T-0.1°到T+0.1°，启动热水泵6，通过第一温度传感器5测量水箱1内的水温。判断水箱1的温度是否大于设定温度，如果是，启动冷水泵8，并根据第一温度传感器5和第二温度传感器7之间的温度差，确定开启的冷水供应装置的组数，温度过高时，根据情况同时开启四组冷水供应装置，当温度下降后，关闭其中三组，仅留一组继续供应冷水，在冷水供应装置工作时，用PID控制器控制比例阀9的开合大小，从而调节冷水供应量。如果水箱1的温度是否小于设定温度，启动加热器4，并采用PID控制器控制加热器的加热功率，从而调节热水供应量。供热水或冷水的时候，根据温度情况确定控制器参数，并加输出延时，放置水温变化的延后对高精度温度控制水箱的影响。

第一温度传感器5检测到的温度是否为设定温度，如果否，继续对水温进行调节，如果是，启动下级水箱泵10，水箱1为下级水箱泵10提供恒温恒速水。第三温度传感器11补充检测冷水供应装置水箱1流向冷水箱2的水温，第四温度传感器12补充检测水箱1流向下级水箱3的水温。

Claims (6)

1.高精度温度控制水箱，其特征在于，所述高精度温度控制水箱包括水箱(1)，冷水箱(2)，下级水箱(3)，加热器(4)，第一温度传感器(5)，热水泵(6)，第二温度传感器(7)，冷水泵(8)，比例阀(9)和下级水箱泵(10)；

所述冷水箱(2)一端连接水箱(1)，连接之间设有第二温度传感器(7)，另一端和冷水泵(8)，比例阀(9)串联后，连接水箱(1)；所述水箱(1)两端与热水泵(6)串联成闭环，连接之间设有加热器(4)和第一温度传感器(5)；

所述水箱(1)一端与下级水箱泵(10)连接，所述下级水箱泵(10)再与下级水箱(3)连接。

2.根据权利要求1所述的高精度温度控制水箱，其特征在于，所述水箱(1)和冷水箱(2)带有冷水泵(8)的连接之间设有第三温度传感器(11)。

3.根据权利要求1所述的高精度温度控制水箱，其特征在于，所述水箱(1)和下级水箱(3)连接之间设有第四温度传感器(12)。

4.根据权利要求1所述的高精度温度控制水箱，其特征在于，所述第一温度传感器(5)，第二温度传感器(7)，第三温度传感器(11)和第四温度传感器(12)分别连接控制器的输入端，所述加热器(4)，热水泵(6)，冷水泵(8)，比例阀(9)和下级水箱泵(10)分别连接控制器的输出端。

5.根据权利要求4所述的高精度温度控制水箱，其特征在于，所述控制器的内部设有PID控制器。

6.根据权利要求1、2或4中任一所述的高精度温度控制水箱，其特征在于，所述冷水箱(2)，第二温度传感器(7)，冷水泵(8)，比例阀(9)和第三温度传感器(11)组成一组冷水供应装置，所述冷水供应装置设有一组以上。