用于缫丝生产过程中的温度自动控制装置及方法

专利名称：用于缫丝生产过程中的温度自动控制装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种温度自动控制装置及方法，特别涉及一种用于缫丝生产过 程中工艺温度控制点的温度自动控制装置及方法。
背景技术：
缫丝生产中，很多工序需要用到蒸汽作为热源，如原料茧的触蒸、煮茧、 索理绪、缫丝汤、配温水、烘丝等，因而在生产工艺上存在很多温度检测点和 控制点。尤其象煮茧工序、索绪工序都是缫丝生产的重要环节，在这些工序中 有关温度参数的控制都是重要的工艺控制指标。如煮茧温度控制的好坏，将 直接影响到原料茧蒸煮的质量，温度过低或过高，使蚕茧蒸煮得过生或过熟结 果都会直接影响到生丝产品的清洁、洁净等质量指标和原料消耗、缫折、解舒 等工艺指标和经济指标。索绪工序中索绪锅汤温度的控制好坏，对索绪效果影 响非常明显，如温度过低时，导致索绪效率低，甚至索不出绪丝，影响后续缫 丝机加茧添绪，造成纤度偏差大；温度过高时，丝胶溶失大，影响丝质，造成 抱合度差、缫折大消耗高等。例如目前煮茧机的温度控制、索绪工序中索绪锅汤温度的控制主要采用 的方法是工人根据温度计指针的指示或靠经验判断用手工来开关蒸汽阀门的 开度，进行煮茧或索绪温度调整，这种方法测量精度低，工人劳动强度大，手 工无法做到连续调整蒸汽阀门来实现对温度的调节，再且这种方法太间接，效 果差，温度很难把握得准，同时因手工调整频繁，增加了工人的劳动强度；尤 其是锅炉供汽波动大或生产工况变化大时，根本无法把温度控制在工艺要求的 范围内。有的缫丝厂，曾使用电磁阀控制蒸汽的通断以求达到控制蒸煮或索绪 温度的目的，但该方法一是电磁阀通断频繁而容易损坏，二是因为该控制方式 是一通一断(全开或全关方式)开关蒸汽的"二位式"控制，由于蒸汽的一通 一断，使得蒸煮室温度上下波动，从而使茧笼通过蒸煮室时，反而出现过熟过 生煮茧不均匀的情况；在索绪工序中则由于加热环管蒸汽的一通一断，使索绪 锅温温度更难于控制稳定，其次是测温点选取不当(一般都是设计在索绪槽壁外侧溢流管旁边)测出的温度值滞后大，不能及时反映锅内汤温，因此控制效果差，目前配置有该类电磁阀温控装置的大多都停止使用。

发明内容
本发明要解决的技术问题是为缫丝生产过程提供一种测量精度高，且能 连续准确测量工序工艺温度，并通过PID控制器和自动调节阀，实现对某个工 序工艺温度的连续平稳自动控制的用于缫丝生产过程中工艺温度控制点的温 度自动控制装置及方法(以下简称用于缫丝生产过程中的温度自动控制装置 及方法)，以解决现有技术存在的上述不足之处。 ，为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是 一种用于缫丝生产过程中的温度自动控制装置，包括n个工艺温度调节回路，n的取值范围是l《n《32;每个工艺温度调节回路包括温度测量部分、温度显示控制部分和自动调节阀部分；所述的温度测量部分包括测温传感器和测温传感器安装连接件；测温传感 器安装于设计有工艺温度控制点所处的装置中，将被测介质——水或蒸汽的温 度实时转换为电信号的形式，并远传至温度显示控制部分；所述的温度显示控制部分包括数字式温度显示器、工艺温度设定器和PID 比例积分微分运算控制器；数字式温度显示器将测温传感器传送来的温度信号 转换为实时的温度值并显示出来，同时将该温度值与工艺要求预先设定的温度 值相比较，结果送至PID运算控制器，控制器输出相应的电信号远传至自动 调节阀；所述的自动调节阀包括执行机构、阀门和阀门开度位置反馈部件；自动调 节阀安装在工艺装置进口蒸汽管道中，其执行机构响应控制器送来的阀门开度 控制信号，并将其转换为相应的机械位移，推动阔门的阀芯移动。本发明用于缫丝生产过程中的温度自动控制装置的进一步特征是所述的 用于缫丝生产过程中的温度自动控制装置还包括一个由压力测量部分、压力显 示控制部分和自动调节阀部分组成的蒸汽压力调节回路，该蒸汽压力调节回路 安装在温度调节回路之前；所述的压力测量部分包括根部截止阀和导压管、压力传感器；压力传感器 通过根部截止阀和导压管，将进入工艺装置前的进工艺装置蒸汽总管中的压力 转换为电信号的形式，将蒸汽压力信号远传至压力显示控制部分；所述的压力显示控制部分包括压力显示器、压力设定器和PID比例积分 微分运算控制器；压力显示器将压力传感器传送来的蒸汽压力信号转换为实时 的汽压值并显示出来，同时将该汽压值与工艺要求预先设定的汽压值相比较， 结果送至PID运算控制器，控制器输出相应的电信号远传至自动调节阀；所述的自动调节阀包括执行机构、阀门和阀门开度位置反馈部件'；自动调 节阀安装在车间蒸汽进口总管中，其执行机构响应控制器送来的阀门开度控制 信号，并将其转换为相应的机械位移，推动阀门的阀芯移动。本发明的另一技术方案是 一种用于缫丝生产过程中工艺温度控制点的温 度自动控制方法(以下简称 一种用于缫丝生产过程中的温度自动控制方法), 它是采用本发明由蒸汽压力调节回路和温度调节回路组成的用于缫丝生产过 程中的温度自动控制装置，是通过先由蒸汽压力调节回路调节车间蒸汽进口总 管中的压力，再由温度调节回路对该工艺温度控制点的温度进行自动温度调节 的分级调节方法；由蒸汽压力调节回路调节车间蒸汽进口总管中的压力的方法是f压力传 感器通过根部截止阀和导压管与进工艺装置蒸汽总管连接，将自动调节阀安装 在车间进口蒸汽总管中，将压力传感器实时测量的进工艺装置蒸汽总管压力值 并传送至压力显示控制器，然后与工艺要求的设定值相比较，结果经过PID 运算后输出至自动调节阀，控制自动调节阀的开度以实现蒸汽进入量的调节控 制；从而实现对车间蒸汽进口总管压力的稳定调控以控制蒸汽进入量达到控制 进工艺装置蒸汽总管中压力的大小，从而更有利于控制工艺温度控制点的温 度；由温度调节回路对工艺温度控制点温度进行自动温度调节的方法是:将测 温传感器安装于被测工艺温度控制点所处的装置中，实时测量工艺温度值并传 送至温度显示控制器，然后与工艺要求的设定值相比较，结果经过内D运算 后输出至安装在工艺装置进口蒸汽管道中的自动调节阀，控制自动调节阀的开 度以实现蒸汽进入量的调节控制，从而实现对工艺装置中工艺温度控制点温度 的控制。本发明一种用于缫丝生产过程中的温度自动控制方法的进一步技术方案 是当采用其他方式能保证车间供汽压力波动幅度不大的情况下，本发明方法 可以简化为只由温度调节回路对该工艺温度控制点温度进行自动温度调节；将 测温传感器安装于被测工艺温度控制点所处的装置中，实时测量工艺温度值并传送至温度显示控制器，然后与工艺要求的设定值相比较，结果经过PID运 算后输出至安装在工艺装置进口蒸汽管道中的自动调节阀，控制自动^节阀的 开度以实现蒸汽进入量的调节控制，从而实现对工艺装置中工艺温度的控制。 由于采用上述技术方案，本发明之用于缫丝生产过程中的温度自动控制装 置及方法的有益效果是1、 可大大提高缫丝生产效率，减轻操作工人的劳动强度，提高生丝产品 质量和降低原料消耗，减少蒸汽用量节约能源。利用本发明之一种用于缫丝生 产过程中的温度自动控制装置能实现对工艺温度测控点的温度控制自动化，且 控制精度高，可有效解决缫丝过程中，因汽压波动大或因生产波动、物料的平 衡等因数引起被控对象温度的变化，而操作工手工调温不及时，使温度超出工 艺设定值而影响生产、影响产品质量的问题。 '2、 采用蒸汽压力调节回路和工艺温度调节回路分级调节方法，可大大提 高缫丝生产过程的温度自动控制装置克服各种扰动的能力、提高控制品质。本发明繅丝生产过程的温度自动控制装置及方法先由蒸汽压力调节回路 稳定车间蒸汽进口总管中的压力，提前消除锅炉供汽汽压波动大和各个车间、 工序、装置之间"抢汽"引起进汽总管压力不稳的问题，即先稳住汽压，再 由温度调节回路对控制对象的温度进行调节，可大大提高装置克服各种扰动的 能力、提高控制品质。3、 缫丝生产过程的工艺温度自动控制装置结构简单，操作和维护简便，装置性价比高。 ， 本发明之缫丝生产过程的工艺温度自动控制装置有多种不同方案可供选择既有包括n个温度调节回路和一个蒸汽压力调节回路组成的最佳控制模 式；也有不设置蒸汽压力调节回路仅由n个温度调节回路的简化模式；均可实 现对工艺装置对象温度的控制；所述各温度调节回路的温度显示控制器，可以 选择设计成用分立元件实现PID控制功能电路的n个单元显示控制器，也可 以选择设计成其它采用集成电路或单片机的n个智能PID显示控制器也还可 以选择设计成共用一个工业计算机控制器。因此，性价比比较高。下面，结合附图和实施例对本发明之用于缫丝生产过程中的温度自动控 制装置及方法的技术特征作进一步的说明。


'图1:本发明实施例一之用于缫丝生产过程中的工艺温度自动控制装置的结构示意图；图2:本发明实施例二用于缫丝生产过程中的温度自动控制装置的组成方 框图及安装位置示意图；图3:实施例四所述的缫丝生产过程的索绪温度自动控制装置的结构示意图；图4:实施例五所述的缫丝生产过程的索绪温度自动控制装置的结构示意图；图5:实施例四、五所述测温传感器在煮茧机索绪锅中的安装位置示意图 之一；图6:图5的A部放大图； 图7:图5的B-B剖视图；图8:实施例六所述的缫丝生产过程的煮茧温度自动控制装置的结构示意图；图9:实施例七所述的缫丝生产过程的煮茧温度自动控制装置的结构示意图；图10:实施例六、七所述缫丝生产过程的煮茧温度自动控制装置的测温 传感器在煮茧机蒸煮室安装示意图例； ' 图11:图IO的G部放大图； 图12:工艺温度调节具体流程图； 图13:蒸汽压力调节具体流程图。 图1、图2中II、……In—温度测量部分，III、……IIn—温度显示控制部分， mi、……IIIn—自动调节阀部分；IVt、……IVn—工艺装置，Vi、……Vn—进工艺装置蒸汽总管；vi—压力测量部分，vn—压力显示控制部分，週一蒸汽总管自动调节阀部分，1X—车间蒸汽进口总管；51,……51n—工艺装置进口蒸 汽管道，T一温度调节回路，P—蒸汽压力调节回路。图3 图7中II、……18—温度测量部分，III、……118—温度显示控制部分，III1、……ni8—自动调节阀部分；IV。……IV8—索绪锅，Vi、……Vs—进索绪锅蒸汽总管；vi—压力测量部分，vii—压力显示控制部分，vin—蒸汽总管自动调节阀部分，IX—车间索绪蒸汽进口总管；ll一测温热电阻、12—保护套管，13—短管，14一接线盒，15—三芯电缆，21— 数字式温度显示器，22—工艺温度设定器，23~~PID运算控制器； 41一索绪锅索绪槽壁，42—测温传感器安装连接件，43—螺钉，44一索绪锅台 外壁，45—索绪锅溢流孔，71—压力显示器，72—工艺压力设定器，73—PID 运算控制器；C一无绪茧移茧斗进口， 1>~落绪茧进口， E—新茧补充进口， F—绪茧移 茧斗出口。图8 图11中I一温度测量部分、II一温度显示控制部分、ffl—自动调节阀部分， IV—缫丝煮茧机，V—蒸汽管；VI—压力测量部分，VD—压力显示控制部分，Vffl—自动调节阀部分， IX—车间煮茧蒸汽总管； ， ll一测温热电阻、12—保护套管，13—接线盒，14一三芯电缆，;5—螺纹 短管，16—丝扣，17—填料压盖，18—密封填料；21—数字式温度显示器，22— 工艺温度设定器，23—PID运算控制器；41一煮茧机蒸煮室外壁，42—煮 茧机蒸煮室，43—煮茧机蒸煮室内部茧笼，44一蒸汽孔管，71—压力显示器， 72—工艺压力设定器，73^"PID运算控制器。
具体实施例方式
实施例一一种用于缫丝生产过程中的工艺温度自动控制装置(全称 一种用于缫丝 生产过程中工艺温度控制点的温度自动控制装置)，如图1所示，该工艺温度自动控制装置包括n个工艺温度调节回路，n的取值范围是1《n《32;每个工艺温度调节回路包括温度测量部分i、温度显示控制部分n和自动调节阀部分III;所述的温度测量部分包括测温传感器和测温传感器安装连接件；测温传感 器安装于设计有工艺温度控制点所处的工艺装置IV中，将被测介质——水或蒸 汽的温度实时转换为电信号的形式，并远传至温度显示控制部分；所述的温度显示控制部分包括数字式温度显示器、工艺温度设定器和PID 比例积分微分运算控制器；数字式温度显示器将测温传感器传送来的温度信号 转换为实时的温度值并显示出来，同时将该温度值与工艺要求预先设定的温度值相比较，结果送至pid运算控制器，控制器输出相应的电信号远te至自动调节阀；所述的自动调节阀包括执行机构、阀门和阀门开度位置反馈部件；自动调 节阀安装在工艺装置进口蒸汽管道中，其执行机构响应控制器送来的阀门开度 控制信号，并将其转换为相应的机械位移，推动阀门的阀芯移动，从而控制阀 门实现0 100%连续可调的开度变化，以控制进入Sbl3对象中的蒸汽量的多 少。实施例二一种带蒸汽压力调节回路的用于繅丝生产过程中的温度自动控制装置。 如图2所示，该装置除具有实施一所述的由温度测量部分I 、温度显示控 制部分II和自动调节阀部分III组成的n个(n的取值范围是l《n《32)工艺 温度调节回路T夕卜，还包括一个由压力测量部分、压力显示控制部分和自动 调节阀部分组成的蒸汽压力调节回路p，该蒸汽压力调节回路p安装在各温度 调节回路之前；所述的压力测量部分包括根部截止阀和导压管、压力传感器；压力传感器 通过根部截止阀和导压管，将进入工艺装置前的进工艺装置蒸汽总管中的压力 转换为电信号的形式，将蒸汽压力信号远传至压力显示控制部分；所述的压力显示控制部分包括压力显示器、压力设定器和pid比例积分 微分运算控制器；压力显示器将压力传感器传送来的蒸汽压力信号转^为实时 的汽压值并显示出来，同时将该汽压值与工艺要求预先设定的汽压值相比较， 结果送至pid运算控制器，控制器输出相应的电信号远传至自动调节阀；所述的自动调节阀包括执行机构、阀门和阀门开度位置反馈部件；自动调 节阀安装在车间蒸汽进口总管中，其执行机构响应控制器送来的阀门开度控制 信号，并将其转换为相应的机械位移，推动阀门的阀芯移动。从而控制阀门实 现0 100%连续可调的开度变化，以控制蒸汽进入量达到控制进工艺装置蒸 汽总管中压力的大小，从而更有利于温度控制回路控制被控对象温度，提高控 制品质。实施例三一种用于缫丝生产过程中工艺温度控制点的温度自动控制方法。'(以下简 称 一种用于缫丝生产过程中的温度自动控制方法)，它是采用本发明实施例 二所述由蒸汽压力调节回路和温度调节回路组成的用于缫丝生产过程中的温度自动控制装置，是通过先由蒸汽压力调节回路调节车间蒸汽进口总管中的压 力，再由温度调节回路对该工艺温度控制点的温度进行自动温度调节的分级调 节方法；由蒸汽压力调节回路调节车间蒸汽进口总管中的压力的方法是将压力传 感器通过根部截止阀和导压管与进工艺装置蒸汽总管连接，将自动调节阀安装 在车间蒸汽进口总管中，将压力传感器实时测量进工艺装置蒸汽总管压力值并 传送至压力显示控制器，然后与工艺要求的设定值相比较，结果经rf PID运算后输出至自动调节阀，控制自动调节阀的开度以实现蒸汽进入量的调节控制；从而实现对车间蒸汽进口总管压力的稳定调控以控制蒸汽进入量达到控制 进工艺装置蒸汽总管中压力的大小，从而更有利于控制工艺温度控制点的温 度；由温度调节回路对工艺温度控制点温度进行自动温度调节的方法是:将测 温传感器安装于被测工艺温度控制点所处的装置中，实时测量工艺温度值并传 送至温度显示控制器，然后与工艺要求的设定值相比较，结果经过PID运算 后输出至安装在工艺装置进口蒸汽管道中的自动调节阀，控制自动调节阈的开 度以实现蒸汽进入量的调节控制，从而实现对工艺装置中工艺温度控制点温度 的控制。对工艺温度进行自动温度调节的具体步骤如下(参见图12):Sal:测温传感器实时测量温度值；Sa2:将温度值转换为温度信号；Sa3:将温度信号传送给温度显示控制器；Sa4:温度显示控制器获取测温传感器传送来的温度信号；Sa5:将温度信号转换为实时的温度值并显示；Sa6:将该温度值与工艺要求预先设定温度值相比较以得到温度偏差值A el;Sa7:根据温度偏差值Ael进行PID运算；Sa8:将计算得到的阀门开度控制信号传送给自动调节阀； Sa9:比较PID输出信号值Q;Sal0:判断如果Q:O,则自动调节阀的阀芯不动作，调节作用不变，被调 温度不变；Sail:判断如果Q〈0，则自动调节阀的阀心往开阀方向作相应机械位移，使进入Sal3对象中的蒸汽增加，被调温度升高； Sal2:判断如果QX),则自动调节阀的阀芯往关阀方向作相应机械位移；使进入Sal3对象中的蒸汽减小，被调温度降低； Sal3:反馈回步骤Sal。由蒸汽压力调节回路调节车间蒸汽进口总管中的压力的具体步骤如下(参 见图13):Sbl:压力传感器实时测量压力值；Sb2:将压力值转换为压力信号；Sb3:将压力信号传送给压力显示控制器；Sb4:压力显示控制器获取压力传感器传送来的压力信号；Sb5:将压力信号转换为实时的压力值并显示；Sb6:将该压力值与工艺要求预先设定压力值相比较以得到压力偏差值Ae2;Sb7:根据压力偏差值Ae2进行PID运算；Sb8:将计算得到的阀门开度控制信号传送给自动调节阀；Sb9:比较PID输出信号值Q;Sal0:判断如果(^=0,则自动调节阀的阀芯不动作，调节作用不变，被调 压力不变；Sail:判断如果Q〈0，则自动调节阀的阀心往开阀方向作相应机械位移， 使进入Sal3对象中的蒸汽增加，被调压力升高；Sal2:判断如果QX)，则自动调节阀的阀芯往关阀方向作相应机械位移； 使进入Sal3对象中的蒸汽减小，被调压力减小；Sal3:反馈回步骤Sal。注上述对工艺温度进行自动温度调节的具体步骤中，是按根据温度偏差值Ael、 PID运算进行反作用运算而自动调节阀采用正作用方式来设计；作为 本发明实施例的一种变换，也可以采用按根据温度偏差值Ael、 PID运算进行 正作用运算而自动调节阀采用反作用方式来设计；由蒸汽压力调节回路调节车间蒸汽进口总管中的压力的具体步骤中，也是 按根据压力偏差值Ae2、 PID运算进行反作用运算而自动调节阀采用正作用方式来设计，作为本本发明实施例的一种变换，也可以采用按根据压力偏差值A e2、 PID运算进行正作用运算而自动调节阀采用反作用方式来设计；昇体采用哪种方式，由设计者根据现场需要制定，这是本领域技术人员公知技术，此处 不再赘述。作为本发明实施例的又一种变换，当采用其他方式能保证车间供汽压力波动幅度不大的情况下，本发明方法可以简化为采用实施例一所述装置、只由 温度调节回路对该工艺温度控制点温度进行自动温度调节，将测温传感器安装 于被测工艺温度控制点所处的装置中，实时测量工艺温度值并传送至温度显示 控制器，然后与工艺要求的设定值相比较，结果经过PID运算后输出至安装 在工艺装置进口蒸汽管道中的自动调节阀，控制自动调节阀的开度以实现蒸汽 进入量的调节控制，从而实现对工艺装置中工艺温度的控制。 ， 实施例四一种带蒸汽压力调节回路的缫丝索绪温度自动控制装置，如图3所示，包 括一个蒸汽压力调节回路和8个索绪温度调节回路蒸汽压力调节回路包括压力测量部分VI、压力显示控制部分W和自动调节 阀部分週，压力测量部分VI的压力传感器通过根部截止阀和导压管，与进索绪 锅蒸汽总管V连接，压力传感器将进入索绪锅前的进索绪锅蒸汽总管V中的压 力转换为相应的电信号，经过电缆传输至压力显示控制部分W，通过压力显示 器71显示出车间索绪蒸汽总管中实时的压力值p ，同时该压力值与工艺压力 设定器72的设定值P相比较，偏差值Ae经过PID控制器73运算后，出控制信号传送至自动调节阀vin，由自动调节阀根据PID控制器的开度信4，控制进入车间索绪蒸汽总管的蒸汽量，达到控制车间索绪蒸汽进口总管压力保持在 工艺设定的范围内；其工作过程是当车间索绪蒸汽总管压力升高一"^使得压力传感器信号输 出升高一"^显示器显示压力p升高一"^与设定的压力值P比较，偏差值Ae增 大一"^PID控制器输出信号值增加一~^自动调节阀的阀芯往关闭方向动作一 —使进入车间索绪蒸汽总管蒸汽量减少一~^车间索绪蒸汽总管压力下降；与以上控制方向相反的工作过程是当车间索绪蒸汽总管压力下降一"^使 得压力传感器信号输出下降一~^显示器显示压力p下降一~^与设定的压力值P 比较，偏差值Ae减小一~H ID控制器输出信号值减小一~^自动调节阀的阀芯 往开阀方向动作一~^使进入车间索绪蒸汽总管蒸汽量增加一"^车间索绪蒸汽 总管压力上升；上述两种控制方向的工作过程周而复始，即可实现车间索绪蒸汽总管压力自动控制在工艺设定范围内，从而更有利于索绪温度调节回路调控索绪温度， 提高控制品质。每个索绪温度调节回路包括温度测量部分、温度显示控制部分和自动调节阀部分；所述的每个温度测量部分包括测温热电阻11、保护套管12和接线盒14， 温度显示控制部分II包括数字式温度显示器21、工艺温度设定器22初PID运 算控制器23;所述的自动调节阀包括执行机构、阀门和阀门开度位置反馈部 件；自动调节阀安装在索绪锅进口蒸汽管道中；测温热电阻11通过保护套管 12插入位于索绪锅索绪槽壁41内侧的测温传感器安装连接件42中，测温热 电阻11将索绪锅中汤水的温度转变为相应的电阻信号，经过接线盒14和三芯 电缆15传输至温度显示控制部分II ，通过温度显示器21显示出索绪锅中实时 的温度值t ，同时该温度值与工艺温度设定器22的设定值T相比较，偏差值 △e经过PID控制器23运算后送出控制信号传送至自动调节阀III，由自动调 节阀III的执行机构响应控制器送来的阀门开度控制信号，并将其转换为相应的 机械位移，推动阀门的阀芯移动，从而控制阔门实现0 100%连续可调的开 度变化，以控制进入索绪锅的蒸汽量，达到控制索绪锅汤温保持在工艺设定的 温度范围内，经使用测定，控制精度可达到±1%。其工作过程是当索绪锅中温度t"C升高一~^使得测温热电阻阻值升高一 —显示器显示温度t升高一"^与设定的温度值T比较，偏差值Ae增大_~^PID 控制器输出信号值增加一"^自动调节阀的阀芯往关闭方向动作一~^使蒸汽量 减少一"^索绪锅温度下降一~^索绪汤温下降；与以上控制方向相反的工作过程是当索绪锅中温度t。C下降一~^使得测 温热电阻阻值下降一"^显示器显示温度t下降一~^与设定的温度值T比较，偏 差值Ae下降一~^PID控制器输出信号值下降一"^自动调节阀的阀芯，主开阀方 向动作一~^使蒸汽量增加一"^索绪锅温度上升一"^索绪汤温上升；'上述两种控制方向的工作过程周而复始，即可实现索绪汤温自动控制在工 艺设定的温度范围内。图5、图7是作为测温传感器的测温热电阻在索绪锅中的安装位置示意图， 作为优选，测温传感器设计选择安装在如图5索绪锅索绪槽壁41内侧索绪槽 内新茧进口 E至移茧斗出口 F的2/5 3/5位置处，在索绪锅索绪槽壁41安装 位置上固定有测温传感器安装连接件42，测温传感器11外罩保护套管12插进测温传感器安装连接件42的短管13中固定；当然，测温传感器也可以选择安装在索绪槽内的其他合适位置，也还可以设计选择其他安装方式。，作为本发明实施例四的一种变换，测温传感器除可以是测温热电阻外，也 可以选用热电偶或其它测温传感器元件，其安装在索绪槽内的位置及安装方式 也可以根据测温传感器元件的不同而不同。所述的温度显示控制部分，可以选择设计成用分立元件实现PID控制功 能电路的单元显示控制器，也可以选择设计成其它采用集成电路或单片机的智 能PID显示控制器或工业计算机控制器或可编程控制器。自动调节阀可以选择设计成电动式自动调节阀，也可以选择设计成其它的自动调节阀，如气动式自动调节阀。本实施例是本发明一种用于缫丝生产过程中工艺温度控制点的温度自动 控制装置及方法用于繅丝生产过程的索绪工艺温度自动控制的最佳^施方式 之一。实施例五一种不带蒸汽压力调节回路的缫丝索绪温度自动控制装置，如图4所示，该装置包括8个索绪温度调节回路，每个索绪温度调节回路包括温度测量部 分、温度显示控制部分和自动调节阀部分；各部分的连接关系与实施例四所述 的缫丝索绪温度自动控制装置中每个索绪温度调节回路的结构、安装连接关系 相同，此处不再赘述。实施例五实际是实施例四所述的缫丝索绪温度自动控制装置的简化实施 方案，它与实施例四的不同之处在于它在索绪温度调节回路之前没有安装有由压力测量部分、压力显示控制部分和自动调节阀部分组成的蒸汽压力调节回路(参见图4);当采用其他方式能保证车间供汽压力波动幅度不大的情况下， 仅采用本实施例所述不带蒸汽压力调节回路的缫丝索绪温度自动控制装置，也 能实现对索绪锅的索绪温度自动控制。作为本发明实施例四和实施例五的一种变换，所述的索绪温度调节回路的个数n可以根据需要增减， 一般n的取值范围是l《n《32。实施例六一种煮茧温度自动控制装置，如图8所示，该装置包括由温度测量部分I 、温度显示控制部分n和自动调节阀部分m组成的煮茧温度调节回路，，度测量部分I包括测温热电阻11、保护套管12和接线盒13，温度显示控制fe分II包括数字式温度显示器21、工艺温度设定器22和PID运算控制器23;测温热电阻11通过保护套管12插入煮茧机蒸煮室外壁41并安装固定在 煮茧机蒸煮室42内部茧笼43与蒸汽孔管44中间，测温热电阻将蒸煮室中的 温度转变为相应的电阻信号，经过接线盒13和三芯电缆14 ，传输至温度显 示控制部分II，通过温度显示器21显示出蒸煮室中实时的温度值t ，同时该 温度值与工艺温度设定器22的设定值T相比较，偏差值Ae经过PID控制器23运算后送出控制信号传送至自动调节阀m，由自动调节阀III根据PID控制器的开度信号，并将其转换为相应的机械位移，推动阀门的阀芯移动，从而控 制阀门实现0~100%连续可调的开度变化，以控制进入蒸煮室的蒸汽量的大小， 达到控制蒸煮室煮茧温度保持在工艺设定的温度范围内，经使用测定，控制精 度可达到士1%。图10、图11是测温热电阻11在煮茧机蒸煮室安装图例，煮茧机蒸煮室 外壁41合适位置上开孔，插入有内外螺纹的螺纹短管15，两头用丝扣16扣 紧，在测温传感器保护套管12上缠绕密封填料18，并插进螺纹短管15中， 两头用填料压盖17旋入压紧。其工作过程是当煮茧温度t'C升高一一使得测温热电阻阻值升高一~^显 示器显示温度t升高一"^与设定的温度值T比较，偏差值Ae增大一一PID控 制器输出信号值增加一"^自动调节阀的阀芯往关闭方向动作一~^使^汽量减 少一一蒸煮室温度下降一"^煮茧温度下降；与以上控制方向相反的工作过程是当煮茧温度t。C下降一一使得测温热 电阻阻值下降一"^显示器显示温度t下降一一与设定的温度值T比较.，偏差值 Ae减小一~^PID控制器输出信号值减小一~^自动调节阀的阀芯往阀门开大的 方向动作一"^使蒸汽量增加一"^蒸煮室温度上升一"^煮茧温度上升；上述两种控制方向的工作过程周而复始，即可实现煮茧温度自动控制在工 艺设定的温度值上。实施例七一种带蒸汽压力调节回路的煮茧温度自动控制装置，如图9所S、该煮茧 温度自动控制装置除包括实施例六所述的由温度测量部分I 、温度显示控制部分n和自动调节阀部分m组成的煮茧温度调节回路外，还包括一 个由压力测量部分、压力显示控制部分和自动调节阀部分组成的蒸汽压力调节回路P，该蒸 汽压力调节回路安装在煮茧温度调节回路T之前；蒸汽压力调节回路包括压力测量部分vi、压力显示控制部分vn和自动调节 阀部分vi;所述的压力测量部分vi包括根部截止阀和导压管、压力传感器，压 力传感器通过根部截止阀和导压管安装在煮茧机蒸汽进口前的蒸汽总管中，所述的压力显示控制部分包括压力显示器71、压力设定器72和PID (比例积分 微分)运算控制器73，所述的自动调节阀包括执行机构、阀门和阀;h开度位 置反馈部件；自动调节阀安装在煮茧机蒸汽进口前的蒸汽总管中；压力传感器通过根部截止阀和导压管，将进入煮茧机蒸汽进口前的蒸汽总 管中的压力转换为电信号的形式，将蒸汽压力信号远传至压力显示控制部分 VII;通过压力显示器71显示出进入煮茧机蒸汽进口前的蒸汽总管中实时的压 力值p ，同时将该压力值与工艺压力设定器72的设定值P相比较，偏差值A e经过PID控制器73运算后送出控制信号传送至自动调节阀Vi，由自动调节 阀根据PID控制器的开度信号，控制进入煮茧机蒸汽总管的蒸汽量，使进入 煮茧机蒸汽总管的压力保持在工艺设定的范围内。其工作过程是-当煮茧机蒸汽进口总管压力升高一"^使得压力传感器信号输出升高一~^ 显示器显示压力p升高一~^与设定的压力值P比较，偏差值Ae增大一~^PID 控制器输出信号值增加一"^自动调节阀的阀芯往关闭方向动作一"^使进入煮 茧机蒸汽进口总管蒸汽量减少一"^煮茧机蒸汽进口总管压力下降；与以上控制方向相反的工作过程是当煮茧机蒸汽进口总管压力下降一"^ 使得压力传感器信号输出下降一"^显示器显示压力p下降一一与设定的压力 值P比较，偏差值Ae减小一"^PID控制器输出信号值减小一一自动调节阀的 阀芯往开阀方向动作一"M吏进入煮茧机蒸汽进口总管蒸汽量增加一一煮茧机 蒸汽进口总管压力上升；上述两种控制方向的工作过程周而复始，即可实现将煮茧机蒸汽进口总管 压力自动控制在工艺设定范围内，从而更有利于煮茧机蒸煮室温度调节回路调 控煮茧温度，提高控制品质。作为本发明实施例六、七的一种变换，测温传感器除可以是测温热电阻外， 也可以选用热电偶或其它测温传感器元件；所述的温度显示控制器，可以选择设计成用分立元件实现PID控制功能 电路的单元显示控制器，也可以选择设计成其它采用集成电路或单片机的智能 PID显示控制器或工业计算机控制器或可编程控制器。自动调节阈可以选择设计成电动式自动调节阔，也可以选择设计成其它的自动调节阀，如气动式自动调节阀。上述实施例四 实施例七是本发明用于缫丝生产过程中的温度自动控制 装置及方法的具体实施方式
，实施例四、五是用于缫丝生产过程中，对于索理 绪工艺温度控制点温度进行自动温度调节，实施例六、七是用于缫丝生产过程 中，对煮茧工艺温度控制点温度进行自动温度调节的具体应用实施例。作为本发明实施例的变换，在缫丝生产过程中，凡是采用蒸汽作为热源而又需要对其工艺温度控制点温度进行自动温度调节的工序，如原料茧的触蒸、 煮茧、索理绪、缫丝汤、配温水、烘丝等，都可以采用或仅由温度调节回路组 成或是由蒸汽压力调节回路和温度调节回路组成的用于缫丝生产过程中的温 度自动控制装置，运用本发明之用于缫丝生产过程中的温度自动控制方法，实 现对工艺温度控制点温度的自动控制，对于不同的工序，由于被控工艺温度控 制点所处的设备温度不同、介质不同、设备的结构不同，对其控制的具体温度 不同、温度测量部分的测温传感器的选用及安装方式不同而已。
权利要求
1.一种用于缫丝生产过程中的温度自动控制装置，其特征在于该工艺温度自动控制装置包括n个工艺温度调节回路每个工艺温度调节回路包括温度测量部分、温度显示控制部分和自动调节阀部分；所述的温度测量部分包括测温传感器和测温传感器安装连接件；测温传感器安装于设计有工艺温度控制点所处的装置中，将被测介质——水或蒸汽的温度实时转换为电信号的形式，并远传至温度显示控制部分；所述的温度显示控制部分包括数字式温度显示器、工艺温度设定器和PID比例积分微分运算控制器；数字式温度显示器将测温传感器传送来的温度信号转换为实时的温度值并显示出来，同时将该温度值与工艺要求预先设定的温度值相比较，结果送至PID运算控制器，控制器输出相应的电信号远传至自动调节阀；所述的自动调节阀包括执行机构、阀门和阀门开度位置反馈部件；自动调节阀安装在工艺装置进口蒸汽管道中，其执行机构响应控制器送来的阀门开度控制信号，并将其转换为相应的机械位移，推动阀门的阀芯移动；上述n的取值范围是1≤n≤32。
2. 根据权利要求1所述的用于缫丝生产过程中的温度自动控制装置，其 特征在于:所述的用于缫丝生产过程中的温度自动控制装置还包括一个由压力 测量部分、压力显示控制部分和自动调节阀部分组成的蒸汽压力调节回路，该 蒸汽压力调节回路安装在各温度调节回路之前；所述的压力测量部分包括根部截止阀和导压管、压力传感器；压力传感器 通过根部截止阀和导压管，将进入工艺装置前的进工艺装置蒸汽总管中的压力 转换为电信号的形式，将蒸汽压力信号远传至压力显示控制部分；所述的压力显示控制部分包括压力显示器、压力设定器和PID比例积分 微分运算控制器；压力显示器将压力传感器传送来的蒸汽压力信号转換为实时 的汽压值并显示出来，同时将该汽压值与工艺要求预先设定的汽压值相比较， 结果送至PID运算控制器，控制器输出相应的电信号远传至自动调节阀；所述的自动调节阀包括执行机构、阀门和阀门开度位置反馈部件；自动调 节阀安装在车间蒸汽进口总管中，其执行机构响应控制器送来的阀门开度控制信号，并将其转换为相应的机械位移，推动阀门的阀芯移动。
3. 根据权利要求1或2所述的用于缫丝生产过程中的温度自动控制装置， 其特征在于所述温度测量部分的测温传感器是测温热电阻、热电偶或热电传 感 器。
4. 根据权利要求1或2所述的用于缫丝生产过程中的温度自动控制装置， 其特征在于所述的温度显示控制部分是分立元件实现PID控制功能电路的单元显示控制器，或是采用集成电路或单片机的智能PID显示控制器或者是工业计算机控制器或可编程控制器。
5. 根据权利要求1或2所述的用于缫丝生产过程中的温度自动控制装置，其特征在于所述的自动调节阀是电动式自动调节阀或气动式自动调节阀。
6. 根据权利要求3所述的用于缫丝生产过程中的温度自动控制装置，其特征在于该用于缫丝生产过程中的温度自动控制装置是缫丝索绪温度自动控制装置，所述温度测量部分之测温传感器是测温热电阻，在索绪槽壁内侧固定 有测温传感器安装连接件，测温传感器通过外罩保护套管插进连接件的短管中 固定。
7. 根据权利要求3所述的用于缫丝生产过程中的温度自动控制装置，其特征在于该用于繅丝生产过程中的温度自动控制装置是煮茧温度自动控制装置，所述温度测量部分之测温传感器是测温热电阻，该测温热电阻通过保护套 管插入煮茧机外壁并安装固定在煮茧机蒸煮室内部茧笼与蒸汽孔管中间。
8. 根据权利要求7所述的用于缫丝生产过程中的温度自动控制装置，其特征在于该测温热电阻的保护套管上缠绕有密封填料，通过带内外螺纹的短 管固定在煮茧机外壁上，两头用丝扣扣紧，填料压盖位于保护套管两端。
9. 一种用于缫丝生产过程中的温度自动控制方法，其特征在于它是采 用权利要求1所述包括温度测量部分、温度显示控制部分和自动调节阀部分的 温度调节回路组成的用于缫丝生产过程中的温度自动控制装置对被测工艺温 度控制点的温度进行自动温度调节将温度测量部分的测温传感器安装于被测 工艺温度所处的装置中，实时测量工艺温度值并传送至温度显示控制器，然后 与工艺要求的设定值相比较，结果经过PID运算后输出至安装在工艺装置进 口蒸汽管道中的自动调节阀，控制自动调节阀的开度以实现蒸汽进入量的调节 控制，从而实现对工艺装置中工艺温度的控制。
10. 根据权利要求9所述的用于缫丝生产过程中的温度自动控制方法，其特征在于它是采用在上述工序温度调节回路之前还安装有一个由压力测量部 分、压力显示控制部分和自动调节阀部分组成的蒸汽压力调节回路的温度自动 控制装置，通过先由蒸汽压力调节回路调节车间蒸汽进口总管中的压力，再由 温度调节回路对该工艺温度控制点的温度进行自动温度调节的分级调节方法由蒸汽压力调节回路调节车间蒸汽进口总管中的压力的方法是将压力传 感器通过根部截止阀和导压管与进工艺装置蒸汽总管连接，将自动调节阀安装 在车间蒸汽进口总管中，将压力传感器实时测量进工艺装置蒸汽总管压力值并 传送至压力显示控制器，'然后与工艺要求的设定值相比较，结果经过PID运 算后输出至自动调节阀，控制自动调节阀的开度以实现蒸汽进入量的调节控 制；从而实现对车间蒸汽进口总管压力的稳定调控以控制蒸汽进入量达到控制 进工艺装置蒸汽总管中压力的大小，从而更有利于控制工艺温度控，J点的温 度。 '
11.根据权利要求9或IO所述的用于缫丝生产过程中的温度自动控制方 法，其特征在于该方法由温度调节回路组成的用于缫丝生产过程中的温度自 动控制装置对工艺温度进行自动温度调节的具体步骤如下Sal:测温传感器实时测量温度值；Sa2:将温度值转换为温度信号；Sa3:将温度信号传送给温度显示控制器；Sa4:温度显示控制器获取测温传感器传送来的温度信号；Sa5:将温度信号转换为实时的温度值并显示；Sa6:将该温度值与工艺要求预先设定温度值相比较以得到温度偏差值 △el;Sa7:根据温度偏差值Ael进行PID运算；Sa8:将计算得到的阀门开度控制信号传送给自动调节阀；Sa9:比较PID输出信号值Q;Sal0:判断如果Q-0，则自动调节阀的阀芯不动作，调节作用不变，被调 温度不变；Sail:判断如果Q〈0，则自动调节阀的阀心往开阀方向作相应机械位移， 使进入Sal3对象中的蒸汽增加，被调温度升高；Sal2:判断如果QX)，则自动调节阀的阀芯往关阀方向作相应机械位移； 使进入Sal3对象中的蒸汽减小，被调温度降低；Sal3:反馈回步骤Sal。
12.根据权利要求IO所述的用于缫丝生产过程中的温度自动控制方法， 其特征在于该方法由蒸汽压力调节回路调节车间蒸汽进口总管中的压力的具体步骤如下Sbl:压力传感器实时测量压力值；Sb2:将压力值转换为压力信号；Sb3:将压力信号传送给压力显示控制器；Sb4:压力显示控制器获取压力传感器传送来的压力^言号； ， Sb5:将压力信号转换为实时的压力值并显示；Sb6:将该压力值与工艺要求预先设定压力值相比较以得到压力偏差值Ae2;Sb7:根据压力偏差值Ae2进行PID运算；Sb8:将计算得到的阀门开度控制信号传送给自动调节阀；Sb9:比较PID输出信号值Q;Sal0:判断如果()=0，则自动调节阀的阀芯不动作，调节作用不变，被调 压力不变；Sail:判断如果Q〈0，则自动调节阀的阀心往开阀方向作相应机械位移， 使进入Sal3对象中的蒸汽增加，被调压力升高； 'Sal2:判断如果Q〉0,则自动调节阀的阀芯往关阀方向作相应机械位移； 使进入Sal3对象中的蒸汽减小，被调压力减小；Sal3:反馈回步骤Sal。
全文摘要
一种用于缫丝生产过程中的温度自动控制装置，包括n个工艺温度调节回路(1≤n≤32)，每个工艺温度调节回路包括温度测量部分、温度显示控制部分和自动调节阀部分；同时还可包括一个由压力测量部分、压力显示控制部分和自动调节阀部分组成的蒸汽压力调节回路，该蒸汽压力调节回路安装在各温度调节回路之前；采用该温度自动控制装置用于缫丝生产过程中的温度自动控制方法是通过先由蒸汽压力调节回路调节车间蒸汽进口总管中的压力，再由温度调节回路对该工艺温度控制点的温度进行自动温度调节的分级调节方法。该装置及方法能连续准确测量工序工艺温度，并通过PID控制器和自动调节阀调节进汽量，实现对某个工序工艺温度的连续平稳自动控制。
文档编号D01B7/04GK101329584SQ200810088379
公开日2008年12月24日 申请日期2008年4月1日 优先权日2007年6月23日
发明者庞家柳, 张大成, 曾克良 申请人:广西壮族自治区柳州市自动化科学研究所