一种液汽喷射式抽负压系统及其控制方法
【专利摘要】本发明提供了一种液汽喷射式抽负压系统及其控制方法，该抽负压系统包括水喷射器、烘缸、闪蒸罐、喷射水箱和水泵；其中，烘缸的出口与闪蒸罐的入口相连接，闪蒸罐的出口与水喷射器的气体入口相连接，水喷射器的液体出口与喷射水箱相连接，喷射水箱的出口通过水泵与水喷射器的液体入口相连接；其控制方法为，烘缸两端设定的差压信号为输入信号，差压变送器测得的烘缸两端的实际差压信号为反馈信号，输入信号与反馈信号的偏差值经分阶PID控制器计算后，输出控制信号控制变频器的输出频率，进而实现对水泵的转速控制，水泵以设定的速度抽吸喷射水箱的水，实现该抽负压系统抽吸二次蒸汽。本发明使得烘缸二次蒸汽抽吸的效率得到进一步提高。
【专利说明】一种液汽喷射式抽负压系统及其控制方法
【【技术领域】】
[0001]本发明属于造纸【技术领域】，具体涉及一种液汽喷射式抽负压系统及其控制方法。【【背景技术】】
[0002]造纸机烘缸出来的汽水混合物通过闪蒸罐进行汽水分离后排除的蒸汽称之为二次蒸汽，在低温段，传统上二次蒸汽由水环真空泵向外抽吸，以保证闪蒸罐内的真空度，但是由于二次蒸汽温度较高，易造成水环真空泵受热变形而损坏，给企业带来停产损失，同时，水环真空泵消耗功率较大，一般在15KW左右，且价格较为昂贵。此外，通常对于水环真空泵的控制只包含启动和停止两种状态，其只能提供一定的抽吸力而不能根据实际情况改变，且需要进入其中的水质为净化软水，否则会对其部件造成损伤。用液汽喷射式抽负压系统代替水环真空泵抽吸二次蒸汽可以避免以上的不足，再加上不同纸种所需的烘缸两端的差压在某一范围内而不是一个确定的值，从而，由于水泵转速不断变化造成水泵的疲劳损坏以及喷射水器里压强差不断变化对其造成的损伤。 【
【发明内容】
】
[0003]本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供了一种液汽喷射式抽负压系统及其控制方法，采用该抽负压系统及其控制方法使得烘缸二次蒸汽抽吸的效率得到进一步提高，从而避免了水泵在运行过程中转速频繁变化的问题以及喷射水器里因负压不断变化对其造成的损坏。
[0004]为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案:
[0005]一种液汽喷射式抽负压系统，包括水喷射器、烘缸、闪蒸罐、喷射水箱和水泵；其中，烘缸的出口与闪蒸罐的入口相连接，闪蒸罐的出口与水喷射器的气体入口相连接，水喷射器的液体出口与喷射水箱相连接，喷射水箱的出口通过水泵与水喷射器的液体入口相连接。
[0006]本发明进一步改进在于:所述水泵上设置有用于调节水泵转速的变频器控制。
[0007]本发明进一步改进在于:所述的变频器采用参数可调分阶PID控制器。
[0008]本发明进一步改进在于:烘缸的入口与出口之间设置有差压变送器，差压变送器的输出端通过调节器与变频器相连接。
[0009]本发明进一步改进在于:所述闪蒸罐的出口与水喷射器的气体入口之间设置有防止二次蒸汽倒吸的止回阀。
[0010]本发明的另一个目的，一种液汽喷射式抽负压系统的控制方法，烘缸两端设定的差压信号为输入信号，差压变送器测得的烘缸两端的实际差压信号为反馈信号，输入信号与反馈信号的偏差值e经分阶PID控制器计算后，输出控制信号u控制变频器的输出频率，进而实现对水泵的转速控制，水泵以设定的速度抽吸喷射水箱的水达到控制喷射水器的压强，实现该抽负压系统抽吸二次蒸汽。
[0011]本发明进一步改进在于:设定烘缸两端的差压为P，当测得的烘缸两端的实际差压为P1，若O < P1 < P/2时，分阶PID调节器根据输入的偏差值ei调整参数，输出控制信号U1来控制变频器的输出频率，进而控制水泵转速为V1 ；
[0012]当测得的烘缸两端的实际差压为< P1≤P时，分阶PID调节器根据输入的偏差值e2调整参数，输出控制信号U2来控制变频器的输出频率，进而控制水泵转速降低到V2 ；
[0013]当测得的烘缸两端的实际差压为P1，若P < P1 < 3/2P时，分阶PID调节器根据输入的偏差值e3调整参数，输出控制信号U3来控制变频器的输出频率，进而控制水泵转速降低到速度V3 ；
[0014]当测得的烘缸两端的实际差压为P1,若3/2P < P1 ^ 2P时，分阶PID调节器根据输入的偏差值e4调整参数，输出控制信号U4来控制变频器的输出频率，进而控制水泵转速降低到速度V4 ; [0015]当测得的烘缸两端的实际差压与其设定值相同时，分阶PID调节器以上一阶段的控制信号来控制变频器的输出频率，水泵转速与上一阶段相同，其中，控制信号U4、U3、U2及
U1 为电流信号，且 U4〈U3〈U2 < U1, V4 < V3 < V2 < V1O
[0016]与现有技术相比，本发明的有益效果体现在:
[0017]本发明采用一种液汽喷射式抽负压系统代替传统的水环真空泵，并且在二次蒸汽抽吸过程中加上控制回路及参数可调分阶PID控制器的设计，实现了用水喷射器设备可靠性高的问题，使得二次蒸汽排出的效率得到了进一步提高，而且避免了水泵在运行过程中转速频繁变换造成其疲劳损坏以及水喷射器由于压强不断变化造成其负压过大的问题。
【【专利附图】
【附图说明】】
[0018]图1是本发明一种液汽喷射式抽负压系统的结构不意图；
[0019]图2是本发明一种液汽喷射式抽负压系统的工作原理图；
[0020]图3是本发明分阶PID控制器的信号输入输出关系图。
【【具体实施方式】】
[0021]下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0022]参见图1所示，一种液汽喷射式抽负压系统，包括水喷射器1、止回阀2、调节器3、差压变送器4、烘缸5、闪蒸罐6、喷射水箱7和水泵8。
[0023]其中，烘缸5的出口与闪蒸罐6的入口相连接，闪蒸罐6的出口经防止二次蒸汽倒吸的止回阀2与水喷射器I的气体入口相连接，水喷射器I的液体出口与喷射水箱7相连接，喷射水箱7的出口通过水泵8与水喷射器I的液体入口相连接。水泵8上设置有用于调节水泵8转速的变频器，该变频器采用参数可调分阶PID控制器控制。烘缸5的入口与出口之间设置有差压变送器4，差压变送器4的输出端通过调节器3与变频器相连接。
[0024]本发明一种液汽喷射式抽负压系统，其工作过程为:
[0025]烘缸5排出的冷凝水经过闪蒸罐6后产生的二次蒸汽通过截止阀2被吸入水喷射器1，水喷射器I的出口流出的水进入喷射水箱7，然后又被水泵8送至水喷射器I的液体入口，致使水喷射器I压强低于被抽空气的压强，在此压强差的作用下，二次蒸汽被引射进入水喷射器I中，与水混合，并被高速射流带走，进而被排出水喷射器I外，达到抽吸二次蒸汽的目的。差压变送器4用于测量烘缸5的进出口差压，调节器3通过接收烘缸5两端差压与设定差压信号的差值来控制变频器的输出，进而控制喷射水泵8的转速，从而通过调节抽吸喷射水箱7里水的流量来改变二次蒸汽的抽吸量。
[0026]参见图2，本发明一种液汽喷射式抽负压系统的控制方法如下，烘缸5两端设定的差压信号为输入信号，差压变送器4测得的烘缸5两端的实际差压信号为反馈信号，输入信号与反馈信号的偏差值e经分阶PID控制器计算后，输出控制信号u控制变频器的输出频率，进而实现对水泵8的转速控制，水泵8以设定的速度抽吸喷射水箱7的水达到控制喷射水器I的压强，实现该抽负压系统抽吸二次蒸汽。
[0027]参见图3，本发明一种液汽喷射式抽负压系统的控制方法，设定烘缸5两端的差压为P，当测得的烘缸5两端的实际差压为P1，若0 < P1 < P/2时，分阶PID调节器根据输入的偏差值ei调整参数，输出控制信号U1来控制变频器的输出频率，进而控制水泵8转速为V1 ;
[0028]当测得的烘缸5两端的实际差压为P1，若P/2 < P1≤P时，分阶PID调节器根据输入的偏差值e2调整参数，输出控制信号U2来控制变频器的输出频率，进而控制水泵8转速降低到V2 ；
[0029]当测得的烘缸5两端的实际差压为P1，若P < P1≤3/2P时，分阶PID调节器根据输入的偏差值e3调整参数，输出控制信号U3来控制变频器的输出频率，进而控制水泵8转速降低到速度V3 ；
[0030]当测得的烘缸5两端的实际差压为P1，若3/2P < P1≤2P时，分阶PID调节器根据输入的偏差值e4调整参数，输出控制信号U4来控制变频器的输出频率，进而控制水泵8转速降低到速度V4 ；
[0031]当测得的烘缸5两端的实际差压与其设定值相同时，分阶PID调节器以上一阶段的控制信号来控制变频器的输出频率，水泵8转速与上一阶段相同，其中，控制信号u4、u3,U2及U1为电流信号，偏差值e1、e2、e3及e4分别为不同状态下烘缸5两端的实际差压与其设定值的差值，且 u4〈u3〈u2 < U1, v4 < v3 < v2 < vl。
[0032]本发明一种液汽喷射式抽负压系统及其控制方法的工作原理为:
[0033]烘缸5的进出口安装的差压变送器4将差压变化的电信号送至控制器，根据烘缸5两端的差压设定值与差压测量值的偏差大小，按照自设定的分阶PID控制原则，自动跟踪现场实际运行情况来控制变频器的输出频率，从而控制水泵8以不同的速度抽吸喷射水箱7里的水送至水喷射器I的液体入口，进而调整水喷射器I的压强。在一定压强的作用下，从水喷射器I出口流出的水把势能转变成动能，形成高速射流，在出口处形成了局部真空，致使其压强低于被抽汽体的压强，在此压强差的作用下，二次蒸汽被引射进入水喷射器1，与工作水混合并被高速射流带走，再把混合流体的动能转变成势能而被排出水喷射器I外，使其达到抽吸二次蒸汽的目的。
【权利要求】
1.一种液汽喷射式抽负压系统,其特征在于:包括水喷射器(I)、烘缸(5)、闪蒸罐(6)、喷射水箱(7)和水泵(8);其中，烘缸(5)的出口与闪蒸罐(6)的入口相连接，闪蒸罐(6)的出口与水喷射器(I)的气体入口相连接，水喷射器(I)的液体出口与喷射水箱(7)相连接，喷射水箱(7 )的出口通过水泵(8 )与水喷射器(I)的液体入口相连接。
2.根据权利要求1所述的液汽喷射式抽负压系统，其特征在于:所述水泵(8)上设置有用于调节水泵(8 )转速的变频器。
3.根据权利要求2所述的液汽喷射式抽负压系统，其特征在于:所述的变频器采用参数可调分阶PID控制器控制。
4.根据权利要求2或3所述的液汽喷射式抽负压系统，其特征在于:烘缸(5)的入口与出口之间设置有差压变送器(4)，差压变送器(4)的输出端通过调节器(3)与变频器相连接。
5.根据权利要求1所述的液汽喷射式抽负压系统，其特征在于:所述闪蒸罐(6)的出口与水喷射器(I)的气体入口之间设置有防止二次蒸汽倒吸的止回阀(2)。
6.根据权利要求4所述的液汽喷射式抽负压系统的控制方法，其特征在于:烘缸(5)两端设定的差压信号为输入信号，差压变送器(4)测得的烘缸(5)两端的实际差压信号为反馈信号，输入信号与反馈信号的偏差值e经分阶PID控制器计算后，输出控制信号u控制变频器的输出频率，进而实现对水泵(8)的转速控制，水泵(8)以设定的速度抽吸喷射水箱(7)的水达到控制喷射水器(I)的压强，实现该抽负压系统抽吸二次蒸汽。
7.根据权利要求6所述的液汽喷射式抽负压系统的控制方法，其特征在于:设定烘缸(5)两端的差压为P，当测得的烘缸(5)两端的实际差压为P1，若O < P1≤P/2时，分阶PID调节器根据输入的偏差值ei调整参数，输出控制信号U1来控制变频器的输出频率，进而控制水泵(8)转速为V1 ； 当测得的烘缸(5)两端的实际差压为P1，若P/2 < P1 < P时，分阶PID调节器根据输入的偏差值e2调整参数，输出控制信号U2来控制变频器的输出频率，进而控制水泵(8)转速降低到V2 ； 当测得的烘缸(5)两端的实际差压为P1，若P < P1 ( 3/2P时，分阶PID调节器根据输入的偏差值e3调整参数，输出控制信号U3来控制变频器的输出频率，进而控制水泵(8)转速降低到速度V3 ； 当测得的烘缸(5)两端的实际差压为P1，若3/2P < P1 ^ 2P时，分阶PID调节器根据输入的偏差值e4调整参数，输出控制信号U4来控制变频器的输出频率，进而控制水泵(8)转速降低到速度V4 ； 当测得的烘缸(5)两端的实际差压与其设定值相同时，分阶PID调节器以上一阶段的控制信号来控制变频器的输出频率，水泵转速与上一阶段相同；其中，控制信号u4、U3, U2及U1 为电流信号，且 U4〈U3〈U2 < U1, V4 < V3 < V2 < V1O
【文档编号】F04F5/52GK103644090SQ201310631928
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年11月28日 优先权日:2013年11月28日
【发明者】汤伟, 成亚维, 李含君, 李茜, 王震, 甘文涛 申请人:陕西科技大学