真空低温环境下底板温度控制方法及其系统与流程

1.本发明涉及一种温度控制方法及其系统，特别是涉及一种真空低温环境下底板温度控制方法及其系统。


背景技术：

2.现有技术中，使用压缩机进行真空低温环境下底板温度控制需要加热器辅助才能达到要求的控温温度。这种工作模式需要使用循环泵作为油循环的动力，循环泵工作时无法避免油温升高问题，造成设备运行时能耗增多，控制变量增多，导致流程管路和控温过程复杂。真空环境下温度传导慢，底板上的温度传感器采集温度会出现滞后，恒温过程中底板温度需要经过多次波动才能稳定，温度达到稳定所需时间较长，降温过程容易出现超过设定温度的情况。


技术实现要素：

3.本发明针对现有真空容器内底板温度控制需要加热器辅助，导致功耗大、底板上温度采集滞后、调温时间长的技术问题，提供一种功耗较低、减少调温过程中的温度波动、能够较快实现恒温的真空低温环境下底板温度控制方法及其系统。
4.为此，本发明的技术方案是，一种真空低温环境下底板温度控制系统，包括油循环泵以及设在真空容器内底板上的底板温度传感器，所述油循环泵与所述真空容器通过油管路连接，所述油管路上设有管路温度传感器和换热器，所述换热器上连接压缩机，所述压缩机与所述换热器之间设有制冷阀，所述制冷阀上连接控制器，所述控制器分别与所述管路温度传感器和所述底板温度传感器连接。
5.优选的，所述油管路与所述真空容器的底板连接。
6.优选的，所述油管路包括油管路i和油管路ii，所述油管路i与所述油循环泵的出口相连，所述油管路ii与所述油循环泵的进口相连，所述换热器和所述管路温度传感器均设在所述油管路i上。
7.优选的，所述管路温度传感器设在换热器与真空容器之间的油管路i上，用于监测经过所述换热器换热后、进入真空容器前的油管路i内循环油的温度；所述底板温度传感器用于监测真空容器内底板的温度。
8.一种真空低温环境下底板温度控制方法，具体步骤为：
9.(1)系统运行时，油循环泵、压缩机开始工作，同时打开制冷阀，在换热器的作用下，油管路中的循环油温度开始下降，进而带动油管路和真空容器内的底板温度下降；
10.(2)设底板的目标温度为ts，管路温度传感器实测温度为t1，底板温度传感器实测温度为t2，控制器比较底板的目标温度和管路温度传感器的温度差值
△
t1，即ts-t1，通过特定算法计算调节制冷阀的开启或关闭，使油循环泵工作时产生的热量与压缩机产生的冷量达到平衡，使进入底板的油温稳定在目标温度ts，经过一定时间的循环后底板温度达到目标温度ts。
11.优选的，设定油管路上的管道控温系数为k1，真空容器内底板上的控温系数为k2，底板的目标温度为ts，控制器设定目标温度为ts1，管路温度传感器实测温度为t1，底板温度传感器实测温度为t2，管路温度传感器和底板温度传感器分别向控制器反馈温度信号t1、t2，控制器接收温度信号后，发送控制信号给制冷阀，调整制冷阀的开启或关闭。
12.优选的，调节制冷阀的开启或关闭的特定算法为：
13.目标温度ts与管路温度传感器实测温度t1差值
△
t1＝ts-t1，底板的目标温度ts与底板温度传感器实测温度t2差值
△
t2＝ts-t2。
14.当
△
t1＞k1时，则控制器反馈温度为底板温度传感器实测温度t2，控制器设定目标温度ts1＝ts，制冷阀全开降温；
15.当
△
t1≤k1时，控制器反馈温度为管路温度传感器实测温度t1，控制器设定目标温度ts1＝ts+k1*k2*
△
t1+k2*
△
t2，控制器根据ts1与管路温度传感器温度t1的差值来调节制冷阀，使得底板温度稳定在目标温度ts。
16.本发明有益效果是：
17.(1)该系统真空低温条件下恒温时利用油循环泵工作时产生的热量平衡真空容器中底板的冷量，无需加热器参与低温恒温过程，减少了控制变量，提高了控温精准度，简化了控温过程，降低了设备能耗；
18.(2)真空低温条件下恒温时利用了油循环泵工作产生的热量来代替加热器，将油循环泵作为恒定热源，利用专用的控制算法调节制冷阀，使系统中的冷量与油循环泵工作产生的热量相匹配，恒温时油温线性变化，避免了制冷阀通断时油温突变；
19.(3)由于在真空低温环境下温度采集具有滞后性，本技术通过在真空容器外的油管路上设置管路温度传感器，与真空容器内的底板温度传感器配合使用，避免了单纯依据真空容器内的底板温度传感器数据进行温度调节带来的滞后性，提高了温度调节过程中的控温精准度以及底板温度的稳定性；
20.(4)通过为控制器赋予特定算法，使得安装在真空容器外的管路温度传感器与真空容器内的底板温度传感器配合使用，实现了对真空容器内底板温度的精确控制。
附图说明
21.图1是本发明实施例的控制流程示意图；
22.图2是本发明实施例的控制系统示意图。
23.1.油循环泵；2.换热器；3.压缩机；4.制冷阀；5.控制信号；6.控制器；7.管路温度信号；8.管路温度传感器；9.油管路i；10.底板温度信号；11.油管路ii；12.底板温度传感器；13.底板；14.真空容器。
具体实施方式
24.下面结合实施例对本发明做进一步描述。
25.如图1-2所示，一种真空低温环境下底板温度控制系统，包括油循环泵1、底板温度传感器12、管路温度传感器8、压缩机3、换热器2和控制器6，油循环泵1通过油管路连接到真空容器14上，油管路包括油管路i 9和油管路ii 11，油管路i 9两端分别连接油循环泵1的出口和真空容器14的底板13，油管路ii 11两端分别连接油循环泵1的进口和真空容器14的
底板13，循环油在油循环泵1的带动下在油管路与真空容器14的底板13间循环。换热器2设在油管路i 9上，管路温度传感器8设在换热器2与真空容器14之间的油管路i 9上，用于监测经过换热器2换热后、进入真空容器14前的油管路i 9内循环油的温度，底板温度传感器12设在真空容器14内的底板13上，用于监测真空容器14内底板13的温度。由于在真空低温环境下温度采集具有滞后性，通过在真空容器14外的油管路上设置管路温度传感器8，与真空容器14内的底板温度传感器12配合使用，避免了单纯依据真空容器14内的底板温度传感器12数据进行温度调节带来的滞后性，提高了温度调节过程中的控温精准度以及底板12温度的稳定性。
26.换热器2上连接压缩机3，压缩机3与换热器2之间的管路上设有制冷阀4，制冷阀4上连接控制器6，控制器6分别与管路温度传感器8和底板温度传感器12连接，用于接收来自管路温度传感器8的管路温度信号9和来自底板温度传感器12的底板温度信号10，以便进行实时温度监测，控制器6根据接收到的实时监测温度向制冷阀4发送控制信号5，调节制冷阀4的开启和关闭。
27.一种真空低温环境下底板温度控制方法，具体步骤为：
28.(1)系统运行时，油循环泵1、压缩机3开始工作，同时打开制冷阀4，在换热器2的作用下，油管路中的循环油温度开始下降，进而带动油管路和真空容器14内的底板13温度下降；
29.(2)设底板13的目标温度为ts，管路温度传感器8实测温度为t1，底板温度传感器12实测温度为t2，控制器6比较底板13的目标温度和管路温度传感器8的温度差值
△
t1，
△
t1＝ts-t1，通过特定算法计算调节制冷阀4的开启或关闭，使油循环泵1工作时产生的热量与压缩机3产生的冷量达到平衡，使进入底板13的油温稳定在目标温度ts，经过一定时间的循环后底板13温度达到目标温度ts。
30.设定油管路上的管道控温系数为k1，真空容器14内底板13上的控温系数为k2，底板13的目标温度为ts，ts是外部(如控制人员)输入的底板13的设定温度；控制器设定目标温度为ts1，具体指的是控制器6调节制冷阀4开、关时的设定温度，是控制器6通过一系列计算用于系统实际控温的设定温度。管路温度传感器8实测温度为t1，底板温度传感器12实测温度为t2，管路温度传感器8和底板温度传感器12分别向控制器6反馈温度信号t1、t2，控制器6接收温度信号后，发送控制信号5给制冷阀4，调整制冷阀4的开启或关闭。
31.调节制冷阀4的开启或关闭依据的特定算法具体为：
32.底板13的目标温度ts与管路温度传感器8实测温度t1差值
△
t1＝ts-t1，目标温度ts与底板温度传感器12实测温度t2差值
△
t2＝ts-t2，
33.当
△
t1＞k1时，则控制器6反馈温度为底板温度传感器12实测温度t2，控制器设定目标温度ts1＝ts，制冷阀4全开降温；
34.当
△
t1≤k1时，控制器6反馈温度为管路温度传感器8实测温度t1，控制器设定目标温度ts1＝ts+k1*k2*
△
t1+k2*
△
t2，控制器6根据ts1与管路温度传感器8温度t1的差值来调节制冷阀4，使得底板13的温度稳定在目标温度ts。
35.通过为控制器6赋予特定算法，使得安装在真空容器14外的管路温度传感器8与真空容器14内的底板温度传感器12配合使用，实现了对真空容器14内底板13温度的精确控制。
36.该系统真空低温条件下恒温时利用了油循环泵1工作产生的热量来代替加热器，将油循环泵1作为恒定热源，平衡真空容器14中底板13的冷量，无需加热器参与低温恒温过程，减少了控制变量，提高了控温精准度，简化了控温过程；利用专用的控制算法调节制冷阀，使系统中的冷量与油循环泵1工作产生的热量相匹配，恒温时油温线性变化，避免了制冷阀4通断时油温突变，也有效降低了系统能耗。
37.惟以上所述者，仅为本发明的具体实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，故其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修改，皆应仍属本发明权利要求书涵盖之范畴。