用于物料冷搅拌冷却水系统的温度控制装置及控制方法与流程

1.本发明涉及工业控制技术领域，具体涉及用于物料冷搅拌冷却水系统的温度控制装置及控制方法。


背景技术：

2.随着工业生产水平的不断提高，对工艺设备以及生产条件的要求也越来越高。许多工业设备的生产过程中需要用冷却水对物料或设备进行冷却，如使用冷搅拌时需要冷却水系统为冷搅拌器提供稳定的冷却水，水温控制对于反应过程和结果尤为重要，已成为工业生产、科研活动中很重要的一个环节，能否成功地将温度稳定地控制在所需温度关系到产品的质量与效率。
3.目前的冷却水系统的温度稳定性普遍较差，特别是当提供的冷却水的水温有较大的阶跃时，这样的冷却水进入到温度控制系统时会影响温度调节的精度以及稳定性，从而对产品的质量以及生产过程具有较大影响。
4.因此，如何解决工艺生产过程中冷却水的水温精度和稳定性问题成为本领域技术人员迫切需要解决的技术难题。


技术实现要素：

5.本发明为了解决以上问题，提供了一种用于物料冷搅拌冷却水系统的温度控制装置以及控制方法，可以实现冷搅拌冷却水的温度精准调控和温度保持稳定，解决了工艺生产过程中冷却水的水温精度和稳定性的技术难题。
6.本发明通过下述技术方案实现：
7.本发明的第一个目的在于提供一种用于物料冷搅拌冷却水系统的温度控制装置，包括：
8.供水模块，用于提供冷却水源；
9.温度预控模块，用于对冷却水的温度进行一次温度调节控制，以使从温度预控模块出来的水温度t1与循环水设定温度t的差值绝对值小于阈值δt，阈值δt为正值；
10.温度控制模块，用于对由温度预控模块流出的水进行二次温度调节控制至水温度为t，以向冷搅拌系统提供温度稳定的循环水。
11.在一可选的实施例中，所述温度预控模块包括搅拌罐、制冷机a、加热器a、温度传感器a、电磁阀a、回水管、电磁阀b、控制器；
12.所述供水模块的出口端连接所述搅拌罐的进口端，所述搅拌罐的出口端依序连接所述制冷机a、加热器a，所述加热器a的出口端连接所述温度控制模块的进口端，所述温度传感器a、电磁阀a均设在所述加热器a与所述温度控制模块之间的连接管路上，所述温度传感器a位于所述电磁阀a的前端，所述回水管上设置所述电磁阀b，所述回水管连接在所述温度传感器a与所述电磁阀a之间的管路上；
13.所述搅拌罐、制冷机、加热器、温度传感器a、电磁阀a、电磁阀b均电连接所述控制
器，所述控制器根据所述温度传感器a测试的温度信号控制所述搅拌罐、制冷机a、加热器a的工作以及控制电磁阀a、电磁阀b的启闭。
14.在一可选的实施例中，所述回水管的另一端连接在所述搅拌罐与所述制冷机之间的管路上。
15.在一可选的实施例中，所述电磁阀a的后端还设置有调节阀a以调节所述阀的开度，所述调节阀a连接所述控制器。
16.在一可选的实施例中，所述温度控制模块包括依序连接的换热器、制冷机b、加热器b、水箱、温度传感器b，所述加热器a的出口连接所述换热器的进口，所述水箱连接冷搅拌器上的循环水系统的进口端，所述循环水系统的出口端连接所述换热器，以使所述循环水与由温度预控模块流出的水在换热器进行热交换，所述温度传感器b设于所述水箱与所述循环水系统进口端之间；
17.所述换热器、制冷机b、加热器b、水箱、温度传感器b均与所述控制器电连接，以根据所述温度传感器a的温度信号控制温度预控模块的工作，根据温度传感器b的温度信号控制所述温度预控模块、温度控制模块的工作。
18.在一可选的实施例中，所述控制装置还包括报警模块，所述报警模块与控制器连接。
19.本发明的第二个目的在于提供一种用于物料冷搅拌冷却水系统的温度控制方法，包括以下步骤：
20.供水模块提供的冷却水流至搅拌罐进行搅拌，由泵水器泵出后依次进入到制冷机a 进行制冷温度调节、进入到加热器a中进行加热温度调节；
21.温度传感器a将监测的温度反馈给控制器，控制器根据从加热器a中流出的水流温度，控制制冷机a、加热器a的工作，若温度传感器a监测到的温度值t1与循环水设定温度t的差值的绝对值小于阈值δt，控制器控制电磁阀a的开启，并根据水温度控制换热器、制冷机b、加热器b的工作，若温度传感器a监测到的温度值t1与循环水设定温度t的差值的绝对值大于阈值δt，控制器控制电磁阀b的开启使水回流至制冷机a内依次进行制冷、加热，直至温度值t1与循环水设定温度t的差值的绝对值小于阈值δt。
22.在一可选的实施例中，还包括控制器控制调节阀以调整其开度，当温度传感器a监测到的温度值t1与循环水设定温度t的差值绝对值小于阈值δt的2/3时，控制器控制电磁阀a开启、控制调节阀为全开；当温度传感器a监测到的温度值t1与循环水设定温度t的差值绝对值大于等于阈值δt的2/3且小于阈值时，控制器控制电磁阀a、电磁阀b开启并调节阀半开，控制制冷机a、加热器b工作以降低温度值t1与循环水设定温度t的差值绝对值。
23.在一可选的实施例中，还包括控制器根据调节阀的开度以及温度传感器a的温度t1控制换热器、制冷机b、加热器b的工作。
24.在一可选的实施例中，还包括当温度传感器b监测到异常信号时，控制器控制报警模块发出报警信号，并控制电磁阀a关闭、电磁阀b均打开、调节阀全开，并根据异常温度信号控制温度预控单元、温度控制单元的工作直至温度传感器b监测的温度信号恢复正常值。
25.本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
26.(1)本发明实施例提供的一种用于物料冷搅拌冷却水系统的温度控制装置，通过对冷却水进行预调节，可以先将冷水机提供的冷却水进行初步稳定，从而保证进入到温度
控制模块中的水温处于相对稳定状态，进而可以实现在温度控制模块中的进一步精确控制；同时进行温度预控制也可以避免冷水机提供的冷水源存在温度阶跃，避免具有温度阶跃的冷却水进入到温度控制模块中成为新的影响因素，导致在二次温度调节的过程中精度和稳定性控制的失败。
27.(2)本发明实施例提供的一种用于物料冷搅拌冷却水系统的温度控制装置，通过设置搅拌罐，对冷却水进行初步的混合，可以在很大程度上避免不同位置处的冷却水的温差较大，较大程度上避免了温度阶跃的现象存在；回流后的水直接回流至制冷机进行温度调节，不需要再回流如搅拌罐中进行搅拌，从而可以提高温度调节的效率，节约能源的消耗；在电磁阀a的后端、温度控制单元的前端还设置有调节阀，可以调整水在温度预控模块与温度控制模块之间的比例，以实现更加精确的温度调控，进一步确保冷却水在两个模块中都可以准确调控到所需温度，以及在两个模块中都处于稳定状态。
28.(3)本发明实施例提供的一种用于物料冷搅拌冷却水系统的温度控制装置，由于设置了温度预控模块，减少了与循环水所需的设定温度的差值，在换热器中进行热交换时就大大降低了换热器的工作功率，降低了换热器的工作负荷；同时减少了换热过程中的热量抵消，降低了能源的浪费，也进一步提高在温度控制过程中的调控精度和稳定性。
29.(4)本发明实施例提供的一种用于物料冷搅拌冷却水系统的温度控制装置，通过设置报警模块和温度传感器b，以监测异常并进行警报，通知工作人员采取相应的措施，并控制温度预控模块和温度控制模块的及时反馈，避免影响物料及工艺反应过程。
30.(5)本发明实施例提供的一种用于物料冷搅拌冷却水系统的温度控制方法，可以实现冷搅拌冷却水的温度精准调控和温度保持稳定，解决了工艺生产过程中冷却水的水温精度和稳定性的技术难题。
附图说明
31.为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。在附图中：
32.图1为本发明实施例提供的一种用于物料冷搅拌冷却水系统的温度控制装置的结构示意图。
33.图中各部件以及标号为：
34.1-供水模块，2-温度预控模块，201-搅拌罐，202-制冷机a，203-加热器a，204-温度传感器a，205-电磁阀a，206-回水管，207-电磁阀b，208-控制器，209-调节阀，3-温度控制模块，301-换热器，302-制冷机b，303-加热器b，304-水箱，305-温度传感器b，4-报警模块，5-冷搅拌器。
具体实施方式
35.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
36.在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本本发明。在其他实施例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。
37.在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
38.在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“上”、“下”、“内”、“外”等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，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
39.实施例1：
40.如图1所示，一种用于物料冷搅拌冷却水系统的温度控制装置，包括：
41.供水模块1，用于提供冷却水源，如可以采用冷水机；
42.温度预控模块2，用于对冷却水的温度进行一次温度调节控制，以使从温度预控模块2出来的水温度t1与循环水设定温度t的差值绝对值小于阈值δt，阈值δt为正值；
43.温度控制模块3，用于对由温度预控模块2流出的水进行二次温度调节控制至水温度为t，以向冷搅拌系统提供温度稳定的循环水。
44.本发明中，首先对冷却水的温度进行预调节至温度为t1，此温度t1与最终循环水所需要的温度具有一定的差值，通过进行预调节，可以先将冷水机提供的冷却水进行初步稳定，从而保证进入到温度控制模块3中的水温处于相对稳定状态，进而可以实现在温度控制模块3中的进一步精确控制；同时进行温度预控制也可以避免冷水机提供的冷水源存在温度阶跃，避免具有温度阶跃的冷却水进入到温度控制模块3中成为新的影响因素，导致在二次温度调节的过程中精度和稳定性控制的失败。
45.进一步地，所述温度预控模块2包括：
46.搅拌罐201，可以采用常用的工艺用搅拌罐201，供水单元的出水管路连接搅拌罐201，搅拌罐201对冷却水进行初步的混合，从而可以在很大程度上避免不同位置处的冷却水的温差较大，较大程度上避免了温度阶跃的现象存在；
47.制冷机a 202，可以采用目前工业上常用的制冷机，制冷机对从搅拌罐201中出来的水进行制冷，当然制冷程度由控制器208进行控制，若从温度预控模块2中流出的水温度低于循环水系统所需的温度，则制冷机就不进行制冷；
48.加热器a 203，可以采用目前工业上常用的加热器，对由制冷机中流出的水进行加热控制，若从温度预控模块2中流出的水温度高于循环水系统所需的温度，则加热器就不进行加热；加热器a 203的出口端连接所述温度控制模块3的进口端；
49.温度传感器a 204，用来实时监测流过的水温度，并将温度信号作为输入反馈发送给控制器208，温度传感器a 204与控制器208可以电连接，也可以通过无线连接的方式，控制器208根据监测到的温度t及时作出反馈；温度传感器a 204设在加热器a 203与温度控制
模块3之间的连接管路上；
50.还包括电磁阀a 205、电磁阀b 207、回水管206，电磁阀a 205设在加热器a 203与温度控制模块3之间的连接管路上；回水管206的一端设置在温度传感器a 204与电磁阀a 205之间的管路上，电磁阀b 207设置在回水管206上；
51.控制器208作为控制模块，根据所述温度传感器a 204测试的温度信号控制所述搅拌罐201、制冷机a 202、加热器a 203的工作以及控制电磁阀a 205、电磁阀b 207的启闭，如控制搅拌罐201的搅拌速度，控制电磁阀a 205、电磁阀b 207的启闭控制冷却水流向温度控制模块3或流向回水管206。
52.进一步地，所述回水管206的另一端连接在所述泵水器与所述制冷机之间的管路上，当电磁阀a 205关闭，电磁阀b 207打开时，冷却水直接回流至制冷机进行温度调节，不需要再回流如搅拌罐201中进行搅拌，从而可以提高温度调节的效率，节约能源的消耗。
53.进一步地，所述电磁阀a 205的后端、温度控制单元的前端还设置有调节阀209，用于调节所述阀的开度，所述调节阀209a连接所述控制器208。通过调整调节阀209的开度，可以调整流入温度控制模块3中的水流量，以及调整流入回水管206中的水流量，从而调整水在温度预控模块2与温度控制模块3之间的比例，以实现更加精确的温度调控，可以进一步确保冷却水在两个模块中都可以准确调控到所需温度，以及在两个模块中都处于稳定状态。
54.更进一步地，所述温度控制模块3包括依序连接的换热器301、制冷机b 302、加热器b 303、水箱304、温度传感器b 305，所述加热器a 203的出口连接所述换热器301的进口，所述水箱304连接冷搅拌器5上的循环水系统的进口端，所述循环水系统的出口端连接所述换热器301，从而使循环水与从温度预控模块2流出的水在换热器301内进行热交换，所述温度传感器b 305设于所述水箱304与所述循环水系统进口端之间；
55.所述换热器301、制冷机b 302、加热器b 303、水箱304、温度传感器a 204、温度传感器b 305均与所述控制器208电连接，以根据所述温度传感器a 204的温度信号控制温度预控模块2的工作，根据温度传感器b 305的温度信号控制温度预控模块2、温度控制模块3的工作。
56.本发明实施例中，由于设置了温度预控模块2，将从温度预控模块2流出的水温度进行控制，减少与循环水所需的设定温度的差值，这样在循环水经过循环后与从温度预控模块2流出的水的温差也降低，在换热器301中进行热交换时就大大降低了换热器301的工作功率，降低了换热器301的工作负荷；同时减少了换热过程中的热量抵消，降低了能源的浪费，且温度相差较小的水进行换热也可以进一步提高在温度控制过程中的调控精度，进一步促进了水温度调控的稳定性。
57.更进一步地，所述控制装置还包括报警模块4，所述报警模块4与控制器208连接，用来当温度发生异常时及时进行警报，通知工作人员采取相应的措施如人工的方式对冷搅拌器5进行温度调节，避免影响物料及工艺反应过程。
58.实施例2：
59.一种用于物料冷搅拌冷却水系统的温度控制方法，包括如下步骤：
60.(1)首先，供水模块1提供的冷却水流至搅拌罐201进行搅拌，然后冷却水依次进入到制冷机a 202进行制冷温度调节、进入到加热器a 203中进行加热温度调节；
61.温度传感器a 204对水温进行实时监测，并将监测的温度反馈给控制器208，控制器208根据从加热器a 203中流出的水流温度，控制制冷机a 202、加热器a 203的工作；
62.若温度传感器a 204监测到的温度值t1与循环水设定温度t的差值的绝对值小于阈值δt，且小于阈值δt的2/3时，控制器208控制电磁阀a 205开启、控制调节阀209为全开，电磁阀b 207处于关闭状态，冷却水全部进入到温度控制模块3中，这时控制器208会根据温度传感器a 204监测到的温度t1以及调节阀209的开度控制换热器301、制冷机b 302、加热器b 303的工作；
63.若温度传感器a204监测到的温度值t1与循环水设定温度t的差值的绝对值小于阈值δt，且大于阈值δt的2/3时，控制器208控制电磁阀a 205和电磁阀b 207均开启，同时控制调节阀209的开度为半开，这时冷却水就会形成分流，一部分进入到温度调节模块，控制器208根据调节阀209的开度以及温度t1控制温度控制模块3的工作，另一部分回流至温度预控模块2，，控制器208根据调节阀209的开度以及温度t1控制温度预控模块2的工作。这样既可以确保温度调节模块对进入的水流进行温度调控，也可以使与设定温度t相差相对较大的水返回至温度预控模块2进行进一步地预调节，确保从温度预控模块2中流出的水更大限度地达到所需温度，从而有利于后续的二次温度调控；
64.若温度传感器a 204监测到的温度值t1与循环水设定温度t的差值的绝对值大于阈值δt，则控制器208控制电磁阀b 207的开启，使水回流至制冷机a 202内依次进行制冷、加热，直至温度值t1与循环水设定温度t的差值的绝对值小于阈值δt，重复以上的过程。
65.(2)经过一次温度控制进入到温度控制模块3中的冷却水进入到换热器301中，与循环水进行热交换，并依次进入到制冷机b 302、加热器b 303中，最后进入水箱304，再进入到循环水系统中，如此循环往复；
66.温度传感器b 305实时监测从温度控制模块3中流出的水温度，当监测到出现异常时(如温度发生了很大的跳跃，与设定温度t相差很大)，会将温度信号传递给控制器208，控制器208控制报警模块4发出警报，同时控制电磁阀a 205、电磁阀b 207均打开、调节阀209全开，控制供水模块1提高供水速度，并根据异常温度信号控制温度预控单元、温度控制单元的工作，对冷却水进行二次温度调节，循环水与冷却水进行快速换热，直至温度传感器b 305监测的温度信号恢复正常值。然后继续进行以上的工作。
67.本专利申请中未提及的方法、过程、设备等均是采用已有方法或采用已有方法可以获得、进行，在此不再进行赘述。
68.本领域普通技术人员可以理解实现上述事实和方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，涉及的程序或者所述的程序可以存储于一计算机所可读取存储介质中，该程序在执行时，包括如下步骤：此时引出相应的方法步骤，所述的存储介质可以是rom/ram、磁碟、光盘等等。
69.以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。