一种调压控制方法及调压控制装置与流程

本发明涉及投加气体流量控制领域，尤其涉及一种调压控制方法及调压控制装置。

背景技术：

水处理工艺中，臭氧投加是其中重要的步骤，调压阀将供给的气源压力降至发生器需求的运行压力，经发生器高压放电后产生臭氧；再根据进水流量和投加率确定的投加气体需求量，调节投加比例阀开度，调整投加的气体流量，满足生产需求。实际生产过程中，进水水量不断变化，其需求量会相应变化，因而投加比例阀需要相应调整开度，调节投加气体流量。而比例阀跟随调整的过程，自调压阀后端的管道中的气体形成压缩或泄放，而出现压力升高或降低，而需要调压阀相应的增大或减小开度，以保证系统的平衡。

原有的控制方案为pid闭环压力调节和压力范围内的流量pid闭环调节，此控制方法，在控制上基本达到系统控制的需求，但因其调节跟随有压力限定，因此存在如下问题：

调节精度不高，在调节过程中，因为工艺进水量不断的变化，后端投加比例阀处于动态调节中，因而调压阀后端管道的压力不断增加或降低。由于气体的压缩比大，调压阀在调节过程中，如果工艺水量变化较大，会造成调节滞后，压力过调幅度太大。

影响系统连续运行，当压力过调幅度太大，压力值超过发生器的报警压力时，发生器会触发报警而停机，停止臭氧生产，或者在压力过低接近压力报警下限时，也会造成发生器的流量过低报警，停止臭氧生产。

系统调节速度慢，在调节过程中，同样的投加比例阀开度，在压力增大的情况下，其流量也增大，相反，则流量减小。每次调节过程中，投加流量计均需要等待调压阀将压力调整至设定范围内，再进行pid调节，因而其整个调节速度大受影响，而工艺水流量不断变化，调节不断重复，整个系统稳定运行的可靠性降低。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种调压控制方法及调压控制装置，其能解决现有调压控制方法中存在的调节精度不高、影响系统运行及系统调节速度慢的问题。

本发明的目的采用以下技术方案实现：

一种调压控制方法，用于调节投加比例阀和调压阀，包括：

根据预设投加气体流量调节所述投加比例阀，并记录多个预设投加气体流量对应的调压阀的实际开度值；

计算所述多个预设投加气体流量对应的调压阀的理论开度值；

根据所述调压阀的实际开度值和所述调压阀的理论开度值计算当前调压阀的开度上限和当前调压阀的开度下限；

获取当前调压阀的实际压力值；

根据所述当前调压阀的开度上限、当前调压阀的开度下限以及当前调压阀的实际压力值对调压阀进行粗调，直到调压阀的压力值位于预设范围内，然后调节调压阀的开度值到当前调压阀的理论开度值；

获取当前调压阀的压力值，微调调压阀的压力值到设定工艺范围内。

优选的，所述根据所述当前调压阀的开度上限、当前调压阀的开度下限以及当前调压阀的实际压力值对调压阀进行粗调，直到调压阀的压力值位于预设范围内，然后调节调压阀的开度值到当前调压阀的理论开度值包括：

当所述调压阀的实际压力值小于最小设定值时，调节调压阀的开度值到当前调压阀的开度上限，并根据当前实际投加气体流量重新计算调压阀的开度上限和调压阀的开度下限，重复调节调压阀直到调压阀的压力值位于预设范围内；

当所述调压阀的实际压力值大于最大设定值时，调节调压阀的开度值到当前调压阀的开度下限，并根据当前实际投加气体流量重新计算调压阀的开度上限和调压阀的开度下限，重复调节调压阀直到调压阀的压力值位于预设范围内。

优选的，所述计算所述多个预设投加气体流量对应的调压阀的理论开度值包括：

根据计算调压阀的理论开度，其中y为流量，qmax为阀门最大流量，r为阀门调节比，l为流量为y时对应的阀门开度的百分比，lmax为调压阀最大开度百分比。

优选的，所述根据所述调压阀的实际开度值和所述调压阀的理论开度值计算当前调压阀的开度上限和当前调压阀的开度下限包括：

计算所述多个预设投加气体流量对应的调压阀实际开度值与调压阀的理论开度值的差值；

获取最大正向偏差值和最大负向偏差值；

将最大正向偏差值的a倍与当前调压阀的理论开度值之和记录为当前调压阀的开度上限，将当前调压阀的理论开度值与最大负向偏差值的a倍之差记录为当前调压阀的开度下限，其中，所述a大于1。

优选的，获取当前调压阀的压力值，微调调压阀的压力值到设定工艺范围内包括：

当所述调压阀的压力值位于所述最小设定值与调节死区下限之间时，调节调压阀的开度值为pid计算值；

当所述调压阀的压力值位于调节死区上限与所述最大设定值之间时，调节调压阀的开度值为pid计算值。

本发明还涉及一种调压控制装置，用于调节投加比例阀和调压阀，包括：第一记录模块、第一计算模块、第二计算模块、第一获取模块、粗调模块以及微调模块；

所述第一记录模块，用于根据预设投加气体流量调节所述投加比例阀，并记录多个预设投加气体流量对应的调压阀的实际开度值；

所述第一计算模块，用于计算所述多个预设投加气体流量对应的调压阀的理论开度值；

所述第二计算模块，用于根据所述调压阀的实际开度值和所述调压阀的理论开度值计算当前调压阀的开度上限和当前调压阀的开度下限；

所述第一获取模块，用于获取当前调压阀的实际压力值；

所述粗调模块，用于根据所述当前调压阀的开度上限、当前调压阀的开度下限以及当前调压阀的实际压力值对调压阀进行粗调，直到调压阀的压力值位于预设范围内，然后调节调压阀的开度值到当前调压阀的理论开度值；

所述微调模块，用于获取当前调压阀的压力值，微调调压阀的压力值到设定工艺范围内。

优选的，所述粗调模块包括：第一调节模块和第二调节模块；

所述第一调节模块，用于当所述调压阀的实际压力值小于最小设定值时，调节调压阀的开度值到当前调压阀的开度上限，并根据当前实际投加气体流量重新计算调压阀的开度上限和调压阀的开度下限，重复调节调压阀直到调压阀的压力值位于预设范围内；

所述第二调节模块，用于当所述调压阀的实际压力值大于最大设定值时，调节调压阀的开度值到当前调压阀的开度下限，并根据当前实际投加气体流量重新计算调压阀的开度上限和调压阀的开度下限，重复调节调压阀直到调压阀的压力值位于预设范围内。

优选的，所述第一计算模块包括第三计算模块；

所述第三计算模块，用于根据计算调压阀的理论开度，其中y为流量，qmax为阀门最大流量，r为阀门调节比，l为流量为y时对应的阀门开度的百分比，lmax为调压阀最大开度百分比。

优选的，所述第二计算模块包括：第四计算模块、第二获取模块及第二记录模块；

所述第四计算模块，用于计算所述多个预设投加气体流量对应的调压阀实际开度值与调压阀的理论开度值的差值；

所述第二获取模块，用于获取最大正向偏差值和最大负向偏差值；

所述第二记录模块，用于将最大正向偏差值的a倍与当前调压阀的理论开度值之和记录为当前调压阀的开度上限，将当前调压阀的理论开度值与最大负向偏差值的a倍之差记录为当前调压阀的开度下限，其中，所述a大于1。

优选的，所述微调模块包括：第三调节模块及第四调节模块；

所述第三调节模块，用于当所述调压阀的压力值位于所述最小设定值与调节死区下限之间时，调节调压阀的开度值为pid计算值；

所述第四调节模块，用于当所述调压阀的压力值位于调节死区上限与所述最大设定值之间时，调节调压阀的开度值为pid计算值。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：通过调压阀的实际开度值和调压阀的理论开度值快速将调压阀的开度控制在投加流量对应的开度范围内，降低调节跟随时间；根据投加气体流量调节投加比例阀，投加比例阀的调节不受其他条件限制，从而保证调压阀调节的精度，确保压力调节的超调幅度基本保持在发生器需求压力范围内，避免压力跟随不及时导致的发生器报警停机问题。

附图说明

图1为应用本发明实施例提供的调压控制方法的系统的基本工艺流程图；

图2为本发明实施例提供的调压控制方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的调压控制装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，水处理工艺中臭氧投加的控制系统的基本工艺流程，本发明实施例中的调压控制方法用于调节投加比例阀1和调压阀2，投加比例阀1位于调压阀2的后端，以保证系统的平衡。

如图2所示，本发明实施例提供的调压控制方法，包括：

步骤s101：根据预设投加气体流量调节所述投加比例阀，并记录多个预设投加气体流量对应的调压阀的实际开度值。

具体的，根据系统进水流量确定需投加的气体流量，根据投加气体流量调节投加比例阀1。选取最大投加气体流量和最小投加气体流量之间的多个预设的投加气体流量值，其中，预设的投加气体流量值的选取按照等百分比增加选取；调节投加比例阀1直到满足预设的投加气体流量，记录对应的调压阀2的实际开度值。例如，系统最小投加气体流量为10，最大投加气体流量为50，调节投加比例阀1使得投加气体流量值分别为10、14、19.6、27.4、38.4，记录每个投加气体流量值对应的调压阀2的开度值。

步骤s102：计算所述多个预设投加气体流量对应的调压阀的理论开度值。

具体的，根据计算调压阀2的理论开度，其中y为流量，qmax为阀门最大流量，r为阀门调节比，l为流量为y时对应的阀门开度的百分比，lmax为调压阀最大开度百分比。其中，qmax、lmax以及r均为调压阀的固有参数，系统压力平衡时，流量保持平衡，根据系统反馈的流量y，计算对应的调压阀2的开度值l。

步骤s103：根据所述调压阀的实际开度值和所述调压阀的理论开度值计算当前调压阀的开度上限和当前调压阀的开度下限。

实际应用中受测定压力、压损等因素的影响，经过理论计算得出的调压阀2的开度值与实际运行测量中存在误差，保持系统压力平衡，预设流量对应的实际开度值为调压阀2的实际开度值。

具体的，该步骤包括以下步骤：

步骤s1031：计算所述多个预设投加气体流量对应的调压阀实际开度值与调压阀的理论开度值的差值；

步骤s1032：获取最大正向偏差值和最大负向偏差值；

步骤s1033：将最大正向偏差值的a倍与当前调压阀的理论开度值之和记录为当前调压阀的开度上限，将当前调压阀的理论开度值与最大负向偏差值的a倍之差记录为当前调压阀的开度下限，其中，所述a大于1，优选的，取a为1.2。

例如，假设投加气体流量值分别为10、14、19.6、27.4、38.4时，对应的调压阀2的理论开度值分别为10％、20％、30％、40％、50％，在调压阀2跟随投加比例阀1的调节过程中，调压阀2的实际开度值分别为7％、19％、35％、42％、51％。计算每个投加气体流量对应的调压阀理论值与调压阀实际值的偏差，最大正向偏差值为实际开度值比理论开度值大的点的差值最大值，可以看出，流量为19.6时，调压阀的理论开度值比调压阀的实际开度值大5％，是最大正向偏差值；最大负向偏差值为实际开度值比理论开度值小的点的差值最大值，可以看出，流量为10时，调压阀的理论开度值比调压阀的实际开度值小3％，是最大负向偏差值。在投加气体流量不断变化的过程中，假设当前调压阀的理论开度值为45％，则45％与5％的1.2倍之和，即51％记录为当前调压阀的开度上限；45％与3％的1.2倍之差，即41.4％记录为当前调压阀的开度下限。系统运行过程中，工艺水流量不断变化，投加气体流量随之变化，调压阀的理论开度值也在不断变化。

步骤s104：获取当前调压阀的实际压力值。

步骤s105：根据所述当前调压阀的开度上限、当前调压阀的开度下限以及当前调压阀的实际压力值对调压阀进行粗调，直到调压阀的压力值位于预设范围内，然后调节调压阀的开度值到当前调压阀的理论开度值。

具体的，当所述调压阀的实际压力值小于最小设定值时，调节调压阀的开度值到当前调压阀的开度上限，并根据当前实际投加气体流量重新计算调压阀的开度上限和调压阀的开度下限，重复调节调压阀直到调压阀的压力值位于预设范围内，其中，最小设定值可以为压力过低报警设定值；

当所述调压阀的实际压力值大于最大设定值时，调节调压阀的开度值到当前调压阀的开度下限，并根据当前实际投加气体流量重新计算调压阀的开度上限和调压阀的开度下限，重复调节调压阀直到调压阀的压力值位于预设范围内，其中，最大设定值可以为压力过高报警设定值。

根据当前调压阀的开度上限和调压阀的开度下限调整2的开度值，并不断更新调压阀2的开度上限和开度下限，使得调压阀2的压力值不断接近预设范围，快速完成调压阀2的粗调。且根据投加气体流量调节投加比例阀1，投加比例阀1的调节不受其他条件限制，从而保证调压阀2调节的精度，确保压力调节的超调幅度基本保持在发生器需求压力范围内，避免压力跟随不及时导致的发生器报警停机问题。

步骤s106：获取当前调压阀的压力值，微调调压阀的压力值到设定工艺范围内。

具体的，当所述调压阀的压力值位于所述最小设定值与调节死区下限之间时，调节调压阀的开度值为pid计算值；

当所述调压阀的压力值位于调节死区上限与所述最大设定值之间时，调节调压阀的开度值为pid计算值。

其中，调节死区的上限和下限分别为工艺设定压力值误差范围内的上限和下限，在调节调压阀2的压力接近误差范围内时，对调压阀2的开度值进行pid(比例、积分、微分)计算，最终调节调压阀2的开度使得调压阀2的压力值位于调节死区下限和调节死区上限之间，即压力设定值的误差范围内。从而快速完成调压阀2的调节，且能保证调压阀调节的精度，避免压力过调幅度太大而造成调节滞后引发报警停机。

本发明实施例还提供一种调压控制装置，如图3所示，装置包括：第一记录模块11、第一计算模块12、第二计算模块13、第一获取模块14、粗调模块15以及微调模块16；

所述第一记录模块11，用于根据投加气体流量调节所述投加比例阀，并记录多个预设投加气体流量对应的调压阀的实际开度值；

所述第一计算模块12，用于计算所述多个预设投加气体流量对应的调压阀的理论开度值；

所述第二计算模块13，用于根据所述调压阀的实际开度值和所述调压阀的理论开度值计算当前调压阀的开度上限和当前调压阀的开度下限；

所述第一获取模块14，用于获取当前调压阀的实际压力值；

所述粗调模块15，用于根据所述当前调压阀的开度上限、当前调压阀的开度下限以及当前调压阀的实际压力值对调压阀进行粗调，直到调压阀的压力值位于预设范围内，然后调节调压阀的开度值到当前调压阀的理论开度值；

所述微调模块16，用于获取当前调压阀的压力值，微调调压阀的压力值到设定工艺范围内。

优选的，所述粗调模块15包括：第一调节模块和第二调节模块；

所述第一调节模块，用于当所述调压阀的实际压力值小于最小设定值时，调节调压阀的开度值到当前调压阀的开度上限，并根据当前实际投加气体流量重新计算调压阀的开度上限和调压阀的开度下限，重复调节调压阀直到调压阀的压力值位于预设范围内；

所述第二调节模块，用于当所述调压阀的实际压力值大于最大设定值时，调节调压阀的开度值到当前调压阀的开度下限，并根据当前实际投加气体流量重新计算调压阀的开度上限和调压阀的开度下限，重复调节调压阀直到调压阀的压力值位于预设范围内。

优选的，所述第一计算模块12包括第三计算模块；

所述第三计算模块，用于根据计算调压阀的理论开度，其中y为流量，qmax为阀门最大流量，r为阀门调节比，l为流量为y时对应的阀门开度的百分比，lmax为调压阀最大开度百分比。

优选的，所述第二计算模块13包括：第四计算模块、第二获取模块及第二记录模块；

所述第四计算模块，用于计算所述多个预设投加气体流量对应的调压阀实际开度值与调压阀的理论开度值的差值；

所述第二获取模块，用于获取最大正向偏差值和最大负向偏差值；

所述第二记录模块，用于将最大正向偏差值的1.2倍与当前调压阀的理论开度值之和记录为当前调压阀的开度上限，将当前调压阀的理论开度值与最大负向偏差值的1.2倍之差记录为当前调压阀的开度下限。

优选的，所述微调模块16包括：第三调节模块及第四调节模块；

所述第三调节模块，用于当所述调压阀的压力值位于所述最小设定值与调节死区下限之间时，调节调压阀的开度值为pid计算值；

所述第四调节模块，用于当所述调压阀的压力值位于调节死区上限与所述最大设定值之间时，调节调压阀的开度值为pid计算值。

本实施例中的装置与前述实施例中的方法是基于同一发明构思下的两个方面，在前面已经对方法实施过程作了详细的描述，所以本领域技术人员可根据前述描述清楚地了解本实施例中的装置的结构及实施过程，为了说明书的简洁，在此就不再赘述。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本发明时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

本发明实施例提供的调压控制方法和调压控制装置通过调压阀的实际开度值和调压阀的理论开度值快速将调压阀的开度控制在投加流量对应的开度范围内，降低调节跟随时间；根据投加气体流量调节投加比例阀，投加比例阀的调节不受其他条件限制，从而保证调压阀调节的精度，确保压力调节的超调幅度基本保持在发生器需求压力范围内，避免压力跟随不及时导致的发生器报警停机问题。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。