一种带反馈检测的自动喷雾控制系统以及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种带反馈检测的自动喷雾控制系统，包括：超声波干雾降尘喷嘴、用于检测干雾质量的激光发射装置和激光接收装置、A/D信号转换器、主控制器以及用于检测气压水压的压力传感器，激光接收装置为接收透镜，光电二极管组成的光电探测传感器，传感器信号经上述A/D转换器转换后输入上述主控制器；主控制器根据上述A/D转换器反馈的信号，通过步进电机自动控制上述控水电磁阀和控气电磁阀的开合度。本发明专利技术的系统有效弥补了现有超声波干雾降尘设备中的不足，利用激光散射法进行实时监测，通过PID算法自动控制空压机和阀门以保证气流和水流保持在最佳值，保证该类设备能够持续性产生有效干雾，延长设备的寿命，提高资源利用率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及环保设备领域，尤其是降尘设备，具体涉及一种带反馈检测的自动喷雾控制系统以及控制方法。
技术介绍
随着工业生产、生活的不断发展，冶金炼钢电炉和以原煤为燃料的锅炉不断增加，放入大气的污染物也随之增加。其中，炉窖排放的大气污染物，特别是直径在10微米以下的可吸入粉尘颗粒，是造成人们尘肺病等职业病和粉尘污染的主要根源。传统除尘技术以干式除尘和湿式除尘两大类为主，干式除尘是将被污染的空气吸入除尘设备处理后重新排入大气，这种被动式处理不但损失物料，也易产生二次污染。而湿式除尘则通过对起尘点喷水增加湿度来提高抑尘效果，其对细小粉尘的处理能力低，导致除尘效率不高。随着抑尘技术的发展，出现了微米级干雾降尘，通过产生微米级的干雾与物料作用，采用主动式抑尘原理将粉尘直接抑制在物料上，已成为避免作业空间污染和物料损失的最有效、最节约的除尘方向。该类干雾抑尘系统通过将水压、气压调到最佳值，空气通过装置中的喷嘴部分加速延伸至谐振腔，反射回来后成为最初的冲击波，液体在低压状态下形成冲击波被切割成微水滴，空气推动微水滴在谐振腔中与谐振腔产生超声波共振，形成所需雾状喷雾(直径<10微米水雾颗粒)，微米级干雾对悬浮在空气中的粉尘-—特别是直径在5微米以下的可吸入粉尘颗粒进行有效的吸附而聚结成团，受重力作用而沉降，从而达到抑尘作用。上述干雾降尘的方法具体可以通过这样一个系统过程来实现，利用压缩>空气和低压水经过喷嘴产生微米级颗粒的干雾(1-10μm的液滴大小)。当水雾颗粒与尘埃颗粒大小相近时吸附、过滤、凝结的机率最大。粉尘可以通过水或化学剂被粘贴而聚结增大，但那些最细小的粉尘只有当水滴很小以减小水的表面张力时才会聚结成团。如果水雾颗粒直径大于粉尘颗粒，那么粉尘就仅仅跟随水雾颗粒周围的气流运动，很少或者根本没有接触，达不到抑尘效果。随着水雾颗粒大小的减小，当与粉尘颗粒相当时，后者便会随气流运动与前者碰撞、接触而粘结在一起。水雾颗粒越小，聚结的可能性就越大。因此，这些(干雾)超细水滴附着凝聚相同大小的粉尘粒子(PM10即10μm或更小的粉尘粒子，呼吸性粉尘即漂尘)。稍微温润粉尘颗粒，然后大到可以降落的质量，从而从空气中降落达到粉尘治理效果。不同的水流、气流速度与干雾产生器不同的谐振腔固有频率相配合会产生不同质量的雾滴。为形成所需干雾，水压、气压需调在最佳值使冲击波与谐振腔固有频率相耦合。然而超声波共振过程中水和空气对谐振腔不断冲击，易使谐振腔发生磨损；若使用了带有颗粒的污水，颗粒会对谐振腔产生更进一步损坏；一旦使用了海水或其他含悬浮颗粒大的水，更可能使谐振腔被腐蚀或堵塞，谐振腔的固有频率会因其腔体磨损形变而增大偏移。现有干雾装置中水压、气压值在初始化后即保持不变，因此常会产生使用一段时间后因谐振腔内部形变导致频率偏移，谐振腔与初始气压液压值不再耦合，进而无法产生最佳干雾的问题，这会导致干雾喷嘴无法持续性有抑尘、缩短寿命等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种带反馈检测的自动喷雾控制系统以及控制方法，本专利技术的控制系统具有动态跟踪、自适应的闭环检测和控制结构系统，该系统主要围绕干雾谐振腔，利用光的折射、散射和吸收原理，在喷雾口放置激光发射和接收装置，当光投向水雾区，并且经过水雾的作用，激光的走向和强度将发生改变，通过感知这种改变推测水雾颗粒浓度(单位体积水雾颗粒的多少)的大小，又因为水量与浓度有对应的关系，在相同颗粒大小的情况下，水量越大浓度就越高；可以推断，当水量相同时，颗粒越大，水雾浓度越低；反之，颗粒越小，水雾浓度也越高。本专利技术利用上述原理，设计了一个主控制器为核心，还包括激光收发和检测装置、水控电磁阀、气控电磁阀的系统，其中主控制器的功能是采集来自激光收发及检测装置的浓度反馈信号，利用闭环控制PID算法，将控制信号馈送给气控电磁阀，调节气流的流量大小，改变和适应在谐振腔里水气振荡频率，最终达到改变产生水雾浓度的目的。为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术通过以下技术方案实现：一种带反馈检测的自动喷雾控制系统，其包括：空压机，所述空压机为控制系统提供气源动力；水泵，所述水泵为所述控制系统提供水源动力；喷雾调节控制电路，所述喷雾调节控制电路中包括控气电磁阀和控水电磁阀，所述控气电磁阀设置在与所述空压机出气口连接的进气管上，所述控水电磁阀设置在与所述水泵出水口连接的进水管上，所述进气管和进水管均连接至谐振腔的一端，所述谐振腔的另一端设有若干喷嘴；由所述空压机中出来的气流经过所述进气管加速后，延伸至所述谐振腔形成冲击波，冲击由所述进水管中喷出的水流形成微水滴，微水滴在所述谐振腔中经冲击波粉碎成干雾，干雾经所述喷嘴发散到含尘环境中与可吸入粉尘颗粒作用；控制器，所述控制器设置在每个所述喷嘴与所述喷雾调节控制电路之间，所述控制器用于控制所述喷雾调控电路对所述喷嘴喷出干雾的调节；还包括：用于检测干雾质量的激光发射装置和激光接收装置，所述激光发射装置发射激光，激光通过干雾粒子场后被散射，被散射后的激光的能量通过所述激光接收装置接收；若干个光电探测器，所述光电探测器测得被散射的激光能量的分布，然后送入A/D转换器，经所述A/D转换器转换后获得用于表示干雾质量的电信号；主控制器，所述主控制器控制所述空压机、水泵、控制器，所述主控制器采集来自所述激光发射装置、激光接收装置以及所述A/D转换器转换后的干雾质量反馈信号，以调整干雾质量为控制目标的PID闭环预测控制，根据所述A/D转换器信号量改变所述控气电磁阀和控水电磁阀的开度，再根据改变后信号量的变化率得到修正值修正目标，同时，所述主控制器根据所述空压机上的气压传感器和所述水泵上液压传感器检测值，利用PID控制算法加以修正来精确控制；通过调节所述控气电磁阀和控水电磁阀的开度来调节气流的流量大小，来改变所述谐振腔中气和水的振荡频率，改变产生水雾的浓度；显示操作界面，所述显示操作界面为触摸屏，所述显示操作界面通过第一通讯模块与所述主控制器连接；远程通讯模块，所述远程通讯模块与所述主控制器连接，通过所述远程通讯模块实现所述控制系统的远程通讯；电源电路，所述电源电路与所述主控制器连接，所述电源电路为所述控制系统提供电源。在本专利技术的一个较佳实施例中，进一步包括，所述光电探测器为光电二极管矩阵。...

【技术保护点】
一种带反馈检测的自动喷雾控制系统，其包括：空压机，所述空压机为控制系统提供气源动力；水泵，所述水泵为所述控制系统提供水源动力；喷雾调节控制电路，所述喷雾调节控制电路中包括控气电磁阀和控水电磁阀，所述控气电磁阀设置在与所述空压机出气口连接的进气管上，所述控水电磁阀设置在与所述水泵出水口连接的进水管上，所述进气管和进水管均连接至谐振腔的一端，所述谐振腔的另一端设有若干喷嘴；由所述空压机中出来的气流经过所述进气管加速后，延伸至所述谐振腔形成冲击波，冲击由所述进水管中喷出的水流形成微水滴，微水滴在所述谐振腔中经冲击波粉碎成干雾，干雾经所述喷嘴发散到含尘环境中与可吸入粉尘颗粒作用；控制器，所述控制器设置在每个所述喷嘴与所述喷雾调节控制电路之间，所述控制器用于控制所述喷雾调控电路对所述喷嘴喷出干雾的调节；其特征在于，还包括：用于检测干雾质量的激光发射装置和激光接收装置，所述激光发射装置发射激光，激光通过干雾粒子场后被散射，被散射后的激光的能量通过所述激光接收装置接收；若干个光电探测器，所述光电探测器测得被散射的激光能量的分布，然后送入A/D转换器，经所述A/D转换器转换后获得用于表示干雾质量的电信号；主控制器，所述主控制器控制所述空压机、水泵、控制器，所述主控制器采集来自所述激光发射装置、激光接收装置以及所述A/D转换器转换后的干雾质量反馈信号，以调整干雾质量为控制目标的PID闭环预测控制，根据所述A/D转换器信号量改变所述控气电磁阀和控水电磁阀的开度，再根据改变后信号量的变化率得到修正值修正目标，同时，所述主控制器根据所述空压机上的气压传感器和所述水泵上液压传感器检测值，利用PID控制算法加以修正来精确控制；通过调节所述控气电磁阀和控水电磁阀的开度来调节气流的流量大小，来改变所述谐振腔中气和水的振荡频率，改变产生水雾的浓度；显示操作界面，所述显示操作界面为触摸屏，所述显示操作界面通过第一通讯模块与所述主控制器连接；远程通讯模块，所述远程通讯模块与所述主控制器连接，通过所述远程通讯模块实现所述控制系统的远程通讯；电源电路，所述电源电路与所述主控制器连接，所述电源电路为所述控制系统提供电源。...

【技术特征摘要】
1.一种带反馈检测的自动喷雾控制系统，其包括：
空压机，所述空压机为控制系统提供气源动力；
水泵，所述水泵为所述控制系统提供水源动力；
喷雾调节控制电路，所述喷雾调节控制电路中包括控气电磁阀和控水电
磁阀，所述控气电磁阀设置在与所述空压机出气口连接的进气管上，所述控
水电磁阀设置在与所述水泵出水口连接的进水管上，所述进气管和进水管均
连接至谐振腔的一端，所述谐振腔的另一端设有若干喷嘴；由所述空压机中
出来的气流经过所述进气管加速后，延伸至所述谐振腔形成冲击波，冲击由
所述进水管中喷出的水流形成微水滴，微水滴在所述谐振腔中经冲击波粉碎
成干雾，干雾经所述喷嘴发散到含尘环境中与可吸入粉尘颗粒作用；
控制器，所述控制器设置在每个所述喷嘴与所述喷雾调节控制电路之间，
所述控制器用于控制所述喷雾调控电路对所述喷嘴喷出干雾的调节；
其特征在于，还包括：
用于检测干雾质量的激光发射装置和激光接收装置，所述激光发射装置
发射激光，激光通过干雾粒子场后被散射，被散射后的激光的能量通过所述
激光接收装置接收；
若干个光电探测器，所述光电探测器测得被散射的激光能量的分布，然
后送入A/D转换器，经所述A/D转换器转换后获得用于表示干雾质量的电信
号；
主控制器，所述主控制器控制所述空压机、水泵、控制器，所述主控制
器采集来自所述激光发射装置、激光接收装置以及所述A/D转换器转换后的
干雾质量反馈信号，以调整干雾质量为控制目标的PID闭环预测控制，根据
所述A/D转换器信号量改变所述控气电磁阀和控水电磁阀的开度，再根据改
变后信号量的变化率得到修正值修正目标，同时，所述主控制器根据所述空
压机上的气压传感器和所述水泵上液压传感器检测值，利用PID控制算法加

\t以修正来精确控制；通过调节所述控气电磁阀和控水电磁阀的开度来调节气
流的流量大小，来改变所述谐振腔中气和水的振荡频率，改变产生水雾的浓
度；
显示操作界面，所述显示操作界面为触摸屏，所述显示操作界面通过第
一通讯模块与所述主控制器连接；
远程通讯模块，所述远程通讯模块与所述主控制器连接，通过所述远程
通讯模块实现所述控制系统的远程通讯；
电源电路，所述电源电路与所述主控制器连接，所述电源电路为所述控
制系统提供电源。
2.根据权利要求1所述的带反馈检测的自动喷雾控制系统，其特征在于，
所述光电探测器为光电二极管矩阵。
3.根据权利要求1所述的带反馈检测的自动喷雾控制系统，其特征在于，
所述激光接收装置为接收透镜。
4.根据权利要求1所述的带反馈检测的自动喷雾控制系统，其特征在于，
所述喷嘴的数量为12-16个。
5.根据权利要求1所述的带反馈检测的自动喷雾控制系统，其特征在于，
所述第一通讯模块与远程通讯模块均为RS422通讯模块。
6.一种控制方法，其基于权利要求1-5任意一项中所述的带反馈检测的
自动喷雾控制系统，其特征在于，所述主控制器为单片机，所述主控制器一
方面以调整干雾质量为控制目标的PID闭环预测控制，根据所述A/D转换器信
号量改变所述控气电磁阀和控水电磁阀开度，再根据改变后信号量的变化率得
到修正值修正目标；另一方面，所述主控制器根据所述气压传感器和液压传
感器检测值，利用PID控制算法加以修正，以精确控制；
其中，多回路串级PID...

【专利技术属性】
技术研发人员：金天，邹新富，徐新民，张志军，李春祥，郑东晓，虞伟军，
申请(专利权)人：金华市华强电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33