一种新型易熔合金塞及其智能控制方法技术

本发明专利技术公开了一种新型易熔合金塞及其智能控制方法，易熔合金塞的连接轴Ⅰ外周套接有温度传感器和加热线圈，其一端通过插销与紧急切断阀连接，另一端通过易熔合金与连接轴Ⅱ相连；连接轴Ⅱ通过螺纹与拉力传感器连接；拉力传感器与复位手柄连接。温度传感器、拉力传感器和加热线圈通过阻燃电缆与控制板连接；控制板通过无线射频网络与遥控器连接。出现突发事件时，通过遥控器启动远程关闭紧急切断阀程序，控制板通过内置的模糊控制算法控制加热线圈输出功率，使易熔合金快速达到熔点温度熔化，连接轴Ⅰ和连接轴Ⅱ分离，实现紧急切断阀的自动关闭；同时，控制板将数据发送至云服务器，为应急处置提供支持。具有安全可靠和控制智能的优点。的优点。的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种新型易熔合金塞及其智能控制方法


[0001]本专利技术属自动控制
，尤其涉及一种危化品运输车紧急切断阀用易熔合金塞及其智能控制方法。

技术介绍

[0002]易熔合金塞(又称易熔塞)是危化品罐车紧急切断装置中的一个重要部件，常用于机械式车用紧急切断阀。易熔塞两端通过钢丝绳和插销分别连接复位手柄和紧急切断阀，当外界发生火灾或者温度急剧上升时，装置中的易熔合金在温度达到其熔点后迅速熔化，紧急切断阀自动关闭，防止罐车内介质发生泄漏。
[0003]危化品罐车装卸料过程中发生接头脱落等情况引起危险介质大面积泄漏时，人员一般无法靠近车辆手动关闭紧急切断阀。针对该情况，本申请人于2021年设计了一种危化品运输车紧急切断阀远程控制装置(专利号：ZL202121595660.0)，通过手机端控制加热线圈对易熔合金塞进行加热当易熔合金塞受热断开后停止加热，实现了紧急切断阀自动关闭。上述装置在工程推广过程中发现需要改进的方面：(1)加热线圈能量输入控制较为简单，加热过程的能量利用效率和时间未做优化，线圈表面有温度过冲现象，加热线圈瞬时温度过高可能存在较大安全隐患；(2)未考虑钢丝绳的松紧程度对易熔塞熔断敏感性和紧急切断阀打开度的影响，缺少对钢丝绳拉力合理的控制方法。(3)现场需手机APP进行控制，但要求严格的充装场所禁止人员携带手机进入，因此该装置的使用受到限制。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术的上述问题，本专利技术的目的在于提供一种新型易熔合金塞及其智能控制方法，本易熔合金塞可实现三种功能：当外界发生火灾或者温度急剧上升时，装置中易熔合金达到熔点温度后熔化，自动关闭紧急切断阀；控制板通过拉力传感器获取紧急切断阀工作状态，当车速超过设定值且紧急切断阀未关闭时，控制板通过遥控器发出报警信息，提示人员关闭阀门，防止车辆行驶时紧急切断阀未关闭；当危化品运输车装卸料过程中发生接管脱落等情况造成大面积泄漏时，人员虽然无法接近罐车，但是可以远程操作控制板，通过内置智能算法，安全快速的熔断易熔塞，实现紧急切断阀的快速关闭。具有设计科学、安全可靠、控制智能的特点。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：
[0006]一种新型易熔合金塞，包括连接轴Ⅰ、连接轴Ⅱ、易熔合金、温度传感器、拉力传感器和加热线圈；
[0007]连接轴Ⅰ一端通过插销与紧急切断阀连接，另一端通过易熔合金与连接轴Ⅱ相连；连接轴Ⅱ通过螺纹与拉力传感器连接；拉力传感器通过钢丝绳与复位手柄连接；温度传感器、拉力传感器和加热线圈通过阻燃电缆与防爆箱内控制板连接；控制板通过无线射频网络与遥控器连接；
[0008]连接轴Ⅰ外侧套装有温度传感器和加热线圈，加热线圈外部为螺旋结构不锈钢条，
内部嵌有加热丝，线圈内径16mm，截面为4.2*2.2mm矩形。
[0009]控制板定期监测拉力传感器的数值，在工作和静默两种状态间切换。当连续两次监测数值大于设定阈值时，控制板处于工作状态，可实现易熔合金塞温度采集、线圈加热、现场数据上传及与遥控器通信等功能。当拉力处于最优区间之外时，自动提示现场人员调整复位手柄，使易熔合金塞处于最佳工作状态，当有紧急情况发生时能快速关闭紧急切断阀；拉力监测数值连续两次小于设定阈值时，控制板处于静默状态，仅定期监测拉力传感器数值。
[0010]当控制板搭载的GPS检测到车辆运动速度超过设定阈值且拉力传感器输出值大于设定阈值时，通过遥控器自动发出报警，提醒人员关闭紧急切断阀。
[0011]出现突发事件时，通过遥控器启动远程关闭紧急切断阀程序，控制板通过内置的模糊控制算法控制加热线圈输出功率，使易熔合金快速达到熔点温度熔化，连接轴Ⅰ和连接轴Ⅱ分离，实现紧急切断阀的自动关闭。同时，控制板将数据发送至云服务器，为应急处置提供支持。为保证安全，加热线圈的温度不超过预设最高温度。控制算法按以下步骤实施：
[0012](1)读取预先设定的温度偏差范围[a,b]作为输入的基本论域，读取加热线圈可控输出功率范围[c,d]作为输出基本论域。输入基本论域根据不同的车辆、介质和温度偏差范围等要求进行调节；输出基本论域根据不同的加热线圈参数进行设定。
[0013](2)设定输入和输出的模糊集合均为{NB,NM,NS,O,PS,PM,PB}，NB表示负大,NM表示负中，NS表示负小，O表示零，PS表示正小，PM表示正中，PB表示正大。输入和输出的模糊子集论域为{
‑
n,n}(n为正整数)。
[0014](3)采用三角形隶属度函数表征输入、输出向量各元素在(
‑
n，n)之间的隶属度关系，建立输入隶属度和输出隶属度关系矩阵。矩阵元素xij如下式所示。
[0015][0016](4)输入隶属度矩阵行向量转置后与相应输出隶属度矩阵行向量逐个求交集(取元素最小值)，而后再将得到的矩阵求并集(取元素最大值)，建立模糊关系矩阵R。
[0017][0018](5)通过温度传感器读取易熔合金塞的实时温度，并与预设目标温度运算，获得温度偏差t，通过将温度偏差t映射到模糊子集论域值{
‑
n,n}。
[0019](6)若e＞n，则当前温度低，与目标温度偏差较大，线圈以最大功率输出，加热过程不采用智能模糊控制，即令p＝d，并重复步骤(5)、(6)；若e≤n，则加热过程开始进行模糊控制，进入步骤(7)。
[0020](7)通过温度偏差的模糊子集论域值e查询输入隶属度关系表，获得当前温度偏差下的偏差向量
[0021](8)通过偏差向量与模糊关系矩阵R运算获得模糊控制器的输出向量即
采用重心法对输出向量内元素进行运算获得输出控制量的模糊值m，即
[0022](9)将输出控制量的模糊值u通过运算，获得当前温度偏差情况下加热线圈的功率输出值，即
[0023](10)重复(5)
‑
(9)步，连续3次温度偏差t≤0.1℃或拉力传感器数值瞬间降为0时，控制算法结束，线圈停止加热。
[0024]本专利技术的优点和积极效果在于：
[0025](1)设计科学。本专利技术在现有易熔合金塞的基础上增加了拉力传感器，控制板根据钢丝绳拉力情况在正常工作状态和静默状态之间切换，节约电量消耗、延长装置续航时间；当车速度超过5km/h，而紧急切断阀未关闭时自动报警并提醒人员关闭紧急切断阀；当紧急切断阀开启且钢丝绳拉力过大或过小时，能提醒人员调整钢丝松紧度，保证紧急切断阀工作的可靠性。
[0026](2)安全可靠。本专利技术通过智能算法，有效控制易熔合金塞加热过程中温度过冲现象，易熔合金塞表面温度严格控制在设定的最高允许温度以内，有效保证了使用安全；同时，本专利技术通过遥控器实现远程控制，克服了本团队原先授权专利ZL202121595660.0采用手机进行远程控制而罐车充装场所不能使用手机的矛盾。
[0027](3)控制智能。本专利技术采用模糊控制算法，实现对易熔合金塞加热过程的智能控制，在保证表面温度不超介质燃点温度情况本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型易熔合金塞，其特征在于，包括连接轴Ⅰ(1)、连接轴Ⅱ(4)、易熔合金(6)、温度传感器(3)、拉力传感器(5)和加热线圈(2)；其中，连接轴Ⅰ一端通过插销与紧急切断阀连接，另一端通过易熔合金与连接轴Ⅱ相连；连接轴Ⅱ通过螺纹与拉力传感器连接；拉力传感器通过钢丝绳(8)与复位手柄连接；连接轴Ⅰ外侧套装有温度传感器和加热线圈，加热线圈外部为螺旋结构不锈钢条，内部嵌有加热丝；温度传感器、拉力传感器和加热线圈通过阻燃电缆与防爆箱内控制板连接；控制板通过无线射频网络与遥控器连接。2.根据权利要求1所述的一种新型易熔合金塞的智能控制方法，其特征在于，控制板定期监测拉力传感器的数值，在工作和静默两种状态间切换；当连续两次监测数值大于设定阈值时，控制板处于工作状态，可实现易熔合金塞温度采集、线圈加热、现场数据上传及与遥控器通信功能；当拉力处于最优区间之外时，自动提示现场人员调整复位手柄，使易熔合金塞处于最佳工作状态，当有紧急情况发生时能快速关闭紧急切断阀；拉力监测数值连续两次小于设定阈值时，控制板处于静默状态，仅定期监测拉力传感器数值。3.根据权利要求2所述的一种新型易熔合金塞的智能控制方法，其特征在于，当控制板搭载的GPS检测到车辆运动速度超过设定阈值且拉力传感器输出值大于设定阈值时，通过遥控器自动发出报警，提醒人员关闭紧急切断阀。4.根据权利要求2所述的一种新型易熔合金塞的智能控制方法，其特征在于，出现突发事件时，通过遥控器启动远程关闭紧急切断阀程序，控制板通过内置的模糊控制算法控制加热线圈输出功率，使易熔合金快速达到熔点温度熔化，连接轴Ⅰ和连接轴Ⅱ分离，实现紧急切断阀的自动关闭；同时，控制板将数据发送至云服务器，为应急处置提供支持。5.根据权利要求4所述的一种新型易熔合金塞的智能控制方法，其特征在于，所述的模糊控制算法按以下步骤实施：(1)读取预先设定的温度偏差范围[a,b]作为输入的基本论域，读取加热线圈可控输出功率范围[c,d]作...

【专利技术属性】
技术研发人员：业成，张伯君，文耀华，武晓光，于敬利，方学锋，黄强，孙艾，周楠，
申请(专利权)人：南京市锅炉压力容器检验研究院，
类型：发明
国别省市：