基于温速调节的染液工艺温度跟随控制方法技术

本发明专利技术所述的基于温速调节的染液工艺温度跟随控制方法，通过测量染液温度以计算与设定温度的偏差，依据温度偏差计算温速的设定值的大小实时地计算温速来与温速偏差，从而得到气动薄膜调节阀开度的大小，间接地实现染液温度与温速的精准控制，以期实现无级调速高精度温度跟随和温速控制的设计目的。在印染过程中，根据印染工艺对温度、温速指标的要求，控制器依据实时监测的温度与工艺温度进行对比；通过测量染液温度，计算与设定温度的偏差，依据温度偏差计算温速的设定值实时地计算与实际温速的偏差，控制气动薄膜调节阀开度的大小以间接地实现染液温度与温速的控制。间接地实现染液温度与温速的控制。间接地实现染液温度与温速的控制。

【技术实现步骤摘要】
基于温速调节的染液工艺温度跟随控制方法


[0001]本专利技术提出针对溢流染色机染色过程的温度跟随、温速控制方法，属于印染设备


技术介绍

[0002]目前国内织物印染行业普遍地采用溢流染色设备，以用于各类纯棉、纯涤、涤棉、氨纶等针织坯布的前后处理及染色，特别对高附加值的新合纤及超细纤维染色尤为适宜，同时也可作为织物的煮炼、漂白、预缩、碱减量等加工。
[0003]溢流染色机是现有印染厂应用较为广泛的染色设备，其工作原理是染液从染槽底部由主泵抽出，送至热交换器加热，再进入染槽前端溢流槽中。溢流槽内平行装有两根或多根下倾溢流管。织物由主动导布辊及染液溢流带动进行循环。织物印染是一个复杂过程，受多个因素影响，并且多种因素相互耦合、共同作用，染色质量较难控制，影响溢流染色机染色质量的主要因素较多，如染液及加入方式、染色温度、盐和碱剂的种类、用量及加入方式、染色时间、染液浴比等。染色工艺对温度控制要求非常严格，染液的升温、保温和降温必须符合工艺要求，否则将会产生色差、缸差、着色不匀等次品。
[0004]现有技术溢流染色机在进行染色时，对温度控制的精度较低。由于不同环境及机器的差异，染色过程的实际温度曲线与理想设定曲线差异较大，相应地会导致出现相关的染色质量问题，从而导致染色效率较差和生产成本较高的问题，无法满足现代生产工艺和高效批量生产的需要。另外，由于温控水平较低还会浪费大量的水资源、增加了环保成本投入，得不到满意的印染质量控制效果。
[0005]有鉴于此，特提出本专利申请。
专利技术内容
[0006]本专利技术所述的基于温速调节的染液工艺温度跟随控制方法，在于解决现有技术存在的问题而通过测量染液温度以计算与设定温度的偏差，依据温度偏差计算温速的设定值的大小实时地计算温速来与温速偏差，从而得到气动薄膜调节阀开度的大小，间接地实现染液温度与温速的精准控制，以期实现无级调速高精度温度跟随和温速控制的设计目的。
[0007]为实现上述设计目的，所述的基于温速调节的染液工艺温度跟随控制方法，在印染过程中，根据印染工艺对温度、温速指标的要求，控制器依据实时监测的温度与工艺温度进行对比；通过测量染液温度，计算与设定温度的偏差，依据温度偏差计算温速的设定值实时地计算与实际温速的偏差，控制气动薄膜调节阀开度的大小以间接地实现染液温度与温速的控制；
[0008]实时染液温度(Ts)由装在换热器染液出口与主缸染液入口之间的温度传感器测得，实时染液温度Ts与温速V的关系为：
[0009][0010]其中，V为实时温速，单位为℃/min；
[0011]温速控制器的控制规律采用增量PID算式，在k时刻，PID位置离散算式为：
[0012][0013]其中，u为控制器输出；K
P
为控制器放大倍数；T
I
为控制器积分时间，单位为min；T
D
为控制器微分时间，单位为min；TS为控制器微分时间，单位为min；
[0014]设温速控制增量为Δu，则有：
[0015][0016]进一步地，依据Δu(k)＝u(k)
‑
u(k
‑
1)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(17)
[0017]迭代增量温速控制算式如下：
[0018]u(k)＝u(k
‑
1)+Δu(k)
[0019]或
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(19)
[0020]u(k)＝u(0)+Δu(k)
[0021]进一步地，当温速设定Vset小于0.2℃/min时，
[0022]K
P
′
＝K
P
/α
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(20)
[0023]T
I
′
＝T
I
/β
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(21)
[0024]其中，α为减小的放大倍数；
[0025]β为增加积分作用的倍数；
[0026]将上述公式(20)、公式(21)代入公式(18)中以得到，
[0027][0028]依据温速的大小可实现PID参数的自设定以保证温速的控制精度，从而间接地实现了对温度的控制。
[0029]如上所述，本申请所述基于温速调节的染液工艺温度跟随控制方法具有的优点是：
[0030]1、本申请能够满足染色行业工艺对温度控制精度和稳定性的要求，通过染色过程中的温度跟随与温速控制手段，从而实现了一种多参数、高精度控制，控制手段具有超调量较小、智能化与较高可控性的特点，能够自动地检测并精准控制染色过程中的温度趋势，达到快速升温、降温和稳定保温的效果；
[0031]2、本申请能够有效地按工艺要求维持染液的温度条件，既提高了染色效果、保证产品品质的同时，还显著地提高了生产效率与降低生产成本，同时避免了染色过程中水资源的浪费，减轻了环保压力。
[0032]3、本申请是集染色工艺、自动控制、机电一体、软测量技术、计算机监控等技术综合应用的智能方法，从而为溢流染色行业技术的数字化、智能化、信息化发展打下了坚实的基础。
附图说明
[0033]图1是应用本申请所述方控制方法的溢流染色机工艺与系统结构原理图；
[0034]图2是工艺染液温度预置曲线图；
[0035]图3是温速随动系统实时控制原理图；
[0036]图4是升温保温曲线图；
[0037]图5是温度设定曲线图。
具体实施方式
[0038]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。
[0039]实施例1，本申请提出一种基于温速调节的染液工艺温度跟随控制方法，基于如图1所示的溢流染色机工艺与系统结构，为了满足染色工艺对温度控制精度和稳定性的要求，溢流染色机包括染缸、主泵、换热器、喷嘴、温度传感器、控制系统、气动薄膜调节阀等。在印染过程中，需对染缸里的染液进行升温、保温、降温等操作，加热升温、保温的换热介质是蒸汽，降温的换热介质是冷水，热交换均是通过换热器实现的，即在某一段时间内换热器中只能有一种介质流过，也就是说加热升温、保温过程是不能降温的，降温只来自设备本身的散热。
[0040]基于气液溢流温速调节原理，在印染过程中，以主泵为动力将染缸底部的染液送到换热器加热或冷却，使染液的温度达到工艺要求的温度，然后由喷嘴将染液喷洒在织物上，达到染色的目的，同时被染织物随着液流向下移动，染液也自然地落到染缸底部，如此循环地工作。染液加热时换热器通的是蒸汽，冷却时换热器通的是冷水。根据印染工艺对温度、温速指标的要求，控制器依据实时监测的温度与工艺温度进行对比；通过测量染液温度，计算与设定温度的偏差，依据温度偏差计算温速的设定值实时地计算与实际温速的偏差，控制气动薄膜调节阀开度的大小以间接地实现染液温度与温速的控制，以达到控制温度、温速的目的。
[0041]如图2所示的工艺染液温度预置曲本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于温速调节的染液工艺温度跟随控制方法，其特征在于：在印染过程中，根据印染工艺对温度、温速指标的要求，控制器依据实时监测的温度与工艺温度进行对比；通过测量染液温度，计算与设定温度的偏差，依据温度偏差计算温速的设定值实时地计算与实际温速的偏差，控制气动薄膜调节阀开度的大小以间接地实现染液温度与温速的控制；实时染液温度(Ts)由装在换热器染液出口与主缸染液入口之间的温度传感器测得，实时染液温度Ts与温速V的关系为：其中，V为实时温速，单位为℃/min；温速控制器的控制规律采用增量PID算式，在k时刻，PID位置离散算式为：其中，u为控制器输出；K
P
为控制器放大倍数；T
I
为控制器积分时间，单位为min；T
D
为控制器微分时间，单位为min；TS为控制器微分时间，单位为min；设温速控制增量为Δu，则有：2.根据权利要求1所述的基于温速调节的染液工艺温度跟随控制方法，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：杭柏林，王仕铸，林升，梁洪芳，迟泽鹏，
申请(专利权)人：青岛富润达纺织有限公司，
类型：发明
国别省市：