【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于供气设备，具体涉及一种全自动气柜分段加热方法及系统。
技术介绍
1、在大流量供气系统中，一些气体在通过调压阀降压时会产生温度下降的现象。这在物理上称之为焦耳-汤姆森效应（joule-thomson effect），简称j-t效应。j-t效应在大流量供气时的温度下降会导致调压阀结露、结冰，调压阀失效等不良后果；随着行业发展，现场生产需求的气体流量越来越大，j-t效应所需要的热量与设备的安全运行，已经不能通过恒温加热来满足。
技术实现思路
1、为解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种全自动气柜分段加热方法及系统；
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
3、s1：获取设备进口压力、出口流量和环境温度，根据所述设备进口压力设定一级恒定温度，通过所述一级恒定温度得到一级加热阶段的总能量；
4、s2：获取气柜内介质的散热量和传热系数得到气柜内的温度变化量，将所述一级加热阶段的总能量作为平衡条件，通过所述平衡条件调节一级调压阀的加热温度；
5、s3：获取气柜管路材料的导热系数，获取所述一级调压阀加热后的起始温度，通过所述导热系数和所述起始温度计算得到气柜与大气的换热系数；根据所述换热系数得到所述气柜管路至大气的温度逃逸量，通过温度逃逸量设定二级恒定温度；
6、s4：将所述一级恒定温度和所述二级恒定温度作为反馈量，通过反馈量和温度控制算法得到温度控制量；
7、s5：获取设备出口流量，根据所述
8、具体地，所述总能量为气柜管路内气体升温的吸热量和摩擦损失的热量之和与气柜内介质的散热量相等，计算公式为：
9、，
10、其中， k为介质散热系数， d为气柜管路直径， t为设备入口处温度，为一级恒定温度， l为管路长度， g为管路质量参数，为气体升温后的流量，为气体流量的坡降值。
11、具体地，所述温度变化量计算方法为：
12、获取气柜传输的气体密度、比热容，通过气柜内介质的散热量和传热系数得到对流放热系数，计算公式为：
13、，
14、其中， a为对流放热系数， d为气柜管路直径，为传热系数，为气体密度， q为散热量， u为介质转化参数， c为比热容；
15、通过所述对流放热系数得到温度变化量，计算公式为：
16、，
17、其中，为温度变化量，为一级恒定温度，为气体沿程温度， a为对流放热系数， l为管路长度， e为自然数。
18、具体地，所述温度逃逸量计算方法为：
19、通过所述导热系数和所述起始温度得到气柜与大气的换热系数，所述换热系数为气柜管路外壁到气柜外壁的导热控制参数，计算公式为：
20、，
21、其中，k为换热系数，为气体与管路内壁的对流换热系数，为管路外壁与大气的对流换热系数，为管路导热系数，为气柜材料的导热系数，为管路厚度，为气柜厚度。
22、根据所述换热系数得到所述气柜管路至大气的温度逃逸量，所述温度逃逸量为气柜外壁与大气之间的温度交换量，计算公式为：
23、，
24、其中，为温度逃逸量， t为经过一级调压阀的加热后的温度， k为换热系数，为管路内半径，为管路外半径， w为设备出口的风速， h为辐射传热参数。
25、具体地，所述温度控制方法为：
26、实时获取所述反馈量，统计所述反馈量的偏差和偏差增量，对所述偏差进行比例控制并积分，通过线性组合后得到控制量的变化规律，计算公式为：
27、，
28、其中，为控制量，为偏差，为比例系数，为积分时间常数；
29、根据所述变化规律，对采样节点进行离散化处理得到温度控制量，计算公式为：
30、，
31、其中，为温度控制量，为比例系数，偏差对应的离散量， t为采样周期，为积分时间常数， k为采样序号，为第 j个采样序号下对应偏差离散量。
32、具体地，所述二级调压阀的控制温度的设定方法为：在调压后的管线上，加装恒定温度为所述二级恒定温度的伴热带，让气体温度升高。
33、一种全自动气柜分段加热系统，包括数据采集模块、一级加热控制模块、设备集成分析模块、调压恒温设置模块、二级恒温控制模块；
34、所述数据采集模块用于获取设备进口压力、出口流量和环境温度，根据所述设备进口压力设定一级恒定温度，通过所述一级恒定温度得到一级加热阶段的总能量；
35、所述一级加热控制模块用于获取气柜内介质的散热量和传热系数得到气柜内的温度变化量，将所述一级加热阶段的总能量作为平衡条件，通过所述平衡条件调节一级调压阀的加热温度；
36、所述设备集成分析模块用于获取气柜管路材料的导热系数，获取所述一级调压阀加热后的起始温度，通过所述导热系数和所述起始温度计算得到气柜与大气的换热系数；
37、所述调压恒温设置模块用于根据所述换热系数得到所述气柜管路至大气的温度逃逸量，通过温度逃逸量设定二级恒定温度；
38、所述二级恒温控制模块用于获取设备出口流量，根据所述出口流量和所述二级恒定温度控制二级调压阀的控制温度。
39、本专利技术的有益效果为：
40、（1）通过设置，根据设备的压力及调压阀出口温度，来自动调节前端加热模块的温度，实现安全运行，实现电子特殊气体的持续大流量不间断安全供应，
41、（2）通过在bsgs系统中的每个气体盘面的调压阀前面安装加热模块。气体在流入调压阀之前通过加热模块对气体做预热处理，通过对气体预热抵消j-t效应时所需要的热量，通过分析气柜所处环境场景和实际制作用料对加热温度进行控制，保证了调压后的温度处于可控的恒定区间内，减少了恒温加热带来的热能浪费。
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1.一种全自动气柜分段加热方法及系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述总能量为气柜管路内气体升温的吸热量和摩擦损失的热量之和与气柜内介质的散热量相等，计算公式为：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述温度变化量计算方法为：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述温度逃逸量计算方法为：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述二级调压阀的控制温度的设定方法为：在调压后的管线上，加装恒定温度为所述二级恒定温度的伴热带，让气体温度升高。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述温度控制方法为：
7.一种全自动气柜分段加热系统，使用权利要求1-6任一项所述的方法运行，其特征在于，包括数据采集模块、一级加热控制模块、设备集成分析模块、调压恒温设置模块、二级恒温控制模块；
【技术特征摘要】
1.一种全自动气柜分段加热方法及系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述总能量为气柜管路内气体升温的吸热量和摩擦损失的热量之和与气柜内介质的散热量相等，计算公式为：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述温度变化量计算方法为：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述温度逃逸量计算方法为：
5.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：王帅，
申请(专利权)人：赛悟德半导体科技上海股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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