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一種烘干砂綠色生產(chǎn)質(zhì)量控制系統(tǒng)及方法

專利號
CN119197043B
公開日期
2025-01-28
申請人
招遠(yuǎn)市雙盛石藝科技有限公司(山東省煙臺市招遠(yuǎn)市阜山鎮(zhèn)小澇泊村北約750米)
發(fā)明人
徐曙明; 付永德; 錢英暉; 曲洋; 楊軍航; 張雪飛; 趙偉; 李鵬; 孫寶軍
IPC分類
F26B1/00; F26B23/00; F26B25/00; F26B25/22; F28D21/00; G06Q10/0639; G06Q50/02
技術(shù)領(lǐng)域
熱量,預(yù)處理,烘干,回收,功率,功率輸出,濕度,廢氣,需求,加熱
地域: 山東省 山東省煙臺市

摘要

本發(fā)明涉及工業(yè)砂料烘干與能量優(yōu)化控制領(lǐng)域,尤其涉及一種烘干砂綠色生產(chǎn)質(zhì)量控制系統(tǒng)及方法。包括:實(shí)時監(jiān)測并獲取砂料數(shù)據(jù)及烘干環(huán)境數(shù)據(jù),對獲取的砂料數(shù)據(jù)及烘干環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理,得到預(yù)處理后的砂料數(shù)據(jù)及烘干環(huán)境數(shù)據(jù),使用熱量需求估計(jì)與控制算法計(jì)算得到熱量需求,并動態(tài)修正熱損失;基于熱量需求,通過自適應(yīng)非線性加熱功率控制算法動態(tài)調(diào)整加熱功率輸出;基于熱量需求和加熱功率輸出,使用瞬時熱量回收效率計(jì)算算法實(shí)時計(jì)算每一時刻廢氣中的熱量回收效率。解決了現(xiàn)有的熱量在烘干過程中不可避免地因傳導(dǎo)、對流和輻射損失,熱損失會隨時間呈指數(shù)衰減,影響烘干效率與能耗的技術(shù)問題。

說明書

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[0063] 根據(jù)預(yù)處理后的實(shí)時砂料濕度數(shù)據(jù),計(jì)算出預(yù)處理后的砂料濕度隨時間的變化率,能夠反映出砂料在烘干過程中脫水速度的快慢,會直接影響熱量需求; [0064] 熱量需求的計(jì)算公式為: [0065] , [0066] 其中, 表示在時間 的熱量需求;表示砂料的比熱容,反映砂料在升溫過程中每升高1K(開爾文)所需要吸收的熱量; 表示在時間 預(yù)處理后的砂料溫度;表示水的汽化潛熱,描述砂料中水分在烘干過程中從液態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)所需的熱量; 表示熱損失的指數(shù)衰減項(xiàng),用于修正烘干過程中因散熱和傳導(dǎo)造成的熱損失;表示熱損失系數(shù),反映熱量在傳遞過程中的損失速率;表示預(yù)處理后的空氣流速與預(yù)處理后的砂料流速的比值,反映預(yù)處理后的空氣流動對砂料的熱傳遞效率,預(yù)處理后的空氣流速越快,相對于砂料的傳熱效率越高; 表示預(yù)處理后的空氣流速; 表示預(yù)處理后的砂料流速; 表示預(yù)處理后的砂料濕度的時間變化率,反映預(yù)處理后的砂料濕度變化的速率,決定烘干過程中水分蒸發(fā)的動態(tài)過程; 表示在時間預(yù)處理后的砂料濕度; 表示預(yù)處理后的砂料顆粒粒徑對熱量吸收的修正系數(shù),用于反映不同預(yù)處理后的砂料顆粒粒徑對熱量吸收的影響,具體計(jì)算公式為: [0067] , [0068] 其中,表示第種預(yù)處理后的砂料顆粒直徑; 表示預(yù)處理后的砂料顆粒的比表面積, ,表示砂料的密度,比表面積越大,砂料顆粒與熱流接觸的面積越多,吸熱能力越強(qiáng);表示自然對數(shù)函數(shù),有助于平滑不同預(yù)處理后的砂料顆粒粒徑對熱量吸收的影響,使得大粒徑和小粒徑之間的吸熱能力差異合理地表現(xiàn)出來; 表示預(yù)處理后的最大顆粒直徑,用于歸一化計(jì)算;表示砂料顆粒表面粗糙度系數(shù),顆粒表面越粗糙,熱量吸收越多,修正了不同顆粒的表面特性對吸熱性能的影響; 表示第種預(yù)處理后的砂料顆粒直徑的平方項(xiàng),可以確保隨著顆粒增大,顆粒粒徑對熱量吸收的修正系數(shù)會迅速減小,避免大顆粒在總熱量需求中的占比過高。 [0069] S2、基于熱量需求,通過自適應(yīng)非線性加熱功率控制算法動態(tài)調(diào)整加熱功率輸出; [0070] 通過自適應(yīng)非線性加熱功率控制算法動態(tài)調(diào)整加熱功率輸出,確保熱量的供給與實(shí)際需求相匹配,優(yōu)化能源使用效率; [0071] 所述自適應(yīng)非線性加熱功率控制算法根據(jù)熱量需求計(jì)算對應(yīng)的加熱功率輸出,引入功率調(diào)整系數(shù),將計(jì)算出的熱量需求轉(zhuǎn)換為適當(dāng)?shù)募訜峁β瘦敵?,進(jìn)一步計(jì)算當(dāng)前預(yù)處理后的濕度偏差,即預(yù)處理后的砂料濕度與預(yù)設(shè)的目標(biāo)濕度之間的差值,目標(biāo)濕度是生產(chǎn)過程中對最終烘干砂的濕度要求,以確保達(dá)到既定的干燥質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn); [0072] 引入溫度動態(tài)調(diào)節(jié)項(xiàng),通過余弦函數(shù)計(jì)算得到的溫度調(diào)整因子,模擬環(huán)境溫度波動對熱量需求的影響,以平滑溫度差的影響,并通過溫度調(diào)節(jié)頻率參數(shù),控制溫差響應(yīng)的頻率; [0073] 通過計(jì)算一段時間內(nèi)的熱量回收效率,反映了在前一時間段內(nèi)的功率消耗與回收的熱能量狀況,作為調(diào)整當(dāng)前功率的依據(jù)之一,可以識別出熱量回收效率的變化趨勢,從而動態(tài)地調(diào)整加熱功率輸出,進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng)能耗; [0074] 將功率調(diào)整、濕度偏差、溫度調(diào)節(jié)和熱量回收效率的累積影響結(jié)合起來,確定當(dāng)前實(shí)際加熱功率輸出,但同時確保輸出功率不會超過烘干設(shè)備的最大功率限制,避免因功率過載而導(dǎo)致烘干設(shè)備故障或損耗,同時確??刂凭?; [0075] 加熱功率輸出的計(jì)算公式為: [0076] , [0077] 其中, 表示在時間 的加熱功率輸出; 表示取最小值; 表示加熱功率輸出的最大功率限制,確保加熱功率輸出不超過烘干設(shè)備的安全限制,以防止功率過載,由烘干設(shè)備的物理限制和設(shè)計(jì)安全標(biāo)準(zhǔn)確定;表示功率調(diào)整系數(shù),將計(jì)算出的熱量需求轉(zhuǎn)換為適當(dāng)?shù)募訜峁β瘦敵觯?表示在時間 的熱量需求; 表示動態(tài)調(diào) 節(jié)系數(shù),用于微調(diào)加熱功率輸出; 表示預(yù)處理后的砂料濕度偏差,表示當(dāng)前濕度與目標(biāo)濕度的差值,用于確定烘干過程中的濕度需求程度,確保加熱功率輸出適應(yīng)實(shí)時濕度變化; 表示溫度動態(tài)調(diào)節(jié)項(xiàng),通過余弦函數(shù)計(jì)算得到的溫度調(diào)整因子,模擬環(huán)境溫度波動對熱量需求的影響,以平滑溫度差的影響;表示溫度調(diào)節(jié)頻率參數(shù),用于控制溫差響應(yīng)的頻率; 表示當(dāng)前預(yù)處理后的砂料溫度 和環(huán)境溫度 的標(biāo)準(zhǔn)化溫差; 表示熱量回收效率的時間積分,用于平滑熱量回收效率的變化,優(yōu)化加熱功率輸出與回收能量的匹配; 表示時間間隔,用來對熱量回收效率進(jìn)行連續(xù)性量化;表示時間變量; 表示在時間 的熱量回收效率。 [0078] S3、基于熱量需求和加熱功率輸出,使用瞬時熱量回收效率計(jì)算算法實(shí)時計(jì)算每一時刻廢氣中的熱量回收效率,以調(diào)節(jié)加熱功率輸出; [0079] 在熱量回收過程中,為了實(shí)現(xiàn)瞬時熱量回收模式,需使用瞬時熱量回收效率計(jì)算算法實(shí)時計(jì)算每一時刻廢氣中的熱量回收效率,以確保廢氣中的熱量能直接反饋到功率控制中,從而精確調(diào)節(jié)整個烘干砂綠色生產(chǎn)質(zhì)量控制系統(tǒng)的加熱功率輸出;

權(quán)利要求

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