用于鋼瓶熱處理的自動控制系統的制作方法

本發明屬于高壓容器制備領域，具體涉及一種用于鋼瓶熱處理的自動控制系統，能夠通過模塊化的智能控制系統實現對鋼瓶熱處理、調節車間溫度、優化功率的自動控制。

背景技術：

高壓無縫鋼瓶被廣泛應用于儲存與運輸各種壓縮氣體，鋼瓶制備過程中一個重要的工序是熱處理，其中熱處理需要用到加熱爐，熱處理后需要冷卻，現有技術對鋼瓶的冷卻包括水冷、風冷、空冷等方法。一般來講，鋼瓶熱處理包括對鋼瓶加熱至較高溫度以及使鋼瓶冷卻至較低溫度；由于鋼瓶熱處理后溫度很高，鋼瓶附近的作業溫度很高，如果采用人工操作傳動鋼瓶的方法，會對工人的身體產生高溫危害。因此，一種能夠在鋼瓶熱處理、冷卻工序中自動控制的裝置運轉，無需人工值守的用于鋼瓶熱處理的自動控制系統成為一種需要。鋼瓶熱處理后的冷卻的熱量較大，一般都散發到空氣當中，既造成了能源浪費，又造成鋼瓶熱處理車間的作業溫度很高，特別是在夏天會給工人帶來不適。中國專利ZL201610206157.9公布了一種高壓無縫鋼瓶的制備方法，該方法將熱處理和冷卻分成了兩個步驟，其中熱處理步驟中公布了一種鋼瓶冷風系統，采用上冷風機吸熱風、下冷風機吹冷風的方式對鋼瓶進行冷卻10min，同時降低了車間作業溫度；這個冷風系統和熱處理爐作為一個整體可以認為是一個熱處理裝置，所以說熱處理裝置是可以理解為包括熱處理和冷卻兩個功能的。然而，冬夏的室外空氣溫度差別很大，因此造成鋼瓶冷卻10min后實際的溫度各不相同，給加工造成不必要的誤差；如果要將鋼瓶冷卻至同一溫度，需要人為的在不同室溫、天氣條件下頻繁調節冷卻時間、上冷風機風量、下冷風機風量，造成了很大的人力成本。中國專利ZL200810088379.0公布了一種用于繅絲生產過程中的溫度自動控制裝置及方法，主要包括溫度檢測部分、溫度顯示控制部分和自動調節閥；其采用蒸汽作為熱源，目的僅僅是保持繅絲車間的較高的恒溫，而非使車間保持適宜工作的較低的室溫；其并沒有有效降低車間溫度的裝置和手段。

技術實現要素：

本發明的目的在于克服現有技術存在的缺點，提供一種用于鋼瓶熱處理的自動控制系統，包括包括熱處理爐、進風筒、下冷風機、冷風管、冷卻架、吸氣導流罩、上冷風機、熱風筒、傳動裝置、傳動控制模塊、車間溫度控制模塊、風機功率優化模塊、計時模塊、鋼瓶溫度監測模塊、車間溫度監測模塊、上冷風機風量控制裝置和下冷風機風量控制裝置；所述傳動控制模塊分別與鋼瓶溫度監測模塊、傳動裝置連接；所述車間溫度控制模塊分別與車間溫度監測模塊、上冷風機風量控制裝置連接，上冷風機風量控制裝置與上冷風機連接；所述風機功率優化模塊分別與計時模塊、下冷風機風量控制裝置連接，下冷風機風量控制裝置與下冷風機連接；所述計時模塊與傳動控制模塊連接。所述計時模塊與傳動控制模塊連接；傳動控制模塊預設有分界點溫度a₁，當a₀≤a₁時，可以向傳動裝置發出傳動指令；車間溫度控制模塊預設有溫度分界點b₁和b₂，可以向上冷風機風量控制裝置發出增大風量的指令、減小風量的指令、維持額定風量的指令和恢復至額定風量的指令；風機功率優化模塊內預設時間長度分界點t₁和t₂，可以向下冷風機風量控制裝置發出增大風量的指令、減小風量的指令、維持額定風量的指令和恢復至額定風量的指令；計時模塊可以計時，以及將當時所計的傳動間隔時間t₀發送給風機功率優化模塊；鋼瓶溫度監測模塊可以實時監測目標鋼瓶的溫度a₀，并將其以電信號的形式發送到傳動控制模塊；車間溫度監測模塊可以實時監測車間的作業溫度b₀，并將其以電信號的形式發送給車間溫度控制模塊；上冷風機風量控制裝置可以控制上冷風機增大風量、減小風量、繼續輸出額定風量以及恢復至額定風量；下冷風機風量控制裝置可以控制下冷風機增大風量、減小風量、繼續輸出額定風量以及恢復至額定風量。

優選的是，所述鋼瓶溫度監測模塊為紅外線測溫儀。

優選的是，所述上冷風機風量控制裝置為電動調節風門。

優選的是，所述下冷風機風量控制裝置為風機變頻器。

一種用于鋼瓶熱處理的自動控制方法，采用所述用于鋼瓶熱處理的自動控制系統對鋼瓶進行熱處理，包括以下步驟：

(1).將鋼瓶放入熱處理爐中進行熱處理；

(2).傳動裝置將熱處理后的目標鋼瓶傳送到冷卻架5上進行冷卻，上冷風機、下

冷風機同時運行，下冷風機通過進風筒抽取室外的冷空氣，并通過冷風管吹

向熱的目標鋼瓶上，冷空氣與目標鋼瓶交換熱量成為熱空氣，使目標鋼瓶被

冷卻，上冷風機通過吸氣導流罩抽取熱空氣，并通過熱風筒將熱空氣送進熱

處理爐中，參與熱處理爐內的燃燒反應；對下一個鋼瓶重復步驟(1)；

(3).鋼瓶溫度監測模塊實時監測目標鋼瓶的溫度a₀，并將其以電信號的形式發送到傳動控制模塊；

(4).傳動控制模塊預設有分界點溫度a₁，當a₀≤a₁時，傳動控制模塊向傳動裝置發出傳動指令；

(5).傳動裝置收到傳動指令后，將步驟(4)所述的目標鋼瓶傳動移出冷卻架，同時對下一個鋼瓶重復步驟(2)；

(6).以下一個鋼瓶為目標鋼瓶重復步驟(3)到步驟(5)。

在步驟(1)至步驟(6)任一步驟進行的過程中，持續對車間溫度進行自動控制，具體包括以下步驟：

(a)：車間溫度監測模塊實時監測車間的作業溫度b₀，并將其以電信號的形式發送給車間溫度控制模塊；

(b)：車間溫度控制模塊預設有溫度分界點b₁和b₂，且b₁﹥b₂；當b₀﹥b₁時，車間溫度控制模塊向上冷風機風量控制裝置發出增大風量的指令；當b₀﹤b₂時，車間溫度控制模塊向上冷風機風量控制裝置發出減小風量的指令；當b₂≤b₀≤b₁時，車間溫度控制模塊向上冷風機風量控制裝置發出維持或恢復至額定風量的指令；

(c)：當上冷風機風量控制裝置收到增大風量的指令后，控制上冷風機增大風量；當上冷風機風量控制裝置收到減小風量的指令后，控制上冷風機減小風量；當上冷風機風量控制裝置收到維持額定風量的指令后，控制上冷風機繼續輸出額定風量；當上冷風機風量控制裝置收到恢復至額定風量的指令后，控制上冷風機恢復至額定風量。

在步驟(1)至步驟(6)任一步驟進行的過程中，持續對下冷風機的功率進行自動優化控制，具體包括以下步驟：

(a)：當傳動控制模塊第奇數次向傳動裝置發出傳動指令時，傳動控制模塊同步向計時模塊發出計時指令，計時模塊開始計時；當傳動控制模塊第偶數次向計時模塊發出計時指令，計時模塊將當時所計的傳動間隔時間t₀發送給風機功率優化模塊，并開始下一次計時；

步驟(b)：風機功率優化模塊內預設時間長度分界點t₁和t₂，且t₁﹥t₂；當t₀﹥t₁時，風機功率優化模塊向下冷風機風量控制裝置發出增大風量的指令；當t₀﹤t₂時，風機功率優化模塊向下冷風機風量控制裝置發出減小風量的指令；當t₂﹤t₀﹤t₁時，風機功率優化模塊向下冷風機風量控制裝置發出維持或恢復至額定風量的指令；

步驟(c)：當下冷風機風量控制裝置收到增大風量的指令后，控制下冷風機增大風量；當下冷風機風量控制裝置收到減小風量的指令后，控制下冷風機減小風量；當下冷風機風量控制裝置收到維持額定風量的指令后，控制下冷風機繼續輸出額定風量；下冷風機風量控制裝置收到恢復至額定風量的指令后，控制下冷風機恢復至額定風量。

本發明同現有技術相比：實現了自動化控制對鋼瓶進行連續化熱處理、冷卻，另外還具有以及優化風機功率和調節車間溫度的功能，減少了勞動力的使用，改善了車間作業環境，節約了能源，具有環境友好性的特點。

附圖說明

圖1為本發明實施例1涉及的自動控制系統模塊結構示意圖。

圖2為本發明實施例2涉及的自動控制系統模塊結構示意圖。

圖3為本發明實施例3涉及的自動控制系統模塊結構示意圖。

圖4為本發明涉及的自動控制系統的機械結構示意圖。

具體實施方式

下面通過實施例并結合附圖對本發明作進一步描述。

實施例1：

如圖1、圖4所示，一種用于鋼瓶熱處理的自動控制系統，包括熱處理爐1、進風筒2、下冷風機3、冷風管4、冷卻架5、吸氣導流罩6、上冷風機7、熱風筒8、傳動裝置9、傳動控制模塊和鋼瓶溫度監測模塊；所述傳動控制模塊分別與鋼瓶溫度監測模塊和傳動裝置9連接，傳動控制模塊預設有分界點溫度a₁，當a₀≤a₁時，可以向傳動裝置9發出傳動指令；所述鋼瓶溫度監測模塊可以實時監測目標鋼瓶的溫度a₀，并且可以將其以電信號的形式發送到傳動控制模塊。所述鋼瓶溫度監測模塊為紅外線測溫儀。

本實施例涉及的用于鋼瓶熱處理的自動控制系統的運行過程包括以下步驟：

(1).傳動控制模塊控制傳動裝置9將鋼瓶放入熱處理爐1中進行熱處理；

(2).傳動裝置9將熱處理后的目標鋼瓶傳送到冷卻架5上進行冷卻，上冷風機7、下冷風機3同時運行，下冷風機3通過進風筒2抽取室外的空氣，由于室外空氣溫度遠遠低于熱處理后鋼瓶的數百攝氏度的溫度，所以無論任何季節、任何天氣，室外的空氣相對于熱處理后的鋼瓶都是冷空氣，冷空氣通過冷風管4吹向熱的目標鋼瓶上，冷空氣與目標鋼瓶交換熱量成為熱空氣，與此同時冷卻架5上的目標鋼瓶交換熱量后被冷卻，上冷風機7通過吸氣導流罩6抽取熱空氣，并通過熱風筒8將熱空氣送進熱處理爐1中，參與熱處理爐1內的燃燒反應；在此過程中，傳動控制模塊控制傳動裝置9對下一個鋼瓶重復步驟(1)；

(3).鋼瓶溫度監測模塊實時監測目標鋼瓶的溫度a₀，并將其以電信號的形式發送到傳動控制模塊；

(4).傳動控制模塊預設有分界點溫度a₁，當其感應到a₀≤a₁時，傳動控制模塊向傳動裝置9發出傳動指令；

(5).傳動裝置9收到傳動指令后，將目標鋼瓶傳動移出冷卻架5，此過程中，傳動控制模塊控制傳動裝置9同步對下一個鋼瓶重復步驟(2)；

(6).以下一個鋼瓶為目標鋼瓶重復步驟(3)到步驟(5)；

實施例2：

如圖2所示，本實施例涉及的一種用于鋼瓶熱處理的自動控制系統，其主要組成結構與實施例1相同，不同之處在于：還包括車間溫度控制模塊、車間溫度監測模塊和上冷風機風量控制裝置；所述車間溫度控制模塊分別與車間溫度監測模塊和上冷風機風量控制裝置連接，車間溫度控制模塊預設有溫度分界點b₁和b₂，可以向上冷風機風量控制裝置發出增大風量的指令、減小風量的指令、維持額定風量的指令或恢復至額定風量的指令；所述車間溫度監測模塊可以實時監測車間的作業溫度b₀，并將其以電信號的形式發送給車間溫度控制模塊；所述上冷風機風量控制裝置可以控制上冷風機7增大風量、減小風量、繼續輸出額定風量或恢復至額定風量。所述上冷風機風量控制裝置為電動調節風門。

本實施例涉及的用于鋼瓶熱處理的自動控制系統的運行過程其主要步驟和原理與實施例1相同，不同之處在于，在步驟(1)至步驟(6)任一步驟進行的過程中，持續對車間溫度進行自動控制，具體包括以下步驟：

(a).車間溫度監測模塊實時監測車間的作業溫度b₀，并將其以電信號的形式發送給車間溫度控制模塊；

(b).車間溫度控制模塊預設有溫度分界點b₁和b₂，且b₁﹥b₂；當b₀﹥b₁時，向上冷風機風量控制裝置發出增大風量的指令；當b₀﹤b₂時，向上冷風機風量控制裝置發出減小風量的指令；當b₂≤b₀≤b₁時，向上冷風機風量控制裝置發出維持或恢復至額定風量的指令；

(c).當上冷風機風量控制裝置收到增大風量的指令后，控制上冷風機7增大風量；當上冷風機風量控制裝置收到減小風量的指令后，控制上冷風機7減小風量；當上冷風機風量控制裝置收到維持額定風量的指令后，控制上冷風機7繼續輸出額定風量；當上冷風機風量控制裝置收到恢復至額定風量的指令后，控制上冷風機7恢復至額定風量。

實施例3：

如圖3所示，本實施例涉及的一種用于鋼瓶熱處理的自動控制系統，其主要組成結構與實施例1相同，不同之處在于：還包括風機功率優化模塊、計時模塊、下冷風機風量控制裝置；所述風機功率優化模塊分別與計時模塊和下冷風機風量控制裝置連接，風機功率優化模塊預設有時間長度分界點t₁和t₂，可以向下冷風機風量控制裝置發出增大風量的指令、減小風量的指令、維持額定風量的指令或恢復至額定風量的指令；所述計時模塊與傳動控制模塊連接，計時模塊可以計時，并將所計的傳動間隔時間t₀發送給風機功率優化模塊；所述傳動控制模塊可以當發出傳動指令時，同步向計時模塊發出計時指令。所述下冷風機風量控制裝置為風機變頻器。

本實施例涉及的用于鋼瓶熱處理的自動控制系統的運行過程其主要步驟和原理與實施例1相同，不同之處在于，在步驟(1)至步驟(6)任一步驟進行的過程中，持續對下冷風機3的功率進行自動優化控制，具體包括以下步驟：

(a).當傳動控制模塊第奇數次向傳動裝置9發出傳動指令時，傳動控制模塊同步向計時模塊發出計時指令，計時模塊開始計時；當傳動控制模塊第偶數次向計時模塊發出計時指令，計時模塊將當時所計的傳動間隔時間t0發送給風機功率優化模塊，并開始下一次計時；

(b).風機功率優化模塊內預設時間長度分界點t₁和t₂，且t₁﹥t₂；當t₀﹥t₁時，向下冷風機風量控制裝置發出增大風量的指令；當t₀﹤t₂時，向下冷風機風量控制裝置發出減小風量的指令；當t₂﹤t₀﹤t₁時，向下冷風機風量控制裝置發出維持或恢復至額定風量的指令；

(c).當下冷風機風量控制裝置收到增大風量的指令后，控制下冷風機3增大風量；當下冷風機風量控制裝置收到減小風量的指令后，控制下冷風機3減小風量；當下冷風機風量控制裝置收到維持額定風量的指令后，控制下冷風機3繼續輸出額定風量；下冷風機風量控制裝置收到恢復至額定風量的指令后，控制下冷風機3恢復至額定風量。