CN111022730B - 一种处理调节阀门结晶堵塞的系统、方法和存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种处理调节阀门结晶堵塞的系统、方法和存储介质，该系统包括控制模块，用于输出阀门开度信号以及按照设定周期输出阀门关闭触发信号；阀门控制器，用于根据所述阀门开度信号将阀门调整至所述阀门开度信号所表示的开度，以及当接收到阀门关闭触发信号时，控制阀门关闭，在阀门关闭触发信号消失后或者在接收到阀门关闭触发信号的设定时间后，重新根据当前的阀门开度信号调整阀门的开度；所述控制模块与阀门控制器连接。本发明采用自动控制系统进行晶体处理操作，减少了人工操作的危险性，保证了汽化生产工艺的稳定性和连续性，可广泛应用于液氨汽化领域中。

Description

一种处理调节阀门结晶堵塞的系统、方法和存储介质

技术领域

本发明涉及液氨汽化技术领域，尤其涉及一种处理调节阀门结晶堵塞的系统、方法和存储介质。

背景技术

采用液氨脱硝工艺的脱硝过程需要有一个液氨到氨气的减压汽化过程，一般是通过调节阀门来实现，因此需要在工艺流程中安装设置液氨调节阀，液氨调节阀在使用过程中由于调节阀门减压致使压力变化原因，很容易会在阀门内部区域生成结晶体，由于蜂巢效应会导致结晶体慢慢扩大，以致影响到阀门的控制特性和控制流量，从而影响了系统的控制及运行，目前一般处理方式通过隔断系统，退出阀门进行清理处理，但此方式不但增加了检修成本，还影响到系统的运行，由于液氨是危险液体，无形中增加了工人的危险性。

发明内容

为了解决上述的至少一个技术问题，本发明的目的是提供一种处理调节阀门结晶堵塞的系统、方法和存储介质。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种处理调节阀门结晶堵塞的系统，包括：

控制模块，用于输出阀门开度信号以及按照设定周期输出阀门关闭触发信号；

阀门控制器，用于根据所述阀门开度信号将阀门调整至所述阀门开度信号所表示的开度，以及当接收到阀门关闭触发信号时，控制阀门关闭，在阀门关闭触发信号消失后或者在接收到阀门关闭触发信号的设定时间后，重新根据当前的阀门开度信号调整阀门的开度；

所述控制模块与阀门控制器连接。

进一步，所述控制模块包括：

周期信号发生器，用于按照设定周期输出阀门关闭触发信号；

调节模块，用于输出阀门开度信号；

信号保持模块，闭锁保持阀门开度信号；

所述阀门控制器分别与周期信号发生器、调节模块和信号保持模块连接。

进一步，所述周期信号发生器包括:

脉冲信号发生器，用于按照设定周期输出第一脉冲信号；

脉冲计数器，用于对所述第一脉冲信号进行计数，输出第二脉冲信号；

延时器，用于根据所述第二脉冲信号，输出阀门关闭触发信号；

所述延时器和脉冲计数器之间设有反馈回路，所述脉冲计数器通过反馈回路接收所述阀门关闭触发信号，并在接收到阀门关闭触发信号时进行复位。

进一步，所述调节模块包括:

压力传感器，用于输出压力值信号；

偏差运算器，用于根据压力值信号和给定值信号输出偏差信号；

调节器，用于根据偏差信号输出阀门开度信号。

进一步，所述压力传感器和偏差运算器之间连接有滤波模块。

进一步，所述阀门控制器还连接有手动控制模块，所述手动控制模块包括：

手动信号子模块，用于接收输入数据，并根据输入数据向阀门控制器输出手动控制信号；

手动模式判定子模块，用于根据压力传感器输出的压力值信号，控制阀门控制器输出手动控制信号或阀门开度信号。

进一步，所述手动模式判定子模块包括：

限制判定单元，用于根据所述压力值信号和压力值信号的预设上下限值，输出限制判定信号；

质量判定单元，用于根据所述压力值信号和压力值信号的质量限定，输出质量判定信号；

或门，用于对所述限制判定信号和质量判定信号进行或运算，从而控制阀门控制器输出手动控制信号或阀门开度信号。

本发明解决其技术问题所采用的另一技术方案是：

一种处理调节阀门结晶堵塞的系统，包括：

阀门；

控制模块，用于输出阀门开度信号以及按照设定周期输出阀门关闭触发信号；

阀门控制器，用于根据所述阀门开度信号将阀门调整至所述阀门开度信号所表示的开度，以及当接收到阀门关闭触发信号时，控制阀门关闭，在阀门关闭触发信号消失后或者在接收到阀门关闭触发信号的设定时间后，重新根据当前的阀门开度信号调整阀门的开度；

所述阀门后部设有缓冲装置；

所述控制模块与阀门控制器连接。

本发明解决其技术问题所采用的另一技术方案是：

一种处理调节阀门结晶堵塞的方法，包括以下步骤：

按照设定周期产生阀门关闭触发信号，使阀门控制器控制阀门关闭；

在阀门关闭触发信号消失后或者在接收到阀门关闭触发信号的设定时间后，使阀门控制器重新根据当前的阀门开度信号调整阀门的开度。

本发明解决其技术问题所采用的另一技术方案是：

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现处理调节阀门结晶堵塞的方法的步骤。

本发明的有益效果是：采用自动控制系统进行操作，无须人工进行晶体的清理，减少了人工操作的危险性；保证了生产工艺的稳定性和连续性。

附图说明

图1为本发明一种具体实施例的阀门结构示意图；

图2为本发明处理调节阀门结晶堵塞的系统的一种实施例模块框图；

图3为本发明处理调节阀门结晶堵塞的系统的一种具体实施例电路图；

图4为本发明周期信号发生器的一种具体实施例模块框图；

图5为本发明处理调节阀门结晶堵塞的系统的一种具体实施例模块框图；

图6为本发明处理调节阀门结晶堵塞的方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

图1示出了一个阀门的结构，阀门包括阀杆101、阀芯102以及阀座103，在减压汽化的过程中，当负荷或者外界需求稳定时候，阀门稳定在一个开度小幅度波动，长时间后会在阀座或者阀芯处结晶，慢慢会形成蜂窝效应，影响通流面积，影响阀门调节特性。本发明通过在阀门控制器外设一个周期信号发生器，定期发出一个时长可调的阀门快速全关信号，通过阀门的快速运动压碎破坏阀门内的晶体形成。在本发明中，阀门可以引申为一种容易结垢、结晶的部件。

减压汽化过程，这里使用液氨进行说明，液氨变成氨气过程需要减压，压力减小后会吸收周围的热量，于是周围会由于热量减少造成周围温度下降，下降后温度满足了液氨的结晶条件，于是晶体就会慢慢产生，慢慢增多的晶体逐渐结垢，多了就形成蜂巢效应，越来越容易结晶、结垢，最后越来越大后，减少了阀门的有效通流面积形成堵塞。

液氨结晶形成需要一个过程才能生成，因此如果在结晶生成之前或者生成不严重之前能把结晶破坏，那么就能达到在线清理结晶作用。为此，如果出口管道不够长或者大，则需要设置一个缓冲装置，在阀门关闭期间由于缓冲装置的储气能力，不会导致出口压力下降或者下降很多，然后我们在阀门控制器外设一个装置或者一个控制程序，该控制程序就是定期发出一个时长可调的阀门关闭触发信号，并且同时闭锁保持关闭前的阀门开度信号，阀门就会快速全关，这样就能通过阀门的快速运动压碎破坏阀体内的结晶形成，只要我们的快速全关周期设置合理，那么阀门内的结晶是无法形成蜂巢效应，一旦阀门全关信号消失，调门的指令又快速恢复到快关前的开度，保证了阀门工艺的连续性，由于利用缓冲装置，对于出口端，工艺压力不会大幅度变化，这样既稳定和保持了生产工艺的连续性，又消除了阀门内结晶的问题。

参照图2，本实施例公开了一种处理调节阀门结晶堵塞的系统，包括：

控制模块，用于输出阀门开度信号以及按照设定周期输出阀门关闭触发信号；

阀门控制器，用于根据所述阀门开度信号将阀门调整至所述阀门开度信号所表示的开度，以及当接收到阀门关闭触发信号时，控制阀门关闭，在阀门关闭触发信号消失后或者在接收到阀门关闭触发信号的设定时间后，重新根据当前的阀门开度信号调整阀门的开度；

所述控制模块与阀门控制器连接。

控制模块，可以通过硬件连接或者软件处理实现。例如，通过周期信号发生器、调节模块、信号保持模块连接实现控制模块，或者，通过一个处理器实现控制模块。

阀门控制器，为控制阀门开度的装置，它能够根据输入信号所表示的开度控制调节阀门的开度，所述阀门控制器可以通过硬件或者软件处理实现。

阀门开度信号，控制阀门打开到一定开度的信号，可以是电压信号，也可以是带有百分比信息的指令信号，其具体视阀门型号而定。

阀门全关信号，对应与阀门开度信号，可以是电压信号，也可以是带有百分比信息的指令信号，其具体视阀门型号而定。

阀门关闭触发信号，用于触发阀门关闭的信号，可以是电平信号，也可以是其他方式的触发信号，例如脉冲信号。

设定周期，若一组事件或现象按同样的顺序重复出现，则把完成这一组事件或现象的时间或空间间隔，称为周期。设定周期是以人为的方式设置的周期，例如设定一个信号的频率为10Hz，则该信号的设定周期为0.1s。

所述阀门控制器当接收到阀门关闭触发信号时，输出阀门全关信号，控制阀门关闭。所述阀门关闭触发信号可以是电平信号，在这种情况下，当电平信号消失后，阀门控制器控制阀门恢复原来开度；所述阀门关闭触发信号也可以是脉冲信号或指令信号，在这种情况下，在脉冲信号或指令信号出现后的设定时间内，阀门控制器控制阀门恢复原来开度。

进一步作为优选的实施方式，所述控制模块包括：

周期信号发生器，用于按照设定周期输出阀门关闭触发信号；

调节模块，用于输出阀门开度信号；

信号保持模块，闭锁保持阀门开度信号；

所述阀门控制器分别与周期信号发生器、调节模块和信号保持模块连接。

所述周期信号发生器可以通过脉冲信号发生器、脉冲计数器和延时器304实现。

所述调节模块可以通过压力传感器、偏差运算器305和调节器307的连接实现。

所述信号保持模块可以通过硬件实现，参照图3，切换器308实现信号保持模块。其中，切换器308在输入端口Z为高电平时，输出端口Y连通输入端口X1；当输入端口Z为低电平时，输出端口Y连通输入端口X2。调节器307的TS端口输入为低电平时，保持正常工作；TS端口输入为高电平时，其输出端口Y连通输入端口TR。

周期信号发生器产生高电平信号后，高电平信号输入到调节器307的TS端口，使得调节器307的输出端口Y连通输入端口TR；同时，切换器308的Z端口接收到高电平信号，使得切换器308的输出端口Y连通输入端口X1。而调节器307的输出端口Y连接到切换器308的输入端口X1，切换器308的输出端口Y连接到调节器307的输入端口TR，这样就形成了闭锁回路，在阀门关闭触发信号产生时闭锁保持阀门开度信号。

进一步作为优选的实施方式，参照图4，所述周期信号发生器包括:

脉冲信号发生器，用于按照设定周期输出第一脉冲信号；

脉冲计数器，用于对所述第一脉冲信号进行计数，输出第二脉冲信号；

延时器，用于根据所述第二脉冲信号，输出阀门关闭触发信号；

所述延时器和脉冲计数器之间设有反馈回路，所述脉冲计数器通过反馈回路接收所述阀门关闭触发信号，并在接收到阀门关闭触发信号时进行复位。

具体地，所述脉冲信号发生器可以根据设定周期性地输出一定脉宽的脉冲信号，脉冲计数器对输入的脉冲信号进行计数，计数数值设定可变，假如脉冲为1秒一个，计数数值设定为3600，则计数器计数到第3600个脉冲时会发出一个1秒脉冲，脉冲计数器在复位信号出现时置零，所述脉冲信号发生器和脉冲计数器共同实现计时功能。

所述延时器304工作在延时断状态，在收到高电平后立刻输出高电平，延时器304延时断在脉冲输入1秒后开始根据延时设定计算延时，如果延时器304延时时间设置为30秒，那么该高电平信号30秒后才消失，在30秒内，高电平信号作为复位信号，复位脉冲计数器，31秒后复位信号消失，脉冲计数器重新开始计数，在进行复位的过程中，可以选择将脉冲发生器同时进行复位，保证每一个周期的时间更加精确。

进一步作为优选的实施方式，所述调节模块包括:

压力传感器，用于输出压力值信号；

偏差运算器，用于根据压力值信号和给定值信号输出偏差信号；

调节器，用于根据偏差信号输出阀门开度信号。

所述压力传感器连接在阀门后部，测量经过调节阀门后的输出口的压力值。

给定值信号，决定阀门输出压力大小的信号，由阀门控制器309输出。偏差运算器305通过对压力传感器的压力值信号和给定值信号进行偏差运算，得出偏差信号。

所述给定值信号中由阀门控制器309的SP端口输出。

所述调节器307可以是PID调节器，也可以是PI调节器，调节器307根据偏差信号输出阀门开度信号。

所述调节模块实际上在系统中起到了负反馈调节的作用，通过调节模块实现输出跟踪给定值的效果。

进一步作为优选的实施方式，所述压力传感器和偏差运算器之间连接有滤波模块。

所述滤波模块301可以是LEADLAG超前滞后模块，LEADLAG模块具有滤波功能，具有大幅波动的反馈测量值经过LEADLAG模块处理之后，可以有效的去除部分扰动，再经过调节器307，使得系统控制品质得以改善。

进一步作为优选的实施方式，所述阀门控制器还连接有手动控制模块，所述手动控制模块包括：

手动信号子模块，用于接收输入数据，并根据输入数据向阀门控制器输出手动控制信号；

手动模式判定子模块，用于根据压力传感器输出的压力值信号，控制阀门控制器309输出手动控制信号或阀门开度信号。

所述手动信号子模块是一个人机交互接口，可以通过软件处理实现，通过手动控制子模块可以实现手动控制和自动控制的切换、给定值的设定以及阀门开度的直接控制。手动信号子模块选择在手动控制模式，则系统根据手动信号子模块的输出控制阀门开度；手动信号子模块选择在自动控制模式，则系统根据给定值设定并结合调节模块输出阀门开度信号，自动调节阀门开度。

所述手动信号子模块还具有信号跟踪功能，在系统处于自动控制方式时，使得系统手动控制输出跟踪自动控制输出，抑制从自动控制模式切换到手动控制模式产生的扰动，具体地，手动信号子模块通过有线或无线方式与阀门控制器309进行通讯，例如使用RS232或者直接通过地址进行通讯，从阀门控制器309获取自动控制输出，从而达到跟踪自动控制输出的效果。

手动模式判定子模块用于在压力传感器采集的压力值信号出现问题时，将手动信号子模块选择在手动控制模式，防止系统响应错误的传感器压力值信号。

进一步作为优选的实施方式，所述手动模式判定子模块包括：

限制判定单元，用于根据所述压力值信号和压力值信号的预设上下限值，输出限制判定信号；

质量判定单元，用于根据所述压力值信号和压力值信号的质量限定，输出质量判定信号；

或门，用于对所述限制判定信号和质量判定信号进行或运算，从而控制阀门控制器输出手动控制信号或阀门开度信号。

限制判定单元302判定压力值信号是不是处于预设的上下限区间，若是，则输出为低电平，否则输出高电平。

质量判定单元303判定压力值信号的变化率是不是处于预设区间，若是，则输出为低电平，否则输出高电平。

或门306对限制判定单元302、质量判定单元303和延时器304的输出进行或运算，其结果作为系统是否切换为手动控制模式的标志位，来防止系统因为错误的压力值信号而产生错误阀门开度信号，影响系统正常控制。

参照图5，本发明另外一个实施例公开了一种处理调节阀门结晶堵塞的系统，包括：

阀门；

控制模块，用于输出阀门开度信号以及按照设定周期输出阀门关闭触发信号；

阀门控制器，用于根据所述阀门开度信号将阀门调整至所述阀门开度信号所表示的开度，以及当接收到阀门关闭触发信号时，控制阀门关闭，在阀门关闭触发信号消失后或者在接收到阀门关闭触发信号的设定时间后，重新根据当前的阀门开度信号调整阀门的开度；

所述阀门后部设有缓冲装置；

所述控制模块与阀门控制器连接。

所述缓冲装置为连接在阀门后部的增大输出通道容积的装置，具体地，可以是一个气体储存罐，在本实施例中，由于需要进行阀门的关闭，势必会影响到出口压力的变化，影响工艺的连续性，而在阀门和出口之间设置一个气体储存罐，可以在减缓在阀门关闭过程中导致的压力浮动，保持了生产工艺的连续性。

参照图6，本发明的另外一个实施例公开了一种处理调节阀门结晶堵塞的方法，包括以下步骤：

S1、按照设定周期产生阀门关闭触发信号，使阀门控制器控制阀门关闭；

S2、在阀门关闭触发信号消失后或者在接收到阀门关闭触发信号的设定时间后，使阀门控制器重新根据当前的阀门开度信号调整阀门的开度。

所述阀门控制器控制阀门关闭，通过阀门的快速运动压碎阀体内的晶体。

正常情况下，系统工作在自动控制方式，此时手动信号子模块选择在自动控制模式，压力给定值设定好了一般不改变，当负荷稳定时，流量也需要稳定，阀门稳定在一定开度来满足系统运行要求，当负荷增大时，母管压力降低，那么给定压力和母管压力的差值增大，PID调节增大，阀门控制器接收增大的信号后把阀门开大，到一定开度后压力增大，需求和供给平衡，阀门又在新的位置上小幅度运动，过程如此反复，调节模块会自动调节，当工作在手动控制方式时，手动信号子模块选择在手动控制模式，运行人员代替调节模块，根据压力情况人工调节手动信号子模块的数值改变阀门开度。需要说明的是，此两种情况是正常状态，信号保持模块会自动跟踪，即系统工作在自动控制方式时，手动信号子模块跟踪调节模块输出，系统工作在手动控制方式时，调节模块跟踪手动信号子模块输出，通过这样保证手动和自动切换过程无扰动。当周期信号发生器产生一个一定时间的高电平信号时，控制系统在非正常工作状态，则手动信号子模块和调节模块不会自动跟踪，调节模块输出锁定保持不变，手动信号子模块选择在手动控制模式，同时阀门控制器输出阀门全关信号，控制阀门快速关闭，当高电平信号消失后，系统又切换至原来的自动控制状态，原来的调节模块由于不跟踪，则一直保持在周期信号出现前的切换值，即阀门快速关闭后又会打开至原来的开度。

本发明的另外一个实施例公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述调节阀门结晶堵塞的方法的步骤。

以上所述，只是本发明的较佳实施例，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。

Claims (7)

1.一种处理调节阀门结晶堵塞的系统，其特征在于，包括：

控制模块，用于输出阀门开度信号以及按照设定周期输出阀门关闭触发信号；

手动控制模块，包括手动信号子模块和手动模式判定子模块，所述手动信号子模块用于接收输入数据，并根据输入数据向阀门控制器输出手动控制信号；所述手动模式判定子模块用于根据阀门处的压力传感器输出的压力值信号，控制阀门控制器输出手动控制信号或阀门开度信号；

阀门控制器，用于根据所述阀门开度信号将阀门调整至所述阀门开度信号所表示的开度，以及当接收到阀门关闭触发信号时，控制阀门关闭，在阀门关闭触发信号消失后或者在接收到阀门关闭触发信号的设定时间后，重新根据当前的阀门开度信号调整阀门的开度；

所述控制模块与所述阀门控制器连接，所述手动控制模块与所述阀门控制器连接；

其中，所述手动模式判定子模块还包括：

限制判定单元，用于根据压力值信号和压力值信号的预设上下限值，输出限制判定信号；

质量判定单元，用于根据压力值信号和压力值信号的质量限定，输出质量判定信号；

或门，用于对所述限制判定信号和质量判定信号进行或运算，从而控制阀门控制器输出手动控制信号或阀门开度信号。

2.根据权利要求1所述的处理调节阀门结晶堵塞的系统，其特征在于，所述控制模块包括：

周期信号发生器，用于按照设定周期输出阀门关闭触发信号；

调节模块，用于输出阀门开度信号；

信号保持模块，用于闭锁保持阀门开度信号；

所述阀门控制器分别与周期信号发生器、调节模块和信号保持模块连接。

3.根据权利要求2所述的处理调节阀门结晶堵塞的系统，其特征在于，所述周期信号发生器包括：

脉冲信号发生器，用于按照设定周期输出第一脉冲信号；

脉冲计数器，用于对所述第一脉冲信号进行计数，输出第二脉冲信号；

延时器，用于根据所述第二脉冲信号，输出阀门关闭触发信号；

所述延时器和脉冲计数器之间设有反馈回路，所述脉冲计数器通过反馈回路接收所述阀门关闭触发信号，并在接收到阀门关闭触发信号时进行复位。

4.根据权利要求2所述的处理调节阀门结晶堵塞的系统，其特征在于，所述调节模块包括:

压力传感器，用于输出压力值信号；

偏差运算器，用于根据压力值信号和给定值信号输出偏差信号；

调节器，用于根据偏差信号输出阀门开度信号。

5.根据权利要求4所述的处理调节阀门结晶堵塞的系统，其特征在于，所述压力传感器和偏差运算器之间连接有滤波模块。

6.一种处理调节阀门结晶堵塞的系统，其特征在于，包括：

阀门；

控制模块，用于输出阀门开度信号以及按照设定周期输出阀门关闭触发信号；

手动控制模块，包括手动信号子模块和手动模式判定子模块，所述手动信号子模块用于接收输入数据，并根据输入数据向阀门控制器输出手动控制信号；所述手动模式判定子模块用于根据阀门处的压力传感器输出的压力值信号，控制阀门控制器输出手动控制信号或阀门开度信号；

阀门控制器，用于根据所述阀门开度信号将阀门调整至所述阀门开度信号所表示的开度，以及当接收到阀门关闭触发信号时，控制阀门关闭；并在阀门关闭触发信号消失后或者在接收到阀门关闭触发信号的设定时间后，重新根据当前的阀门开度信号调整阀门的开度；

所述阀门后部设有缓冲装置；

所述控制模块与所述阀门控制器连接，所述手动控制模块与所述阀门控制器连接；

其中，所述手动模式判定子模块还包括：

限制判定单元，用于根据压力值信号和压力值信号的预设上下限值，输出限制判定信号；

质量判定单元，用于根据压力值信号和压力值信号的质量限定，输出质量判定信号；

或门，用于对所述限制判定信号和质量判定信号进行或运算，从而控制阀门控制器输出手动控制信号或阀门开度信号。

7.一种处理调节阀门结晶堵塞的方法，其特征在于，应用权利要求1或6所述的处理调节阀门结晶堵塞的系统；

处理调节阀门结晶堵塞的方法包括以下步骤：

按照设定周期产生阀门关闭触发信号，使阀门控制器控制阀门关闭；

在阀门关闭触发信号消失后或者在接收到阀门关闭触发信号的设定时间后，使阀门控制器重新根据当前的阀门开度信号调整阀门的开度；

根据压力值信号和压力值信号的预设上下限值，输出限制判定信号；

根据压力值信号和压力值信号的质量限定，输出质量判定信号；

对所述限制判定信号和质量判定信号进行或运算，从而控制阀门控制器输出手动控制信号或阀门开度信号。

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