一種混液裝置及其控制算法
【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明涉及氣液混合設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種結(jié)構(gòu)合理、效率高、造價(jià)低， 能夠廣泛適用于食品、制藥、化工等領(lǐng)域的混液裝置及其控制算法。
【背景技術(shù)】：
[0002] 眾所周知，人們生產(chǎn)生活中的很多用品，例如消毒液或碳酸調(diào)配飲料等，都是多溶 液混合制成，甚至多種氣體與多種溶液混溶后獲得。這類產(chǎn)品在調(diào)配過程中要用到混液設(shè) 備，此類設(shè)備目前一般設(shè)有容置腔，以及與容置腔相連接的多個(gè)輸液或輸氣機(jī)構(gòu)，為了提高 混液效率，控制氣、液的混合比例，輸液或輸氣機(jī)構(gòu)一般設(shè)有進(jìn)液栗或氣栗，使用時(shí)需要提 供外部能源，此類混液裝置存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、混液效率不高、造價(jià)高等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0003] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)和不足，提出了一種結(jié)構(gòu)合理、效率高、造價(jià) 低，能夠廣泛適用于食品、制藥、化工等領(lǐng)域的混液裝置及其控制算法。
[0004] 本發(fā)明可以通過以下措施達(dá)到：
[0005] -種混液裝置，設(shè)有用于容置混合溶液的反應(yīng)釜，反應(yīng)釜上設(shè)有進(jìn)液口、出液口、 進(jìn)氣口，其特征在于還設(shè)有與反應(yīng)釜的進(jìn)液口相連接的進(jìn)液機(jī)構(gòu)，所述進(jìn)液機(jī)構(gòu)包括試劑 箱、進(jìn)液管、進(jìn)氣管、裝有氣體的氣瓶或氣壓產(chǎn)生裝置，其中試劑箱頂部設(shè)有進(jìn)氣口，試劑箱 上還設(shè)有出液口，氣瓶或氣壓產(chǎn)生裝置經(jīng)進(jìn)氣管與試劑箱頂部的進(jìn)氣口相連接，試劑箱上 的出液口經(jīng)進(jìn)液管與反應(yīng)釜上的進(jìn)液口相連接，用于連接氣瓶和試劑箱的進(jìn)氣管上設(shè)有減 壓閥、壓力檢測(cè)裝置以及電磁進(jìn)氣閥，用于連接試劑箱和反應(yīng)釜的進(jìn)液管上設(shè)有進(jìn)液閥，進(jìn) 液閥與進(jìn)液控制機(jī)構(gòu)相連接。
[0006] 本發(fā)明可以根據(jù)需要設(shè)有兩組以上與反應(yīng)釜的進(jìn)液口相連接的進(jìn)液機(jī)構(gòu)。
[0007] 本發(fā)明所述反應(yīng)釜的進(jìn)氣口開設(shè)在反應(yīng)釜下部或底部，進(jìn)氣口上接有進(jìn)氣機(jī)構(gòu)， 進(jìn)氣機(jī)構(gòu)包括氣瓶、送氣管以及安裝在送氣管上的減壓閥、壓力檢測(cè)裝置及電磁進(jìn)氣閥，氣 瓶經(jīng)送氣管與反應(yīng)釜的進(jìn)氣口相連接，為了進(jìn)一步提高氣體混溶效果，進(jìn)氣機(jī)構(gòu)還設(shè)有與 送氣管末端相連接的氣盤，使用時(shí)氣盤置于反應(yīng)釜內(nèi)，經(jīng)送氣管送入的氣體通過氣盤的多 孔結(jié)構(gòu)送出，能夠顯著提高氣體與反應(yīng)釜內(nèi)液體的接觸面積，從而達(dá)到提高氣體混溶效果 的目的。
[0008] 本發(fā)明所述進(jìn)液控制機(jī)構(gòu)中設(shè)有PWM控制器，進(jìn)液閥采用電磁閥，PWM控制器與電 磁閥相連接，通過控制電磁閥的開閉實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)液量的控制。
[0009] 本發(fā)明還提出了一種如上所述混液裝置的控制算法，其特征在于包括以下內(nèi)容：
[0010] 反應(yīng)釜中反應(yīng)原理為：C10+H20+C02= HC10+HC03，HC10的濃度要求在50~ lOOppm范圍內(nèi)，將此值命名為給定值r ;通過控制裝置內(nèi)NaCIO的量來調(diào)節(jié)生成物HC10 的濃度，閥門開閉時(shí)間為h，令所用NaCIO濃度為A mg/mL，NaCIO單位時(shí)間進(jìn)量為a mL/ s，則在t時(shí)間內(nèi)NaCIO進(jìn)量為aa+t^mL，C10相對(duì)原子質(zhì)量為48. 5,則C10進(jìn)量為 48. SAaU+t^mg ;根據(jù)離子守恒，則HC10生成量為49. SAaU+t^mg ;反應(yīng)爸中液體總體 積為V L，則HC10的濃度為y = 49. SAaCt+t^/V mg/L;而反應(yīng)釜中的反應(yīng)在水中進(jìn)行， 設(shè)水的體積為I，則HC10的濃度可進(jìn)一步表示為y = 49. SAaU+tD/Vimg/L ;根據(jù)要求， HC10 濃度限定在 50 ~lOOppm 內(nèi)，lppm = lmg/L,即 49. SAaU+tJ/%: 50 ~100,可得 / = (50 ~100；.F, _，即經(jīng)過，=(50廠1(雜 時(shí)間后，HC10濃度達(dá)到要求，記此時(shí)間為 49.5.4(7 Α9.5,4α
[0011] 控制過程中，用控制NaCIO進(jìn)量調(diào)節(jié)HC10生成濃度的同時(shí)，還應(yīng)將HC10濃度反饋 給控制器，以便隨時(shí)調(diào)節(jié)NaCIO進(jìn)量，避免HC10濃度過大；因?yàn)榇丝刂葡到y(tǒng)為大時(shí)滯非線性 控制系統(tǒng)，所以宜采用模糊-PID控制算法，將模糊控制器與PID控制器相串聯(lián)，形成串聯(lián)結(jié) 構(gòu)；當(dāng)HC10濃度大于lOOpprn或小于50ppm時(shí)，偏差e = y-r和模糊量u共同用作PID的輸 入信號(hào)，對(duì)PID產(chǎn)生較強(qiáng)的控制信號(hào)，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)較快；而濃度在50~lOOpprn內(nèi)，則模 糊控制器開關(guān)K斷開，只有e進(jìn)入PID控制器，由于此時(shí)系統(tǒng)的輸出和給定值已經(jīng)很接近， 所以能很快地趨于給定值，消除穩(wěn)態(tài)誤差。這種結(jié)構(gòu)的模糊控制器產(chǎn)生階梯狀的非線性控 制信號(hào)作用于PID控制器，并以比例（P)調(diào)節(jié)改善其線性度，積分（I)實(shí)現(xiàn)無差調(diào)節(jié)，微分 (D)實(shí)現(xiàn)快速調(diào)節(jié)。
[0012] 本發(fā)明在工作時(shí)，多種待混合的液體分別經(jīng)過多路進(jìn)液機(jī)構(gòu)進(jìn)入反應(yīng)釜，進(jìn)液機(jī) 構(gòu)工作時(shí)，通過氣瓶或氣壓產(chǎn)生裝置向試劑箱送出氣體，使試劑箱內(nèi)的液體在氣壓作用下 沿進(jìn)液管送入反應(yīng)釜，采用該結(jié)構(gòu)的進(jìn)液機(jī)構(gòu)不需要配備進(jìn)液栗，不僅能夠降低裝置成本， 而且能夠克服在混溶腐蝕性藥品時(shí)進(jìn)液栗易被腐蝕，輸液栗內(nèi)部或管道內(nèi)存有少量氣體時(shí) 所引發(fā)的輸液栗工作不正?；蜉斠毫慨惓５葐栴}；此外當(dāng)需要進(jìn)行氣體與液體的混溶時(shí)， 使待混溶氣體經(jīng)過進(jìn)氣機(jī)構(gòu)送入反應(yīng)釜，進(jìn)氣機(jī)構(gòu)中設(shè)有置于反應(yīng)釜底部的氣盤，氣體經(jīng) 氣盤送入反應(yīng)爸能夠有效提尚氣體與溶液的接觸面積，進(jìn)而提尚混溶效果，提尚混液效率； 本發(fā)明還設(shè)有PWM控制器，PWM控制器采用脈寬調(diào)制控制方式調(diào)整進(jìn)液機(jī)構(gòu)中電磁閥的開 閉，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)液量的調(diào)整，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有結(jié)構(gòu)合理、混液效率高、可靠性 高、成本低、抗腐蝕等顯著的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】：
[0013] 附圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014] 附圖2是本發(fā)明控制算法結(jié)構(gòu)原理圖。
[0015] 附圖標(biāo)記：反應(yīng)釜1、試劑箱2、進(jìn)液管3、進(jìn)氣管4、氣瓶或氣壓產(chǎn)生裝置5、減壓閥 6、壓力檢測(cè)裝置及電磁進(jìn)氣閥7、進(jìn)液閥8、進(jìn)液控制機(jī)構(gòu)9、進(jìn)氣機(jī)構(gòu)10。
【具體實(shí)施方式】：
[0016] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0017] 如附圖1所示，本發(fā)明提出了一種混液裝置及其控制算法，設(shè)有用于容置混合溶 液的反應(yīng)釜1，反應(yīng)釜1上設(shè)有進(jìn)液口、出液口、進(jìn)氣口，其特征在于還設(shè)有與反應(yīng)釜1的進(jìn) 液口相連接的進(jìn)液機(jī)構(gòu)，所述進(jìn)液機(jī)構(gòu)包括試劑箱2、進(jìn)液管3、進(jìn)氣管4、裝有氣體的氣瓶 5,其中試劑箱2頂部設(shè)有進(jìn)氣口，試劑箱2上還設(shè)有出液口，氣瓶5經(jīng)進(jìn)氣管4與試劑箱