勻。
[0032]圖1示出的是一種基于PWM和PCM技術的快速流量控制閥組的控制原理圖，如圖所示，一種基于PWM和PCM技術的快速流量控制閥組包括:主管路1、節(jié)流管路組2、比例開關閥組3和可編程邏輯控制器4。該裝置在PCM (脈碼調制)氣體流量控制技術的基礎上，采取了三個改進措施:(1)平行節(jié)流管路以主管路軸為中心環(huán)形排列；(2)利用PWM (脈寬調制)閥門比例控制技術調節(jié)管道有效節(jié)流面積；(3)優(yōu)化節(jié)流管路組排列順序。本裝置主管路截面積S不小于節(jié)流管路組截面積S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7之和，以保證管道節(jié)流點位于節(jié)流閥門處，與傳統(tǒng)PCM流量控制方法不同，本裝置采用等口徑節(jié)流管路，利用高速開關閥作為節(jié)流裝置，這樣既使主管路氣流進入節(jié)流管路組時受到的阻力基本相當，也可利用PWM技術任意設定每一個節(jié)流管路的有效節(jié)流孔徑，利用脈寬調制生成的占空比生成更準確的2倍等比序列等效節(jié)流面積；平行節(jié)流管路以主管路軸為中心環(huán)形排列，也使主管路氣體分配給各節(jié)流管路的距離相等，避免了節(jié)流管路組平面式并行排列所造成的氣流分配不均的問題。此外，采用PWM技術的優(yōu)勢還在于，可以將PCM的二進制編碼從左至右的固定排序方式，改進為隨意排列，進而優(yōu)化邏輯值為I的節(jié)流管路位置分布，使氣流分配中各節(jié)流管路的阻力更均衡。
[0033]圖2示出的是一種基于PWM和PCM技術的快速流量控制閥組的節(jié)流管道優(yōu)化排列方法示意圖，如圖所示。中心的大圓表示主管路截面圖,大圓圓周上的小圓表示節(jié)流管路截面圖，本例設定流量調節(jié)精度達到1%，即12N ( 1%，7,因此節(jié)流管路數(shù)量為7。通過度量編碼為“I”的節(jié)流管路中心點連線所組成的多邊形重心與主管路中心點的距離，確定節(jié)流管路分布均勻程度——距離越近，分布越均勻。優(yōu)化步驟如下:
[0034](假設本例的目標開度為7/127^ 5.5%，即S1-S7表示開度的二進制編碼為0000111，即S1、S2、S3三個子管路初始狀態(tài)為相鄰排列，節(jié)流管路中心點連線所組成的多邊形重心與主管路中心點的距離的初值為D0。)
[0035]確定S3位置:(I)保持S1、S2子管路對應的編碼不變，嘗試移動S3子管路對應的編碼至相鄰位置S4，計算節(jié)流管路中心點連線所組成的多邊形S1S2S3重心與主管路中心點的距離D1，并與DO比較，如小于D0，則將Dl賦予D0，確認該次移動，否則，DO保持不變，繼續(xù)嘗試移動S3子管路對應的編碼至相鄰位置S5，重復上述判斷，直至S3遍歷所有可能移動的位置。
[0036]確定S2位置:(I)保持S1、S3子管路對應的編碼不變，嘗試移動S2子管路對應的編碼至相鄰位置S4，計算節(jié)流管路中心點連線所組成的多邊形S1S2S3重心與主管路中心點的距離D2，并與DO比較，如小于D0，則將D2賦予D0，確認該次移動，否則，DO保持不變，繼續(xù)嘗試移動S2子管路對應的編碼至相鄰位置S5，重復上述判斷，直至S2遍歷所有可能移動的位置。
[0037]至此，該例中得到了優(yōu)化后的S1、S2、S3布局。
[0038]基于優(yōu)化后的布局，各節(jié)流管路按照其原有序號S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7的順序、比例開關閥開口面積依次增加一倍?？刂凭幋a為“I”的節(jié)流管路上的截止閥導通；控制編碼為“O”的節(jié)流管路上的截止閥截止。
【主權項】
1.基于PWM和PCM技術的快速流量控制閥組，其特征在于:主管路內設有多個并行的節(jié)流管路，每個節(jié)流管路上均設置與可編程邏輯控制器連接的比例開關閥。
2.根據(jù)權利要求1所述的基于PWM和PCM技術的快速流量控制閥組，其特征在于:所述節(jié)流管路以主管路的軸心為中心環(huán)形排列。
3.根據(jù)權利要求1所述的基于PWM和PCM技術的快速流量控制閥組，其特征在于:所述節(jié)流管路入口內/外徑相等，節(jié)流管路長度相同。
4.根據(jù)權利要求1所述的基于PWM和PCM技術的快速流量控制閥組，其特征在于:所述主管路截面積不小于節(jié)流管路的截面積之和。
5.基于PWM和PCM技術的快速流量控制閥組控制方法，其特征在于包括以下步驟: 設定各節(jié)流管路的比例開關閥開口面積按節(jié)流管路順時針依次增加一倍； 可編程邏輯控制器將主管路節(jié)流設定值轉換為二進制編碼，對節(jié)流管路進行順序優(yōu)化后，將二進制編碼的各位數(shù)值轉換為脈沖信號控制各個節(jié)流管路設置的截止閥通斷。
6.根據(jù)權利要求5所述的基于PWM和PCM技術的快速流量控制閥組控制方法，其特征在于:所述對節(jié)流管路進行順序優(yōu)化包括以下步驟: 1)將二進制編碼的各位數(shù)值順時針依次對應各節(jié)流管路(S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7); 2)設定一個編碼為“I”的節(jié)流管路(SI)為起點； 3)編碼為“I”的節(jié)流管路與其在順時針方向上相鄰編碼為“O”的節(jié)流管路的編碼值互換； 4)計算編碼為“I”的節(jié)流管路中心點連線所組成的多邊形重心與主管路中心點的距離DlJfDl賦值給DO ； 5)重復步驟3)-4)，比較Dl與DO;如Dl小于D0，則將Dl賦值D0，確認該次移動，并沿順時針方向重復步驟3);如01大于等于D0，則取消該次移動，直至除起點之外編碼為“I”的節(jié)流管路(S2、S3)都進行過編碼值互換、并且不存在相鄰的編碼為“I”的節(jié)流管路為止；此時，互換編碼值后的各節(jié)流管路按照其原有序號(S1、S2、S3、S4、S5.S6.S7)的順序、比例開關閥開口面積依次增加一倍。
7.根據(jù)權利要求5所述的基于PWM和PCM技術的快速流量控制閥組控制方法，其特征在于:所述將二進制編碼的各位數(shù)值轉換為脈沖信號控制各個節(jié)流管路設置的截止閥通斷閥具體為:控制編碼為“I”的節(jié)流管路上的截止閥導通；控制編碼為“O”的節(jié)流管路上的截止閥截止。
【專利摘要】本發(fā)明涉及基于PWM和PCM技術的快速流量控制閥組，主管路內設有多個并行的節(jié)流管路，每個節(jié)流管路上均設置與可編程邏輯控制器連接的比例開關閥。其控制方法包括以下步驟：設定各節(jié)流管路的比例開關閥開口面積按節(jié)流管路順時針依次增加一倍；可編程邏輯控制器將主管路節(jié)流設定值轉換為二進制編碼，對節(jié)流管路進行順序優(yōu)化后，將二進制編碼的各位數(shù)值轉換為脈沖信號控制各個節(jié)流管路設置的截止閥通斷。本發(fā)明的平行節(jié)流管路以主管路軸為中心環(huán)形排列，而不再是在同一平面平行排列，消除各節(jié)流管路入口之間管阻差別；并將PWM閥門比例控制技術與傳統(tǒng)的PCM氣體力量控制技術結合，實現(xiàn)大流量氣體的快速準確流量調節(jié)。
【IPC分類】F16L55-07, F16L55-027
【公開號】CN104712875
【申請?zhí)枴緾N201310690117
【發(fā)明人】孫楊, 廖偉光, 高虹, 金玉奇
【申請人】中國科學院大連化學物理研究所
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2013年12月12日