多钛粉炉氩气回收量动态均衡控制系统及方法与流程

本发明涉及钛粉生产中的气体回收技术，具体涉及一种多钛粉炉氩气回收量动态均衡控制系统及方法。

背景技术：

1、在钛粉生产过程中，常采用氩气作为保护气氛，氩气在高温反应区逸出后与钛粉混合，需经过回收管路汇入纯化器处理后循环利用。当多台钛粉炉并行生产时，各炉因钛粉生成速率、粒径分布、反应区温度等工况差异，其氩气逸出量各不相同，且各条回收支路的管路长度、温压分布、汇合角度等几何与运行参数也存在差异。现有的氩气回收系统通常对各支路设置固定的流量分配比例，或仅依据单一支路的流量检测进行简单调节，无法感知各炉实时工况变化对氩气逸出量的影响，也不能补偿因管路温度梯度造成的流量测量偏差以及多支路汇合处流场相互干涉引起的压力畸变。同时，纯化器的吸附容量状态未被纳入分配策略，可能导致部分支路过度回收而使纯化器过早饱和，降低系统整体回收效率。

2、因此，亟需一种能够综合考虑多炉工况差异、管路温压分布、汇合流场干涉及纯化器状态的动态均衡控制方案，以实现各支路回收流量的合理分配。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决现有技术中存在的缺点，而提出一种多钛粉炉氩气回收量动态均衡控制系统，包括：

2、至少两台钛粉炉和至少两条氩气回收支路，每条氩气回收支路与一台钛粉炉连接；

3、还包括：

4、钛粉粒径在线检测模块，与每台钛粉炉连接，用于输出粒径数据；

5、管路温压分布式感知模块，布置于每条氩气回收支路上，用于输出温压数据；汇合流场干涉计算模块，与各条氩气回收支路的汇合总管连接，并与全局动态均衡控制模块连接，用于接收各支路流量数据并输出补偿系数；

6、纯化器吸附状态监测模块，与纯化器进气端和出气端分别连接，用于输出吸附饱和度数据；

7、全局动态均衡控制模块，其输入端分别连接所述钛粉粒径在线检测模块、管路温压分布式感知模块、汇合流场干涉计算模块、纯化器吸附状态监测模块的输出端，以接收所述粒径数据、温压数据、补偿系数和吸附饱和度数据，其输出端连接每条氩气回收支路上安装的电动调节阀的控制端，并连接所述汇合流场干涉计算模块以提供所述各支路流量数据。

8、优选的，所述钛粉粒径在线检测模块包括激光衍射发射单元、散射光接收单元以及粒径分布运算单元，所述激光衍射发射单元和散射光接收单元分别安装于钛粉炉出口管道的相对两侧，所述散射光接收单元的光信号输出端与粒径分布运算单元的信号输入端连接，所述粒径分布运算单元的数据输出端接入全局动态均衡控制模块，所述粒径分布运算单元输出数据包含钛粉中位粒径数值和粒径分布离散度数值。

9、进一步优选的，所述管路温压分布式感知模块包括入口温压传感单元、中点温压传感单元以及出口温压传感单元，所述入口温压传感单元安装于氩气回收支路入口端，所述中点温压传感单元安装于氩气回收支路轴向中点位置，所述出口温压传感单元安装于氩气回收支路出口端，所述入口温压传感单元、中点温压传感单元以及出口温压传感单元均包含温度传感元件和压力传感元件，所述入口温压传感单元、中点温压传感单元以及出口温压传感单元的信号输出端均汇总接入全局动态均衡控制模块。

10、进一步优选的，所述汇合流场干涉计算模块包括管路几何参数存储单元和实时干涉系数运算单元，所述管路几何参数存储单元存储各条氩气回收支路的管径参数和各支路之间的汇合角度参数，所述实时干涉系数运算单元的第一输入端接入管路几何参数存储单元输出的几何参数数据，所述实时干涉系数运算单元的第二输入端接收所述全局动态均衡控制模块提供的各支路流量数据，所述实时干涉系数运算单元的补偿系数输出端输出所述补偿系数至所述全局动态均衡控制模块。

11、进一步优选的，所述全局动态均衡控制模块内置四级计算逻辑，所述四级计算逻辑依次执行钛粉炉氩气逸出速率预测、氩气回收管路温度梯度流量修正、多支路氩气汇合流场干涉压力补偿以及多炉氩气回收量全局均衡分配，所述钛粉炉氩气逸出速率预测依据钛粉生成速率、反应区温度、钛粉中位粒径和粒径分布离散度计算各炉的氩气逸出速率预测值，所述氩气回收管路温度梯度流量修正依据氩气回收支路上的多点温压数据对支路测量流量进行修正得到实际平均流量，所述多支路氩气汇合流场干涉压力补偿依据各支路的实际平均流量、管径参数和支路间汇合角度参数计算各支路的汇合干涉压力补偿系数，所述多炉氩气回收量全局均衡分配依据各支路的实际平均流量、汇合干涉压力补偿系数、各炉的生产优先级权重、系统额定总处理能力和吸附饱和度数据计算各支路的目标回收流量。

12、进一步优选的，所述纯化器吸附状态监测模块包括入口浓度检测单元、出口浓度检测单元以及吸附量累计积分单元，所述入口浓度检测单元输出入口浓度数据，所述出口浓度检测单元输出出口浓度数据，所述吸附量累计积分单元的第一输入端接收所述入口浓度数据，第二输入端接收所述出口浓度数据，所述吸附量累计积分单元根据所述入口浓度数据和出口浓度数据计算吸附饱和度数据，所述吸附量累计积分单元的饱和度数据输出端将所述吸附饱和度数据输出至所述全局动态均衡控制模块。

13、进一步优选的，还包括中央数据交互模块，所述中央数据交互模块分别与所述钛粉粒径在线检测模块、管路温压分布式感知模块、汇合流场干涉计算模块、纯化器吸附状态监测模块以及全局动态均衡控制模块建立双向数据传输连接，所述中央数据交互模块内置历史运行数据库和参数自整定运算单元，所述历史运行数据库存储各模块采集的原始检测数据和全局动态均衡控制模块输出的阀门控制数据。

14、进一步优选的，所述全局动态均衡控制模块执行如权利要求5所述的四级计算逻辑，所述参数自整定运算单元对所述四级计算逻辑中的经验系数进行迭代优化，所述参数自整定运算单元的触发条件为系统累计运行时长达到预设时长阈值。

15、一种多钛粉炉氩气回收量动态均衡控制方法，应用于上述任意一项所述的多钛粉炉氩气回收量动态均衡控制系统，包括如下步骤：

16、s1：采集每台钛粉炉的钛粉生成速率、反应区温度、钛粉中位粒径以及粒径分布离散度数据，采集每条氩气回收支路入口位置、中点位置以及出口位置的温度数据和压力数据，采集纯化器进气端和出气端的氩气浓度数据；

17、s2：基于所述钛粉生成速率、反应区温度、钛粉中位粒径以及粒径分布离散度数据计算各台钛粉炉的氩气逸出速率预测值；

18、s3：基于所述入口位置、中点位置以及出口位置的温度数据和压力数据对各支路测量流量进行温度梯度修正运算，得到各支路实际平均流量；

19、s4：基于所述各支路实际平均流量和预设管路几何参数计算各支路的汇合流场干涉压力补偿系数；

20、s5：基于所述纯化器进气端和出气端的氩气浓度数据和累计流量积分计算吸附饱和度约束值；

21、s6：根据所述各支路实际平均流量、汇合流场干涉压力补偿系数、生产优先级权重、系统额定总处理能力以及吸附饱和度约束值，计算各支路的目标回收流量；

22、s7：根据所述目标回收流量与当前实际流量的偏差，调节对应氩气回收支路上电动调节阀的开度；

23、s8：将采集的数据和计算的数据存储至历史运行数据库。

24、进一步优选的，还包括参数自优化步骤：当系统累计运行时长达到预设时长时，调用所述历史运行数据库中存储的历史稳态运行数据，采用最小二乘法对计算过程中使用的全部经验系数进行迭代优化运算，优化完成后执行参数有效性验证，验证通过后更新均衡控制参数配置。

25、技术效果包括：

26、本发明通过引入钛粉粒径在线检测模块和管路温压分布式感知模块，实时获取影响氩气逸出量和回收流量的关键参数，利用汇合流场干涉计算模块量化多支路汇合的流场耦合效应，并结合纯化器吸附饱和度监测，使全局动态均衡控制模块能够依据多源信息综合决策。与现有固定比例分配或单参数控制方案相比，本系统实现了各支路回收流量的实时动态均衡，避免了因工况差异引起的部分支路过载或欠回收，同时防止纯化器过饱和运行，提升了整体回收效率和系统运行稳定性。