聚酯熔体粘度控制系统及其控制方法

摘要

本发明所设计的聚酯熔体粘度控制系统，它主要包括振荡式粘度仪、信号输入单元、控制单元、信号输出单元和执行器，执行器设置在聚酯管道上，振荡式粘度仪与信号输入单元信号连接，信号输出单元和执行器信号连接，聚酯管道上设有压力检测仪，压力检测仪和振荡式粘度仪通过信号连接连接有粘度修正单元。本发明所设计的上述控制系统的控制方法，采用振荡式粘度仪检测的聚酯管道内熔体的粘度信号和压力检测仪检测的压力信号作为检测信号，利用聚酯管道内压力与粘度的关系，对振荡式粘度仪检测的粘度信号进行修正，并作为控制信号对系统进行控制，所述修正通过公式V＝(1+K×((P－P0)/P0))V检测粘度进行修正。本发明有效地消除聚酯管道内压力波动对粘度计测量的影响。

说明书

技术领域

本发明涉及一种化纤设备及其控制方法，尤其是一种聚酯熔体粘度控制系统及其控制方法。

背景技术

目前化纤行业聚酯生产中最重要的质量控制参数就是粘度，粘度控制的好坏很大程度上决定了产品质量的好坏，这对聚酯粘度检测提出了很高的要求。而振荡式粘度仪测量时仅通过探头和熔体接触，振幅极小，不会影响熔体质量且不易损坏，所以大多在线粘度的测量都是采用振荡式粘度仪作为检测工具。但这种振荡式粘度仪非常容易受熔体压力的影响，压力的变化容易使测量值与实际值产生偏差，特别是熔体过滤器切换周期内的熔体压力增长会使粘度计的检测更为不准，不仅给生产过程控制带来极大的不便，而且严重影响产品质量，有时甚至因此而使产品达不到工艺要求，造成了极大的浪费。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术不足而提供的一种可消除聚酯管道内压力波动对粘度计测量影响的聚酯熔体粘度控制系统及其控制方法。

为了达到上述目的，本发明所设计的聚酯熔体粘度控制系统，它主要包括振荡式粘度仪、信号输入单元、控制单元、信号输出单元和执行器，执行器设置在聚酯管道上，振荡式粘度仪与信号输入单元信号连接，信号输出单元和执行器信号连接，所述的聚酯管道上设有压力检测仪，压力检测仪和振荡式粘度仪通过信号连接连接有粘度修正单元，粘度修正单元的功能是根据多年来研究归纳出来的聚酯管道熔体压力与粘度的关系，对现场检测的粘度信号进行修正，来消除聚酯管道内压力波动对粘度计测量的影响。粘度修正单元可以是单片机、数字信号处理器DSP、可编程控制器PLC、工控机等，或是表达修正关系的“加法电路”、“乘法电路”等的集成电路，粘度修正单元还可以集成在控制单元上，或是通过编程将粘度修正单元以“软单元”的形式编辑在控制程序中，对信号输入单元传输的数据进行修正，粘度修正单元又可以是集成在信号输入单元上。所述的粘度修正单元的内部可以设有存储着实现算法程序的存储器。所述的信号输入单元可以是模拟量输入单元，模拟量输入单元可具有信号处理功能，不仅可以完成信号的模数转换，还可以对信号作相应的处理，如定时采集、筛选、限幅，滤滤等，所述的控制单元可以是PID调节仪，所述的信号输出单元可以是模拟量输出单元，所述的执行器可以是调节阀。

本发明所设计的适用于上述聚酯熔体粘度控制系统的控制方法，采用振荡式粘度仪检测的聚酯管道内熔体的粘度信号和压力检测仪检测的压力信号作为检测信号，利用聚酯管道内压力与粘度的关系，对振荡式粘度仪检测的粘度信号进行修正，并作为控制信号对系统进行控制，以此可以彻底避免聚酯管道内压力对检测粘度造成的影响，为了更精确地消除压力对测量的影响，所述的修正可以是通过公式进行修正，其中：V是修正后的粘度值，V检测粘度是聚酯管道8现场检测的粘度值，P是聚酯管道8现场检测的压力值，P₀为初始基准压力值，可以由压力检测仪在初始状态下测得或手动设定，K为修正常数。使用这一公式可以很好的消除压力对测量的影响，而且通过修正常数K可以起到更好的修正效果，通过一个合理的K值可以将“管道流量、温度、PH值的综合效果”包含在“聚酯管道内压力和检测粘度间的关系公式”内，即通过一个合理的K值，可以将管道内的流量、温度、PH值情况忽略，而将检测粘度主要通过压力来修正，不仅方法更加简单，而且修正效果非常好。为了使所得的修正数据最为精确，经过数千次的实验，所述的K值可以为0.3749884，为了编程方便，所述的K优选为0.375。

本发明所得到的聚酯熔体粘度控制系统及其控制方法，结构简单，使用方便，效果良好。有效地消除聚酯管道内压力波动对粘度计测量的影响，特别是在熔体过滤器切换周期内的熔体压力增长时消除了压力波动对粘度的影响，使得振荡式粘度仪在各种压力，各种工况下都能准确地反应出聚酯管道内的粘度值，大大地提高了聚酯生产装置的粘度控制水平，有利于聚酯装置的长期稳定运行和聚酯产品质量的提升。为了摸索出聚酯管道内压力与粘度的具体关系并以此作为修正的依据，我公司专门成立科研小组并购买了实验设备，在实验室内通过人工加压，人工检测粘度的方法，经过上千次的实验，初步摸索出压力与粘度的关系，进而我公司科研人员将实验场所设到生产现场，通过在聚酯管道设置10处测试点，每个测试点上设压力、温度、流量、PH值测量装置和取样头，每个班次每小时对这10处测试点进行检测、化验，经过了一年时间，我们得到了一个庞大的数据库，我公司科研人员对此数据库的大量数据进行对比、筛选、观察，并结合先前的实验数据，终于将聚酯管道内压力和粘度总结成一个公式：为了使上述的公式能够在不同的工况下，即不同的温度、流量、PH值的情况下，准确地修正粘度检测量，我公司科研人员花了大量的时间试验，换了数千个K值，终于得出了一个最为合理的K值0.375，使得修正后精确度高达99.9％，为企业产品质量控制提供结实的保障。

附图说明

图1是本发明实施例1的结构示意图；

图2是本发明实施例1的控制方法的流程图；

图3是本发明实施例2的结构示意图；

图4是本发明实施例3的结构示意图。

图中：振荡式粘度仪1、信号输入单元2、控制单元3、信号输出单元4、执行器5、压力检测仪6、粘度修正单元7、聚酯管道8。

具体实施方式

下面通过实施例结合附图对本发明作进一步的描述。

实施例1

如图1所示，本发明所描述的聚酯熔体粘度控制系统，它主要包括振荡式粘度仪1、信号输入单元2、控制单元3、信号输出单元4和执行器5，执行器5设置在聚酯管道8上，振荡式粘度仪1与信号输入单元2信号连接，信号输出单元4和执行器5信号连接，所述的聚酯管道8上设有压力检测仪6，压力检测仪6和振荡式粘度仪1通过信号连接连接有粘度修正单元7，所述的粘度修正单元7是一个西门子S7300的PLC，PLC的内存里存有用梯形图编写的算法程序，该算法程序用于实现函数所述的信号输入单元2是西门子模拟量输入单元SM331，控制单元3是PID调节仪，信号输出单元4是模拟量输出单元，执行器5是调节阀。

如图2所示，上述的聚酯熔体粘度控制系统的控制方法，采用振荡式粘度仪1检测的聚酯管道8内熔体的粘度信号和压力检测仪6检测的压力信号作为检测信号，利用聚酯管道8内压力与粘度的关系，对振荡式粘度仪1检测的粘度信号进行修正，并作为控制信号对系统进行控制。所述的修正是通过公式进行修正，其中：V是修正后的粘度值，V检测粘度是聚酯管道8现场检测的粘度值，P是聚酯管道8现场检测的压力值，P₀为初始基准压力值，K为修正常数。所述的K为0.375，P₀手动设定为1bar。P由压力检测仪6检测，V_检测粘度由振荡式粘度仪1检测。[程序段是普通计算机技术人员都能实现的常规技术，在此不作详细说明。]

在生产过程中，聚酯管道8上的振荡式粘度仪1和压力检测仪6分别在现场采集粘度信号V_检测粘度和压力信号P并输入西门子模拟量输入单元SM331，经SM331模数转换后输入粘度修正单元7西门子S7300的PLC，PLC按照其内存里存有的用于实现功能的程序运行，对V_检测粘度进行修正，将由于压力对粘度产生的误差补偿到V_检测粘度，从而得到一个修正后的粘度值V，再将V作为精确的粘度测量值传输到PID控制器，PID控制器根据PID运算，通过模拟量输出单元对安装在聚酯管道8上的调节阀进行控制，从而进成一个PID闭环控制系统。2008年10月10日，我公司生产报告记录如下：V_检测粘度＝0.8帕·秒、P₀＝1bar、p＝1.1bar、K＝0.375，V通过公式修正后为：

实施例2

如图3所示，本发明所描述的聚酯熔体粘度控制系统，它主要包括振荡式粘度仪1、信号输入单元2、控制单元3、信号输出单元4和执行器5，所述的信号输入单元2是西门子模拟量输入单元SM331，控制单元3是西门子S7300PLC，信号输出单元4是西门子模拟量输出单元SM332，执行器5是调节阀，振荡式粘度仪1和调节阀设置在聚酯管道8上，振荡式粘度仪1通过SM331与PLC电连接，现场检测的模拟信号通过SM331模数转换后输入PLC，PLC通过SM332和调节阀电连接，所述的聚酯管道8上设有压力检测仪6，压力检测仪6和振荡式粘度仪1通过信号连接连接有粘度修正单元7，粘度修正单元7是以“软单元”的形式编辑在PLC程序段中，并直接设在SM331之后，即首先对SM331的传输过来的信号进行修正，在“粘度修正单元7”后的程序段后设有PID程序段。

在生产过程中，聚酯管道8上的振荡式粘度仪1和压力检测仪6分别在现场采集粘度信号V检测粘度和压力信号P并输入西门子模拟量输入单元SM331，经SM331模数转换后输入粘度修正单元7西门子S7300的PLC，PLC按照其内存里存有的用于实现功能的程序运行(其中K值0.3749884通过西门子PLC编程软件STEP7直接写在PLC内存里，P₀由压力检测仪6在初始状态时检测所得，P由压力检测仪6在生产过程中检测所得)，将V检测粘度进行修正，将由于压力对粘度产生的误差补偿到V检测粘度，从而得到一个修正后的粘度值V，用这个V值进行余下的PID运算，并将PID运算好的结果通过模拟量输出单元输出，对安装在聚酯管道8上的调节阀进行控制，从而进成一个PID闭环控制系统。

实施例3

如图4所示，本发明所描述的聚酯熔体粘度控制系统，是将实施例2的信号输入单元2、控制单元3、信号输出单元4集成在一个DCS系统里，粘度修正单元7公式直接放在DCS控制器中，其中K值0.375通过固化在程序中，P₀由压力检测仪6在初始状态时检测得到，P由压力检测仪6在生产过程中检测得到，V_检测粘度由振荡式粘度仪1测得。

在DCS控制器的粘度控制程序中加入粘度修正单元7公式振荡式粘度仪1将聚酯粘度检测信号送给DCS计算机控制系统，DCS计算机控制系统将粘度检测信号和压力信号先进行滤波等处理，再由粘度修正单元7程序进行修正，消除压力对粘度的影响，再将消除压力影响的粘度值送给PID控制程序，控制调节阀的开度，从而调节聚酯粘度。