專利名稱：聚酯熔體粘度控制系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種化纖設(shè)備及其控制方法，尤其是一種聚酯熔體粘度控制系統(tǒng)及其控制方法。
背景技術(shù)：
目前化纖行業(yè)聚酯生產(chǎn)中最重要的質(zhì)量控制參數(shù)就是粘度，粘度控制的好
壞很大程度上決定了產(chǎn)品質(zhì)量的好壞，這對聚酯粘度檢測提出了很高的要求。
而振蕩式粘度儀測量時僅通過探頭和熔體接觸，振幅極小，不會影響熔體質(zhì)量
且不易損壞，所以大多在線粘度的測量都是采用振蕩式粘度儀作為檢測工具。
但這種振蕩式粘度儀非常容易受熔體壓力的影響，壓力的變化容易使測量值與
實(shí)際值產(chǎn)生偏差，特別是熔體過濾器切換周期內(nèi)的熔體壓力增長會使粘度計的
檢測更為不準(zhǔn)，不僅給生產(chǎn)過程控制帶來極大的不便，而且嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量，
有時甚至因此而使產(chǎn)品達(dá)不到工藝要求，造成了極大的浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上述技術(shù)不足而提供的一種可消除聚酯管道內(nèi)壓力波動對粘度計測量影響的聚酯熔體粘度控制系統(tǒng)及其控制方法。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所設(shè)計的聚酯熔體粘度控制系統(tǒng)，它主要包括振蕩式粘度儀、信號輸入單元、控制單元、信號輸出單元和執(zhí)行器，執(zhí)行器設(shè)置在聚酯管道上，振蕩式粘度儀與信號輸入單元信號連接，信號輸出單元和執(zhí)行器信號連接，所述的聚酯管道上設(shè)有壓力檢測儀，壓力檢測儀和振蕩式粘度儀通過信號連接連接有粘度修正單元，粘度修正單元的功能是根據(jù)多年來研究歸納出來的聚酯管道熔體壓力與粘度的關(guān)系，對現(xiàn)場檢測的粘度信號進(jìn)行修正，來消除聚酯管道內(nèi)壓力波動對粘度計測量的影響。粘度修正單元可以是單片機(jī)、
數(shù)字信號處理器DSP、可編程控制器PLC、工控機(jī)等，或是表達(dá)修正關(guān)系的"加 路"、"乘法電路"等的集成電路，粘度修正單元還可以集成在控制單元上，或是通過編程將粘度修正單元以"軟單元"的形式編輯在控制程序中，對信號輸入單元傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行修正，粘度修正單元又可以是集成在信號輸入單元上。尸。
K = (1 + AT x ^^^)卩檢測粘度
所述的粘度修正單元的內(nèi)部可以設(shè)有存儲著實(shí)現(xiàn) p。 算法程
序的存儲器。所述的信號輸入單元可以是模擬量輸入單元，模擬量輸入單元可具有信號處理功能，不僅可以完成信兮的模數(shù)轉(zhuǎn)換，還可以對信號作相應(yīng)的處
理，如定時采集、篩選、限幅，濾濾等，所述的控制單元可以是PID調(diào)節(jié)儀，所述的信號輸出單元可以是模擬量輸出單元，所述的執(zhí)行器可以是調(diào)節(jié)閥。
本發(fā)明所設(shè)計的適用于上述聚酯熔體粘度控制系統(tǒng)的控制方法，采用振蕩式粘度儀檢測的聚酯管道內(nèi)熔體的粘度信號和壓力柃測儀檢測的壓力信號作為檢測信號，利用聚酯管道內(nèi)壓力與粘度的關(guān)系，對振蕩式粘度儀檢測的粘度信號進(jìn)行修正，并作為控制信號對系統(tǒng)進(jìn)行控制，以此可以徹底避免聚酯管道內(nèi)壓力對檢測粘度造成的影響，為了更精確地消除壓力對測量的影響，所述的修
K二(l +《x^^)r檢測粘度正可以是通過公式 P。 進(jìn)行修正，其中V是修正后的粘度值，
V ，tt^是聚酯管道8現(xiàn)場檢測的粘度值，P是聚酯管道8現(xiàn)場檢測的壓力值，Po為初始基準(zhǔn)壓力值，可以由壓力檢測儀在初始狀態(tài)下測得或手動設(shè)定，K為修正常數(shù)。使用這一公式可以很好的消除壓力對測量的影響，而且通過修正常數(shù)K可以起到更好的修正效果，通過一個合理的K值可以將"管道流量、溫度、PH值的綜合效果"包含在"聚酯管道內(nèi)壓力和檢測粘度間的關(guān)系公式"內(nèi)，即通過一個合理的K值，可以將管道內(nèi)的流量、溫度、PH值情況忽略，而將檢測粘度主要通過壓力來修正，不僅方法更加簡單，而且修正效果非常好。為了使所得的修正數(shù)據(jù)最為精確，經(jīng)過數(shù)千次的實(shí)驗(yàn)，所述的K值可以為0.3749884，為了編程方便，所述的K優(yōu)選為0.375。
本發(fā)明所得到的聚酯熔體粘度控制系統(tǒng)及其控制方法，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，效果良好。有效地消除聚酯管道內(nèi)壓力波動對粘度計測量的影響，特別是在熔體過濾器切換周期內(nèi)的熔體壓力增長時消除了壓力波動對粘度的影響，使得振蕩式粘度儀在各種壓力，各種工況下都能準(zhǔn)確地反應(yīng)出聚酯管道內(nèi)的粘度值，大大地提高了聚酯生產(chǎn)裝置的粘度控制水平，有利于聚酯裝置的長期穩(wěn)定
運(yùn)行和聚酯產(chǎn)品質(zhì)量的提升。為了摸索出聚酯管道內(nèi)壓力與粘度的具體關(guān)系并
以此作為修正的依據(jù)，我公司專門成立科研小組并購買了實(shí)驗(yàn)設(shè)備，在實(shí)驗(yàn)室
內(nèi)通過人工加壓，人工檢測粘度的方法，經(jīng)過上千次的實(shí)驗(yàn)，初步摸索出壓力
與粘度的關(guān)系，進(jìn)而我公司科研人員將實(shí)驗(yàn)場所設(shè)到生產(chǎn)現(xiàn)場，通過在聚酯管
道設(shè)置10處測試點(diǎn)，每個測試點(diǎn)上設(shè)壓力、溫度、流量、PH值測量裝置和取
樣頭，每個班次每小時對這10處測試點(diǎn)進(jìn)行檢測、化驗(yàn)，經(jīng)過了一年時間，我
們得到了一個龐大的數(shù)據(jù)庫，我公司科研人員對此數(shù)據(jù)庫的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行對比、
篩選、觀察，并結(jié)合先前的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，終于將聚酯管道內(nèi)壓力和粘度總結(jié)成一
r-(l +《x^^)^檢測粘度個公式 P。 ，為了使上述的公式能夠在不同的工況下，即不
同的溫度、流量、PH值的情況下，準(zhǔn)確地修正粘度檢測量，我公司科研人員花了大量的時間試驗(yàn)，換了數(shù)千個K值，終于得出了一個最為合理的K值0.375，使得修正后精確度高達(dá)99.9%，為企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量控制提供結(jié)實(shí)的保障。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明實(shí)施例1的控制方法的流程圖3是本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖4是本發(fā)明實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中振蕩式粘度儀l、信號輸入單元2、控制單元3、信號輸出單元4、執(zhí)行器5、壓力檢測儀6、粘度修正單元7、聚酯管道8。
具體實(shí)施例方式
下面通過實(shí)施例結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。實(shí)施例1
如圖i所示，本發(fā)明所描述的聚酯熔體粘度控制系統(tǒng)，它主要包括振蕩式粘度儀l、信號輸入單元2、控制單元3、信號輸出單元4和執(zhí)行器5，執(zhí)行器5設(shè)置在聚酯管道8上，振蕩式粘度儀1與信號輸入單元2信號連接，信號輸
出單元4和執(zhí)行器5信號連接，所述的聚酯管道8上設(shè)有壓力檢測儀6，壓力
檢測儀6和振蕩式粘度儀1通過信號連接連接有粘度修正單元7，所述的粘度
修正單元7是一個西門子S7 300的PLC, PLC的內(nèi)存里存有用梯形圖編寫的算
K二(l + Xx^^)y檢測粘度法程序，該算法程序用于實(shí)現(xiàn)函數(shù) & ''。所述的信號輸入單元
2是西門子模擬量輸入單元SM331，控制單元3是PID調(diào)節(jié)儀，信號輸出單元
4是模擬量輸出單元，執(zhí)行器5是調(diào)節(jié)閥。
如圖2所示，上述的聚酯熔體粘度控制系統(tǒng)的控制方法，采用振蕩式粘度
儀1檢測的聚酯管道8內(nèi)熔體的粘度信號和壓力檢測儀6檢測的壓力信號作為
檢測信號，利用聚酯管道8內(nèi)壓力與粘度的關(guān)系，對振蕩式粘度儀l檢測的粘
度信號進(jìn)行修正，并作為控制信號對系統(tǒng)進(jìn)行控制。所述的修正是通過公式
J/二(l+Kx^^)K檢測粘皮
P。' 進(jìn)行修正，其中V是修正后的粘度值，V檢測粘度是聚酯管
道8現(xiàn)場檢測的粘度值，P是聚酯管道8現(xiàn)場檢測的壓力值，Po為初始基準(zhǔn)壓力值，K為修正常數(shù)。所述的K為0.375， Po手動設(shè)定為lbar。 P由壓力檢測
儀6檢測，^測粘度由振蕩式粘度儀1檢測。[ 戶。"程序段是普通
計算機(jī)技術(shù)人員都能實(shí)現(xiàn)的常規(guī)技術(shù)，在此不作詳細(xì)說明。]
在生產(chǎn)過程中，聚酯管道8上的振蕩式粘度儀1和壓力檢測儀6分別在現(xiàn)
場采集粘度信號^ 和壓力信號P并輸入西門子模擬量輸入單元SM331，經(jīng)SM331模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸入粘度修正單元7西門子S7 300的PLC， PLC按照其內(nèi)存
h(l +夂X^^^)F檢測粘度 T,里存有的用于實(shí)現(xiàn) P。 功能的程序運(yùn)行，對^"^進(jìn)行修正，
將由于壓力對粘度產(chǎn)生的誤差補(bǔ)償?shù)絕 ，從而得到一個修正后的粘度值v，
再將V作為精確的粘度測量值傳輸?shù)絇ID控制器，PJD控制器根據(jù)PID運(yùn)算，通過模擬量輸出單元對安裝在聚酯管道8上的調(diào)節(jié)閥進(jìn)行控制，從而進(jìn)成一個PID閉環(huán)控制系統(tǒng)。2008年10月10日，我公司生產(chǎn)報告記錄如下V檢扁度=0.8<formula>formula see original document page 7</formula>翻粘度
帕-秒、Po=lbar、 p=l.lbar、 K-0.375, V通過公式 " 修正后
<formula>formula see original document page 7</formula>實(shí)施例2
如圖3所示，本發(fā)明所描述的聚酯熔體粘度控制系統(tǒng)，它主要包括振蕩式粘度儀l、信號輸入單元2、控制單元3、信號輸出單元4和執(zhí)行器5，所述的信號輸入單元2是西門子模擬量輸入單元SM331 ，控制單元3是西門子S7 300PLC，信號輸出單元4是西門子模擬量輸出單元SM332，執(zhí)行器5是調(diào)節(jié)閥，振蕩式粘度儀1和調(diào)節(jié)閥設(shè)置在聚酯管道8上，振蕩式粘度儀1通過SM331與PLC電連接，現(xiàn)場檢測的模擬信號通過SM331模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸入PLC， PLC通過SM332和調(diào)節(jié)閥電連接，所述的聚酯管道8上設(shè)有壓力檢測儀6，壓力檢測儀6和振蕩式粘度儀1通過信號連接連接有粘度修正單元7，粘度修正單元7是以"軟單元"的形式編輯在PLC程序段中，并直接設(shè)在SM331之后，即首先對SM331的傳輸過來的信號進(jìn)行修正，在"粘度修正單元7"后的程序段后設(shè)有PID程序段。
在生產(chǎn)過程中，聚酯管道8上的振蕩式粘度儀1和壓力檢測儀6分別在現(xiàn)
場采集粘度信號7 和壓力信號P并輸入西門子模擬量輸入單元SM331，經(jīng)SM331模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸入粘度修正單元7西門子S7 300的PLC, PLC按照其內(nèi)存
r:(l + ^X^^)K檢測粘度
里存有的用于實(shí)現(xiàn) P。 功能的程序運(yùn)行(其中K值0.3749884
通過西門子PLC編程軟件STEP7直接寫在PLC內(nèi)存里，Po由壓力檢測儀6在
初始狀態(tài)時檢測所得，P由壓力檢測儀6在生產(chǎn)過程中檢測所得)，將^ 進(jìn)
行修正，將由于壓力對粘度產(chǎn)生的誤差補(bǔ)償?shù)? ,，從而得到一個修正后的粘度值V，用這個V值進(jìn)行余下的PID運(yùn)算，并將PID運(yùn)算好的結(jié)果通過模擬量
輸出單元輸出，對安裝在聚酯管道8上的調(diào)節(jié)閥進(jìn)行控制，從而進(jìn)成一個PID
閉環(huán)控制系統(tǒng)。
實(shí)施例3如圖4所示，本發(fā)明所描述的聚酯熔體粘度控制系統(tǒng)，是將實(shí)施例2的〈〗
r國、,
號輸入單元2、控制單元3、信號輸出單元4集成在一個DCS系統(tǒng)里，粘度修
「 = (1 +《><^^)4畫度 正單元7公式 p。 直接放在DCS控制器中，其中K值0.375
通過固化在程序中，Po由壓力檢測儀6在初始狀態(tài)時檢測得到，P由壓力檢測
儀6在生產(chǎn)過程中檢測得到，由振蕩式粘度儀1測得。
在DCS控制器的粘度控制程序中加入粘度修正單元7公式
K = (1 +《x^ )r檢測粘度
P。 ，振蕩式粘度儀1將聚酯粘度檢測信號送給DCS計算機(jī)
控制系統(tǒng)，DCS計算機(jī)控制系統(tǒng)將粘度檢測信號和壓力信號先進(jìn)行濾波等處理， 再由粘度修正單元7程序進(jìn)行修正，消除壓力對粘度的影響，再將消除壓力影 響的粘度值送給PID控制程序，控制調(diào)節(jié)閥的開度，從而調(diào)節(jié)聚酯粘度。
權(quán)利要求
1、一種聚酯熔體粘度控制系統(tǒng)，它主要包括振蕩式粘度儀(1)、信號輸入單元(2)、控制單元(3)、信號輸出單元(4)和執(zhí)行器(5)，執(zhí)行器(5)設(shè)置在聚酯管道(8)上，振蕩式粘度儀(1)與信號輸入單元(2)信號連接，信號輸出單元(4)和執(zhí)行器(5)信號連接，其特征是所述的聚酯管道(8)上設(shè)有壓力檢測儀(6)，壓力檢測儀(6)和振蕩式粘度儀(1)通過信號連接連接有粘度修正單元(7)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚酯熔體粘度控制系統(tǒng)，其特征是所述的粘度修正<formula>formula see original document page 2</formula>單元(7)內(nèi)部設(shè)有存儲著實(shí)現(xiàn) P。 算法程序的存儲器。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的粘度控制系統(tǒng)，其特征是所述的信號輸入單元(2)是模擬量輸入單元，所述的控制單元(3)是PID調(diào)節(jié)儀，所述的信號輸出單元(4)是模擬量輸出單元，所述的執(zhí)行器(5)是調(diào)節(jié)閥。
4、 一種適用于如權(quán)利要求1所述的聚酯熔體粘度控制系統(tǒng)的控制方法，其特征是采用振蕩式粘度儀(1)檢測的聚酯管道(8)內(nèi)熔體的粘度信號和壓力檢測儀(6)檢測的壓力信號作為檢測信號，利用聚酯管道內(nèi)壓力與粘度的關(guān)系，對振蕩式粘度儀(1)檢測的粘度信號進(jìn)行修正，并作為控制信號對系統(tǒng)進(jìn)行控制。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的聚酯熔體粘度控制系統(tǒng)的控制方法，其特征是所述的修正是通過公式 P。' 進(jìn)行修正，其中V是修正后的粘度值，V翻腿是聚酯管道(8)現(xiàn)場檢測的粘度值，P是聚酯管道(8)現(xiàn)場檢測的壓力值，P。為初始基準(zhǔn)壓力值，K為修正常數(shù)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的聚酯熔體粘度控制系統(tǒng)的控制方法，其特征是所述的K是O. 375。
全文摘要
本發(fā)明所設(shè)計的聚酯熔體粘度控制系統(tǒng)，它主要包括振蕩式粘度儀、信號輸入單元、控制單元、信號輸出單元和執(zhí)行器，執(zhí)行器設(shè)置在聚酯管道上，振蕩式粘度儀與信號輸入單元信號連接，信號輸出單元和執(zhí)行器信號連接，聚酯管道上設(shè)有壓力檢測儀，壓力檢測儀和振蕩式粘度儀通過信號連接連接有粘度修正單元。本發(fā)明所設(shè)計的上述控制系統(tǒng)的控制方法，采用振蕩式粘度儀檢測的聚酯管道內(nèi)熔體的粘度信號和壓力檢測儀檢測的壓力信號作為檢測信號，利用聚酯管道內(nèi)壓力與粘度的關(guān)系，對振蕩式粘度儀檢測的粘度信號進(jìn)行修正，并作為控制信號對系統(tǒng)進(jìn)行控制，所述修正通過公式V＝(1+K×((P-P₀)/P₀))V_檢測粘度進(jìn)行修正。本發(fā)明有效地消除聚酯管道內(nèi)壓力波動對粘度計測量的影響。
文檔編號C08G63/00GK101510102SQ200910096640
公開日2009年8月19日 申請日期2009年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月12日
發(fā)明者梁松華, 陸斗平 申請人:桐鄉(xiāng)中欣化纖有限公司