一种在线监测染料浓度并自动控制循环泵流量的方法与流程

1.本发明涉及超临界co2无水染色领域，尤其涉及超临界co2无水染色领域的循环泵控制。


背景技术：

2.常规水染，染料是扩散在水里随着温度升高而逐渐上染完成吸附、扩散的过程。无水染色是把固体染料放在染色釜，二氧化碳溶解染料后由泵的扬程传输到纤维完成染色。超临界co2无水染色技术是一种新型绿色染色技术，染色过程不用水、无污水排放，具有显著的生态效益。
3.现在普遍应用的超临界co2无水染色工艺为将染料置于染料釜、待染物置于染色釜后，开启加压泵，达到工艺条件后，开启循环泵，开始染色。染色过程中，循环泵按照预先设定好的功率参数运行。按照传统方式，循环泵频率和流量根据不同的染色工艺条件预设，在染色初期和染料溶解浓度达到平衡后，循环泵频率不再发生改变。
4.然而，染料在系统中的溶解量随时间和流量而不断变化，循环泵的固定频率并不能很好的匹配染料浓度的动态变化，频率过高会造成能源浪费，且会加速循环泵的磨损，导致循环泵寿命降低；频率过低会增加染色时间，甚至影响染色质量。


技术实现要素：

5.为解决现有技术存在的上述问题，本发明提供一种在线监测染料浓度并自动控制循环泵流量的方法，包括超临界co2无水染色系统和染料浓度在线监测系统，超临界co2无水染色系统包括循环泵、阀门、染料釜、染色釜、管路，染料浓度在线监测系统包括染料浓度检测仪单元、计算机自动分析控制单元、循环泵流量控制单元；其中，染料浓度在线监测系统的循环泵流量控制单元与超临界co2无水染色系统中的循环泵相连，染料浓度检测仪单元与超临界co2无水染色系统中的染色釜入口相连；其中，该方法包括以下步骤：
6.s1开启增压泵，在一定温度下把二氧化碳增压到预定量；持续加热，使二氧化碳温度升到120度至130度，压强升到25-30兆帕，达到工艺条件所需的压力、温度；在达到工艺条件所需的压力、温度之前，计算机自动分析控制单元根据预设规则，自动调节循环泵以较小功率运行；在达到工艺条件所需的压力、温度后，计算机自动分析控制单元调整开启循环泵至最大功率和流量，用于最快溶解染料；
7.s2利用超临界co2染色循环系统中的检测仪，实时检测系统中染料的浓度；
8.s3染料浓度检测仪单元采集检测的染料浓度数据，并传输到计算机自动分析控制单元，计算机自动分析控制单元将接收的染料浓度数据与其预先存储的工艺进行对比计算，生成相应的循环泵控制指令并发送给循环泵流量控制单元，循环泵流量控制单元根据接收的循环泵控制指令进行循环泵频率的自动调节。
9.作为一个实施例，染料浓度检测仪单元包括在超临界co2无水染色系统内设检测仪探头，通过检测仪探头采集数据，利用传感线将数据传输到染料浓度检测仪单元。
10.作为一个实施例，染料浓度检测仪单元通过以下方式实现：在染色釜外壁或入口管道处采用高压透明蓝宝石玻璃，通过红外光谱原位在线检测仪或者高压原位红外检测仪检测染料浓度并利用染料浓度检测仪单元收集检测的染料浓度数据。
11.作为一个实施例，当采集的染料浓度数据降低并不再增加时，计算机自动分析控制单元自动调整降低循环泵功率。
12.作为一个实施例，计算机自动分析控制单元还可以根据不同温度压力下的二氧化碳比重来进行循环泵流量的自动调节。
13.本发明通过实时在线监测超临界co2系统中染料浓度，并根据监测的染料浓度自动控制循环泵流量，相比于现有技术中循环泵采用固定工作频率的方式，本发明在提高染色质量的同时，有效降低了循环泵的设备损耗和能量损耗。
附图说明
14.为了更清楚地说明发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
15.附图1本发明的系统结构示意图
具体实施方式
16.为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
17.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
18.本发明提供一种在线监测染料浓度并自动控制循环泵流量的方法，包括超临界co2无水染色系统和染料浓度在线监测系统，所述超临界co2无水染色系统包括循环泵、阀门、染料釜、染色釜、管路，所述染料浓度在线监测系统包括染料浓度检测仪单元、计算机自动分析控制单元、循环泵流量控制单元，其中，所述染料浓度在线监测系统的循环泵流量控制单元与超临界co2无水染色系统中的循环泵相连，染料浓度检测仪与超临界co2无水染色系统中的染色釜入口相连。
19.其中，所述的染料浓度检测仪与超临界co2无水染色系统连接方式可以有多种，一种实施方式是在超临界co2无水染色系统内设检测仪探头，采集数据，通过传感线将数据传输到检测仪；另一种实施方式是染色釜外壁或入口管道处采用高压透明蓝宝石玻璃，通过红外光谱原位在线检测仪或者高压原位红外检测仪检测系统内染料浓度。
20.检测的染料浓度数据传输到计算机自动分析控制单元，与预先存储的工艺进行对比，在染料达到所要求工艺的染料浓度后，通过计算机自动分析控制单元控制循环泵流量控制单元进行循环泵频率的自动调节。相比于现有技术采用循环泵采用固定频率的方式，本发明在提高染色质量的同时，有效降低了循环泵损耗和能量损耗。
21.本发明提供的在线监测染料浓度并自动控制循环泵流量的方法，包括以下步骤：
22.s1开启增压泵，在一定温度下把二氧化碳增压到预定量；持续加热，使二氧化碳温度升到120度至130度，压强升到25-30兆帕，达到工艺条件所需的压力、温度；在达到工艺条件所需的压力、温度之前，计算机自动分析控制单元根据预设规则，自动调节循环泵以较小功率运行；在达到工艺条件所需的压力、温度后，计算机自动分析控制单元调整开启循环泵至最大功率和流量，用于最快溶解染料。
23.s2利用超临界co2染色循环系统中的检测仪，实时检测系统中染料的浓度。
24.其中，优选的选择在染色釜入口处设置染料浓度检测仪，或者，在染色釜外壁或入口管道处采用高压透明蓝宝石玻璃，优选用红外光谱原位在线检测仪或者高压原位红外检测仪。
25.s3染料浓度检测仪单元采集检测的染料浓度数据，并传输到计算机自动分析控制单元，计算机自动分析控制单元将接收的染料浓度数据与其预先存储的工艺进行对比计算，生成相应的循环泵控制指令并发送给循环泵流量控制单元，循环泵流量控制单元根据接收的循环泵控制指令进行循环泵频率的自动调节。
26.具体的，染料上染结束后，染料浓度会相应的降低且不再增加，当采集的染料浓度数据降低并不再增加时，计算机自动分析控制单元自动降低循环泵功率，节省功率的同时可减少对设备的磨损。
27.作为另一个实施例，计算机自动分析控制单元还可以根据不同温度压力下的二氧化碳比重来进行循环泵流量的自动调节。
28.为更加清楚的说明本发明的技术方案，本发明给出如下实验数据：
29.本实施例采用的聚酯纤维75d/48f购自福建百宏集团公司，染料是分散滤饼79蓝，纯度为99％，分子量625.38，熔点149-151℃。
30.在实施本发明提供的在线监测染料浓度并自动控制循环泵流量的方法时，先将聚酯纤维纱线300克用丝丝母设备缠绕在纱管上，并装入超临界设备染色釜中，上面放上压盘，并用自锁丝压紧。取滤饼79蓝2％(o.w.f)装入染料釜中，关紧釜盖及排气阀。打开储气罐，向系统充入二氧化碳，当系统内二氧化碳与储罐压强平衡时，开启增压泵增压，当压力达到8mpa时，开启加热器使系统升温到40℃达到超临界状态。此时继续增压到12兆帕开启屏蔽泵并设置频率45hz，使热量均匀传递于系统中，持续升温到120度，随着温度升高，压力达到25兆帕，流量1350，红外检测仪检测系统染料浓度为0.04mr，此工艺条件下染料溶解度最高，随着循屏蔽泵大赫兹45hz运行，染料不断溶解并上染纤维，红外检测仪不断将检测染料浓度数据传递到计算机中，计算机通过预先设置染料浓度参数来控制屏蔽泵频率，运转30分钟后，红外检测仪检测到染料浓度0.01mr，达到计算机预先设置染料浓度参数，此时计算机传递信号给循环泵，屏蔽泵自动降频率到35hz，再运行30分后完成染色。此时关闭屏蔽泵，溶解有染料的超临界二氧化碳流体在分离釜进行分离，实现染料和气态二氧化碳的充分分离。气态二氧化碳由循环制冷系统回收进入气体储罐，以备下次使用。
31.经上述实验结果证明，检测染料浓度可以有效降低泵功率，染色时可节省22％电耗，并降低轴承磨损，提高屏蔽泵使用寿命。经检测纱线内外层达到产品要求，摩擦牢度4级，水洗牢度5级，耐日晒牢度5级。
32.本发明通过实时在线监测超临界co2系统中染料浓度，并根据监测的染料浓度自
动控制循环泵流量，相比于现有技术中循环泵采用固定工作频率的方式，本发明在提高染色质量的同时，有效降低了循环泵的设备损耗和能量损耗。
33.为了说明的目的，前述描述使用具体命名以提供对所述实施方案的透彻理解。然而，对于本领域的技术人员而言将显而易见的是，不需要具体细节即可实践所述实施方案。因此，出于例示和描述的目的，呈现了对本文所述的具体实施方案的前述描述。这些描述并非旨在是穷举性的或将实施方案限制到所公开的精确形式。对于本领域的普通技术人员而言将显而易见的是，鉴于上面的教导内容，许多修改和变型是可行的。另外，当在本文中用于指部件的位置时，上文和下文的术语或它们的同义词不一定指相对于外部参照的绝对位置，而是指部件的参考附图的相对位置。
34.此外，前述附图和描述包括许多概念和特征，其可以多种方式组合以实现多种有益效果和优点。因此，可组合来自各种不同附图的特征，部件，元件和/或概念，以产生未必在本说明书中示出或描述的实施方案或实施方式。此外，在任何特定实施方案和/或实施方式中，不一定需要具体附图或说明中所示的所有特征，部件，元件和/或概念。应当理解，此类实施方案和/或实施方式落入本说明书的范围。