树脂粘度控制系统及检测方法与流程

本发明实施例涉及树脂生产技术领域，具体而言，涉及一种树脂粘度控制系统及检测方法。

背景技术

目前，化纤行业树脂生产中最重要的质量控制参数是粘度，粘度控制的好坏很大程度上决定了产品质量的优劣，这对树脂粘度的在线检测提出了很高的要求。现有的对树脂粘度进行在线检测的技术和方法大多不准确，偏差较大。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种树脂粘度控制系统及检测方法，能够提高对树脂粘度在线检测的准确度，降低偏差。

为实现上述目的，本发明实施例提供了一种树脂粘度控制系统，包括：工控机、变频器、电机、粘度计齿轮泵体、毛细管、压力变送器、温度变送器和熔体输送管道组件；

所述变频器与所述电机电性连接，所述电机与所述粘度计齿轮泵体固定连接；

所述毛细管的一端与所述粘度计齿轮泵体固定连接，所述毛细管与所述粘度计齿轮泵体连通；

所述毛细管的另一端嵌设于所述熔体输送管道组件，所述毛细管还与所述熔体输送管道组件连通；

所述粘度计齿轮泵体与所述熔体输送管道组件连通；

所述压力变送器和所述温度变送器设置于所述粘度计齿轮泵体；

所述工控机分别与所述压力变送器和所述温度变送器通信连接；所述工控机用于实时获得所述压力变送器采集的所述粘度计齿轮泵体的压力信号以及所述温度变送器采集的所述粘度计齿轮泵体的温度信号，根据所述压力信号和所述温度信号计算出样品的粘度值；

所述工控机还与所述变频器通信连接，所述工控机还用于向所述变频器发送转速调整指令，所述变频器根据所述转速调整指令调整所述电机转速，进而使所述电机控制所述粘度计齿轮泵体的运行。

可选地，所述工控机设置有多个粘度范围选择开关，各所述粘度范围选择开关与所述变频器通信连接。

可选地，多个粘度范围选择开关包括第一粘度范围选择开关、第二粘度范围选择开关和第三粘度范围选择开关；

所述第一粘度范围选择开关、所述第二粘度范围选择开关和所述第三粘度范围选择开关均嵌设于所述工控机的面板；

所述第一粘度范围选择开关、所述第二粘度范围选择开关和所述第三粘度范围选择开关均与所述变频器通信连接。

可选地，所述工控机还包括计算装置；

所述计算装置与所述压力变送器和所述温度变送器通信连接，所述计算装置用于实时获得所述压力变送器采集的所述粘度计齿轮泵体的压力信号以及所述温度变送器采集的所述粘度计齿轮泵体的温度信号，根据所述压力信号和所述温度信号计算出样品的粘度值。

可选地，所述面板还设置有粘度值显示屏；

所述粘度值显示屏与所述计算装置电性连接，所述粘度值显示屏用于将所述计算装置计算出的样品的粘度值进行显示。

可选地，所述粘度值显示屏包括动力粘度计算值显示屏和特性粘度计算值显示屏；

所述动力粘度计算值显示屏与所述计算装置电性连接；

所述特性粘度计算值显示屏与所述计算装置电性连接。

可选地，所述粘度计齿轮泵体包括入口、本体和回流腔；

所述入口、所述本体和所述回流腔互相连通；

所述毛细管的外径与所述入口的内径相适配，所述毛细管的一端嵌设于所述入口，并与所述入口固定连接，所述毛细管的一端与所述入口连通；

所述回流腔与所述熔体输送管道组件连通；

所述压力变送器和所述温度变送器设置于所述本体，所述压力变送器用于采集所述粘度计齿轮泵体的压力信号，所述温度变送器用于采集所述粘度计齿轮泵体的温度信号。

可选地，熔体输送管道组件包括熔体出料泵、管道本体和熔体过滤器；

所述熔体出料泵与所述管道本体的一端连通，所述熔体过滤器与所述管道本体的另一端连通；

所述毛细管的另一端嵌设于所述管道本体并与所述管道本体连通；

所述回流腔与所述管道本体连通。

可选地，所述毛细管的另一端焊接于所述管道本体并与所述管道本体连通。

本发明实施例还提供了一种树脂粘度检测方法，应用于上述树脂粘度控制系统，所述方法包括：

所述变频器获得所述工控机发送的转速调整指令，根据所述转速调整指令调节所述电机的转速，进而使所述电机控制所述粘度计齿轮泵体运行；

所述粘度计齿轮泵体通过所述毛细管从所述熔体输送管道组件中吸取样品，所述压力变送器实时检测所述粘度计齿轮泵体的压力信号，所述温度变送器实时检测所述粘度计齿轮泵体所述样品的温度信号；所述压力变送器和所述温度变送器分别将所述压力信号和所述温度信号输入所述工控机；

所述工控机根据所述压力信号和所述温度信号计算出所述样品的粘度值并进行显示，所述粘度值包括动力粘度值和特性粘度值，

所述动力粘度值vr_d为：

其中，pr为压力信号；q为粘度计齿轮泵体转速计算流量；r为毛细管半径；

所述特性粘度值vr_i为：

其中，fac_b为粘度修正系数；fac_m为粘度偏差修正系数；a为第一计算系数，b为第二计算系数。

本发明实施例提供的树脂粘度控制系统及检测方法，变频器能够根据工控机发送的转速调整指令调整电机转速，进而使电机控制粘度计齿轮泵体抽取样品，压力变送器和温度变送器获取粘度计齿轮泵体的压力信号和温度信号，结合电机转速计算出样品的粘度值，通过获取压力信号和温度信号，能够有效降低检测过程中的干扰因素，提高对样品在线检测的准确度，降低偏差。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明实施例所提供的一种树脂粘度控制系统的结构示意图。

图2为本发明实施例所提供的一种树脂粘度控制系统的模块框图。

图3为本发明实施例所提供的一种电机转速控制的流程示意图。

图4为本发明实施例所提供的一种树脂粘度检测方法的流程示意图。

图标：100-树脂粘度控制系统；1-工控机；11-面板；121-第一粘度范围选择开关；122-第二粘度范围选择开关；123-第三粘度范围选择开关；13-计算装置；141-动力粘度计算值显示屏；142-特性粘度计算值显示屏；2-变频器；3-电机；4-粘度计齿轮泵体；41-入口；42-本体；43-回流腔；5-毛细管；6-压力变送器；7-温度变送器；8-熔体输送管道组件；81-熔体出料泵；82-管道本体；83-熔体过滤器。

具体实施方式

目前，化纤行业树脂生产中最重要的质量控制参数是粘度，粘度控制的好坏很大程度上决定了产品质量的优劣，这对树脂粘度的在线检测提出了很高的要求。

经调查发现，现有的对树脂粘度进行在线检测的技术和方法大多不准确，偏差较大，经仔细研究分析，传统的毛细管粘度计在线检测适合粘度范围相对较小的区间，当粘度变化较大或偏小时，受管道熔体(粘度计齿轮泵体)压力和温度变化的影响，测量结果便会出现偏差。

以上现有技术中的方案所存在的缺陷，均是发明人在经过实践并仔细研究后得出的结果，因此，上述问题的发现过程以及下文中本发明实施例针对上述问题所提出的解决方案，都应该是发明人在本发明过程中对本发明做出的贡献。

基于上述研究，本发明实施例提供了一种树脂粘度控制系统及检测方法，将管道熔体压力和温度变化考虑在内，能够提高对树脂粘度在线检测的准确度，降低偏差。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1示出了本发明实施例所提供的一种树脂粘度控制系统100的结构示意图，由图可见，该树脂粘度控制系统100包括工控机1、变频器2、电机3、粘度计齿轮泵体4、毛细管5、压力变送器6、温度变送器7和熔体输送管道组件8。

其中，变频器2与电机3电性连接，电机3与粘度计齿轮泵体4固定连接，变频器2用于控制电机3的转速，进而控制粘度计齿轮泵体4的工作状态。进一步地，毛细管5的一端与粘度计齿轮泵体4固定连接，毛线管5与粘度计齿轮泵体4连通，毛细管5的另一端嵌设于熔体输送管道组件8，毛细管5还与熔体输送管道组件8连通，可以理解，粘度计齿轮泵体4与熔体输送管道组件8连通。

例如，粘度计齿轮泵体4通过毛细管5抽取熔体输送管道组件8的样品，样品经粘度计齿轮泵体4回流到熔体输送管道组件8中。可以理解，样品在经过粘度计齿轮泵体4时，设置在粘度计齿轮泵体4上的压力变送器6和温度变送器7会实时采集粘度计齿轮泵体4的压力信号和温度信号。其中，压力信号和温度信号用于进行样品粘度值的计算。

可以理解，工控机1与压力变送器6和温度变送器7通信连接，工控机1用于实时获得压力变送器6采集的压力信号和温度变送器7采集端温度信号，根据压力信号和温度信号计算出样品的粘度值。

进一步地，工控机1还与变频器2通信连接，工控机1用于向变频器2发送转速调整指令，变频器2根据转速调整指令调整电机3的转速，进而使电机3控制粘度计齿轮泵体4的运行。

该树脂粘度控制系统100通过预先对变频器2进行调整，并通过粘度计齿轮泵体4和毛细管5抽取样品，压力变送器6和温度变送器7对粘度计齿轮泵体4进行检测，然后样品通过粘度计齿轮泵体4进行回流，工控机1根据获得的压力信号和温度信号计算出修正之后的粘度值，提高了在线检测的准确性，降低了偏差。

图2示出了本发明实施例所提供的一种树脂粘度控制系统的模块框图，由图可见，工控机1的面板11上设置有第一粘度范围选择开关121、第二粘度范围选择开关122和第三粘度范围选择开关123，其中第一粘度范围选择开关121、第二粘度范围选择开关122和第三粘度范围选择开关123均与变频器2通信连接。可以理解，第一粘度范围选择开关121、第二粘度范围选择开关122和第三粘度范围选择开关123分别对应“低”、“中”、“高”粘度范围，其中，低粘度范围取值为[0.7，0.9)，中粘度范围为[0.9，1.1)，高粘度范围为[1.1，1.3]。选择不同的粘度范围，变频器2获得的调速指令不同，例如，变频器可以根据不同的调速指令控制粘度计齿轮泵体在生产不同产品时所需的转速srk。

进一步地，请继续参阅图2，工控机1还包括计算装置13，计算装置13与压力变送器6和温度变送器7通信连接，计算装置13用于实时获得压力变送器6采集的压力信号和温度变送器7采集的温度信号。进一步地，面板11还设置有动力粘度计算值显示屏141和特性粘度计算值显示屏142，其中，动力粘度计算值显示屏141和特性粘度计算值显示屏142分别与计算装置13电性连接，动力粘度计算值显示屏141和特性粘度计算值显示屏142用于显示计算得到相应的粘度值。

请继续参阅图2，由图可见，粘度计齿轮泵体包括入口41、本体42和回流腔43，其中，入口41、本体42和回流腔43互相连通，毛细管5的外径与入口41的内径相适配，毛细管5的一端嵌设于入口41，并与入口41固定连接且连通。回流腔43与熔体输送管道组件连通。压力变送器6和温度变送器7设置于本体42。进一步地，熔体输送管道组件包括熔体出料泵81、管道本体82和熔体过滤器83。熔体出料泵81与管道本体82的一端连通，熔体过滤器83与管道本体82的另一端连通，毛细管5的另一端嵌设于管道本体82并与管道本体82连通，回流腔43与管道本体82连通。在本实施例中，毛细管5的另一端焊接于管道本体82。

可以理解，样品经熔体出料泵81流入管道本体82，粘度计齿轮泵体4通过毛细管5将样品进行吸取，样品经过毛细管5、入口41进入本体42，此时设置于本体42的压力变送器6和温度变送器7检测本体42的压力信号和温度信号并分别将这两个信号发送至计算装置13，样品经过本体42和回流腔43回流至管道本体82，并流过熔体过滤器83。

应当理解，粘度计齿轮泵体在对样品进行吸取之前，需要根据选择的粘度范围设置转速，其中，变频器2可以完成这一操作，请参阅图3，为本发明实施例所提供的一种电机转速控制的流程示意图。

步骤s31，判断选择的粘度范围。

步骤s32，若选择低粘度范围，将pid设定值设定为29.18。

步骤s33，若选择中粘度范围，将pid设定值设定为52.7671。

步骤s34，若选择高粘度范围，将pid设定值设定为27.1781。

步骤s35，计算出转速srk。

可以理解，不同的粘度范围对应不定的pid设定值，如此设置，能够预先将粘度计齿轮泵体的泵速进行调整，提高在线检测的准确度。

在此基础上，本发明实施例还提供了一种在线检测方法，应用于上述数字粘度控制系统100，该方法包括：

步骤s41，变频器获得工控机发送的转速调整指令，根据转速调整指令调节电机的转速，使电机控制粘度计齿轮泵体运行。

可以理解，当在工控机上选择不同的粘度范围开关时，对应的转速调整指令会发送至变频器。

步骤s42，粘度计齿轮泵体通过毛细管从熔体输送管道组件中吸取样品，压力变送器和温度变送器实时检测粘度计齿轮泵体的压力信号和温度信号，压力变送器和温度变送器分别将压力信号和温度信号输入工控机的计算装置。

步骤s43，计算装置根据压力信号和温度信号计算出样品的粘度值并通过动力粘度计算值显示屏和特性粘度计算值显示屏进行显示。

在本实施例中，动力粘度值vr_d为：

其中，

pr为压力信号，可通过压力变送器检测得到；

q为粘度计齿轮泵体转速计算流量，q＝λ×srk，λ为粘度计齿轮泵体泵量，srk为粘度计齿轮泵体转速；

r为毛细管半径。

进一步地，特性粘度值vr_i为：

其中，

fac_b为粘度修正系数，fac_m为粘度偏差修正系数，两者为经验数据；

a为第一计算系数，temp_comp为热力学温度补偿系数，temp_comp＝e^{7178/(t+273)-13.7}，t为温度信号，可通过温度变送器检测得到；

b为第二计算系数，b＝0.00075×shear_rate×5.7143×temp_comp，shear_rate为剪切速率，

综上，本发明实施例提供的树脂粘度控制系统及检测方法，通过选择匹配的粘度范围结合粘度计齿轮泵体的压力信号和温度信号进行粘度数值修正，提高了对样品树脂粘度的在线检测精度，解决了在线检测偏差过大的问题，可以为工艺人员提供准确实时的在线粘度值。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。