CN107649079A - 一种碳纤维生产聚合反应控制装置及方法 - Google Patents

一种碳纤维生产聚合反应控制装置及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107649079A
CN107649079A CN201710881425.1A CN201710881425A CN107649079A CN 107649079 A CN107649079 A CN 107649079A CN 201710881425 A CN201710881425 A CN 201710881425A CN 107649079 A CN107649079 A CN 107649079A
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature
control
reactor
aperture
module
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201710881425.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107649079B (zh
Inventor
王永生
陈志敏
奚广宏
刘运波
杨昆
于志刚
孙毅
周元铭
王启蒙
郑义城
赵志刚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kant Carbon Valley Technology Co Ltd
Sino Technology Co Ltd
Original Assignee
Kant Carbon Valley Technology Co Ltd
Sino Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kant Carbon Valley Technology Co Ltd, Sino Technology Co Ltd filed Critical Kant Carbon Valley Technology Co Ltd
Priority to CN201710881425.1A priority Critical patent/CN107649079B/zh
Publication of CN107649079A publication Critical patent/CN107649079A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107649079B publication Critical patent/CN107649079B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0006—Controlling or regulating processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0006—Controlling or regulating processes
    • B01J19/0013—Controlling the temperature of the process
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F9/00—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
    • D01F9/08—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments of inorganic material
    • D01F9/12—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof
    • D01F9/14—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments
    • D01F9/20—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from polyaddition, polycondensation or polymerisation products
    • D01F9/21—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from polyaddition, polycondensation or polymerisation products from macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D01F9/22—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from polyaddition, polycondensation or polymerisation products from macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds from polyacrylonitriles
    • D01F9/225—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from polyaddition, polycondensation or polymerisation products from macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds from polyacrylonitriles from stabilised polyacrylonitriles
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F9/00—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
    • D01F9/08—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments of inorganic material
    • D01F9/12—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof
    • D01F9/14—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments
    • D01F9/32—Apparatus therefor
    • D01F9/328—Apparatus therefor for manufacturing filaments from polyaddition, polycondensation, or polymerisation products
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D23/00—Control of temperature
    • G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means
    • G05D23/30—Automatic controllers with an auxiliary heating device affecting the sensing element, e.g. for anticipating change of temperature
    • G05D23/32—Automatic controllers with an auxiliary heating device affecting the sensing element, e.g. for anticipating change of temperature with provision for adjustment of the effect of the auxiliary heating device, e.g. a function of time
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051—Controlling the temperature
    • B01J2219/00054—Controlling or regulating the heat exchange system
    • B01J2219/00056—Controlling or regulating the heat exchange system involving measured parameters
    • B01J2219/00069—Flow rate measurement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051—Controlling the temperature
    • B01J2219/0015—Controlling the temperature by thermal insulation means
    • B01J2219/00155—Controlling the temperature by thermal insulation means using insulating materials or refractories
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00162—Controlling or regulating processes controlling the pressure

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Polymerisation Methods In General (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

本申请公开了一种碳纤维生产聚合反应控制装置和方法，其中装置包括DCS控制系统、由DCS控制系统控制动作的进料机构和温度调节机构；温度调节机构包括：温度三通调节阀V3、分别安装在两路循环水路上的温度调节阀V1和V2、分别安装在两路冷却水路上的温度调节阀V4和流量调节阀V5；V1、V2和V3所调节的水路混合后一方面直接进入到反应釜外的温度调节夹层，另一方面流入到V3的一个入口；V5所调节的水路流入到V3的另一个入口；经V3混合后水路流入反应釜外的温度调节夹层；DCS控制系统内设置有用于控制V2、V3和V4开度的混合调节模块；本申请对各个参数的控制连续稳定，保证了聚合液的均一性。

Description

一种碳纤维生产聚合反应控制装置及方法
技术领域
本公开一般涉及碳纤维生产领域，具体涉及碳纤维生产设备和方法，尤其涉及一种碳纤维生产聚合反应控制装置及方法。
背景技术
PAN基碳纤维具有高比强度、高比模量、耐高温、耐疲劳、抗蠕变、导电、隔热及热膨胀系数小等特征，是具有综合优异性能的新型碳材料，广泛应用于航空、航天、化工、建筑及体育用品等行业。
PAN基碳纤维生产过程包括:聚合、纺丝、氧化碳化等阶段。聚合是指采用丙烯睛(AN)、衣糠酸(IA)自由基溶液，以偶氮二异丁睛(AIBN)为引发剂，在二甲基亚飒(DMSO)中合成聚丙烯睛纺丝溶液。
聚合作为第一阶段，是整个碳纤维生产的基石，直接关系到最终产品的质量和产量。目前，碳纤维生产中的聚合反应控制通常采用手动或半手动控制方法，聚合液的均一性无法得到保证。主要问题在于手动或半手动控制无法保证聚合反应过程中的进料量、流量、温度、液位和压力控制连续稳定，影响聚合液各项指标的稳定性。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种控制精度高、聚合液各项指标的稳定的碳纤维生产聚合反应控制装置和方法。
第一方面本申请提供一种碳纤维生产聚合反应控制装置，该装置包括DCS控制系统、由DCS控制系统控制动作的进料机构和温度调节机构；所述温度调节机构包括：温度三通调节阀V3、分别安装在两路循环水路上的温度调节阀V1和V2、分别安装在两路冷却水路上的温度调节阀V4和流量调节阀V5；V1、V2和V3所调节的水路混合后一方面直接进入到反应釜外的温度调节夹层，另一方面流入到V3的一个入口；V5所调节的水路流入到V3的另一个入口；经V3混合后水路流入反应釜外的温度调节夹层；所述DCS控制系统内设置有用于控制V2、V3和V4开度的混合调节模块。
根据本申请一种实施例提供的技术方案，所述进料机构包括对应每种物料的物料管、控制每条物料管进料量的进料执行机构、安装在每条物料管上的两个流量计；所述DCS控制系统内对应每条物料管内设置有控制其进料执行机构进料量的进料PID控制模块；每条物料管的进料PID控制模块的输入信号为该条物料管上实时测量值大的流量计的信号。
根据本申请一种实施例提供的技术方案，所述DCS控制系统设置有偏差比模块，所述偏差比模块用于实时接收每条物料管上的流量计的偏差比；当任何一条物料管的偏差比大于设定值时，偏差比模块控制所述进料执行机构停止进料并报警。
根据本申请一种实施例提供的技术方案，所述DCS控制系统还设置有温度PID控制模块和模糊控制模块，所述温度PID控制模块配置用于在聚合反应的恒温阶段通过控制V1的开度保持反应釜内温度的稳定；所述模糊控制模块配置用于在聚合反应的恒压阶段通过控制V1的开度保持反应釜内的压力的稳定。
第二方面本申请提供使用上述碳纤维生产聚合反应控制装置的控制方法，该方法包括以下步骤：
控制进料机构往反应釜内加料至设定值；
按设定开度打开温度调节阀V1、V2和V4，温度三通调节阀V3和流量调节阀V5；
通过混合调节模块调节V2和V4的开度直至反应釜内的温度稳定上升至第一设定温度；
停止混合调节模块对V2和V4的控制，通过恒温调节模块使得温度稳定在第一设定温度；计算第一设定温度的稳定时间；
当第一设定温度稳定时间达到设定的n小时的时候，通过混合调节模块调节V3的开度直至反应釜内的温度稳定上升至第二设定温度；
停止混合调节模块对V3的开度调节；通过恒温调节模块使得温度稳定在第二设定温度；累计第二设定温度的稳定时间；
当第二设定温度稳定时间达到设定的m小时的时候，关闭V2、V3、V4、V5；
通过调节V1的开度使得反应釜内的压力稳定z小时；
关闭V1，反应结束。
根据本申请实施例提供的技术方案，所述控制进料机构往反应釜内加料至设定值具体包括以下步骤：
实时接收各条物料管上的两个流量计的信号；
通过与各条物料管对应的偏差比模块确定所有物料管上的两个流量计的偏差比；
判断是否有物料管上的偏差比是否大于设定值，若是则发出故障报警、关闭所有进料执行机构、人工故障处理和复位；若否则判断各条物料管上的进料总量是否达到设定值；
当物料管上的进料总量达到设定值时关闭该物料管上的进料执行机构。
根据本申请实施例提供的技术方案，所述控制进料机构往反应釜内加料至设定值还包括以下步骤：
根据各条物料管的偏差比确定实时测量值大的计量信号，并将大的计量信号作为对应物料管的进料PID控制模块的输入信号；
通过每条物料管的进料PID控制模块实时控制相应的进料执行机构的开度。
根据本申请实施例提供的技术方案，还包括以下步骤：
所述通过调节V1的开度使得反应釜内的压力稳定z小时具体为：
通过模糊控制模块调节V1的开度使得反应釜内的压力稳定z小时；所述模糊控制模块的输入信号为反应釜内的实时压力。
根据本申请实施例提供的技术方案，所述恒温调节模块为温度PID控制模块；所述温度PID控制模块通过接收反应釜的实时温度来调节V1的开度。
根据本申请实施例提供的技术方案，所述恒温调节模块为温度PID控制模块；所述温度PID控制模块通过接收反应釜的实时温度来调节V1的开度。
本申请的有益效果是：将碳纤维聚合反应装置中温度调节机构的温度调节阀和流量调节阀之间采用串并联混调方式，通过混合调节模块综合调节各个阀门，使得聚合反应的升温过程稳定；在进料中采用偏差比和PID控制模块，保证了进料的稳定性，避免了大的进料误差，保证了产品质量；通过温度PID控制模块和模糊控制模块实现了聚合反应中的精准恒温控制，解决了聚合反应中阶段放热不均匀的难题，实现了全自动精准控制、且对各个参数的控制连续稳定、保证聚合液的均一性。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是本申请第一种实施例的结构示意图；
图2是本申请第二种实施例的原理框图；
图3是本申请第三种实施例的流程图；
图4是本申请第四种实施例中步骤s20的流程图；
图5是本申请第五种实施例中步骤s20的流程图；
图中标号：
10、DCS控制系统；20、进料机构；30、温度调节机构；
40、反应釜；50、温度传感器；60、压力传感器；11、混合调节模块；12、偏差比模块；13、温度PID控制模块；14、模糊控制模块；15、进料PID控制模块；16、联锁控制器；21、物料管；22、进料执行机构；23、流量计。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
请参考图1为本申请第一种实施例的结构示意图；第一种实施例中的碳纤维生产聚合反应控制装置包括DCS控制系统10、由DCS控制系统10控制动作的进料机构20和温度调节机构30；DCS控制系统也叫集散控制系统，也可直译为“分散控制系统”或“分布式计算机控制系统”，它采用控制分散、操作和管理集中的基本设计思想，采用多层分级、合作自治的结构形式，在本申请中，DCS控制系统也可以采用其他控制系统，例如PLC控制系统。
所述温度调节机构30包括：温度三通调节阀V3、分别安装在两路循环水路上的温度调节阀V1和V2、分别安装在两路冷却水路上的温度调节阀V4和流量调节阀V5；图中，3W表示循环水，CW表示冷却水，循环水为工业用水，一般温度不高于30℃，和冷却水一起作为反应釜的降温介质；在本实施例中，V1、V2和V3所调节的水路混合后一方面直接进入到反应釜40外的温度调节夹层，另一方面流入到V3的一个入口；V5所调节的水路流入到V3的另一个入口；经V3混合后水路流入反应釜40外的温度调节夹层；所述DCS控制系统10内设置有用于控制V2、V3和V4开度的混合调节模块11，根据聚合反应的不同阶段，混合调节模块11控制不同调节阀的开启，例如在聚合反应的第一次升温阶段，混合调节模块11通过调节V2和V4来使得反应斧40的温度稳定上升；在聚合反应的第二次升温反应阶段，混合调节模块11通过调节V3来使得反应斧40的温度稳定上升；在上述过程中，反应釜40内温度的获得通过安装在反应釜40内的1个或者多个温度传感器50获得。
请参考图2为本申请第二种实施例的原理框图；在二种实施例中，所述进料机构20包括对应每种物料的物料管21、控制每条物料管21进料量的进料执行机构22、安装在每条物料管21上的两个流量计23；所述DCS控制系统10内对应每条物料管21内设置有控制其进料执行机构22进料量的进料PID控制模块15；每条物料管21的进料PID控制模块15的输入信号为该条物料管21上实时测量值大的流量计23的信号。当今的闭环自动控制技术都是基于反馈的概念以减少不确定性。反馈理论的要素包括三个部分:测量、比较和执行。测量关心的是被控变量的实际值，与期望值相比较，用这个偏差来纠正系统的响应，执行调节控制。在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。PID控制器(比例-积分-微分控制器)是一个在工业控制应用中常见的反馈回路部件，由比例单元P、积分单元I和微分单元D组成。PID(比例(proportion)、积分(integration)、微分(differentiation))控制器是应用最广泛的工业控制器。
在一优选实施例中，所述DCS控制系统10设置有偏差比模块12，所述偏差比模块12用于实时接收每条物料管21上的流量计23的偏差比；当任何一条物料管21的偏差比大于设定值时，偏差比模块12控制所述进料执行机构停止进料并报警。通过DCS控制系统中的偏差比模块12，检测判断误差精度，保证进料准确无误；流量控制范围为3-50T/H。
所述DCS控制系统10还设置有温度PID控制模块13和模糊控制模块14，所述温度PID控制模块13配置用于在聚合反应的恒温阶段通过控制V1的开度保持反应釜40内温度的稳定；所述模糊控制模块14配置用于在聚合反应的恒压阶段通过控制V1的开度保持反应釜40内的压力的稳定。
聚合反应过程是一个非线性、时变、有噪声干扰、有纯滞后的过程，对这类工业过程建立精确的数学模型是非常困难的，所以经典控制理论和现代的最优化控制难以应用在聚合反应釜上，而模糊控制的优点是不需要掌握受控对象的精确数学模型，根据人工控制规则组织控制决策表，对被控对象参数的变化具有较强的鲁棒性，对噪声干扰有较强的抑制能力，正适合于这种模型未知或多变的控制系统，因此本申请中在聚合反应的后期也应用了模糊控制模块对反应釜内的压力恒定控制。
如图3所示为本申请第三种实施例的流程图，第三种实施例提供的应用上述碳纤维生产聚合反应控制装置的控制方法包括以下步骤：
s10、将所有仪表复位；将所有仪表复位；本申请中所述的仪表包括流量计23和其他检测仪表，例如用于本申请中时间计算的计时器和参加SIS联锁的电磁阀。
s20、控制进料机构20往反应釜40内加料至设定值；
s30、按设定开度打开温度调节阀V1、V2和V4，温度三通调节阀V3和流量调节阀V5；在本实施例中，V1-V5的初始开度分别设定为30％、5％、30％、50％和80％；
s40、通过混合调节模块11调节V2和V4的开度直至反应釜40内的温度稳定上升至第一设定温度；步骤s40具体包括：
s41、通过混合调节模块根据温度上升的速率调节V2和V4的开度；
当温度的上升速率大于设定数值的时候，增大V2的开度到指定开度，再按照设定的经验系数逐渐减小V4的开度；当温度上升速率小于设定数值的时候，减小V2的开度到指定开度，再按照设定的经验系数逐渐减小V4的开度。上述经验系数与温度上升速率与设定上升速率的差值成正比，由经验数值与温度上升速率与设定上升速率的差值相乘得到。
s42、判断反应釜内的温度是否达到第一设定温度，若是则执行步骤S50，若否则继续执行S41；第一设定温度的温度范围是40-70℃；
s50、停止混合调节模块11对V2和V4的控制，在本实施例中，混合调节模块停止对V2和V4控制后，V2和V4的开度保持为0％，即关闭状态；通过恒温调节模块使得温度稳定在第一设定温度；计算第一设定温度的稳定时间；在本实施例中，恒温调节模块为温度PID控制模块，温度PID控制模块使得反应釜内的温度温度在第一设定温度的正负1℃范围内；
s60、当第一设定温度稳定时间达到设定的n小时的时候，通过混合调节模块11调节V3的开度直至反应釜40内的温度稳定上升至第二设定温度；在本实施例中，n为3.5小时；
步骤s60具体包括：
s61、定温度的稳定时间是否达到n小时，若否则执行步骤S50，若是则执行步骤s62；
s 62、停止温度PID控制模块对V1的开度调节，在本实施例中，温度PID控制模块停止对V1控制后，V1的开度保持为0％，即关闭状态；；根据温度上升的速率通过混合调节控制模块调节V3的开度；
s 63、判断反应釜内的温度是否达到第二设定温度，若是则执行步骤s70,若否则执行步骤s62；在本实施例中，第二设定温度的范围为70-80℃；
s70、停止混合调节模块11对V3的开度调节，在本实施例中，混合调节模块停止对V3控制后，V3的开度保持为最后调节位置的开度；通过恒温调节模块使得温度稳定在第二设定温度；累计第二设定温度的稳定时间；在本实施例中，恒温调节模块为温度PID控制模块；温度PID控制模块将反应釜内的温度稳定在第二设定温度的正负1℃范围内；
s80、当第二设定温度稳定时间达到设定的m小时的时候，关闭V2、V3、V4、V5；在本实施例中，m为3.5小时；
步骤s80具体包括：
s81、判断第二设定温度的稳定时间是否达到m小时,若是则执行步骤s82,若否则执行步骤s70,若是则执行步骤s82
s82、关闭V2、V3、V4、V5；
s90、通过调节V1的开度使得反应釜40内的压力稳定z小时；在本实施例中，z为3.5小时。
在一实施例中，
步骤s90具体包括：
s91、开启模糊控制模块调节V1的开度，使得压力稳定在设定压力范围内；在本实施例中，稳定压力的范围为0.1-150mbar。反应釜40内安装有压力传感器60作为模糊控制模块14的输入信息。
s92、判断设定压力稳定时间是否达到z小时，若否则执行步骤s91,若是则执行步骤s100；
s100、关闭V1，反应结束。
如图4结合图3为本身本申请的第四种实施例的流程图，其中图4为本申请第四种实施例中步骤s20的流程图，所述步骤s20、控制进料机构20往反应釜40内加料至设定值具体包括以下步骤：
s21、实时接收各条物料管21上的两个流量计23的信号；
s22、通过与各条物料管21路对应的偏差比模块12确定所有物料管21上的两个流量计23的偏差比；
s23、判断是否有物料管21上的偏差比是否大于设定值,若是则执行步骤s24、若是则执行步骤s25；例如，在本实施例中偏差比的设定值为0.003，
s24、发出故障报警和联锁信号、关闭所有进料执行机构22，人工故障处理和复位；联锁信号使得所有物料的联锁控制器16失电，从而切断各个进料执行机构22，响应时间达到1s完成；复位后各条物料管21上的联锁器控制器16会根据逻辑程序陆续上电，进料执行机构21根据设定开度匀速打开，物料继续开始进料，流量累计值继续累加。
s25、判断各条物料管21上的进料量是否达到设定值,若是则执行步骤s26,若否则执行步骤s23；
s26、关闭该物料管21上的进料执行机构。
如图5结合图3为本身本申请的第五种实施例的流程图，其中图5为本申请第五种实施例中步骤s20的流程图，所述步骤s20、控制进料机构20往反应釜内加料至设定值，在实施例四的基础上还包括以下步骤：
s27、根据各条物料管21的偏差比确定实时测量值大的计量信号；
s28、并将大的计量信号作为对应物料管的进料PID控制模块15的输入信号；
s29、通过每条物料管的进料PID控制模块15实时控制相应的进料执行机构22的开度。
进料PID控制模块15将每条物料管21的进料量控制在3-50T/小时。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种碳纤维生产聚合反应控制装置，其特征在于，包括DCS控制系统(10)、由DCS控制系统(10)控制动作的进料机构(20)和温度调节机构(30)；所述温度调节机构(30)包括：温度三通调节阀V3、分别安装在两路循环水路上的温度调节阀V1和V2、分别安装在两路冷却水路上的温度调节阀V4和流量调节阀V5；V1、V2和V3所调节的水路混合后一方面直接进入到反应釜(40)外的温度调节夹层，另一方面流入到V3的一个入口；V5所调节的水路流入到V3的另一个入口；经V3混合后水路流入反应釜(40)外的温度调节夹层；所述DCS控制系统(10)内设置有用于控制V2、V3和V4开度的混合调节模块(11)。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述进料机构(20)包括对应每种物料的物料管(21)、控制每条物料管(21)进料量的进料执行机构(22)、安装在每条物料管(21)上的两个流量计(23)；所述DCS控制系统(10)内对应每条物料管(21)内设置有控制其进料执行机构(22)进料量的进料PID控制模块(15)；每条物料管(21)的进料PID控制模块(15)的输入信号为该条物料管(21)上实时测量值大的流量计(23)的信号。
3.根据权利要求2所述的碳纤维生产聚合反应控制装置，其特征在于，所述DCS控制系统(10)设置有偏差比模块(12)，所述偏差比模块(12)用于实时接收每条物料管(21)上的流量计(23)的偏差比；当任何一条物料管(21)的偏差比大于设定值时，偏差比模块(12)控制所述进料执行机构(22)停止进料并报警。
4.根据权利要求1所述的碳纤维生产聚合反应控制装置，其特征在于，所述DCS控制系统(10)还设置有温度PID控制模块(13)和模糊控制模块(14)，所述温度PID控制模块(13)配置用于在聚合反应的恒温阶段通过控制V1的开度保持反应釜(40)内温度的稳定；所述模糊控制模块(14)配置用于在聚合反应的恒压阶段通过控制V1的开度保持反应釜(40)内的压力的稳定。
5.一种使用权利要求1所述的碳纤维生产聚合反应控制装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
将所有仪表复位；
控制进料机构(20)往反应釜(40)内加料至设定值；
按设定开度打开温度调节阀V1、V2和V4，温度三通调节阀V3和流量调节阀V5；
通过混合调节模块(11)调节V2和V4的开度直至反应釜(40)内的温度稳定上升至第一设定温度；
停止混合调节模块(11)对V2和V4的控制，通过恒温调节模块使得温度稳定在第一设定温度；计算第一设定温度的稳定时间；
当第一设定温度稳定时间达到设定的n小时的时候，通过混合调节模块(11)调节V3的开度直至反应釜(40)内的温度稳定上升至第二设定温度；
停止混合调节模块(11)对V3的开度调节；通过恒温调节模块使得温度稳定在第二设定温度；累计第二设定温度的稳定时间；
当第二设定温度稳定时间达到设定的m小时的时候，关闭V2、V3、V4、V5；
通过调节V1的开度使得反应釜(40)内的压力稳定z小时；
关闭V1，反应结束。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述控制进料机构(20)往反应釜(40)内加料至设定值具体包括以下步骤：
实时接收各条物料管(21)上的两个流量计(23)的信号；
通过与各条物料管(21)对应的偏差比模块(12)确定所有物料管(21)上的两个流量计(23)的偏差比；
判断是否有物料管(21)上的偏差比是否大于设定值，若是发出故障报警、关闭所有进料执行机构(22)，人工故障处理和复位；若否则判断各条物料管(21)上的进料总量是否达到设定值；
当物料管(21)上的进料总量达到设定值时关闭该物料管(21)上的进料执行机构(22)。
7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述控制进料机构往反应釜内加料至设定值还包括以下步骤：
根据各条物料管(21)的偏差比确定实时测量值大的计量信号，并将大的计量信号作为对应物料管的进料PID控制模块(15)的输入信号；
通过每条物料管的进料PID控制模块(15)实时控制相应的进料执行机构(22)的开度。
8.根据权利要求5至7任一项所述的控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：
所述通过调节V1的开度使得反应釜(40)内的压力稳定z小时具体为：
通过模糊控制模块(14)调节V1的开度使得反应釜(40)内的压力稳定z小时；所述模糊控制模块(14)的输入信号为反应釜(40)内的实时压力。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述恒温调节模块为温度PID控制模块(13)；所述温度PID控制模块(13)通过接收反应釜(40)的实时温度来调节V1的开度。
10.根据权利要求5至7任一项所述的控制方法，其特征在于，所述恒温调节模块为温度PID控制模块(13)；所述温度PID控制模块(13)通过接收反应釜(40)的实时温度来调节V1的开度。
CN201710881425.1A 2017-09-26 2017-09-26 一种碳纤维生产聚合反应控制装置及方法 Active CN107649079B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710881425.1A CN107649079B (zh) 2017-09-26 2017-09-26 一种碳纤维生产聚合反应控制装置及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710881425.1A CN107649079B (zh) 2017-09-26 2017-09-26 一种碳纤维生产聚合反应控制装置及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107649079A true CN107649079A (zh) 2018-02-02
CN107649079B CN107649079B (zh) 2018-10-30

Family

ID=61131356

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710881425.1A Active CN107649079B (zh) 2017-09-26 2017-09-26 一种碳纤维生产聚合反应控制装置及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107649079B (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108981445A (zh) * 2018-07-16 2018-12-11 沈阳化工股份有限公司 Vcm单体换热器的温度控制方法及装置
CN110075774A (zh) * 2019-06-14 2019-08-02 长岭炼化岳阳工程设计有限公司 带安全自控系统改产叠合油的mtbe装置及其自控方法
CN112830995A (zh) * 2021-01-11 2021-05-25 荣成碳纤维科技有限公司 一种碳纤维生产聚合反应的控制方法
CN113181678A (zh) * 2021-04-13 2021-07-30 浙江毅聚新材料有限公司 白油二氯甲烷混合溶液分离回收的自动控制系统、方法和装置
CN113848842A (zh) * 2021-10-14 2021-12-28 荣成碳纤维科技有限公司 一种碳纤维原丝生产中原料配制方法和装置
CN114432981A (zh) * 2020-10-20 2022-05-06 中国石油化工股份有限公司 一种调节聚合釜釜内温度的方法和系统及其应用
CN115110161A (zh) * 2022-07-27 2022-09-27 荣成碳纤维科技有限公司 一种凝固浴喷丝头位置的控制系统及使用方法
CN115646396A (zh) * 2022-12-28 2023-01-31 安徽建筑大学 反应釜反应过程中安全参数检测方法、控制方法及装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4710345B2 (ja) * 2005-02-21 2011-06-29 株式会社日立製作所 反応器の温度制御方法及び反応器の温度制御装置
CN201777973U (zh) * 2010-08-31 2011-03-30 山东金晶科技股份有限公司 玻璃窑炉用鼓泡器气体控制系统
CN105688773B (zh) * 2016-03-02 2017-11-24 江苏丰泽生物工程设备制造有限公司 一种控温精确的反应器控温一体化装置
CN205570299U (zh) * 2016-04-19 2016-09-14 江西禾益化工股份有限公司 一种高温反应釜控温装置
CN206192003U (zh) * 2016-11-10 2017-05-24 浙江理工大学 一种高精度恒温冷却水自动化装置

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108981445A (zh) * 2018-07-16 2018-12-11 沈阳化工股份有限公司 Vcm单体换热器的温度控制方法及装置
CN110075774A (zh) * 2019-06-14 2019-08-02 长岭炼化岳阳工程设计有限公司 带安全自控系统改产叠合油的mtbe装置及其自控方法
CN114432981A (zh) * 2020-10-20 2022-05-06 中国石油化工股份有限公司 一种调节聚合釜釜内温度的方法和系统及其应用
CN114432981B (zh) * 2020-10-20 2024-05-28 中国石油化工股份有限公司 一种调节聚合釜釜内温度的方法和系统及其应用
CN112830995A (zh) * 2021-01-11 2021-05-25 荣成碳纤维科技有限公司 一种碳纤维生产聚合反应的控制方法
CN113181678A (zh) * 2021-04-13 2021-07-30 浙江毅聚新材料有限公司 白油二氯甲烷混合溶液分离回收的自动控制系统、方法和装置
CN113848842A (zh) * 2021-10-14 2021-12-28 荣成碳纤维科技有限公司 一种碳纤维原丝生产中原料配制方法和装置
CN115110161A (zh) * 2022-07-27 2022-09-27 荣成碳纤维科技有限公司 一种凝固浴喷丝头位置的控制系统及使用方法
CN115110161B (zh) * 2022-07-27 2024-02-02 山东永成新材料有限公司 一种凝固浴喷丝头位置的控制系统及使用方法
CN115646396A (zh) * 2022-12-28 2023-01-31 安徽建筑大学 反应釜反应过程中安全参数检测方法、控制方法及装置
CN115646396B (zh) * 2022-12-28 2023-03-10 安徽建筑大学 反应釜反应过程中安全参数检测方法、控制方法及装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN107649079B (zh) 2018-10-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107649079A (zh) 一种碳纤维生产聚合反应控制装置及方法
Deng et al. Energy monitoring and quality control of a single screw extruder
Abeykoon Single screw extrusion control: A comprehensive review and directions for improvements
CN107601632A (zh) 一种混凝自动加药控制方法及系统
CN110182924B (zh) 全自动配氨加氨一体机装置及全自动配氨加氨方法
CN107885259A (zh) 一种氯化反应温度控制方法、系统及设备
CN100524140C (zh) 一种高分子聚合反应温度控制方法及装置
CN102621883B (zh) Pid参数整定方法及pid参数整定系统
US20030102383A1 (en) Controller, temperature controller and heat processor using same
DE3412157C2 (zh)
CN109879410A (zh) 一种污水处理曝气控制系统
CN108508870B (zh) 一种锅炉汽包水位控制系统性能评估及参数优化的方法
CN104020800B (zh) 一种染色在线反馈控制系统及其方法
CN107512754B (zh) 一种用于水处理的粉末活性炭加药自动控制系统
CN106277383A (zh) 一种基于耗氧速率测定仪的曝气控制系统与方法
CN106277299A (zh) 一种基于耗氧速率测定仪的曝气控制系统与方法
CN109634104A (zh) 水泥生料配料过程的智能优化控制装置及其控制方法
WO1984003232A1 (en) Method for two stage in-line acid mixing
CN110658797A (zh) 一种氯化氢合成炉系统的优化控制方法
CN112859586A (zh) 一种基于模糊pid控制的隔膜泵系统安全运行保障方法
CN100371840C (zh) 基于给料速度控制的在线称量配料方法
Tadeo et al. Control of neutralization processes by robust loop shaping
AT511470A4 (de) Vorrichtung und verfahren zur regelung einer frischluftzufuhr bei einer vorrichtung zum kühlen, heizen und/oder lüften eines gebäudes
CN207645874U (zh) 一种混凝自动加药控制系统
CN103543742B (zh) Lpcvd设备的温控时滞系统自校正方法与装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information
CB02 Change of applicant information

Address after: 065000 Hebei Langfang Anci Langfang high tech Industrial Development Zone, Longxian Road south of Fengxiang Road West

Applicant after: Sino Technology Co., Ltd.

Applicant after: Kant carbon Valley Technology Co. Ltd.

Address before: 065000 Hebei, Langfang, Anci, south of Ruifeng Road, Chang Fu Road.

Applicant before: Sino Technology Co., Ltd.

Applicant before: Kant carbon Valley Technology Co. Ltd.

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
PP01 Preservation of patent right
PP01 Preservation of patent right

Effective date of registration: 20190212

Granted publication date: 20181030

PD01 Discharge of preservation of patent
PD01 Discharge of preservation of patent

Date of cancellation: 20220212

Granted publication date: 20181030

PP01 Preservation of patent right
PP01 Preservation of patent right

Effective date of registration: 20220212

Granted publication date: 20181030