CN108479507A - 一种车用尿素溶液制造机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车用尿素溶液制造机，涉及环保领域，包括搅拌室；搅拌室内设置有搅拌装置；搅拌室内的液位以下不同高度安装有至少两个用于检测车用尿素溶液密度的密度采集传感器；搅拌室内侧壁安装有用于检测液位的液位检测装置；搅拌装置还包括第一物料加入模块、第二物料加入模块、主控制器模块，主控制器的第一输出端连接第一物料加入模块，主控制器的第二输出端连接第二物料加入模块，主控制器的第三输入段连接密度采集传感器；主控制器的第四输入端连接液位检测装置；搅拌装置上还设置有振动采集器，用于实时监控搅拌装置是否处于工作状态。本发明在搅拌均匀的情况下，将当前密度值与标准的第二溶液密度预设区间比较，以便判断车用尿素溶液是否合格，并做进一步的加料处理，以便提高整体车用尿素浓度的合格率。

Description

一种车用尿素溶液制造机
技术领域
本发明涉及环保领域，特别涉及一种车用尿素溶液制造机。
背景技术
车用尿素溶液(AdBlue)是用不含其他任何添加物的高纯尿素和纯水一起配制的溶液，该溶液中尿素含量为32.5％(质量分数)。国内外重型柴油机厂家大多数采用了SCR(选择性催化还原)技术来满足欧IV、欧Ⅴ机动车排放标准的要求。选择SCR技术的的车辆必须添加尿素溶液作为催化还原剂，使车辆达标排放。
在现有技术中，车用尿素溶液生产是采用高纯水以及高纯尿素配比混合搅拌形成的，二者的比例是由事先计算获得。由于是事先计算，二者生产过程中在水分蒸发或者物料入料不准确的情况下不容易对车用尿素溶液浓度进行调整。
发明内容
有鉴于现有技术的上述至少一部分的缺陷，本发明所要解决的技术问题是车用尿素溶液在生产过程中由于物料蒸发或者物料入料不准确等因素造成车用尿素溶液与预期相比发生变动，不能在线调整搅拌室内的车用尿素溶液浓度。本发明旨在提供一种车用尿素溶液制造机，能够实现在线调整车用尿素溶液浓度。
为实现上述目的，在本发明中提供一种车用尿素溶液制造机，所述车用尿素溶液制造机包括搅拌室；所述搅拌室内设置有搅拌装置；所述搅拌室内的液位以下不同高度安装有至少两个用于检测车用尿素溶液密度的密度采集传感器；所述搅拌室内侧壁安装有用于检测液位的液位检测装置；所述车用尿素溶液制造装置还包括第一物料加入模块、第二物料加入模块、主控制器模块；所述主控制器的第一输出端连接所述第一物料加入模块，所述主控制器的第二输出端连接所述第二物料加入模块，所述主控制器的第三输入段连接所述密度采集传感器；所述主控制器的第四输入端连接所述液位检测装置；所述搅拌装置上还设置有振动采集器，用于实时监控所述搅拌装置是否处于工作状态；所述主控制器还用于根据所述液位检测装置所采集的液位判断所述车用尿素溶液液位是否稳定；所述主控制器还包括：
密度采集控制模块，用于连续间隔采集所述至少两个所述密度采集传感器所测量的密度值ρij；其中，所述i为所述密度采集传感器的标号，所述j为本次密度值采集标号为i的所述密度采集传感器所采集的第j个密度值；所述i为正整数，所述j为正整数；
密度差异响应模块，用于根据所述密度值ρij，比较所述至少两个所述密度采集传感器的对应区域之间的密度差异；响应于所述密度差异大于第一预设密度差异值，启动所述搅拌装置，执行搅拌时长为T的搅拌操作指令；
溶液密度合格检测模块，用于根据所述密度值ρij，判断所述搅拌室内的所述车用尿素溶液是否满足第二溶液密度预设区间；若所述车用尿素溶液满足所述第二溶液密度预设区间，则完成本批次车用尿素溶液制造任务；反之，则根据所述密度值ρij，控制所述第一物料加入模块或所述第二物料加入模块，向所述搅拌室增加第一物料或第二物料。
在该技术方案中，通过测量不同位置的密度值，避免溶液流动对单点位置密度值测量造成影响；在该技术方案中，通过不同位置的密度值测量，有效分辨搅拌室内的车用尿素溶液是否搅拌均匀，以便再次进行搅拌；在该技术方案中，在搅拌均匀的情况下，将当前密度值与标准的第二溶液密度预设区间比较，以便判断车用尿素溶液是否合格，并做进一步的加料处理，以便提高整体车用尿素浓度的合格率。
在一具体实施例中，所述车用尿素溶液制造机还包括用于称量所述搅拌腔内车用尿素溶液总质量的称重模块；溶液密度合格检测模块，还包括：
第一物料响应模块，用于响应于所述密度值ρij的均值小于所述第二溶液密度预设区间的最小值，向所述搅拌室增加质量为Madd_1的第一物料；所述
或第二物料响应模块，用于响应于所述密度值ρij的均值大于所述第二溶液密度预设区间的最大值，向所述搅拌室增加质量为Madd_2的第二物料；所述
其中，所述Mall为当前车用尿素溶液总质量；所述nset为车用尿素较优浓度设定值；所述ρ为所述密度值ρij的均值，所述KTem、bTem分别为在温度为Tem的常压环境下的浓度-密度关系曲线ρ＝KTemn+bTem的直线斜率以及曲线与ρ轴截距。
在该技术方案中，通过密度值进行加料量求解，有效提高加料量的精确度。通过密度值获得车用尿素溶液的当前浓度并进一步求解获得第一物料或第二物料的加料量，提高加料精确度。
进一步而言，在20℃下，所述第二溶液密度预设区间为[1087kg/m3，1093kg/m3]。
在一实施例中，所述车用尿素溶液制造机还包括设置与所述搅拌室内用于检测车用尿素溶液温度的温度传感器，所述主控制器的第五输入端与所述温度传感器的输出端连接；所述主控制器还用于采集所述车用尿素溶液的第一温度，根据所述第一温度确定所述浓度-密度关系曲线的直线斜率KTem以及所述曲线与ρ轴截距bTem。
在该技术方案中，通过获知当前溶液的温度，获取该温度下的曲线参数，以便获得浓度-密度关系曲线。
在一实施例中，所述主控制器，还用于根据所述主控制器控制所述搅拌装置的控制操作，获知所述搅拌装置的所述工作状态。
在一实施例中，所述第一物料为车用尿素颗粒，所述第二物料为高纯水。
本发明的有益效果是：1)、通过测量不同位置的密度值，避免溶液流动对单点位置密度值测量造成影响；2)、通过不同位置的密度值测量，有效分辨搅拌室内的车用尿素溶液是否搅拌均匀，以便再次进行搅拌；3)、在搅拌均匀的情况下，将当前密度值与标准的第二溶液密度预设区间比较，以便判断车用尿素溶液是否合格，并做进一步的加料处理，以便提高整体车用尿素浓度的合格率；4)、通过密度值进行加料量求解，有效提高加料量的精确度。通过密度值获得车用尿素溶液的当前浓度并进一步求解获得第一物料或第二物料的加料量，提高加料精确度。
附图说明
图1是本发明一具体实施方式提供的一种车用尿素溶液制造方法的流程示意图；
图2是本发明一具体实施方式中不同温度下的浓度-密度拟合曲线；
图3是本发明一具体实施方式提供的一种车用尿素溶液制造机的结构示意图；
图4是本发明一具体实施方式的车用尿素溶液制造方法的电路原理框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
由于车用尿素生产来料固定，只包含高纯尿素和高纯水两种原料。原料成分固定且简单，通过测量车用尿素溶液密度能够有效获知车用尿素溶液中的成分质量比，并做进一步的浓度调整。
在GB29518-2013文件中指出，车用尿素最佳尿素质量比含量为31.8％-33.2％，并且在20℃下，密度值为1087kg/m3-1093kg/m3，并且二者的目标值为32.5％以及1090kg/m3。
如图1-4所示，在本发明第一实施例中，提供一种车用尿素溶液制造机，所述车用尿素溶液制造机包括搅拌室；所述搅拌室内设置有搅拌装置；所述搅拌室内的液位以下不同高度安装有至少两个用于检测车用尿素溶液密度的密度采集传感器；所述搅拌室内侧壁安装有用于检测液位的液位检测装置；所述车用尿素溶液制造装置还包括第一物料加入模块、第二物料加入模块、主控制器模块；所述主控制器的第一输出端连接所述第一物料加入模块，所述主控制器的第二输出端连接所述第二物料加入模块，所述主控制器的第三输入段连接所述密度采集传感器；所述主控制器的第四输入端连接所述液位检测装置；所述搅拌装置上还设置有振动采集器，用于实时监控所述搅拌装置是否处于工作状态；所述主控制器还用于根据所述液位检测装置所采集的液位判断所述车用尿素溶液液位是否稳定；所述主控制器还包括：
密度采集控制模块，用于连续间隔采集所述至少两个所述密度采集传感器所测量的密度值ρij；其中，所述i为所述密度采集传感器的标号，所述j为本次密度值采集标号为i的所述密度采集传感器所采集的第j个密度值；所述i为正整数，所述j为正整数；
密度差异响应模块，用于根据所述密度值ρij，比较所述至少两个所述密度采集传感器的对应区域之间的密度差异；响应于所述密度差异大于第一预设密度差异值，启动所述搅拌装置，执行搅拌时长为T的搅拌操作指令；
溶液密度合格检测模块，用于根据所述密度值ρij，判断所述搅拌室内的所述车用尿素溶液是否满足第二溶液密度预设区间；若所述车用尿素溶液满足所述第二溶液密度预设区间，则完成本批次车用尿素溶液制造任务；反之，则根据所述密度值ρij，控制所述第一物料加入模块或所述第二物料加入模块，向所述搅拌室增加第一物料或第二物料。
可选的，所述搅拌时长T为预设值；可选的，所述搅拌时长T由用户设定；可选的，所述搅拌时长T与所述密度差异相关。
可选的，所述搅拌时长T与所述密度差异的关系由实验获得；进一步，通过实验，拟合所述搅拌时长T与所述密度差异的关系曲线。
可选的，搅拌时长为1min，可选的，搅拌时长为5min。
在本实施例中，所述车用尿素溶液制造机还包括用于称量所述搅拌腔内车用尿素溶液总质量的称重模块；溶液密度合格检测模块，还包括：
第一物料响应模块，用于响应于所述密度值ρij的均值小于所述第二溶液密度预设区间的最小值，向所述搅拌室增加质量为Madd_1的第一物料；所述
或第二物料响应模块，用于响应于所述密度值ρij的均值大于所述第二溶液密度预设区间的最大值，向所述搅拌室增加质量为Madd_2的第二物料；所述
其中，所述Mall为当前车用尿素溶液总质量；所述nset为车用尿素较优浓度设定值；所述ρ为所述密度值ρij的均值，所述KTem、bTem分别为在温度为Tem的常压环境下的浓度-密度关系曲线ρ＝KTemn+bTem的直线斜率以及曲线与ρ轴截距。
可选的，所述nset为31.8％-33.2％；优选的，所述nset为32.5％。
可选的，所述第二溶液密度预设区间随温度不同而变化；可选的，通过对符合国家标准的车用尿素在不同温度下进行测试，并获得所述第二溶液密度预设区间；可选的，通过查表获得各个温度下的所述第二溶液密度预设区间。
可选的，在20℃下，第二溶液密度预设区间为[1087kg/m3，1093kg/m3]。
所述浓度-密度关系曲线ρ＝KTemn+bTem由实验数据拟合获得。表1中给出了0℃-100℃(间隔为5℃)下的浓度-密度实验值，图2中分别给出了在0℃-100℃(间隔为5℃)下的浓度-密度关系曲线拟合图。
在本实施例中，所述车用尿素溶液制造机还包括设置与所述搅拌室内用于检测车用尿素溶液温度的温度传感器，所述主控制器的第五输入端与所述温度传感器的输出端连接；所述主控制器还用于采集所述车用尿素溶液的第一温度，根据所述第一温度确定所述浓度-密度关系曲线的直线斜率KTem以及所述曲线与ρ轴截距bTem。
在本实施例中，在不同温度下进行实验，获得不同浓度的尿素-高纯水混合液的密度，实验获得浓度分别为0％、10％、20％、30％、40％下的实测密度值，在表中的密度单位为t/m3,即吨每立方米。值得一提的是，在实际生产中可以进步一补充数据表，以便生成各个温度下的浓度-密度关系曲线。可选的，对于表中没有的数据，可以通过根据与相邻数据的欧拉距离或数值差值，换算为与相邻数据值的比例关系，来获得近似值；可选的，通过相邻数据获得本数的近似值。
本发明加料量求解思路在于：基于浓度-密度关系曲线，通过当前车用溶液浓度的密度值获得实际的浓度值，并根据浓度值获知本次所应该增加的物料以及添加物料的量，以下为推导过程：
首先，根据浓度-密度关系曲线ρ＝KTemn+bTem可知：
为使搅拌室内的车用尿素溶液浓度(质量比)达到预定值nset，在搅拌室内增加第一物料高纯尿素后，应满足如下关系：
由上式可得：
进一步由(1)、(3)可得：
为使搅拌室内的车用尿素溶液浓度(质量比)达到预定值nset，在搅拌室内增加第二物料高纯水后，应满足如下关系：
由上式可得：
进一步可得：
值得一提的是，车用尿素溶液称量是本领域现有技术，现有技术中常常检测搅拌室内的车用尿素溶液质量，这里不再赘述。
可选的，所述主控制器，还用于根据所述主控制器控制所述搅拌装置的控制操作，获知所述搅拌装置的所述工作状态。
在本实施例中，所述第一物料为车用尿素颗粒，所述第二物料为高纯水。
值得一提的是，可选的，第一物料入料口连接第一物料入料装置，所述第一物料入料装置包括物料称重模块以及进料控制模块，第二物料入料口连接第二物料入料装置，所述第二物料入料装置包括物料称重模块以及进料控制模块，相关技术参照车用尿素投料现有技术，这里不再赘述。
此外，在图3中，横坐标为浓度，纵坐标为密度，图3分别拟合出不同温度下的浓度-密度关系曲线。
如图1-4所示，在本发明第二实施例中，提供车用尿素溶液制造方法，所述方法用于车用尿素溶液制造装置生产车用尿素溶液，所述车用尿素溶液制造装置包括搅拌室，所述搅拌室内设置有搅拌装置；所述搅拌室内的液位以下不同高度安装有至少两个用于检测车用尿素溶液密度的密度采集传感器；所述搅拌室内侧壁安装有用于检测液位的液位检测装置；所述车用尿素溶液制造装置还包括第一物料加入模块、第二物料加入模块、主控制器模块；所述主控制器的第一输出端连接所述第一物料加入模块，所述主控制器的第二输出端连接所述第二物料加入模块，所述主控制器的第三输入段连接所述密度采集传感器；所述主控制器的第四输入端连接所述液位检测装置；所述方法包括：
步骤S1、实时监控所述搅拌装置是否处于工作状态；若所述搅拌装置处于工作状态，则执行步骤S1；若所述搅拌装置处于停止状态，则执行步骤S2；
步骤S2、检测所述液位检测装置所检测获得的液位是否稳定；若所述液位处于稳定状态则执行步骤S3，反之执行步骤S2；
步骤S3、连续间隔采集所述至少两个所述密度采集传感器所测量的密度值ρij；执行步骤S4；其中，所述i为所述密度采集传感器的标号，所述j为本次密度值采集标号为i的所述密度采集传感器所采集的第j个密度值；所述i为正整数，所述j为正整数；
步骤S4、根据所述密度值ρij，比较所述至少两个所述密度采集传感器的对应区域之间的密度差异；响应于所述密度差异大于第一预设密度差异值，启动所述搅拌装置，执行搅拌时长为T的搅拌操作指令，并在所述搅拌操作指令执行完后执行步骤S2；响应于所述密度差异小于或等于第一预设密度差异值，执行步骤S5；
步骤S5、根据所述密度值ρij，判断所述搅拌室内的所述车用尿素溶液是否满足第二溶液密度预设区间；若所述车用尿素溶液满足所述第二溶液密度预设区间，则完成本批次车用尿素溶液制造任务；反之，则根据所述密度值ρij，控制所述第一物料加入模块或所述第二物料加入模块，向所述搅拌室增加第一物料或第二物料。
在本实施例中，所述车用尿素溶液制造装置还包括用于称量所述搅拌腔内车用尿素溶液总质量的称重模块，所述根据所述密度值ρij，控制所述第一物料加入模块或所述第二物料加入模块，向所述搅拌室增加第一物料或第二物料，还包括：
根据所述密度值ρij，判断所述搅拌室内的所述车用尿素溶液是否满足第二溶液密度预设区间；
响应于所述密度值ρij的均值小于所述第二溶液密度预设区间的最小值，向所述搅拌室增加质量为Madd_1的第一物料；所述或响应于所述密度值ρij的均值大于所述第二溶液密度预设区间的最大值，向所述搅拌室增加质量为Madd_2的第二物料；所述
其中，所述Mall为当前车用尿素溶液总质量；所述nset为车用尿素较优浓度设定值；所述ρ为所述密度值ρij的均值，所述KTem、bTem分别为在温度为Tem的常压环境下的浓度-密度关系曲线ρ＝KTemn+bTem的直线斜率以及曲线与ρ轴截距。
可选的，在20℃下，第二溶液密度预设区间为[1087kg/m3，1093kg/m3]。
在本实施例中，所述车用尿素溶液制造装置还包括设置与所述搅拌室内用于检测车用尿素溶液温度的温度传感器，所述主控制器的第五输入端与所述温度传感器的输出端连接；所述车用所述方法还包括：
采集所述车用尿素溶液的第一温度，根据所述第一温度确定所述浓度-密度关系曲线的直线斜率KTem以及所述曲线与ρ轴截距bTem。
可选的，所述方法还包括：根据所述主控制器控制所述搅拌装置的控制操作，获知所述搅拌装置的所述工作状态。
可选的，所述车用尿素溶液生产装置还包括安装于所述搅拌装置上的振动采集器，用于采集所述搅拌装置的工作状态。
在本实施例中，所述第一物料为车用尿素颗粒，所述第二物料为高纯水。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种车用尿素溶液制造机，其特征在于，所述车用尿素溶液制造机包括搅拌室；所述搅拌室内设置有搅拌装置；所述搅拌室内的液位以下不同高度安装有至少两个用于检测车用尿素溶液密度的密度采集传感器；所述搅拌室内侧壁安装有用于检测液位的液位检测装置；所述车用尿素溶液制造装置还包括第一物料加入模块、第二物料加入模块、主控制器模块；所述主控制器的第一输出端连接所述第一物料加入模块，所述主控制器的第二输出端连接所述第二物料加入模块，所述主控制器的第三输入段连接所述密度采集传感器；所述主控制器的第四输入端连接所述液位检测装置；所述搅拌装置上还设置有振动采集器，用于实时监控所述搅拌装置是否处于工作状态；所述主控制器还用于根据所述液位检测装置所采集的液位判断所述车用尿素溶液液位是否稳定；所述主控制器还包括：
密度采集控制模块，用于连续间隔采集所述至少两个所述密度采集传感器所测量的密度值ρij；其中，所述i为所述密度采集传感器的标号，所述j为本次密度值采集标号为i的所述密度采集传感器所采集的第j个密度值；所述i为正整数，所述j为正整数；
密度差异响应模块，用于根据所述密度值ρij，比较所述至少两个所述密度采集传感器的对应区域之间的密度差异；响应于所述密度差异大于第一预设密度差异值，启动所述搅拌装置，执行搅拌时长为T的搅拌操作指令；
溶液密度合格检测模块，用于根据所述密度值ρij，判断所述搅拌室内的所述车用尿素溶液是否满足第二溶液密度预设区间；若所述车用尿素溶液满足所述第二溶液密度预设区间，则完成本批次车用尿素溶液制造任务；反之，则根据所述密度值ρij，控制所述第一物料加入模块或所述第二物料加入模块，向所述搅拌室增加第一物料或第二物料。
2.如权利要求1所述的一种车用尿素溶液制造机，其特征在于，所述车用尿素溶液制造机还包括用于称量所述搅拌腔内车用尿素溶液总质量的称重模块；溶液密度合格检测模块，还包括：
第一物料响应模块，用于响应于所述密度值ρij的均值小于所述第二溶液密度预设区间的最小值，向所述搅拌室增加质量为Madd_1的第一物料；所述
或第二物料响应模块，用于响应于所述密度值ρij的均值大于所述第二溶液密度预设区间的最大值，向所述搅拌室增加质量为Madd_2的第二物料；所述
其中，所述Mall为当前车用尿素溶液总质量；所述nset为车用尿素较优浓度设定值；所述ρ为所述密度值ρij的均值，所述KTem、bTem分别为在温度为Tem的常压环境下的浓度-密度关系曲线ρ＝KTemn+bTem的直线斜率以及曲线与ρ轴截距。
3.如权利要求2所述的一种车用尿素溶液制造机，其特征在于，在20℃下，所述第二溶液密度预设区间为[1087kg/m3，1093kg/m3]。
4.如权利要求2所述的一种车用尿素溶液制造机，其特征在于，所述车用尿素溶液制造机还包括设置与所述搅拌室内用于检测车用尿素溶液温度的温度传感器，所述主控制器的第五输入端与所述温度传感器的输出端连接；所述主控制器还用于采集所述车用尿素溶液的第一温度，根据所述第一温度确定所述浓度-密度关系曲线的直线斜率KTem以及所述曲线与ρ轴截距bTem。
5.如权利要求1所述的一种车用尿素溶液制造机，其特征在于，所述主控制器，还用于根据所述主控制器控制所述搅拌装置的控制操作，获知所述搅拌装置的所述工作状态。
6.如权利要求1所述的一种车用尿素溶液制造机，其特征在于，所述第一物料为车用尿素颗粒，所述第二物料为高纯水。
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