CN109240079A - 一种橡胶脱低工艺中的压力控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种橡胶脱低工艺中的压力控制系统及方法，其中，该系统包括：压力采集模块、电流控制环节和转速控制环节，压力采集模块与脱低釜的上腔和中腔连接，且压力采集模块分别与电流控制环节、转速控制环节连接。压力采集模块获取脱低釜上腔的压力和中腔的压力后，电流控制环节用于根据上腔的压力对输送电机的负载电流进行PID控制，使得脱低釜的上腔的压力稳定，转速控制环节用于根据中腔的压力对输送电机的转速进行PID控制，使得脱低釜的中腔压力稳定。本发明实时测量脱低釜上腔和中腔的压力，构成带两个闭环的PID控制环节，以实现对输送螺杆电机转速的控制，使得脱低釜上腔和中腔的压力稳定，保证脱低过程的入料稳定性及成品的脱低效果。
Description
技术领域
本发明橡胶连续式生产技术领域，尤其涉及一种橡胶脱低工艺中的压力控制系统及方法。
背景技术
在甲基乙烯基硅橡胶连续式生产中，各种物料经过脱水、混合、聚合后，还要经过脱低工艺脱去低分子部分。因为甲基乙烯基硅橡胶中的低分子量会影响出胶成品的弹性，故脱低工序是一个关键的工序，其过程处理的好坏，直接影响产品的质量。
甲基乙烯基硅橡胶的脱低工序主要在脱低釜中进行，脱低釜的结构图如图1所示，主要包括釜体1、封头2、加热列管3、花板4几部分。聚合后的胶状物料经过封头进入脱低釜，再通过加热列管上下贯通的通道实现加热，再通过花板上的小通孔，形成细细的胶丝从上自由落入脱低釜釜体中，其中的低分子量受热挥发成气体，使得胶丝在抽真空的釜体中脱除低分子，达到脱低的目的。
在脱低过程中，由于花板上的小通孔直径很小，只有1mm左右，物料从上方进入花板时，由于通道突然变小，其压力会增大，如果压力太大，超过花板能承受的最大压力，就可能造成花板变形甚至整体掉落。所以，控制花板上方压力就成为了脱低工艺的关键了。
在传统方法的控制中，一般通过设置脱低釜上腔(加热列管上方)和中腔(花板上方)的上限和下限工作压力，让压力能稳定在上下限范围内。当发现其中一方压力过高时，适当降低入料螺杆电机的转速；反之，当发现两个压力均偏低时，适当提高入料螺杆电机的转速压力。
但当外部条件发生变化时，特别是由于物料的温度、粘度的不稳定造成输送的压力发生变化时，传统调整方法就会显示出其局限性，例如压力瞬间值波动大引起输送装置调整频繁，系统反应缓慢、跟随性差、抗干扰能力弱、控制精度差，容易造成出料的速度不均匀，造成出料的产品质量也不稳定。
发明内容
本发明实施例提供了一种橡胶脱低工艺中的压力控制系统及方法，能够根据脱低釜中的压力对输送电机的转速进行反馈控制，以保证脱低釜上腔和中腔的压力稳定性，保证脱低过程的入料稳定性及成品的脱低效果。
根据本发明的一个方面，提供一种橡胶脱低工艺中的压力控制系统，包括：压力采集模块、电流控制环节和转速控制环节；
所述压力采集模块与脱低釜的上腔和中腔连接，且所述压力采集模块分别与所述电流控制环节、所述转速控制环节连接；
所述电流控制环节用于根据所述上腔的压力对输送电机的负载电流进行PID控制，使得所述脱低釜的上腔的压力稳定；
所述转速控制环节用于根据所述中腔的压力对所述输送电机的转速进行PID控制，使得所述脱低釜的中腔压力稳定。
优选地，所述电流控制环节包括：第一计算模块、第一加法器、第一PID控制模块和第一变频器；
所述第一计算模块用于根据所述上腔的压力计算所述输送电机的负载电流；
所述第一加法器用于将所述负载电流与预置电流值进行作差，得到电流偏差；
所述第一PID控制模块用于对所述电流偏差进行PID运算，得到电流控制量；
所述第一变频器用于根据所述电流控制量调整所述输送电机的负载电流。
优选地，所述转速控制环节包括：第二加法器、第二PID控制模块和第二变频器；
所述第二加法器用于将所述中腔的压力与预置压力值进行作差，得到压力偏差；
所述第二PID控制模块用于对所述压力偏差进行PID运算，得到转速控制量；
所述第二变频器用于根据所述转速控制量调整所述输送电机的转速。
优选地，所述压力采集模块包括：第一压力传感器和第二压力传感器；
所述第一压力传感器和所述脱低釜的上腔连接，且与所述第一计算模块连接；
所述第二压力传感器和所述脱低釜的中腔连接，且与所述第二加法器连接。
根据本发明的另一方面，提供一种橡胶脱低工艺系统，包括：输送电机、脱低釜和如以上所述的橡胶脱低工艺中的压力控制系统；
所述输送电机的输出端和所述脱低釜的入口连接；
所述压力控制系统分别与所述输送电机、所述脱低釜的上腔和所述脱低釜的中腔连接。
根据本发明的另一方面，提供一种橡胶脱低工艺中的压力控制方法，包括：
获取脱低釜的上腔的压力和脱低釜的中腔的压力；
根据所述上腔的压力对输送电机的负载电流进行PID控制，使得所述脱低釜的上腔的压力稳定；
根据所述中腔的压力对所述输送电机的转速进行PID控制，使得所述脱低釜的中腔压力稳定。
优选地，所述根据所述上腔的压力对输送电机的负载电流进行PID控制具体包括：
根据所述上腔的压力计算所述输送电机的负载电流；
将所述负载电流与预置电流值进行作差，得到电流偏差；
对所述电流偏差进行PID运算，得到电流控制量；
根据所述电流控制量调整所述输送电机的负载电流。
优选地，所述根据所述中腔的压力对所述输送电机的转速进行PID控制具体包括：
将所述中腔的压力与预置压力值进行作差，得到压力偏差；
对所述压力偏差进行PID运算，得到转速控制量；
根据所述转速控制量调整所述输送电机的转速。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：
本发明提供了一种橡胶脱低工艺中的压力控制系统及方法，其中，该系统包括：压力采集模块、电流控制环节和转速控制环节，压力采集模块与脱低釜的上腔和中腔连接，且压力采集模块分别与电流控制环节、转速控制环节连接。压力采集模块获取脱低釜上腔的压力和中腔的压力后，电流控制环节用于根据上腔的压力对输送电机的负载电流进行PID控制，使得脱低釜的上腔的压力稳定，转速控制环节用于根据中腔的压力对输送电机的转速进行PID控制，使得脱低釜的中腔压力稳定。本发明实时测量脱低釜上腔和中腔的压力，构成带两个闭环的PID控制环节，以实现对输送螺杆电机转速的控制，使得脱低釜上腔和中腔的压力稳定，保证脱低过程的入料稳定性及成品的脱低效果。
附图说明
为了更清楚地说明本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本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为现有脱低工艺中的脱低釜的结构示意图；
图2为本发明提供的一种橡胶脱低工艺中的压力控制系统的控制原理示意图；
图3为本发明提供的一种橡胶脱低工艺系统的结构示意图；
图4为本发明提供的一种橡胶脱低工艺中的压力控制方法的一个实施例的流程示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种橡胶脱低工艺中的压力控制系统及方法，能够根据脱低釜中的压力对输送电机的转速进行反馈控制，以保证脱低釜上腔和中腔的压力稳定性，保证脱低过程的入料稳定性及成品的脱低效果。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图2和图3，本发明提供了一种橡胶脱低工艺中的压力控制系统，包括：压力采集模块、电流控制环节201和转速控制环节202；
压力采集模块与脱低釜6的上腔203和中腔204连接，且压力采集模块分别与电流控制环节201、转速控制环节202连接；
电流控制环节201用于根据上腔203的压力P1对输送电机5的负载电流进行PID控制，使得脱低釜6的上腔203的压力稳定；
转速控制环节202用于根据中腔204的压力P2对输送电机5的转速进行PID控制，使得脱低釜6的中腔204压力稳定。
本发明提供了一种橡胶(如甲基乙烯基硅橡胶)脱低工艺中的压力控制系统，可以稳定地控制脱低釜中花板入口处的压力，从而控制通过花板的胶体流量，有助于稳定硅橡胶出胶的品质，提高脱低分子的效果。系统通过高精度采集、平均化计算、闭环PID控制、采集并预判变化趋势等，实现高精度的物料输送控制，保证高精度、高抗干扰能力的连续物料输送，满足自动生产中的自动控制。就算是因为物料温度或输送压力不稳定时，也可以迅速调整输送电机的入料速度，保证花板入口压力及经过花板的物料流量，从而稳定脱低效果，保证产品质量。
可选的，电流控制环节201包括：第一计算模块2011、第一加法器2012、第一PID控制模块2013和第一变频器2014；
第一计算模块2011用于根据上腔的压力计算输送电机的负载电流，第一加法器2012用于将负载电流与预置电流值IC进行作差，得到电流偏差，第一PID控制模块2013用于对电流偏差进行PID运算，得到电流控制量，第一变频器2014用于根据电流控制量调整输送电机的负载电流。
转速控制环节202包括：第二加法器2021、第二PID控制模块2022和第二变频器2023；
第二加法器2021用于将中腔的压力与预置压力值TC进行作差，得到压力偏差，第二PID控制模块2022用于对压力偏差进行PID运算，得到转速控制量，第二变频器2023用于根据转速控制量调整输送电机的转速。
压力采集模块包括：第一压力传感器2001和第二压力传感器2002；
第一压力传感器2001和脱低釜6的上腔203连接，且与第一计算模块2011连接，第二压力传感器2002和脱低釜6的中腔204连接，且与第二加法器2021连接。
在本实施例中，通过周期性地采集脱低釜上腔、中腔压力数据，进行初步滤波后将压力P1、P2发送至双闭环控制系统(即电流控制环节和转速控制环节)。
输送电机运行时，通过实时测量上腔的压力P1，可以计算出输送电机的输出力矩，从而计算出电机的负载电流，负载电流作为电流控制环节的负反馈值，与预置电流值，即输送电机的目标控制电流作进行比较，其偏差值通过PID运算后再调整输送电机的电流，以保证输送电机力矩的稳定。
输送电机运行时，通过测量脱低釜花板入口压力(即中腔的压力P2)，并作为负反馈与设定的目标中腔压力值作比较，其偏差值通过PID运算后再调整输送电机的速度，以保证中腔压力的稳定。
通过密集采样，本系统可以掌握生产过程中的压力变化趋势，不但能对变化趋势及时检测及反应，还能通过对数据的变化趋势进行分析，预盼系统的变化，从而能提高反应的速度和稳定性。
请参阅图3，本发明还提供了一种橡胶脱低工艺系统，包括：输送电机5、脱低釜6和如以上的橡胶脱低工艺中的压力控制系统；
输送电机5的输出端和脱低釜6的入口连接；
压力控制系统分别与输送电机5、脱低釜6的上腔和脱低釜6的中腔连接。
本系统通过电流环、压力环的双闭环PID控制，可保证在物料输送过程中的输送速度的稳定性。在甲基乙烯基硅橡胶胶连续式生产中，只有保证了花板入口处物料压力的稳定，才能保证脱低过程速度的稳定，从而保证生产产品的质量的稳定性。由于电流控制环节的自动控制，就算物料粘度有波动，影响输送过程的稳态，也能通过测量输送管道压力，从而控制电机电流稳定，最终保证P2的稳定，保证产品的质量。
本发明还涉及一种橡胶脱低工艺中的压力控制方法，可以应用于如以上所述的压力控制系统，包括：
401、获取脱低釜的上腔的压力和脱低釜的中腔的压力；
402、根据上腔的压力对输送电机的负载电流进行PID控制，使得脱低釜的上腔的压力稳定；
403、根据中腔的压力对输送电机的转速进行PID控制，使得脱低釜的中腔压力稳定。
可选的，根据上腔的压力对输送电机的负载电流进行PID控制具体包括：
根据上腔的压力计算输送电机的负载电流；
将负载电流与预置电流值进行作差，得到电流偏差；
对电流偏差进行PID运算，得到电流控制量；
根据电流控制量调整输送电机的负载电流。
可选的，根据中腔的压力对输送电机的转速进行PID控制具体包括：
将中腔的压力与预置压力值进行作差，得到压力偏差；
对压力偏差进行PID运算，得到转速控制量；
根据转速控制量调整输送电机的转速。
本系统解决了传统控制方式下当外部条件发生变化时，特别是由于物料的温度、粘度的不稳定造成输送的压力P1发生变化时，花板入口压力P2和脱低过程流速的数据瞬间波动大，系统抗干扰能力差，流量波动大的问题。避免了传统控制中压力瞬间值波动大引起输送装置调整频繁，系统反应缓慢、跟随性差、抗干扰能力弱、控制精度差的现象出现，解决了出料的速度不均匀以及压力上下大范围来回变化的问题，本系统通过对采集的大量压力数据的分析，对压力变化的趋势有预见性，能保证P2压力的稳定及高相应性，保证出胶产品质量的稳定性。
由于具有双区压力检测，闭环控制系统加入了扭力环，通过双闭环控制提高了系统整体的稳定性和自适应性，甲基乙烯基硅橡胶胶连续式生产中保证了物料压力和流速控制的稳定性，解决了旧系统对外部变化反应缓慢、系统跟随性差、控制精度不佳等的缺点。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种橡胶脱低工艺中的压力控制系统，其特征在于，包括：压力采集模块、电流控制环节和转速控制环节；
所述压力采集模块与脱低釜的上腔和中腔连接，且所述压力采集模块分别与所述电流控制环节、所述转速控制环节连接；
所述电流控制环节用于根据所述上腔的压力对输送电机的负载电流进行PID控制，使得所述脱低釜的上腔的压力稳定；
所述转速控制环节用于根据所述中腔的压力对所述输送电机的转速进行PID控制，使得所述脱低釜的中腔压力稳定。
2.根据权利要求1所述的橡胶脱低工艺中的压力控制系统，其特征在于，所述电流控制环节包括：第一计算模块、第一加法器、第一PID控制模块和第一变频器；
所述第一计算模块用于根据所述上腔的压力计算所述输送电机的负载电流；
所述第一加法器用于将所述负载电流与预置电流值进行作差，得到电流偏差；
所述第一PID控制模块用于对所述电流偏差进行PID运算，得到电流控制量；
所述第一变频器用于根据所述电流控制量调整所述输送电机的负载电流。
3.根据权利要求2所述的橡胶脱低工艺中的压力控制系统，其特征在于，所述转速控制环节包括：第二加法器、第二PID控制模块和第二变频器；
所述第二加法器用于将所述中腔的压力与预置压力值进行作差，得到压力偏差；
所述第二PID控制模块用于对所述压力偏差进行PID运算，得到转速控制量；
所述第二变频器用于根据所述转速控制量调整所述输送电机的转速。
4.根据权利要求3所述的橡胶脱低工艺中的压力控制系统，其特征在于，所述压力采集模块包括：第一压力传感器和第二压力传感器；
所述第一压力传感器和所述脱低釜的上腔连接，且与所述第一计算模块连接；
所述第二压力传感器和所述脱低釜的中腔连接，且与所述第二加法器连接。
5.一种橡胶脱低工艺系统，其特征在于，包括：输送电机、脱低釜和如权利要求1至4任意一项所述的橡胶脱低工艺中的压力控制系统；
所述输送电机的输出端和所述脱低釜的入口连接；
所述压力控制系统分别与所述输送电机、所述脱低釜的上腔和所述脱低釜的中腔连接。
6.一种橡胶脱低工艺中的压力控制方法，其特征在于，包括：
获取脱低釜的上腔的压力和脱低釜的中腔的压力；
根据所述上腔的压力对输送电机的负载电流进行PID控制，使得所述脱低釜的上腔的压力稳定；
根据所述中腔的压力对所述输送电机的转速进行PID控制，使得所述脱低釜的中腔压力稳定。
7.根据权利要求6所述的橡胶脱低工艺中的压力控制方法，其特征在于，所述根据所述上腔的压力对输送电机的负载电流进行PID控制具体包括：
根据所述上腔的压力计算所述输送电机的负载电流；
将所述负载电流与预置电流值进行作差，得到电流偏差；
对所述电流偏差进行PID运算，得到电流控制量；
根据所述电流控制量调整所述输送电机的负载电流。
8.根据权利要求7所述的橡胶脱低工艺中的压力控制方法，其特征在于，所述根据所述中腔的压力对所述输送电机的转速进行PID控制具体包括：
将所述中腔的压力与预置压力值进行作差，得到压力偏差；
对所述压力偏差进行PID运算，得到转速控制量；
根据所述转速控制量调整所述输送电机的转速。
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- 2018-11-09 CN CN201811333143.9A patent/CN109240079A/zh active Pending
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