CN112684194A - 一种海藻酸钠胶液粘度在线检测装置与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种海藻酸钠胶液粘度在线检测装置及方法，所述装置包括：采样清洗部分和控制部分；所述采样清洗部分包括：第一管路、第二管路、第三管路、第四管路；沿着第一管路从入口至出口依次安装有不锈钢过滤网、Y型过滤器、第一电磁阀、第一三通、第二三通、第二电磁阀、第一水泵、传感器组件；第一管路通过第二三通连接第三管路，第一管路通过第一三通连接第四管路；第二管路上安装有手动阀，第二管路通过第三三通分别连接第三管路和第四管路；沿着第三管路依次安装有第三电磁阀、第二水泵；第四管路上安装有第四电磁阀；所述控制部分包括：PLC/DCS模块、若干个继电器、上位机；所述PLC/DCS模块与上位机连接。
Description
技术领域
本发明涉及化工生产检测领域，具体涉及一种海藻酸钠胶液粘度在线检测装置与方法。
背景技术
众所周知，海藻酸钠作为一种天然高分子物质，以其良好的生物降解性和生物相容性，以及良好的增稠性、成膜性、稳定性和鳌合性而被广泛应用于化学、生物、医药、食品等领域。随着海藻酸钠应用的发展，市场对海藻酸钠的质量和稳定性的要求越来越高。而生产过程中的海藻酸钠胶液的粘度控制尤其重要，截至到目前为止，海藻酸钠生产企业基本上靠人工通过恩氏粘度法进行手工测量，再根据测量结果手动调节软化水的开度。此方法有以下弊端，一为人工检测取样可能带入不确定的杂质，大大影响检测精度；二为人工检测反馈慢，特别对于软化水稀释的后期，粘度值已慢慢接近控制值，同时软化水价格又比较高，这个时候需要高频率的精确测量，才能实现粘度值的有效控制，达到生产效率和经济效率的最大化；三为人工检测存在人为误差，影响粘度值检测；四为人工检测方式不利于生产工艺的自动化改进。因此，提供一种海藻酸钠胶液粘度在线检测装置与方法，将对海藻酸钠生产效率、经济效率及产品质量改进有很大的益处。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种海藻酸钠胶液粘度在线检测装置与方法，解决海藻酸钠生产过程中人工抽检粘度值，检测误差大，反馈周期长，无法自动检测，影响海藻酸钠生产效率、经济效率及产品质量问题。本发明的技术方案如下：
一种海藻酸钠胶液粘度在线检测装置，包括：采样清洗部分和控制部分；所述采样清洗部分包括：第一管路、第二管路、第三管路、第四管路；
沿着第一管路从入口至出口依次安装有不锈钢过滤网、Y型过滤器、第一电磁阀、第一三通、第二三通、第二电磁阀、第一水泵、传感器组件；第一管路通过第二三通连接第三管路，第一管路通过第一三通连接第四管路；待测的海藻酸钠胶液自第一管路的入口进入；
第二管路上安装有手动阀，第二管路通过第三三通分别连接第三管路和第四管路；软化水自第二管路的入口进入；
沿着第三管路依次安装有第三电磁阀、第二水泵；第四管路上安装有第四电磁阀；
所述控制部分包括：PLC/DCS模块、若干个继电器、上位机；所述PLC/DCS模块均与上位机连接；
所述PLC/DCS模块通过继电器分别驱动第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第一水泵和第二水泵。
可选地，所述第一管路形成海藻酸钠胶液的采样通道；所述第二管路、第三管路、第一管路自第二三通至出口的部分形成软化水的第一清洗通道；所述第二管路、第四管路、第一管路自第一三通至入口的部分形成软化水的第二清洗通道。
可选地，所述第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第一水泵、第二水泵、第一三通、第二三通、第三三通均为不锈钢316L材质。
一种海藻酸钠胶液粘度在线检测方法，基于如前所述的海藻酸钠胶液粘度在线检测装置，包括如下步骤：
S1：上位机向PLC/DCS模块发送触发信号，所述触发信号为采样通道触发信号、第一清洗通道触发信号、第二清洗通道触发信号中的一种；
S2：PLC/DCS模块识别所述触发信号，如果为采样通道触发信号，则进入步骤S3；如果为第一清洗通道触发信号，则进入步骤S4；如果为第二清洗通道触发信号，则进入步骤S5；
S3：PLC/DCS模块通过继电器导通第一电磁阀、第二电磁阀、第一水泵，其他电磁阀和水泵均为关闭状态；待测的海藻酸钠胶液自第一管路的入口进入，经过不锈钢滤网、Y型过滤器、第一电磁阀、第一三通、第二三通、第二电磁阀、第一水泵，进入传感器组件；经传感器组件进行粘度测量后，作为废液从第一管路的出口排出；
重新进入步骤S1；
S4：手动打开手动阀，PLC/DCS模块通过继电器导通第三电磁阀、第二电磁阀、第一水泵、第二水泵，其他电磁阀和水泵均为关闭状态；软化水自第二管路的入口进入，经过第三三通进入第三管路，流经第三电磁阀、第二水泵，经第二三通进入第一管路，流经第二电磁阀、第一水泵、传感器组件，最后自第一管路出口流出，完成第一清洗通道的冲洗工作；
重新进入步骤S1；
S5：手动打开手动阀，PLC/DCS模块通过继电器导通第四电磁阀、第一电磁阀，其他电磁阀和水泵均为关闭状态；软化水自第二管路的入口进入，经过第三三通进入第四管路，流经第四电磁阀，经第一三通进入第一管路，流经第一电磁阀、Y型过滤器、不锈钢滤网，最后自第一管路入口流出，完成第二清洗通道的冲洗工作；
重新进入步骤S1。
可选地，第一清洗通道和第二清洗通道的清洗次数和清洗时间均为1∶1配置。与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明可实现实时在线检测，解决人工检测的检测误差大，反馈周期长，无法进行自动检测问题；
(2)本发明含胶液预处理装置，为粘度传感器提供稳定无杂质的待测物，保障检测精度。主要包含多级过滤，含采样口的不锈钢过滤网和管道过滤器。
(3)本发明有完整的清洗回路，包含采样管道的清洗以及泵和传感器管道的清洗，采用双泵模式设计，清洗覆盖所有采样回路，保障设备的长期检测精度及可靠性；
(4)本发明采用电磁振荡技术的粘度检测技术，具有温度补偿功能，实现粘度的高精度测量；
(5)本发明采用全回路防腐设计，凡是与待测胶液相接触的部件，均采用了不锈钢316L材质，含管接头，电磁阀，泵和粘度传感器等，解决待测溶液的腐蚀性问题。
(6)本发明具有与DCS/PLC兼容的接口设计，含动作触发信号和粘度值输出信号，可以方便的接入到自动化控制系统，为实现整个生产工艺的自动化提供了很重要的一环。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是本发明具体实施例一种海藻酸钠胶液粘度在线检测装置的结构示意图；
图2是本发明具体实施例一种海藻酸钠胶液粘度在线检测方法的流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1，本实施公开了一种海藻酸钠胶液粘度在线检测装置，包括：采样清洗部分和控制部分；所述采样清洗部分包括：第一管路、第二管路、第三管路、第四管路；
沿着第一管路从入口至出口依次安装有不锈钢过滤网9、Y型过滤器1、第一电磁阀2-1、第一三通4-1、第二三通4-2、第二电磁阀2-2、第一水泵8-1、传感器组件；第一管路通过第二三通4-2连接第三管路，第一管路通过第一三通4-1连接第四管路；待测的海藻酸钠胶液自第一管路的入口进入；经检测完毕的废液自第一管路的出口流出。
其中，不锈钢过滤网9和Y型过滤器1作为胶液预处理装置使用。不锈钢过滤网9作为物料口粗筛，防止物料粗梗堵塞采样管路；Y型过滤器1过滤细颗粒的杂质，防止杂质进入传感器腔，影响检测结果和寿命。
第二管路上安装有手动阀3，第二管路通过第三三通4-3分别连接第三管路和第四管路；软化水自第二管路的入口进入；
沿着第三管路依次安装有第三电磁阀2-3、第二水泵8-2；第四管路上安装有第四电磁阀2-4；
所述控制部分包括：PLC/DCS模块、若干个继电器、上位机；所述PLC/DCS模块均与上位机连接；
所述PLC/DCS模块通过继电器分别驱动第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第一水泵和第二水泵。
其中，PLC(Programmable Logic Controller)，称为可编程逻辑控制器，其是种专门为在工业环境下自动化控制而设计的数字运算操作电子系统。可编程逻辑控制器由内部CPU，指令及数据存储器、输入输出单元、电源模块、数字模拟等单元所模块化组合成，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。
DCS(Distributed Control System)，称为分布式控制系统，在国内自控行业又称之为集散控制系统。是相对于集中式控制系统而言的一种新型计算机控制系统，它是在集中式控制系统的基础上发展、演变而来的。
所述传感器组件，用于检测并输出显示海藻酸钠胶液的粘度，其进一步包括：测量腔体6、传感器7、传感器控制器9、第一DN15转DN50接头5-1、第二DN转DN50接头5-2；传感器用于测量海藻酸钠胶液的粘度；传感器控制器用于控制传感器的通/断电，以及接收传感器的测量值，并将其进行输出显示。
所述传感器7设置于所述探测腔体6中，所述传感器7与传感器控制器连接；所述传感器控制器与上位机连接。第一DN15转DN50接头5-1、第二DN转DN50接头5-2分别位于所述测量腔体6的两侧，用于改变进出测量腔体的液体的横截面积。
传感器组件采用了电磁振荡技术。传感器内置上下2个线圈以及探芯，传感器通电后2个线圈产生磁力推动探芯在测量腔体内上下往返运动，通过检测探芯在测量腔体的运动时间，转换为绝对粘度(力)，显示并输出。传感器流道底部位置，内置一个RTD传感器，实时测量并显示流体温度。该方案具有温度补偿功能，且传感器具有自清洁功能，因此该方案具有高精度、高稳定性优点。传感器控制器在上电后实时测量粘度，并输出标准的4-20mA电流信号和485信号。
其中，所述第一管路形成海藻酸钠胶液的采样通道；采样通道的主要功能是要在任何情况下确保将采样点无杂质的待测溶液(待测的海藻酸钠胶液)输送到传感器组件，其采样量和液体压力应满足分析需求。
所述第一电磁阀2-1、第二电磁阀2-2、第三电磁阀2-3、第四电磁阀3-4、第一水泵8-1、第二水泵8-2、第一三通4-1、第二三通4-2、第三三通4-3均为不锈钢316L材质。
本实施例中，第一水泵和第二水泵均采用不锈钢自吸抽水泵，抽力稳定，抗腐蚀。
由于待测稀释液体(海藻酸钠胶液)是有一定粘度的胶液，所以本实施例对采样管路需要定期的清洗和自动维护，因此专门设计了反冲洗回路(清洗回路)，具体为：第一清洗通道和第二清洗通道。
所述第二管路、第三管路、第一管路自第二三通至出口的部分形成软化水的第一清洗通道；所述第二管路、第四管路、第一管路自第一三通至入口的部分形成软化水的第二清洗通道。手动阀3用于控制软化水的压力和流量。
其中，所述控制部分包括：PLC/DCS模块、若干个继电器、电源、上位机；所述PLC/DCS模块均与上位机连接；
所述PLC/DCS模块通过继电器分别驱动第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第一水泵和第二水泵。
上位机向PLC/DCS模块发出指令和触发信号，PLC/DCS模块负责泵、电磁阀的动作逻辑及外部触发信号的识别。
电源用于向所述装置内各需用电的元器件，如电磁阀、，PLC/DCS模块、传感器组件等提供电源。
本实施例中，设置了六个继电器，其中两个为固态继电器。两个固态继电器分别对应连接第一水泵和第二水泵。所述PLC/DCS模块分别连接第一固态继电器、第二固态继电器；第一固态继电器连接第一水泵，第二固定继电器连接第二水泵；所述PLC/DCS模块通过第一固态继电器、第二固态继电器分别去驱动第一水泵和第二水泵。
另外四个继电器分别与四个电磁阀对应连接，PLC/DCS模块通过连接继电器，进而控制该继电器对应连接的电磁阀的通断。
所述在线检测装置，除了上位机外，其他部分均设置于箱体中。
如图2，本实施例同时公开了一种海藻酸钠胶液粘度在线检测方法，基于如前所述的海藻酸钠胶液粘度在线检测装置，包括如下步骤：
S1：上位机向PLC/DCS模块发送触发信号，所述触发信号为采样通道触发信号、第一清洗通道触发信号、第二清洗通道触发信号中的一种；
S2：PLC/DCS模块识别所述触发信号，如果为采样通道触发信号，则进入步骤S3；如果为第一清洗通道触发信号，则进入步骤S4；如果为第二清洗通道触发信号，则进入步骤S5；
S3：PLC/DCS模块通过继电器导通第一电磁阀、第二电磁阀、第一水泵，其他电磁阀和水泵均为关闭状态；待测的海藻酸钠胶液自第一管路的入口进入，经过不锈钢滤网、Y型过滤器、第一电磁阀、第一三通、第二三通、第二电磁阀、第一水泵，进入传感器组件；经传感器组件进行粘度测量后，作为废液从第一管路的出口排出；
重新进入步骤S1；
S4：手动打开手动阀，PLC/DCS模块通过继电器导通第三电磁阀、第二电磁阀、第一水泵、第二水泵，其他电磁阀和水泵均为关闭状态；软化水自第二管路的入口进入，经过第三三通进入第三管路，流经第三电磁阀、第二水泵，经第二三通进入第一管路，流经第二电磁阀、第一水泵、传感器组件，最后自第一管路出口流出，完成第一清洗通道的冲洗工作；清洗时间和清洗次数可配置。
重新进入步骤S1；
S5：手动打开手动阀，PLC/DCS模块通过继电器导通第四电磁阀、第一电磁阀，其他电磁阀和水泵均为关闭状态；软化水自第二管路的入口进入，经过第三三通进入第四管路，流经第四电磁阀，经第一三通进入第一管路，流经第一电磁阀、Y型过滤器、不锈钢滤网，最后自第一管路入口流出，完成第二清洗通道的冲洗工作；清洗时间和清洗次数可配置。
重新进入步骤S1。
其中，第一清洗通道和第二清洗通道的清洗次数和清洗时间均为1∶1配置。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明可实现实时在线检测，解决人工检测的检测误差大，反馈周期长，无法进行自动检测问题；
(2)本发明含胶液预处理装置，为粘度传感器提供稳定无杂质的待测物，保障检测精度。主要包含多级过滤，含采样口的不锈钢过滤网和管道过滤器。
(3)本发明有完整的清洗回路，包含采样管道的清洗以及泵和传感器管道的清洗，采用双泵模式设计，清洗覆盖所有采样回路，保障设备的长期检测精度及可靠性；
(4)本发明采用电磁振荡技术的粘度检测技术，具有温度补偿功能，实现粘度的高精度测量；
(5)本发明采用全回路防腐设计，凡是与待测胶液相接触的部件，均采用了不锈钢316L材质，含管接头，电磁阀，泵和粘度传感器等，解决待测溶液的腐蚀性问题。
(6)本发明具有与DCS/PLC兼容的接口设计，含动作触发信号和粘度值输出信号，可以方便的接入到自动化控制系统，为实现整个生产工艺的自动化提供了很重要的一环。其中，粘度值输出接口在传感器控制器上，动作触发接口在系统里的DCS/PLC模块上。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (5)
1.一种海藻酸钠胶液粘度在线检测装置，其特征在于，包括：采样清洗部分和控制部分；所述采样清洗部分包括：第一管路、第二管路、第三管路、第四管路；
沿着第一管路从入口至出口依次安装有不锈钢过滤网、Y型过滤器、第一电磁阀、第一三通、第二三通、第二电磁阀、第一水泵、传感器组件；第一管路通过第二三通连接第三管路，第一管路通过第一三通连接第四管路；待测的海藻酸钠胶液自第一管路的入口进入；
第二管路上安装有手动阀，第二管路通过第三三通分别连接第三管路和第四管路；软化水自第二管路的入口进入；
沿着第三管路依次安装有第三电磁阀、第二水泵；第四管路上安装有第四电磁阀；
所述控制部分包括：PLC/DCS模块、若干个继电器、上位机；所述PLC/DCS模块均与上位机连接；
所述PLC/DCS模块通过继电器分别驱动第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第一水泵和第二水泵。
2.如权利要求1所述的在线检测装置，其特征在于，所述第一管路形成海藻酸钠胶液的采样通道；所述第二管路、第三管路、第一管路自第二三通至出口的部分形成软化水的第一清洗通道；所述第二管路、第四管路、第一管路自第一三通至入口的部分形成软化水的第二清洗通道。
3.如权利要求1所述的在线检测装置，其特征在于，所述第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第一水泵、第二水泵、第一三通、第二三通、第三三通均为不锈钢316L材质。
4.一种海藻酸钠胶液粘度在线检测方法，其特征在于，基于如权利要求1至3任意一项所述的海藻酸钠胶液粘度在线检测装置，包括如下步骤：
S1：上位机向PLC/DCS模块发送触发信号，所述触发信号为采样通道触发信号、第一清洗通道触发信号、第二清洗通道触发信号中的一种；
S2：PLC/DCS模块识别所述触发信号，如果为采样通道触发信号，则进入步骤S3；如果为第一清洗通道触发信号，则进入步骤S4；如果为第二清洗通道触发信号，则进入步骤S5；
S3：PLC/DCS模块通过继电器导通第一电磁阀、第二电磁阀、第一水泵，其他电磁阀和水泵均为关闭状态；待测的海藻酸钠胶液自第一管路的入口进入，经过不锈钢滤网、Y型过滤器、第一电磁阀、第一三通、第二三通、第二电磁阀、第一水泵，进入传感器组件；经传感器组件进行粘度测量后，作为废液从第一管路的出口排出；
重新进入步骤S1；
S4：手动打开手动阀，PLC/DCS模块通过继电器导通第三电磁阀、第二电磁阀、第一水泵、第二水泵，其他电磁阀和水泵均为关闭状态；软化水自第二管路的入口进入，经过第三三通进入第三管路，流经第三电磁阀、第二水泵，经第二三通进入第一管路，流经第二电磁阀、第一水泵、传感器组件，最后自第一管路出口流出，完成第一清洗通道的冲洗工作；
重新进入步骤S1；
S5：手动打开手动阀，PLC/DCS模块通过继电器导通第四电磁阀、第一电磁阀，其他电磁阀和水泵均为关闭状态；软化水自第二管路的入口进入，经过第三三通进入第四管路，流经第四电磁阀，经第一三通进入第一管路，流经第一电磁阀、Y型过滤器、不锈钢滤网，最后自第一管路入口流出，完成第二清洗通道的冲洗工作；
重新进入步骤S1。
5.如权利要求4所述的在线检测方法，其特征在于，第一清洗通道和第二清洗通道的清洗次数和清洗时间均为1∶1配置。
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