CN113671145A - 一种在线检测静态乳化炸药乳化质量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种在线检测静态乳化炸药乳化质量的方法，其特征在于，在静态乳化炸药生产中，用压力变化率表征乳胶基质的稳定性或静态乳化炸药乳化质量；所述压力为如下任一一种：1)水相输送压力；2)油相输送压力；3)乳化压力或敏化压力。本发明运用泊肃叶定律，监测生产过程中乳胶基质的稳定性及乳化质量，当出现问题时及时的进行预警并采取措施，降低经济损失。
Description
技术领域
本发明涉及民爆领域，具体涉及一种在线检测静态乳化炸药乳化质量的方法。
背景技术
在当前的乳化炸药生产中，乳化质量的检测存在着严重的滞后性，基本上只能通过后续的性能检测，比如，人工检测乳胶基质密度、成品炸药的殉爆、爆速、猛度等参数，甚至是自然存储来判断乳化质量。而在这当中，生产活动并未停止，造成了大批量的废药产生，既增加了生产成本，又加大了环保的压力。国家相关部门在制定发展规划时，已经提出了要加强乳化炸药乳化质量的在线检测研究，因此行业内急需一种快速有效的乳化质量在线检测方法。
专利CN102798580提出了一种在线监测乳胶基质密度方法，这种方法虽然可以反馈给生产线乳胶基质的密度数据，但是并不是实时监测，有一定的滞后性。专利CN104515843提出：通过在水相、油相的制备工序中设置硝酸铵浓度在线监测节点、水相密度在线监测节点控制原料的质量及配比，在乳化工序中设置乳胶基质粘度、声速、电导率、温度、流量在线监测节点控制乳胶基质质量、乳化温度、水相与油相的流量；在敏化过程中设置敏化温度、敏化流量在线监测节点控制敏化温度及敏化剂流量；由上述监测节点依据各节点监测值进行监测，当监测到参数值超出设定范围，系统报警或停机；所述硝酸铵浓度在线监测节点的监测值的设定范围以工艺要求的硝酸铵浓度范围作为监控值范围。这种方法较为复杂，监测点较多，不能通过监测数值直接的反映出乳化质量，只是单出的数据统计，而且没有提出对输送压力数据的监测。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的检测静态乳化炸药乳化质量的方法较为复杂的缺陷，从而提供一种在线检测静态乳化炸药乳化质量的方法。
本发明提供一种在线检测静态乳化炸药乳化质量的方法，其特征在于，在静态乳化炸药生产中，用压力变化率表征乳胶基质的稳定性或静态乳化炸药乳化质量；
所述压力为如下任一一种：
1)水相输送压力；
2)油相输送压力；
3)乳化压力或敏化压力。
可选的，当压力变化率≥-5％，且小于0时，则控制系统发出预警，此情况不停机；当压力的变化为率>-10％,且<-5％时，则控制系统发出质量波动警报，根据实际压力的波动情况在线处理或者停机；当压力的变化率≤-10％时系统报警停机；压力变化率的计算方法为：(实际测定压力-设定压力)/设定压力。
一种在线检测静态乳化炸药乳化质量的方法，静态乳化炸药生产中，当精乳级不具备敏化作用时，用压力变化率表征静态乳化炸药乳化质量；
所述压力为如下任一一种：
1)水相输送压力；
2)油相输送压力。
一种在线检测静态乳化炸药乳化质量的方法，静态乳化炸药生产中，当采用静态乳化静态敏化工艺生产乳化炸药时，用压力变化率表征静态乳化炸药乳化质量；
所述压力为乳化压力或敏化压力。
可选的，当压力变化率≥-5％，且小于0时，则控制系统发出预警，此情况不停机；当压力的变化为率>-10％,且<-5％时，则控制系统发出质量波动警报，根据实际压力的波动情况在线处理或者停机；当压力的变化率≤-10％时系统报警停机；压力变化率的计算方法为：(实际测定压力-设定压力)/设定压力。
本发明技术方案，具有如下优点：
本发明提供的一种在线检测静态乳化炸药乳化质量的方法，在静态乳化炸药生产线中，通过对检测水相输送压力、油相输送压力、乳化压力、敏化压力参数的检测，运用泊肃叶定律，监测生产过程中乳胶基质的稳定性及乳化质量，当出现问题时及时的进行预警并采取措施，降低经济损失。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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的附图。
图1是本发明实施例中5级粗乳级+精乳级的静态乳化器乳化工艺示意图。
具体实施方式
提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。
实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
如图1所示5级粗乳级+精乳级的静态乳化器乳化工艺示意图，静态乳化器为管道式射流乳化，其原理为水相通过各级分流孔分为五次，射流进入油相中，形成漩涡场，在第一级乳化内芯中形成局部富油基质1(一级粗乳)，该富油基质1通过油相分散孔进入第二级内芯中，与同样射流进入第二级内芯的部分水相进行乳化，再次形成局部富油基质2(二级粗乳)，之后局部富油基质2经过油相分散孔进入第三级内芯中进行再次乳化，直到在最后一级内芯中乳化全部的水相，形成比例正确的乳胶基质，完成乳化。全过程即图1所示的各级粗乳。粗乳完成后乳胶基质进入精乳级进行精乳，如果精乳级的入口处加入敏化剂，则精乳级具有精乳和敏化的双重作用。
静态乳化器在乳化炸药生产线上有两种应用方式：
第一种：当精乳级不具备敏化作用时，其生产过程为：水油相通过各自的输送泵经过静态乳化器进行全静态的射流乳化，形成乳胶基质，之后乳胶基质在静态乳化器的精乳级进行精乳，完成后经冷却，在敏化器中与敏化剂混合完成敏化。敏化完成后进行装药、包装入库。在此过程中，需要检测水相输送压力和油相输送压力并选择其中稳定的压力参数作为乳化质量的表征压力。实施例1、2属于这种。
第二种：当采用静态乳化静态敏化工艺生产乳化炸药时(即采用CN104109057A图4所示5级乳化设备)，此时精乳级(即静态敏化器)具有精乳和敏化的双重作用。其生产过程为：水油相通过各自的输送泵经过静态乳化器进行全静态的射流乳化，形成乳胶基质，之后乳胶基质在CN104109057A图4所示的静态乳化器的出口端精乳处与泵送来的敏化剂进行静态敏化，此时的静态乳化器精乳级有敏化的作用。完成后进行装药、药卷冷却、包装入库。在此过程中，需要检测水相输送压力、油相输送压力和乳化压力(敏化压力)并选择其中稳定的压力参数作为乳化质量的表征压力。实施例3属于这种。
泊肃叶定律：在等截面积的水平细管内做层流的粘性流体，其体积流量与管道两端的压强差成正比，即
式中：
qv------流体流经管道的体积；
η------流体的粘滞系数；
(P1-P2)------流体流经管道的管道两端的压力差；
l------流体流经管道的长度；
r-------流体流经管道的半径。
根据泊肃叶定律，将R＝8ηl/(πr4)，即qv＝Δp/R，R称为流阻。可以得出：(1)流阻R与流经管道半径r的四次方成反比,这说明，流经管道的半径对流阻的影响非常大。(2)流阻R与流经管道的长度l成正比,流经管道越长，流阻越大。(3)流阻R与液体的粘滞系数η成正比,液体的粘滞系数越大，流阻就越大。由此可见，流量qv是由液体的粘滞系数η、流经管道的几何形状和流经管道两端压强差ΔP等因素共同决定的。
在静态乳化炸药生产中，乳胶基质流经管道的半径r、长度l是恒定的，不同的只是乳胶基质的粘滞系数。粘滞系数又称为内摩擦系数或粘度，粘滞系数对温度敏感,会随着温度变化而变化。在乳化炸药生产过程中，保持乳胶基质温度恒定，所以乳胶基质的粘滞系数只与其自身的乳化程度有关系，乳化程度越深，粘度越大。根据qv＝Δp/R和R＝8ηL/(πr4)，在乳化产能一定的时，乳胶基质粘度越大，则Δp越大，由此可知通过在线检测Δp可以反映出乳胶基质的粘度，也就是乳化质量。
在生产时Δp，可以是水相输送压力与乳化压力之间的差值，也可以是油相输送压力与乳化压力之间的差值，反应粗乳的乳化质量。也可以是乳化压力，反应精乳的乳化质量(因为精乳级出口的压力为零)。还可以直接是水相输送压力或者油相输送压力，反应整个静态乳化的乳化质量(因为精乳级出口的压力为零)。
实施例1
油相自油相罐由油相泵按炸药全比例进入一级粗乳混合器；水相自水相罐由水相泵按炸药比例，通过多级分流分多次进入多级粗乳混合器；经最后一级粗乳混合器(共5级)，粗乳完成后经过精乳完成制乳过程。检测乳胶基质密度见下表1。之后乳胶基质经钢带机冷却到50℃，进入敏化器，同时敏化剂按照0.3％(wt％)的用量与乳胶基质进行混合，完成敏化。敏化温度为50℃之后，检测炸药即时密度1.22g/cm3。敏化完成后进入到热合机的注药管中。注药管被包裹于筒状薄膜中，通过对热合机的控制以实现物料在筒状薄膜中均匀灌装。灌装好的药卷经布卷机构呈S型布在缓存调节机上。安装在打卡机旋转平台上的各打卡机随平台转动牵引药卷，并依次完成塑料药卷的封口、切断和抛卷。之后药卷经过输送皮带进行装箱，之后入库储存。
生产时的参数为：静态乳化炸药生产线产能3.6t/h，水相94％(v/v)，油相6％(v/v)，水相实际输送压力1.3Mpa,油相实际输送压力1.4Mpa。乳化质量见表1。
实例2
与实施例1的区别在于：静态乳化炸药生产线产能7.2t/h，水相：94％，油相6％，水相实际输送压力1.4Mpa,油相实际输送压力1.45Mpa。乳化质量见表1。
表1乳化质量对比(水相、油相输送压力)
注：p1为实际水相输送压力；p2为实际油相输送压力。
实例3
油相自油相罐由油相泵按炸药全比例进入一级粗乳混合器；水相自水相罐由水相泵按炸药比例，通过多级分流分多次进入多级粗乳混合器；经最后一级粗乳混合器，便完成乳化。检测乳胶基质密度见下表2。乳化之后乳胶基质进入静态敏化器，同时敏化剂按照0.3％(wt％)的用量通过敏化剂加料口在第一级内芯上敏化剂喷射口作用下，以不低于3m/s的速度进入乳化腔体中，乳胶基质通过第一级多孔板时与敏化剂相混合，之后经过第二级，第三级多孔板进行混匀。敏化温度为80℃之后，检测炸药密度为1.07g/cm3。进入到热合机的注药管中。注药管被包裹于筒状薄膜中，通过对热合机的控制以实现物料在筒状薄膜中均匀灌装。灌装好的药卷经布卷机构呈S型布在缓存调节机上。安装在打卡机旋转平台上的各打卡机随平台转动牵引药卷，并依次完成塑料药卷的封口、切断和抛卷。之后药卷进入冷却水中进行冷却。冷却完成后经过输送皮带进行装箱，之后入库储存。
生产参数为：静态乳化炸药生产线产能7.2t/h，水相：94％，油相6％，水相实际输送压力1.4Mpa,油相实际输送压力1.45Mpa，乳化压力1.0Mpa。乳化质量见表2。
表2乳化质量对比(乳化压力)
P3为实际乳化压力。
在静态乳化炸药实际生产中，水相输送压力、油相输送压力、乳化压力(敏化压力)三者是相互关联的，在非静态乳化敏化工艺中采用水相或者油相的输送压力来表征乳化质量(实施例1为水相输送压力、实施例2为油相输送压力)；在静态乳化敏化生产工艺中采用乳化压力(敏化压力)来表征乳化质量(如实施例3)。
在实施例1-3的静态乳化炸药生产线上，当压力变化率≥-5％，且小于0时，则控制系统发出预警，此情况不停机；当压力的变化为率>-10％,且<-5％时，则控制系统发出质量波动警报，根据实际压力的波动情况在线处理或者停机；当压力的变化率≤-10％时系统报警停机；压力变化率的计算方法为：(实际测定压力-设定压力)/设定压力。当计算结果(压力变化率)为负数时，表示乳化质量下降；计算结果(压力变化率)为正数时需要考虑静态乳化器或者系统的堵塞等情况。
通过实施例乳化质量可以看出，乳化质量完全可以用本方法所提出的在线检测方式。当检测到的压力参数超过或者低于预警值时，系统发出预警，酌情况进行停机或者在线处理。这样有效的减少了生产中所产生的废品，节约了成本，又提高了生产效率。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (5)
1.一种在线检测静态乳化炸药乳化质量的方法，其特征在于，在静态乳化炸药生产中，用压力变化率表征乳胶基质的稳定性或静态乳化炸药乳化质量；
所述压力为如下任一一种：
1)水相输送压力；
2)油相输送压力；
3)乳化压力或敏化压力。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当压力变化率≥-5％，且小于0时，则控制系统发出预警，此情况不停机；当压力的变化为率>-10％,且<-5％时，则控制系统发出质量波动警报，根据实际压力的波动情况在线处理或者停机；当压力的变化率≤-10％时系统报警停机；压力变化率的计算方法为：(实际测定压力-设定压力)/设定压力。
3.一种在线检测静态乳化炸药乳化质量的方法，其特征在于，静态乳化炸药生产中，当精乳级不具备敏化作用时，用压力变化率表征静态乳化炸药乳化质量；
所述压力为如下任一一种：
1)水相输送压力；
2)油相输送压力。
4.一种在线检测静态乳化炸药乳化质量的方法，其特征在于，静态乳化炸药生产中，当采用静态乳化静态敏化工艺生产乳化炸药时，用压力变化率表征静态乳化炸药乳化质量；
所述压力为乳化压力或敏化压力。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，
当压力变化率≥-5％，且小于0时，则控制系统发出预警，此情况不停机；当压力的变化为率>-10％,且<-5％时，则控制系统发出质量波动警报，根据实际压力的波动情况在线处理或者停机；当压力的变化率≤-10％时系统报警停机；压力变化率的计算方法为：(实际测定压力-设定压力)/设定压力。
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