CN114159858B - 一种过滤系统及其预警方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种过滤系统及其预警方法，属于液体过滤器设备。本发明通过获取过滤器的进口压力实测值、出口压力实测值、压差计算值；判断所述压差计算值是否大于第一阈值，若是云平台向不同客户端发生需要更换过滤体的提示；若不是，则显示所述过滤体的剩余寿命。能够自动收集现场过滤器的进出口实时压力，对信号集中分析处理，将处理结果集中显示在屏幕上，并通过云平台与客户终端信息同步。服务人员通过终端实时掌握现场实况，无需盲目第一时间到达现场排查故障隐患，可灵活选择去现场的时间，根据信息急缓安排处理问题的顺序，对将近报警的问题可以预先处理，节省人力支出，提高工作效率。
Description
技术领域
本发明属于液体过滤器设备，尤其是一种过滤系统及其预警方法。
背景技术
丙烯酰胺类高分子物料溶解液有不溶物存在，在高分子作为造纸的助留剂使用过程中，为避免不溶物对产品质量与生产效率造成影响，在添加泵与添加点之间设计精密过滤器，达到拦截溶液中不溶物的目的。过滤器的投用，可以截取物料的各种杂质和不溶物，同时也会导致过滤器的内网杂质聚集。严重了会堵死过滤网，导致管路堵塞甚至断料，影响后续系统的运行稳定性及产品品质，同时泵送设备的运行频率升高、无用功耗也会大大增加，设备部件的磨损也会加速，可用周期缩短。
目前都是服务人员观察登记过滤器的进出口的压力变化，根据压力变化及差压数值酌情对过滤器打开检查清洗与切换使用。该过程的控制需服务人员每天或每几个小时都要关注现场压力状况，还要必须去各个现场对每一支路过滤器采集压力数据，分析差压后确定是否需要切换清洗，大量占用人力资源，耗费时间效率低下，信息反馈严重滞后且不便捷，延误最佳处理时机。
发明内容
为了克服上述技术缺陷，本发明提供一种过滤系统及其预警方法，以解决背景技术所涉及的问题。
第一方面，本发明提供一种过滤系统，包括：
两个过滤器，两个过滤器共用同一进料管和出料管，两个过滤器和进料管连接处分别设置有第一阀门；两个过滤器和出料管连接处分别设置有第二阀门；
第一压力传感器，分别设置在两个第一阀门之间，用于检测所述过滤器进口压力值；
第二压力传感器，分别设置在两个第二阀门之间，用于检测所述过滤器出口压力值；
控制单元，包括与所述第一压力传感器、第二压力传感器信号连接的PCL控制器，与所述PCL控制器信号连接的触摸显示屏，以及与所述PCL控制器相连接、用于传输进口压力实测值、出口压力实测值、压差计算值的通讯装置。
云平台，与所述通讯装置信号连接，用于将进口压力实测值、出口压力实测值、压差计算值传输至不同的客户端。
第二方面，本发明提供一种过滤系统，包括：
多个过滤组件，所述过滤组件包括两个过滤器，两个过滤器共用同一进料管和出料管，两个过滤器和进料管连接处分别设置有第一阀门；两个过滤器和出料管连接处分别设置有第二阀门；
多个第一压力传感器，分别设置在不同过滤组件的两个第一阀门之间，用于检测所述过滤器进口压力值；
多个第二压力传感器，分别设置在不同过滤组件的两个第二阀门之间，用于检测所述过滤器出口压力值；
控制单元，包括与所述第一压力传感器、第二压力传感器信号连接的PCL控制器，与所述PCL控制器信号连接的触摸显示屏，以及与所述PCL控制器相连接、用于传输进口压力实测值、出口压力实测值、压差计算值的通讯装置。
云平台，与所述通讯装置信号连接，用于将进口压力实测值、出口压力实测值、压差计算值传输至不同的客户端。
优选地或可选地，所述过滤器包括：壳体，进口设置在所述壳体的顶部，出口设置在所述壳体的底部，过滤体至少铺满所述壳体内部的一个截面。
优选地或可选地，所述过滤体为滤袋或滤芯。
优选地或可选地，所述PCL控制器为西门子S7-200SAMRT模块。
优选地或可选地，所述控制单元还包括：与所述PCL控制器相连接的报警器；当所述第一压力传感器和第二压力传感器检测的压力差大于预定值时，PCL控制器控制所述报警器的开启；
优选地或可选地，所述报警器为声光报警器。
优选地或可选地，所述控制单元还包括多个独立信号隔离器，所述信号隔离器的一端分别与安装在不同过滤器上的第一压力传感器、第二压力传感器相连接，所述信号隔离器的另一端与控制器相连接。
第一方面，本发明提供一种上述的压滤系统的预警方法，其中，所述云平台包括如下预警方法：
获取过滤器的进口压力实测值、出口压力实测值、压差计算值；
判断所述压差计算值是否大于第一阈值，
若是云平台向不同客户端发生需要更换过滤体的提示；若不是，则显示所述过滤体的剩余寿命。
优选地或可选地，所述剩余寿命的预警方法包括：
获取待过滤溶液的质量浓度、分散质颗粒的粒度分布和过滤速率；
基于所述待过滤溶液的质量浓度、分散质的粒度分布和过滤速率确定单位时间内过滤的颗粒质量；
绘制标准流量下的压差变化曲线，根据所述压差变化曲线获得待过滤溶液形成的过滤滤饼的压缩性指数；
基于单位时间内过滤的颗粒质量、待过滤溶液形成的过滤滤饼的压缩性指数确定所过滤体的剩余寿命。
本发明涉及一种过滤系统及其预警方法，相较于现有技术，具有如下有益效果：本发明能够自动收集现场过滤器的进出口实时压力，对信号集中分析处理，将处理结果集中显示在屏幕上，并通过云平台与客户终端信息同步。服务人员通过终端实时掌握现场实况，无需盲目第一时间到达现场排查故障隐患，可灵活选择去现场的时间，根据信息急缓安排处理问题的顺序，对将近报警的问题可以预先处理，节省人力支出，提高工作效率。
附图说明
图1是本发明中一种实施例的结构示意图。
图2是本发明中另一种实施例的结构示意图。
图3是本发明中的通讯系统流程示意。
图4是本发明中预警方法的流程示意图。
图5是本发明中剩余寿命的预警方法的流程示意图。
图6是本发明中压差变化曲线示意图。
附图标记为：过滤器100、进口处110、出口处120、第一压力传感器200、第二压力传感器300、PCL控制器400、通讯装置500、触摸显示屏600。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
实施例1
鉴于过滤器在丙烯酰胺类乳液物料的泵送过程中的使用现状，我方作了大量的现场调研与摸索，研发出一种过滤系统。参阅附图1至3，所述过滤系统包括：过滤器100、进口处110、出口处120、第一压力传感器200、第二压力传感器300、PCL控制器400、通讯装置500、触摸显示屏600。
在实际生产中一般包括多组过滤器100。在本实施例中，以两个过滤器100为一组，两个过滤器100共用同一进料管和出料管，两个过滤器100和进料管连接处分别设置有第一阀门；两个过滤器100和出料管连接处分别设置有第二阀门；第一压力传感器200设置在两个第一阀门之间，所述第二阀门设置在所述两个第二阀门之间。所述过滤器100包括壳体，进口设置在所述壳体的顶部，出口设置在所述壳体的底部，过滤体至少铺满所述壳体内部的一个截面。如此，在其中一个过滤器100在更换过滤体的同时，另一个过滤器可以持续工作，保证整个过滤过程的连续性，提高过滤速率。
在每个过滤器100的进口处110设置均第一压力传感器200，用于检测每个过滤器100进口压力值；在每个过滤器100的出口处120设置第二压力传感器300，用于检测每个过滤器100出口压力值；所述第一压力传感器200和第二压力传感器300均为液体传感器或气体传感器，所述采用的型号为LHG3105TG，量程为0-1.0MPa。控制单元包括与所述第一压力传感器200、第二压力传感器300信号连接的PCL控制器400，与所述PCL控制器400信号连接的触摸显示屏600，以及用于将进口压力实测值、出口压力实测值、压差计算值传输至云平台的通讯装置500。
在本实施例中，所述PCL控制器400为西门子S7-200SAMRT模块，第一压力传感器200和第二压力传感器300所检测的压力信号通过信号线输送到控制单元，通过PCL控制器400进行信号分析处理，然后将将进口压力实测值、出口压力实测值、压差计算值传输至云平台，并通过云平台将进口压力实测值、出口压力实测值、压差计算值传输至不同的客户端。所述客户端可以为控制中心的现场显示屏、PC端或是手机App端，用户可以直观形象的方式实时显示在现场显示屏上，也可以有选择性地以警示或报警方式就近或远程传给用户，用户就可以有选择性地去现场切换清洗过滤器100。
所述触摸显示屏600采用昆仑通态10.4寸触摸彩屏，兼具控制面板的功能，实现人机交互功能。
所述PCL控制器400还连接有报警器；当所述第一压力传感器和第二压力传感器300检测的压力差大于预定值时，则说明过滤网已经被堵塞，需要进行更换过滤体，PCL控制器400控制所述报警器的开启。所述报警器为声光报警器。
在进一步实施例中，由于涉及到多个不同的信号传输线，所述控制单元还包括多个独立信号隔离器，所述信号隔离器的一端分别与安装在不同过滤器100上的第一压力传感器200、第二压力传感器300相连接，所述信号隔离器的另一端与PCL控制器400相连接，多组独立信号隔离器防止通讯干扰失真。
为了方便理解过滤系统及其预警方法的技术方案，对其工作原理做出简要说明：在每个现场的各个支路过滤器100的进口出口端分别安装压力信号传感器，所有压力信号通过信号线输送到控制单元里面，通过PCL控制器400进行信号集中分析处理，并以直观形象的方式实时显示在现场显示屏上，并通过网络云平台远程传送到电脑端/手机端，服务人员根据各自权限使用各自的终端可以有选择接收现场实时数据信息及警示/报警通知，服务人员通过终端实时掌握现场实况，无需盲目第一时间到达现场排查故障隐患，可灵活选择去现场的时间，根据信息急缓安排处理问题的顺序，对将近报警的问题可以预先处理。设备体积小巧，安装快捷，使用维护简便，信息接收反馈及时，精确度灵敏度高，节省人力支出，提高工作效率。
实施例2
基于实施例1中的过滤系统，本实施例提供一种压滤系统的预警方法，以云平台端为例，参阅附图4，所述预警方法包括如下步骤：
S100、获取过滤器的进口压力实测值、出口压力实测值、压差计算值；
具体地，在实施例1中已经具体描述了第一压力传感器200、第二压力传感器300的具体位置关系，在此不做进一步赘述，通过PCL控制器400获取第一压力传感器200、第二压力传感器300的实测值，并计算第一压力传感器200、第二压力传感器300的压差计算值，并将过滤器的进口压力实测值、出口压力实测值、压差计算值传输至云平台。
S200、判断所述压差计算值是否大于第一阈值；
具体地，所述第一阈值一般小于需要更换过滤体的极限压力差。在实际操作中为本技术人员根据过滤体的材质、过滤器的类型、待过滤溶液类型等因素综合得出的一个经验数据，也可根据实验获得。例如，某类型的过滤体能够承受的极限压力差为95KPa，为了给服务人员留足足够的反应和处理时间，则所述第一阈值一般设置为80KPa左右。
S300、若是云平台向不同客户端发生需要更换过滤体的提示；若不是，则显示所述过滤体的剩余寿命。
如果所述压差计算值是否大于第一阈值，则通过网络云平台远程传送到电脑端/手机端，服务人员根据各自权限使用各自的终端可以有选择接收现场实时数据信息及警示/报警通知，服务人员通过终端实时掌握现场实况，无需盲目第一时间到达现场排查故障隐患，可灵活选择去现场的时间，根据信息急缓安排处理问题的顺序，对将近报警的问题可以预先处理。
另外需要说明的是，显示所述过滤体的剩余寿命的必要性。一方面，显示所述过滤体的剩余寿命能够提高过滤体的利用率，降低过滤体的损耗；另一方面，由于悬浮液中的液体通过过滤体时，会有大颗粒的分散质被过滤体所挡住，并在过滤体的孔道中发生桥接现象，因而小颗粒的分散质也被挡住，形成过滤滤饼，具有一个稳定的过滤效果，而且过滤过滤体的过滤效果随着滤饼的厚度增加而增加，延长过滤体的使用时间，能够有效的提高过滤效果。因此显示所述过滤体的剩余寿命，变得十分有意义了。
由于带过来溶液的浓度、过滤溶液的不同，导致过滤的使用寿命不同，因此不能根据压差变化量一概而论。例如在过滤2wt％的A产品时，过滤体的使用时间是2h，但是在过滤0.5wt％的B产品时，所述过滤体的使用寿命为48h。
在本实施例中，参阅附图5，所述剩余寿命的预警方法包括：
S310、获取待过滤溶液的质量浓度、分散质颗粒的粒度分布和过滤速率；
其中，所述质量浓度可以根据配料信息获得；对于未知浓度的溶液，可直接的采用固含量进行计算。分散质颗粒的粒度分布可直接根据粒径分布仪器测得，通过对于公司内部，可以根据过滤溶液的不同、合成工艺的不同建立物料对照表，后期测试过程中，选取合适的分布系数即可。过滤速率可由设置在所述过滤器出料口出的流量计获得，需要说明的，过滤速率等于待过滤溶液减去滤饼累计速率，在本实施例中所述过滤速度均为计划预测值。
S320、基于所述待过滤溶液的质量浓度、分散质的粒度分布和过滤速率确定单位时间内过滤的颗粒质量；
具体地，基于所述待过滤溶液的质量浓度、分散质的粒度分布和过滤速率确定单位时间内过滤的颗粒质量的公式为：
其中，m/Δt为单位时间内过滤的颗粒质量，单位为g/s；ω为待过滤溶液的质量浓度，单位％；Q为待过滤溶液的流量，单位为g/s。
S330、绘制标准流量下的压差变化曲线，根据所述压差变化曲线获得待过滤溶液形成的过滤滤饼的压缩性指数；
具体地，标准流量下的压差变化曲线为在相同流量下的压力差-时间的变化曲线，由于不同流量下，压差的变化不具有可比性，参阅附图6，为实际的压差变化曲线示意图。我们需要根据过滤溶液的流量参数对实际的压差变化曲线示意图进行修正获得标准流量下的压差变化曲线。所述过滤滤饼的压缩性指数为过滤颗粒的形变量，由于滤饼是有弹性的，受到外力作用下会发生挤压，发生形变，提高过滤滤饼的过滤阻力。而且对于不同材料的过滤颗粒或是否加入过滤助剂，所述过滤滤饼的压缩性指数都不尽相同。在本实施例中，通过将标准流量下的压差变化曲线与ΔP1-S＝kt+b进行拟合，截取拟合度最高的曲线，求出式中的S，即为所述过滤滤饼的压缩性指数。
S340、基于单位时间内过滤的颗粒质量、待过滤溶液形成的过滤滤饼的压缩性指数确定所过滤体的剩余寿命。
具体地，基于单位时间内过滤的颗粒质量、待过滤溶液形成的过滤滤饼的压缩性指数确定所过滤体的剩余寿命的公式为：
其中，T为过滤体的剩余寿命，f为修正系数，ΔP1为所述第一阈值，ΔP0为当前的压力值，ω为待过滤溶液的质量浓度，Q为待过滤溶液的流量。
服务人员通过终端实时掌握过滤体的剩余寿命，可更加灵活选择去现场的时间，根据信息急缓安排处理问题的顺序，对将近报警的问题可以预先处理。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
Claims (7)
1.一种基于压滤系统的过滤体的剩余寿命的预警方法，其特征在于，
压滤系统应用于丙烯酰胺类乳液物料的泵送过程，其包括：
多个过滤组件，所述过滤组件包括两个过滤器，两个过滤器共用同一进料管和出料管，两个过滤器和进料管连接处分别设置有第一阀门；两个过滤器和出料管连接处分别设置有第二阀门；所述过滤器包括：壳体，进口设置在所述壳体的顶部，出口设置在所述壳体的底部，过滤体至少铺满所述壳体内部的一个截面；
多个第一压力传感器，分别设置在不同过滤组件的两个第一阀门之间，用于检测所述过滤器进口压力值；
多个第二压力传感器，分别设置在不同过滤组件的两个第二阀门之间，用于检测所述过滤器出口压力值；
控制单元，包括与所述第一压力传感器、第二压力传感器信号连接的PLC控制器，与所述PLC控制器信号连接的触摸显示屏，以及与所述PLC控制器相连接、用于传输进口压力实测值、出口压力实测值、压差计算值的通讯装置；
云平台，与所述通讯装置信号连接，用于将进口压力实测值、出口压力实测值、压差计算值和所述过滤体的剩余寿命传输至不同的客户端；
所述过滤体的剩余寿命的预警方法，包括：
获取待过滤溶液的质量浓度、分散质颗粒的粒度分布和过滤速率；
基于所述待过滤溶液的质量浓度、分散质的粒度分布和过滤速率确定单位时间内过滤的颗粒质量；单位时间内过滤的颗粒质量的公式为：
其中，m/Δt为单位时间内过滤的颗粒质量，单位为g/s；ω为待过滤溶液的质量浓度，单位为％；Q为待过滤溶液的流量，单位为g/s；
绘制标准流量下的压差变化曲线，根据所述压差变化曲线获得待过滤溶液形成的过滤滤饼的压缩性指数；
基于单位时间内过滤的颗粒质量、待过滤溶液形成的过滤滤饼的压缩性指数确定所过滤体的剩余寿命；所过滤体的剩余寿命的公式为：
其中，T为过滤体的剩余寿命；f为修正系数；ΔP1为第一阈值，所述第一阈值小于需要更换过滤体的极限压力；ΔP0为当前的压力值；S为过滤滤饼的压缩性指数；ω为待过滤溶液的质量浓度；Q为待过滤溶液的流量。
2.根据权利要求1所述的基于压滤系统的过滤体的剩余寿命的预警方法，其特征在于，所述过滤体为滤袋或滤芯。
3.根据权利要求1所述的基于压滤系统的过滤体的剩余寿命的预警方法，其特征在于，所述PLC控制器为西门子S7-200SAMRT模块。
4.根据权利要求1所述的基于压滤系统的过滤体的剩余寿命的预警方法，其特征在于，所述控制单元还包括：与所述PLC控制器相连接的报警器；当所述第一压力传感器和第二压力传感器检测的压力差大于预定值时，PLC控制器控制所述报警器的开启。
5.根据权利要求4所述的基于压滤系统的过滤体的剩余寿命的预警方法，其特征在于，所述报警器为声光报警器。
6.根据权利要求1所述的基于压滤系统的过滤体的剩余寿命的预警方法，其特征在于，所述控制单元还包括多个独立信号隔离器，所述信号隔离器的一端分别与安装在不同过滤器上的第一压力传感器、第二压力传感器相连接，所述信号隔离器的另一端与控制器相连接。
7.一种基于权利要求1至6任一项所述的过滤体的剩余寿命的预警方法的压滤系统的预警方法，其特征在于，在云平台端，所述预警方法包括：
获取过滤器的进口压力实测值、出口压力实测值、压差计算值；
判断所述压差计算值是否大于第一阈值；
若是，云平台向不同客户端发生需要更换过滤体的提示；若不是，则显示所述过滤体的剩余寿命。
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