CN115569820B - 一种提高涂覆式催化剂涂覆精准度的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高涂覆式催化剂涂覆精准度的控制方法，包括以下步骤：S1、设置涂覆参数；S2、对N个催化剂载体进行打浆涂覆，得到第一湿基涂覆量，计算得到第一打浆距离；S3、按照第一打浆距离对M个催化剂载体进行打浆涂覆，得到第二湿基涂覆量，计算得到第二打浆距离，调整打浆距离为第二打浆距离；S4、重复S3，按照第n打浆距离对M个催化剂载体进行打浆涂覆，采集M个催化剂载体的湿基涂覆量，平均得到第n+1湿基涂覆量，当

时停止调整打浆距离；步骤S5、按照第n打浆距离进行打浆涂覆。本发明的方法减少了人为因素对涂覆控制的影响，提高过程的稳定性从而控制涂覆精准度，保证了涂覆量的一致性。

Description

一种提高涂覆式催化剂涂覆精准度的控制方法

技术领域

本发明涉及涂覆式催化剂制备技术领域，特别涉及一种提高涂覆式催化剂涂覆精准度的控制方法。

背景技术

涂覆式催化剂在汽车尾气后处理催化剂、脱硝催化剂以及VOC催化燃烧催化剂等催化剂制造领域被广泛应用。催化剂涂覆是将浆料涂覆到催化剂载体上，再焙烧形成涂层，涂覆过程中主要是通过控制湿基涂覆量实现对涂覆上载量的控制，湿基涂覆量的计算方式为：m＝Y÷w，式中m为湿基涂覆量，g；Y为干基涂覆量，g；w为浆料固含量，％。以汽车后处理催化剂为例，汽车后处理催化剂涂层中含有经济价值较高的贵金属，涂覆量偏低会造成产品不合格，涂覆量偏高会导致生产成本偏高，涂覆量批次一致性是产品稳定受控的直接证据，各大主机厂对批次间涂覆量的一致性有严格要求。在催化剂涂覆生产过程中，不同涂覆设备或同一涂覆设备组件不同，涂覆精准度也就是精度和准度控制上存在较大的差异。

目前的涂覆过程若出现湿基涂覆量偏中上限、偏中下限、波动较大情况均依赖于人工干预，因而对操作人员的要求较高，操作不当或不正确的操作带来较大的经济影响。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中采用设备进行催化剂涂覆时精准度低的问题，提供一种提高涂覆式催化剂涂覆精准度的控制方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种提高涂覆式催化剂涂覆精准度的控制方法，包括以下步骤：

步骤S1、在涂覆设备上设置涂覆参数，涂覆参数包括湿基涂覆量中线、初次调节组数、数据采集组数M、初次打浆距离，湿基涂覆量上限，湿基涂覆量下限；

步骤S2、控制打浆系统按照初次打浆距离对N个催化剂载体进行打浆涂覆，采集N个催化剂载体的湿基涂覆量，平均后得到第一湿基涂覆量

根据打浆距离与湿基涂覆量之间换算关系式计算得到第一打浆距离L₁，打浆距离与湿基涂覆量之间换算关系式为：

其中L₀为初次打浆距离，mm；

为第一湿基涂覆量，g；m_a为湿基涂覆量中线，g；L₁为第一打浆距离；

根据浆料相对密度公式得到第一相对密度ρ₁，浆料相对密度公式为：

ρ＝m÷L

ρ为浆料相对密度，g/mm；m为湿基涂覆量，g；L为打浆距离，mm；

步骤S3、控制打浆系统按照第一打浆距离L₁对M个催化剂载体进行打浆涂覆，采集M个催化剂载体的湿基涂覆量，平均得到第二湿基涂覆量

并根据浆料相对密度公式计算得到第二相对密度ρ₂；采用第二相对密度对第一相对密度进行迭代，计算得到调节距离

则第二打浆距离为L₂，L₂＝L₁+ΔL₁，调整下一轮的打浆距离为第二打浆距离L₂；

步骤S4、重复步骤S3，按照上一轮确定的第n打浆距离L_n对M个催化剂载体进行打浆涂覆，采集M个催化剂载体的湿基涂覆量，平均得到第n+1湿基涂覆量

此时

则停止调整打浆距离，δ为设定偏差；

步骤S5、控制打浆系统按照第n打浆距离L_n对催化剂载体进行打浆涂覆。

在本发明中，浆料相对密度公式为：ρ＝m÷L，其中参数ρ、m、L能根据具体调整时进行参数的计算，如第一次调整计算ρ₁时，

第二次调整计算ρ₂时，

进一步地，初调节组数为1～10组，数据采集组数为5～125。

进一步地，设置涂覆参数还包括最大报警距离。

进一步地，步骤S2、S3和步骤S4是在涂覆设备自动模式下进行的。

进一步地，δ为0.003。

进一步地，n≥2。

进一步地，步骤S4的详细步骤为：

步骤S41、按照上一轮确定的第二打浆距离L₂对M个催化剂载体进行打浆涂覆，采集M个催化剂载体的湿基涂覆量，平均得到第三湿基涂覆量

并根据浆料相对密度公式计算得到第三相对密度P₃，采用第三相对密度对第二相对密度进行迭代，计算出调节距离ΔL₂，

此时对应的打浆距离为L₃，L₃＝L₂+ΔL₂，调整下一轮的打浆距离为第三打浆距离L₃；

步骤S42、按照上一轮确定的第三打浆距离L₃对M个催化剂载体进行打浆涂覆，采集M个催化剂载体的湿基涂覆量，平均得到第四湿基涂覆量

此时

停止调整打浆距离。

进一步地，步骤S5中，按照第n打浆距离L_n涂覆P个催化剂载体后，P>M，采集部分催化剂载体的湿基涂覆量，平均得到再调湿基涂覆量

若

时，则根据浆料相对密度公式计算得到第p相对密度ρ_P，采用第p相对密度对第n相对密度进行迭代，计算出调节距离ΔL_P，

此时对应的打浆距离为L_P，L_P＝L_n+ΔL_P，调整下一轮的打浆距离为第P打浆距离L_P；若

则下一轮的打浆距离继续采用第n打浆距离L_n。再调湿基涂覆量

是对采集的M个催化剂载体的湿基涂覆量进行平均得到的。M个催化剂载体的湿基涂覆量是在P个催化剂载体中随机选取或选择P个催化剂载体中的后M个催化剂载体。随着打浆个数的增加，当P>M时，湿基涂覆量的精准度可能会增加，因此重新采集数据，根据数据判断是否对打浆距离进行更新，这样能进一步提高催化剂涂覆精准度。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明提供了一种提高涂覆式催化剂涂覆精准度的控制方法，通过多次调节打浆距离来控制湿基涂覆量，首先通过初次打浆距离对N个催化剂载体进行打浆，采集催化剂载体的湿基涂覆量来反馈计算得到第一打浆距离，继续采用第一打浆距离对M个催化剂载体进行打浆，采集催化剂载体的湿基涂覆量，通过相对密度的迭代计算出对应的调节距离ΔL，通过反馈调节更新打浆距离，直至湿基涂覆量的涂覆精准度满足需求，从而控制涂覆精准度。本发明的方法减少了人为因素对涂覆控制的影响，提高过程的稳定性从而控制涂覆精准度，保证了涂覆量的一致性。

附图说明：

图1为本发明提高涂覆式催化剂涂覆精准度的控制方法的流程示意图；

图2为采用本发明方法控制涂覆精准度的湿基涂覆量曲线图；

图3为人工干预后采用本发明方法控制涂覆精准度的湿基涂覆量曲线图。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

涂覆式催化剂制备过程采用的涂覆设备由硬件系统和软件系统两部分组成，硬件系统包括：自动涂覆机主体、自动抓取机器人和用户控制中心设备。自动涂覆机主体包括上料工位、涂覆前称重工位、涂覆工位、涂覆后称重工位和下料工位。自动抓取机器人通过在上料皮带上抓取并配套自动涂覆机主体实现上料-前称重-涂覆-真空抽吸-后称重-下料整套动作，完成催化剂的涂覆。用户控制中心设备通过工艺调试，锁定参数，软件系统主要包括：PLC控制系统，视窗监视系统，数据处理系统。在涂覆过程中，通过视窗监视系统及配套的PLC控制系统实现对涂覆设备参数的控制，数据处理系统通过自动采集前称重和后称重的数据，并通过差值自动得到涂层已上载的湿基涂覆量。

涂覆设备进行涂覆操作时包括自动和手动两种模式，手动模式主要用于用户调试，自动模式主要用于批量化的生产。

自动涂覆机主体中涂覆工位使用上给料定量涂覆，该工位最重要的核心为伺服定量打浆系统，该系统根据设置的打浆距离对催化剂载体进行打浆，以控制湿基涂覆量。

一种提高涂覆式催化剂涂覆精准度的控制方法，如图1所示，包括以下步骤：

步骤S1、在涂覆设备的用户控制中心设备上设置涂覆参数，涂覆参数包括湿基涂覆量中线、初次调节组数、数据采集组数M、初次打浆距离L₀，湿基涂覆量上限，湿基涂覆量下限；

湿基涂覆量中线是根据湿基涂覆量计算方式得到的，即m_a＝Y÷w，Y为干基涂覆量；w为浆料固含量；初次打浆距离的设置根据经验值或者设定的一个定值，在控制中心设备的视窗监视系统上建立反馈调节窗口以及对应的基础数据输入栏，并在这些栏位上建立PLC系统调节的联系，湿基涂覆量上限和湿基涂覆量下限可根据实际情况进行设置，当采集的数据高于湿基涂覆量上限或低于湿基涂覆量下限时可不计入湿基涂覆量计算的组数中，避免偶发性数据异常而对ΔL计算产生错误。

在一些实施例中，设置涂覆参数还包括最大报警距离，最大报警距离的设置用于防止设备异常导致涂覆量出现过高或过低，从而出现距离调整过大的情况，最大报警距离的设定值根据涂覆设备和打浆情况进行设定。根据涂覆的湿基涂覆量中线确认湿基涂覆量上限，湿基涂覆量下限，初调节组数为1～10组，数据采集组数为5～125。

步骤S2、控制打浆系统按照初次打浆距离L₀对N个催化剂载体进行打浆涂覆，采集N个催化剂载体的湿基涂覆量，平均后得到第一湿基涂覆量

根据打浆距离与湿基涂覆量之间换算关系式计算得到第一打浆距离L₁，打浆距离与湿基涂覆量之间换算关系式为：

其中L₀为初次打浆距离，mm；

为第一湿基涂覆量，g；m_a为湿基涂覆量中线，g；L₁为第一打浆距离，mm；

根据浆料相对密度公式得到第一相对密度ρ₁，浆料相对密度公式为：

ρ＝m÷L

ρ为浆料相对密度，g/mm；m为湿基涂覆量，g；L为打浆距离，mm；

在涂覆设备手动模式的时候，根据设定的初次调节组数，打浆系统根据初次打浆距离L₀进行打浆操作，对设定的初次调节组数打浆完成后，采集每个催化剂载体上的湿基涂覆量，平均N个湿基涂覆量数据得到第一湿基涂覆量

根据初次打浆距离、初次湿基涂覆量以及湿基涂覆量中线进行换算，确定第一打浆距离L₁，根据浆料相对密度公式得到第一相对密度为ρ₁，

步骤S3、控制打浆系统按照第一打浆距离L₁对M个催化剂载体进行打浆涂覆，采集M个催化剂载体的湿基涂覆量，平均得到第二湿基涂覆量

并根据浆料相对密度公式计算得到第二相对密度ρ₂，

采用ρ₂对ρ₁进行迭代，计算得到调节距离

第二打浆距离为L₂＝L₁+ΔL₁，调整下一轮的打浆距离为第二打浆距离L₂；

步骤S3中进行打浆是在自动模式下进行的，PLC系统根据用户设定组数自动计算数据组数的平均值，由于不同设备控制水平不同，

此时对应的打浆距离为L₂＝L₁+ΔL₁，系统自动调节下一轮的打浆距离为l₂。

在本实施例中，为了避免因初始打浆距离设置错误但由于在涂覆上载量上限，涂覆上载量下限范围之外设备自动剔除而无法进行调节的情况，在数据采集组设置连续采集进行比对的数据组数，首先执行对应组数的自动调节，确保打浆距离对应的湿基涂覆量在要求值。

步骤S4、重复步骤S3，按照上一轮确定的第n打浆距离L_n对M个催化剂载体进行打浆涂覆，采集M个催化剂载体的湿基涂覆量，平均得到第n+1湿基涂覆量

此时

接近湿基涂覆量中线，表明经过调节后湿基涂覆量接近湿基涂覆量中线，则停止调整打浆距离。δ为设定偏差，根据催化剂种类和不同的涂覆要求确定。

具体地，步骤S4的详细步骤为：

步骤S41、按照上一轮确定的第二打浆距离L₂对M个催化剂载体进行打浆涂覆，采集M个催化剂载体的湿基涂覆量，平均得到第三湿基涂覆量

并根据浆料相对密度公式计算得到第三相对密度ρ₃，

由于不同设备控制精准度不同，

采用ρ₃对ρ₂进行迭代，计算出调节距离

此时对应的打浆距离为L₃＝L₂+ΔL₂，调整下一轮的打浆距离为第三打浆距离L₃。

步骤S42、按照上一轮确定的第三打浆距离L₃对M个催化剂载体进行打浆涂覆，采集M个催化剂载体的湿基涂覆量，平均得到第四湿基涂覆量

此时

停止调整打浆距离。

步骤S5、控制打浆系统按照第n打浆距离L_n对催化剂载体进行打浆涂覆。

在一些实施例中，按照第n打浆距离L_n涂覆P个催化剂载体后，P>M，采集部分催化剂载体的湿基涂覆量，平均得到湿基涂覆量

若

时，则根据浆料相对密度公式计算得到第p相对密度ρ_P，

采用ρ_P对ρ_n进行迭代，计算出调节距离

此时对应的打浆距离为L_P＝L_n+ΔL_P，调整下一轮的打浆距离为第P打浆距离L_P；若

则下一轮的打浆距离为第n打浆距离L_n。再调湿基涂覆量

是对采集的M个催化剂载体的湿基涂覆量进行平均得到的。M个催化剂载体的湿基涂覆量是在P个催化剂载体中随机选取或选择P个催化剂载体中的后M个催化剂载体。在调整打浆距离为L_n后，继续采用该打浆距离对催化剂载体进行打浆操作，但随着打浆个数的增加，当P>M时，湿基涂覆量的精准度可能会增加，因此重新采集数据，根据数据判断是否对打浆距离进行更新，这样能进一步提高催化剂涂覆精准度。在后续打浆时，都可以在涂覆一定催化剂载体个数后，重新采集数据，根据数据判断是否对打浆距离进行更新。

本实施例中打浆系统使用的浆液装在打浆筒内，打浆筒可有不同大小的类别，量程为50ml～5000ml，打浆量自动调节既可用于初始阶段打浆距离的粗调，也可用涂覆过程中上载量偏移时精细调节。

为了验证本发明的控制方法，进行了实际涂覆，浆料固含量参数范围为25％～40％，实际固含量w％为30.7％，干基涂覆量Y为44.61g，由此计算湿基涂覆量m_a为145.31g。在反馈调节窗口湿基涂覆量中线m_a设置为145.31，初次调节组数设置为3，数据采集组数M设置为25，初次打浆距离L₀设置为100，湿基涂覆量上限设置为152.07，湿基涂覆量下限设置为138.04，最大报警距离设置为15mm；

按照上述的控制方法，如表1所示，开启自动模式，采集到第一湿基涂覆量

为113.77g，系统进行反馈调节计算出第一打浆距离L₁为127.72mm，得到第二湿基涂覆量

为143.37g，系统进行反馈调节计算出第二打浆距离L₂为126.01mm，在此打浆距离下，得到第三湿基涂覆量

为146.03g，系统进行反馈调节计算出第三打浆距离L₃为129.44mm，在此距离下，得到第四湿基涂覆量

为145.48g，此时

δ为0.003，满足时则停止调整打浆距离，按照打浆距离为129.44mm进行打浆涂覆，如图2为继续采用打浆距离为129.44mm打浆后的催化剂载体的湿基涂覆量。

表1系统调节过程中的打浆距离和湿基涂覆量

项目	打浆距离/mm	湿基涂覆量/g
			初次参数	100	113.77
第一次调节	127.72	143.37
			第二次调节	129.44	146.03
第三次调节	128.80	145.48

为了更明显得看出反馈调节的效果，人工计算出中线和湿基涂覆量上限之间的打浆距离后，手动更改打浆距离，湿基涂覆上载量开始陡升，当采集25组数据后，系统开启反馈调节，湿基涂覆上载量调整至中线，整个曲线如图3所示。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种提高涂覆式催化剂涂覆精准度的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、在涂覆设备上设置涂覆参数，涂覆参数包括湿基涂覆量中线、初次调节组数、数据采集组数M、初次打浆距离，湿基涂覆量上限，湿基涂覆量下限；

步骤S2、控制打浆系统按照初次打浆距离对N个催化剂载体进行打浆涂覆，采集N个催化剂载体的湿基涂覆量，平均后得到第一湿基涂覆量

根据打浆距离与湿基涂覆量之间换算关系式计算得到第一打浆距离L₁，打浆距离与湿基涂覆量之间换算关系式为：

其中L₀为初次打浆距离，单位mm；

为第一湿基涂覆量，单位g；m_a为湿基涂覆量中线，单位g；L₁为第一打浆距离，单位mm；

根据浆料相对密度公式得到第一相对密度，浆料相对密度公式为：

ρ＝m÷L

ρ为浆料相对密度，g/mm；m为湿基涂覆量，g；L为打浆距离，mm；

步骤S3、控制打浆系统按照第一打浆距离L₁对M个催化剂载体进行打浆涂覆，采集M个催化剂载体的湿基涂覆量，平均得到第二湿基涂覆量

并根据浆料相对密度公式计算得到第二相对密度ρ₂；采用第二相对密度对第一相对密度进行迭代，计算得到调节距离ΔL₁，

则第二打浆距离为L₂，L₂＝L₁+ΔL₁，调整下一轮的打浆距离为第二打浆距离L₂；

步骤S4、重复步骤S3，按照上一轮确定的第n打浆距离L_n对M个催化剂载体进行打浆涂覆，采集M个催化剂载体的湿基涂覆量，平均得到第n+1湿基涂覆量

此时

则停止调整打浆距离，δ为设定偏差；

步骤S5、控制打浆系统按照第n打浆距离L_n对催化剂载体进行打浆涂覆。

2.根据权利要求1所述的提高涂覆式催化剂涂覆精准度的控制方法，其特征在于，初调节组数为1～10组，数据采集组数为5～125。

3.根据权利要求1所述的提高涂覆式催化剂涂覆精准度的控制方法，其特征在于，步骤S1中，设置涂覆参数还包括最大报警距离。

4.根据权利要求1所述的提高涂覆式催化剂涂覆精准度的控制方法，其特征在于，设定偏差δ为0.003。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的提高涂覆式催化剂涂覆精准度的控制方法，其特征在于，步骤S4的详细步骤为：

步骤S41、按照上一轮确定的第二打浆距离L₂对M个催化剂载体进行打浆涂覆，采集M个催化剂载体的湿基涂覆量，平均得到第三湿基涂覆量

并根据浆料相对密度公式计算得到第三相对密度P₃，采用第三相对密度对第二相对密度进行迭代，计算出调节距离ΔL₂，

此时对应的打浆距离为L₃，L₃＝L₂+ΔL₂，调整下一轮的打浆距离为第三打浆距离L₃；

步骤S42、按照上一轮确定的第三打浆距离L₃对M个催化剂载体进行打浆涂覆，采集M个催化剂载体的湿基涂覆量，平均得到第四湿基涂覆量

此时

则停止调整打浆距离。

6.根据权利要求1-4任意一项所述的提高涂覆式催化剂涂覆精准度的控制方法，其特征在于，步骤S5中，按照第n打浆距离L_n涂覆P个催化剂载体后，P>M，采集部分催化剂载体的湿基涂覆量，平均得到再调湿基涂覆量

若

时，则根据浆料相对密度公式计算得到第p相对密度ρ_P，采用第p相对密度对第n相对密度进行迭代，计算出调节距离ΔL_P，

此时对应的打浆距离为L_P，L_P＝L_n+ΔL_P，调整下一轮的打浆距离为第P打浆距离L_P；若

则下一轮的打浆距离继续采用第n打浆距离L_n。

7.根据权利要求6所述的提高涂覆式催化剂涂覆精准度的控制方法，其特征在于，再调湿基涂覆量

是对采集的M个催化剂载体的湿基涂覆量进行平均得到的。

Images