CN115928356B - 聚丙烯腈基碳纤维原丝的油剂补加系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚丙烯腈基碳纤维原丝的油剂补加系统及其控制方法，该系统包括：除盐水输入管路，根据上油系统的上油槽的单位时间消耗除盐水量，向油剂配制罐中输入除盐水；油剂原液输入管路，根据上油系统的上油槽的单位时间消耗油剂量，向油剂配制罐中输入油剂原液；油剂配制罐，根据输入的除盐水和油剂原液，配制上油系统的上油槽对所述聚丙烯腈基碳纤维原丝进行上油时所需浓度的油剂溶液，记为复配油剂溶液；油剂溶液输出管路，根据上油槽的油剂溶液消耗量，向油剂槽中输出复配油剂溶液，实现对上油系统的上油槽中已消耗油剂溶液的补充。该方案，通过精确控制油剂和除盐水的输送量和输送时间，避免稀油剂短期浓度不稳定，提升上油的均匀性。
Description
技术领域
本发明属于聚丙烯腈基碳纤维原丝生产技术领域，具体涉及一种聚丙烯腈基碳纤维原丝的油剂补加系统及其控制方法。
背景技术
碳纤维主要有聚丙烯腈基碳纤维、沥青基碳纤维、粘胶基碳纤维，其中，聚丙烯腈基碳纤维兼具高性能和低比重，是高性能纤维的典型代表。高品质的聚丙烯腈碳纤维原丝是制备高性能碳纤维的基础。聚丙烯腈溶液按湿法或者干喷湿法纺丝，经过凝固浴成型、水洗、热水牵伸、上油、干燥致密化、蒸汽牵伸、松弛热定型工艺得到性能优异的聚丙烯腈碳纤维原丝。
一般来说，聚丙烯腈碳纤维原丝生产制备过程中的上油工艺为：同一种油剂的一次上油工艺。其中，一次上油工艺，是指凝固成型→预牵伸→水洗→热水牵伸→上油→干燥致密化→蒸汽牵伸→收丝。为了得到高性能、高质量的聚丙烯腈碳纤维原丝，一些方案已开发出的聚丙烯腈碳纤维原丝上油工艺为：不同种油剂的二次上油工艺。二次上油工艺，是指凝固成型→预牵伸→水洗→热水牵伸→一次上油→干燥致密化→二次上油→干燥致密化→蒸汽牵伸→收丝。
油剂是聚丙烯腈基碳纤维原丝的生产过程中必不可少的助剂，能够赋予原丝集束性、平滑性、耐磨性、抗静电性等特性，可有效防止干致（即干燥致密化）过程聚丙烯腈基碳纤维单丝之间的黏连，避免聚丙烯腈基碳纤维原丝在后续加工过程中因摩擦产生的缺陷。其中，聚丙烯腈基碳纤维原丝，是聚丙烯腈基碳纤维的前躯体，是生产聚丙烯腈基碳纤维用的聚合物原丝。
油剂的主要成分一般为改性聚二甲基硅氧烷，其极易滋养微生物，微生物过度繁殖会导致油剂破乳，从而缩短油剂的使用寿命。在聚丙烯腈基碳纤维原丝的制备过程中，油剂与除盐水进行复配，复配成为一定浓度的稀油剂。在上油过程中，随着聚丙烯腈基碳纤维原丝不断带走油剂，需要不断地补充油剂，保证油剂浓度的稳定性，从而保证聚丙烯腈基碳纤维原丝上油的均匀性。其中，除盐水（desalted water），是指利用各种水处理工艺，除去悬浮物、胶体和无机的阳离子、阴离子等水中杂质后，所得到的成品水；除盐水并不意味着水中盐类被全部去除干净，由于技术方面的原因以及制水成本上的考虑，根据不同用途，允许除盐水含有微量杂质，除盐水中杂质越少，水纯度越高。
相关方案提供的聚丙烯腈基碳纤维原丝的上油装置与上油控制方法，在聚丙烯腈基碳纤维原丝的上油过程中，直接针对上油槽或油剂罐补充除盐水和油剂，以对稀油剂进行补加，但这种直接针对上油槽或油剂罐补充除盐水和油剂实现稀油剂补加的方式，在补加过程中会造成上油槽或油剂罐中稀油剂短期浓度不稳定，进而影响聚丙烯腈基碳纤维上油的均匀性。
上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种聚丙烯腈基碳纤维原丝的油剂补加系统及其控制方法，以解决相关方案在聚丙烯腈基碳纤维原丝的上油过程中，直接针对上油槽或油剂罐补充除盐水和油剂实现稀油剂补加的方式，在补加过程中会造成上油槽或油剂罐中稀油剂短期浓度不稳定，进而影响聚丙烯腈基碳纤维上油的均匀性的问题，达到通过设置聚丙烯腈基碳纤维原丝的油剂补加系统，精确控制油剂和除盐水的输送量和输送时间，能够避免在补加过程中会造成上油槽或油剂罐中稀油剂短期浓度不稳定，有利于提升聚丙烯腈基碳纤维上油的均匀性的效果。
本发明提供一种聚丙烯腈基碳纤维原丝的油剂补加系统，所述聚丙烯腈基碳纤维原丝的油剂补加系统，用于给聚丙烯腈基碳纤维原丝的上油系统中的油剂槽补加油剂溶液；所述聚丙烯腈基碳纤维原丝的油剂补加系统，包括：油剂配制罐、除盐水输入管路、油剂原液输入管路和油剂溶液输出管路；其中，所述除盐水输入管路，设置在所述油剂配制罐的第一输入口处，用于根据所述上油系统的上油槽的单位时间消耗除盐水量，向所述油剂配制罐中输入除盐水；所述油剂原液输入管路，设置在所述油剂配制罐的第二输入口处，用于根据所述上油系统的上油槽的单位时间消耗油剂量，向所述油剂配制罐中输入油剂原液；所述油剂配制罐，用于根据通过所述除盐水输入管路输入的除盐水、以及通过所述油剂原液输入管路输入的油剂原液，配制所述上油系统的上油槽对所述聚丙烯腈基碳纤维原丝进行上油时所需浓度的油剂溶液，记为复配油剂溶液；所述油剂溶液输出管路，设置在所述油剂配制罐的输出口，用于根据所述上油系统的上油槽的油剂溶液消耗量，向所述上油系统的油剂槽中输出所述复配油剂溶液，以通过所述上油系统的油剂槽，将所述上油系统的油剂槽中的原油剂溶液和新输入的复配油剂溶液补充至所述上油系统的上油槽中，实现对所述上油系统的上油槽中已消耗油剂溶液的补充。
在一些实施方式中，在所述除盐水输入管路上，设置有除盐水输送泵和除盐水杀菌装置；其中，所述除盐水输送泵，用于根据所述除盐水输入管路上除盐水的除盐水输入参数，为所述除盐水输入管路上除盐水的输入提供动力，以根据所述上油系统的上油槽的单位时间消耗除盐水量，向所述油剂配制罐中输入除盐水；所述除盐水杀菌装置，用于对所述除盐水输入管路上除盐水中的微生物进行杀菌处理。
在一些实施方式中，在所述油剂原液输入管路上，设置有油剂原液输送泵；其中，所述油剂原液输送泵，用于根据所述油剂原液输入管路上油剂原液的油剂原液输入参数，为所述油剂原液输入管路上油剂原液的输入提供动力，以根据所述上油系统的上油槽的单位时间消耗油剂量，向所述油剂配制罐中输入油剂原液。
在一些实施方式中，在所述油剂溶液输出管路上，设置有油剂溶液输送泵和油剂溶液杀菌装置；其中，所述油剂溶液输送泵，用于根据所述油剂原液输入管路上油剂原液的油剂原液输出参数，为所述油剂原液输入管路上油剂原液的输出提供动力，以根据所述上油系统的上油槽的油剂溶液消耗量，向所述上油系统的油剂槽中输出所述复配油剂溶液；所述油剂溶液杀菌装置，用于对所述油剂溶液输送管路中的油剂溶液进行杀菌处理。
在一些实施方式中，在所述除盐水输入管路上设置有除盐水输送泵、在所述油剂原液输入管路上设置有油剂原液输送泵、在所述油剂溶液输出管路上设置有油剂溶液输送泵的情况下，所述除盐水输送泵采用螺杆式计量泵或柱塞泵，所述油剂原液输送泵和所述油剂溶液输送泵中的至少之一采用螺杆泵。
在一些实施方式中，在所述除盐水输入管路上设置有除盐水杀菌装置、在所述油剂溶液输出管路上设置有油剂溶液杀菌装置的情况下，所述除盐水杀菌装置和所述油剂溶液杀菌装置中的至少之一采用紫外灯管；其中，所述紫外灯管设置在玻璃套管中，所述玻璃套管设置在相应管路中、且与相应管路的管壁之间留有一定空间以供相应液体流通。
在一些实施方式中，在所述油剂配制罐中，设置有搅拌系统；所述搅拌系统，用于按设定的搅拌参数（如搅拌方向、搅拌时间、搅拌速率等），对通过所述除盐水输入管路输入的除盐水、以及通过所述油剂原液输入管路输入的油剂原液进行搅拌，以根据通过所述除盐水输入管路输入的除盐水、以及通过所述油剂原液输入管路输入的油剂原液，配制所述上油系统的上油槽对所述聚丙烯腈基碳纤维原丝进行上油时所需浓度的油剂溶液。
与上述聚丙烯腈基碳纤维原丝的油剂补加系统相匹配，本发明再一方面提供一种聚丙烯腈基碳纤维原丝的油剂补加系统的控制方法，包括：采样所述聚丙烯腈基碳纤维原丝的上油前后纤维参数；并采样所述油剂溶液所用油剂原液的浓度，记为油剂原液浓度；根据所述上油前后纤维参数、以及所述油剂原液浓度，确定所述油剂原液的单位时间消耗油剂量、所述油剂溶液所用除盐水的单位时间消耗除盐水量，以控制所述油剂原液输入管路，用于根据所述上油系统的上油槽的单位时间消耗油剂量，向所述油剂配制罐中输入油剂原液；并控制所述除盐水输入管路，根据所述上油系统的上油槽的单位时间消耗除盐水量，向所述油剂配制罐中输入除盐水；进而，使所述油剂配制罐中，根据通过所述除盐水输入管路输入的除盐水、以及通过所述油剂原液输入管路输入的油剂原液，配制所述上油系统的上油槽对所述聚丙烯腈基碳纤维原丝进行上油时所需浓度的油剂溶液；以及，根据所述上油前后纤维参数，确定所述上油系统的上油槽的油剂溶液消耗量，以控制所述油剂溶液输出管路，根据所述上油系统的上油槽的油剂溶液消耗量，向所述上油系统的油剂槽中输出所述复配油剂溶液。
在一些实施方式中，所述上油前后纤维参数，包括：所述聚丙烯腈基碳纤维原丝的上油前纤维含水率、上油后纤维含水率、上油前纤维含油率、上油后纤维含油率、以及上油后纤维单位时间总量；所述上油后纤维单位时间总量，是指上油后单位时间内出丝的纤维总重量；根据所述上油前后纤维参数、以及所述油剂原液浓度，确定所述油剂原液的单位时间消耗油剂量、所述油剂溶液所用除盐水的单位时间消耗除盐水量，包括：根据所述上油前纤维含油率、所述上油后纤维含油率、所述上油后纤维单位时间总量、以及所述油剂原液浓度，确定所述油剂原液在单位时间内的消耗量，记为单位时间消耗油剂量；以及，根据所述上油前纤维含水率、所述上油后纤维含水率、以及所述油剂原液浓度，确定所述油剂溶液所用除盐水在单位时间内的消耗量，记为单位时间消耗除盐水量；以及，根据所述单位时间消耗油剂量、所述单位时间消耗除盐水量、以及所述油剂原液浓度，确定所述油剂溶液的配制浓度；其中，针对一次上油、二次上油工艺的第一次上油过程，所述油剂溶液的配制浓度，与高于所述上油系统的上油槽所需浓度不同；针对二次上油工艺的第二次上油过程，所述油剂溶液的配制浓度与所述上油系统的上油槽所需浓度相同。
在一些实施方式中，根据所述上油前后纤维参数，确定所述上油系统的上油槽的油剂溶液消耗量，包括：在所述上油前后纤维参数包括上油后纤维单位时间总量的情况下，根据所述上油后纤维单位时间总量，计算所述上油系统的上油槽中油剂溶液的实际消耗量，记为所述上油系统的上油槽的油剂溶液消耗量。
由此，本发明的方案，通过在上油系统的油剂槽之前设置油剂补加系统，该油剂补加系统，根据上油系统的上油槽中油剂溶液中除盐水的消耗量，通过除盐水输入管路单独输入除盐水；根据上油系统的上油槽中油剂溶液中油剂的消耗量，通过油剂原液输入管路单独输入油剂原液，在油剂配制罐中对除盐水和油剂原液进行搅拌混合，得到复配完成的稀油剂（即油剂溶液），通过自稀油剂输出管路将复配完成的稀油剂，依据上油系统中油剂溶液的消耗量输出至上油系统的油剂槽，以实现对上油系统中油剂溶液的消耗量的补充；从而，通过设置聚丙烯腈基碳纤维原丝的油剂补加系统，精确控制油剂和除盐水的输送量和输送时间，能够避免在补加过程中会造成上油槽或油剂罐中稀油剂短期浓度不稳定，有利于提升聚丙烯腈基碳纤维上油的均匀性。
进一步地，本发明的方案，通过对除盐水和稀油剂进行杀菌，能够减少微生物，能够解决油剂系统容易滋生微生物而导致油剂破乳的问题，能够使得油剂使用周期显著延长。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的聚丙烯腈基碳纤维原丝的油剂补加系统的一实施例的结构示意图；
图2为本发明的聚丙烯腈基碳纤维原丝油剂补加系统的一具体实施例的结构示意图；
图3为本发明的聚丙烯腈基碳纤维原丝油剂补加系统之后的上油系统的一具体实施例的结构示意图；
图4为本发明的聚丙烯腈基碳纤维原丝油剂补加系统之后的上油系统中上油槽的一具体实施例的取样位置示意图；
图5为本发明的聚丙烯腈基碳纤维原丝油剂补加系统中杀菌灯的一具体实施例的安装结构示意图；
图6为本发明的聚丙烯腈基碳纤维原丝的油剂补加系统的控制方法的一实施例的流程示意图；
图7为本发明的方法中根据上油前后纤维参数和油剂原液浓度确定单位时间消耗油剂量和单位时间消耗除盐水量的一实施例的流程示意图。
结合附图，本发明实施例中附图标记如下：
11-除盐水输送泵；12-油剂原液输送泵；13-油剂溶液输送泵；21-除盐水杀菌装置；22-油剂溶液杀菌装置；31-除盐水流量计；32-油剂原液流量计；33-油剂溶液流量计；4-电机；5-油剂配制罐；6-搅拌桨；7-液位计；8-油剂浓度测定仪；9-上油槽；101-玻璃套固定夹；102-套管。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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他实施例，都属于本发明保护的范围。
考虑到，相关方案提供的聚丙烯腈基碳纤维原丝的上油装置与上油控制方法，直接针对上油槽或油剂罐补充除盐水和油剂实现稀油剂补加的方式，未能有效解决在补加过程中会造成上油槽或油剂罐中稀油剂短期浓度不稳定的问题，进而影响聚丙烯腈基碳纤维上油的均匀性的问题。另外，相关方案中，直接针对上油槽或油剂罐补充除盐水和油剂来进行稀油剂的配制，也未能有效解决稀油剂配制过程除盐水中存在的微生物导致油剂破乳，进而影响油剂使用周期的问题。本发明的方案，提供了一种聚丙烯腈基碳纤维原丝的油剂补加系统及其控制方法，通过精确计算和控制油剂和除盐水的输送量和输送时间，能够避免在补加过程中会造成上油槽或油剂罐中稀油剂短期浓度不稳定，有利于提升聚丙烯腈基碳纤维上油的均匀性，从而，能够有效解决在补加过程中会造成上油槽或油剂罐中稀油剂短期浓度不稳定的问题，进而影响聚丙烯腈基碳纤维上油的均匀性的问题。同时，通过对除盐水进行杀菌，并在油剂输送过程中、以及除盐水与油剂复配后的稀油剂的输送过程中，均采用对输送介质剪切作用力较小的泵，能够减小油剂破乳，有利于延长油剂使用周期，从而，能够有效解决稀油剂配制过程除盐水中存在的微生物导致油剂破乳，进而影响油剂使用周期的问题。
根据本发明的实施例，提供了一种聚丙烯腈基碳纤维原丝的油剂补加系统。参见图1所示本发明的聚丙烯腈基碳纤维原丝的油剂补加系统的一实施例的结构示意图。所述聚丙烯腈基碳纤维原丝的油剂补加系统，用于给聚丙烯腈基碳纤维原丝的上油系统中的油剂槽补加油剂溶液（即稀油剂）。所述聚丙烯腈基碳纤维原丝的油剂补加系统，包括：油剂配制罐5、除盐水输入管路、油剂原液输入管路和油剂溶液输出管路。
其中，所述除盐水输入管路，设置在所述油剂配制罐5的第一输入口处，用于根据所述上油系统的上油槽9的单位时间消耗除盐水量（如单位时间消耗除盐水量M2），向所述油剂配制罐5中输入除盐水。
所述油剂原液输入管路，设置在所述油剂配制罐5的第二输入口处，用于根据所述上油系统的上油槽9的单位时间消耗油剂量（如单位时间消耗油剂量M1），向所述油剂配制罐5中输入油剂原液。
所述油剂配制罐5，用于根据通过所述除盐水输入管路输入的除盐水、以及通过所述油剂原液输入管路输入的油剂原液，配制所述上油系统的上油槽9对所述聚丙烯腈基碳纤维原丝进行上油时所需浓度的油剂溶液（即稀油剂），记为复配油剂溶液。
所述油剂溶液输出管路，设置在所述油剂配制罐5的输出口，用于根据所述上油系统的上油槽9的油剂溶液消耗量，向所述上油系统的油剂槽中输出所述复配油剂溶液，以通过所述上油系统的油剂槽，将所述上油系统的油剂槽中的原油剂溶液和新输入的复配油剂溶液补充至所述上油系统的上油槽9中，实现对所述上油系统的上油槽9中已消耗油剂溶液的补充。
图2为本发明的聚丙烯腈基碳纤维原丝油剂补加系统的一具体实施例的结构示意图。如图2所示，本发明的方案提供的聚丙烯腈基碳纤维原丝油剂补加系统，包括：油剂配制罐5。在油剂配制罐5的输入侧，设置有第一输入管路和第二输入管路，第一输入管路作为除盐水输入管路用于向油剂配制罐5中输入除盐水，第二输入管路作为油剂原液输入管路用于向油剂配制罐5输入油剂原液。在油剂配制罐5的输出侧，设置有输出管路，输出管路作为稀油剂输出管路（即油剂溶液输出管路）用于将油剂配制罐5中基于除盐水和油剂原液复配得到的油剂（实际为稀油剂）输送至上油系统，具体是输送至上油系统中的油剂槽中。
优选地，油剂配制罐5竖直放置在水平面上，除盐水输入管路和油剂原液输入管路并行设置在油剂配制罐5的外侧壁上部。除盐水输入管路和油剂输入管路设置高度无特殊要求，但本发明的方案中输入管路出口采用类似花洒式喷头设计，便于提高油剂复配均匀性。稀油剂输出管路设置在油剂配制罐5的底部，方便油剂配制罐5中复配完成的稀油剂在重力作用下顺利输出，使得油剂配制罐5中复配完成的稀油剂能够实时输送至上油系统，保证了上油系统中稀油剂补充的及时性；且有利于将油剂配制罐5底部的稀油剂输出，便于定期清洗油剂补加系统。
在一些实施方式中，在所述除盐水输入管路上，设置有除盐水输送泵11和除盐水杀菌装置21。
其中，所述除盐水输送泵11，用于根据所述除盐水输入管路上除盐水的除盐水输入参数，为所述除盐水输入管路上除盐水的输入提供动力（如单位时间除盐水输入量），以根据所述上油系统的上油槽9的单位时间消耗除盐水量（如单位时间消耗除盐水量M2），向所述油剂配制罐5中输入除盐水。所述除盐水杀菌装置21，用于对所述除盐水输入管路上除盐水中的微生物进行杀菌处理。
参见图2所示的例子，在除盐水输入管路上，设置有除盐水输送泵11、除盐水杀菌装置21和除盐水流量计31。除盐水输送泵11用于对在除盐水输入管路上，对自除盐水的输入口输入的除盐水进行输送、且对输送量进行控制，有利于配制得到上油槽9对所述聚丙烯腈基碳纤维原丝进行上油时所需浓度的油剂溶液。除盐水杀菌装置21，用于对除盐水输入管路上的除盐水进行杀菌，以减少甚至除去除盐水中的微生物，进而有利于减少甚至避免稀油剂配制过程除盐水中存在的微生物导致油剂破乳。除盐水流量计31，用于对除盐水输入管路中的除盐水流量进行计量，以得到除盐水输入管路中的除盐水流量。
具体地，除盐水输送泵11、除盐水杀菌装置21和除盐水流量计31的设置顺序，可以是：在除盐水输入管路上，自除盐水的输入口至除盐水的输出口，除盐水输送泵11、除盐水杀菌装置21和除盐水流量计31依次设置。当然，除盐水输送泵11、除盐水杀菌装置21和除盐水流量计31的设置顺序，也可以是：在除盐水输入管路上，自除盐水的输入口至除盐水的输出口，除盐水杀菌装置21、除盐水输送泵11和除盐水流量计31依次设置。
在一些实施方式中，在所述油剂原液输入管路上，设置有油剂原液输送泵12。其中，所述油剂原液输送泵12，用于根据所述油剂原液输入管路上油剂原液的油剂原液输入参数，为所述油剂原液输入管路上油剂原液的输入提供动力（如单位时间油剂原液输入量），以根据所述上油系统的上油槽9的单位时间消耗油剂量（如单位时间消耗油剂量M1），向所述油剂配制罐5中输入油剂原液。
参见图2所示的例子，在油剂原液输入管路上，自油剂原液输入口至油剂原液输出口，依次设置有油剂原液输送泵12和油剂原液流量计32。油剂原液输送泵12，用于对油剂原液输入管路上，自油剂原液输入口输入的油剂原液进行输送。油剂原液流量计32，用于对油剂原液输入管路中的油剂原液流量进行记量，以得到油剂原液输入管路中的油剂原液流量。
在一些实施方式中，在所述油剂溶液输出管路上，设置有油剂溶液输送泵13和油剂溶液杀菌装置22。
其中，所述油剂溶液输送泵13，用于根据所述油剂原液输入管路上油剂原液的油剂原液输出参数，为所述油剂原液输入管路上油剂原液的输出提供动力（如单位时间油剂溶液输出量），以根据所述上油系统的上油槽9的油剂溶液消耗量，向所述上油系统的油剂槽中输出所述复配油剂溶液。所述油剂溶液杀菌装置22，用于对所述油剂溶液输送管路中的油剂溶液进行杀菌处理。
参见图2所示的例子，在稀油剂输出管路上，设置有油剂溶液输送泵13、油剂溶液杀菌装置22、油剂溶液流量计33和油剂浓度测定装置8。油剂溶液输送泵13，用于在稀油剂输出管路上，对自稀油剂输入口输入的稀油剂进行输送。油剂溶液杀菌装置22，用于对稀油剂输出管路上的稀油剂进行杀菌，以进一步减少甚至除去稀油剂中的微生物，进而有利于减少甚至避免稀油剂配制过程除盐水中存在的微生物导致油剂破乳。油剂溶液流量计33，用于对稀油剂输出管路上的稀油剂流量进行计量，以得到稀油剂输出管路中的稀油剂流量。油剂浓度测定装置8，用于对稀油剂输出管路上的稀油剂浓度进行测量，以得到稀油剂输出管路中的稀油剂浓度。在在稀油剂输出管路的出口管路设置有油剂浓度测量装置8，优选地油剂浓度测量装置8为折光仪，实时测量油剂浓度，保证油剂补加系统所输出油剂浓度的稳定。
具体地，油剂溶液输送泵13、油剂溶液杀菌装置22、油剂溶液流量计33和油剂浓度测定装置8的设置顺序，可以是：在稀油剂输出管路上，自稀油剂的输入口至稀油剂的输出口，油剂溶液输送泵13、油剂溶液杀菌装置22、油剂溶液流量计33和油剂浓度测定装置8依次设置。当然，油剂溶液输送泵13、油剂溶液杀菌装置22、油剂溶液流量计33和油剂浓度测定装置8的设置顺序，也可以是：在稀油剂输出管路上，自稀油剂的输入口至稀油剂的输出口，油剂溶液杀菌装置22、油剂溶液输送泵13、油剂溶液流量计33和油剂浓度测定装置8依次设置。
在一些实施方式中，在所述除盐水输入管路上设置有除盐水输送泵11、在所述油剂原液输入管路上设置有油剂原液输送泵12、在所述油剂溶液输出管路上设置有油剂溶液输送泵13的情况下，所述除盐水输送泵11采用螺杆式计量泵或柱塞泵，所述油剂原液输送泵12和所述油剂溶液输送泵13中的至少之一采用螺杆泵。
考虑到，油剂在较高速度的搅拌下（剪切作用）容易破乳，实际生产过程中，而离心泵用于油剂输送时会加速油剂破乳。因此，为了解决油剂在输送过程中易破乳的问题，本发明的方案中油剂原液输送泵12、油剂溶液输送泵13均采用对输送介质剪切作用力较小的泵，优选地选用螺杆泵。
其中，油剂原液输送泵12采用螺杆式计量泵，精确计量补加油剂量，避免油剂输送过程油剂因剪切作用破乳。除盐水输送泵11采用螺杆式计量泵或柱塞泵，精确计量补加除盐水量。
在一些实施方式中，在所述除盐水输入管路上设置有除盐水杀菌装置21、在所述油剂溶液输出管路上设置有油剂溶液杀菌装置22的情况下，所述除盐水杀菌装置21和所述油剂溶液杀菌装置22中的至少之一采用紫外灯管。
其中，所述紫外灯管设置在玻璃套管中，所述玻璃套管设置在相应管路中、且与相应管路的管壁之间留有一定空间以供相应液体流通。
为了防止油剂因微生物大量滋生，导致油剂发黄、破乳，分别在除盐水入口处、油剂溶液出口处设计有杀菌装置（如除盐水杀菌装置21、油剂溶液杀菌装置22），对微生物进行杀菌，能够解决油剂系统容易滋生微生物而导致油剂破乳的问题，能够使得油剂使用周期显著延长。杀菌装置可以是紫外灯管，杀菌装置一般是常开的。
其中，除盐水进口管路（即除盐水输入管路）设置有除盐水杀菌装置21，优选地除盐水杀菌装置21选择紫外杀菌，稀油剂输出管路中设置有油剂溶液杀菌装置22，优选地油剂溶液杀菌装置22选择紫外杀菌。从而，有效解决了油剂使用过程中因微生物滋生导致破乳、分层的问题。
在本发明的方案中，除盐水杀菌装置21、油剂溶液杀菌装置22中的杀菌装置，均可以使用紫外线杀菌，例如：利用紫外灯发出的紫外线对相应液体中微生物进行杀菌。图5为本发明的聚丙烯腈基碳纤维原丝油剂补加系统中杀菌灯的一具体实施例的安装结构示意图。如图5所示，杀菌灯可以沿管路的长度方向设置在管路内部、且杀菌灯与管路的管壁之间留有空间以便液体流通。管路的进液口和出液口可以沿与管路的长度方向垂直的方向设置。优选地，在杀菌灯的外围设置有玻璃套管（如套管102），杀菌灯位于玻璃套管中，玻璃套管与管路的管壁之间留有空间以便液体流通。在相应管路的管壁内部，还可以设置玻璃套管固定夹（如玻璃套管固定夹101）。该玻璃套管固定夹，不仅可以固定玻璃套管，还可以避免玻璃套管与管路的不锈钢管体之间接触，以避免玻璃套管与管路的不锈钢管体之间发生撞击引起玻璃套管破碎。
在一些实施方式中，在所述油剂配制罐5中，设置有搅拌系统。其中，所述搅拌系统，用于按设定的搅拌参数（如搅拌方向、搅拌时间、搅拌速率等），对通过所述除盐水输入管路输入的除盐水、以及通过所述油剂原液输入管路输入的油剂原液进行搅拌，以根据通过所述除盐水输入管路输入的除盐水、以及通过所述油剂原液输入管路输入的油剂原液，配制所述上油系统的上油槽9对所述聚丙烯腈基碳纤维原丝进行上油时所需浓度的油剂溶液（即稀油剂）。
为了保证油剂补加系统所复配得到的油剂溶液（即稀油剂）中油剂浓度的稳定性，油剂配制罐5设置有低速搅拌系统，油剂配制过程中电机4转速为20-60 转/分钟，优选为35转/分钟。电机转速的设置与单位时间油剂的使用量（配制量）密切相关，一般来说，使用量越多，转速越快。搅拌桨6搅拌的作用是保证油剂配制罐5内油剂浓度稳定，保证油剂配制罐5内油剂的均一性。这样，能够保证上油系统的上油槽9中油剂浓度维持稳定，从而保证聚丙烯腈基碳纤维原丝上油均匀。
具体地，低速搅拌系统包括搅拌桨6和电机4。在油剂配制罐5的内部，设置有搅拌桨6。搅拌桨6，用于对通过除盐水输入管路输入至油剂配制罐5中的除盐水、以及通过油剂原液输入管路输入至油剂配制罐5中的油剂原液的混合溶液，进行搅拌，以使油剂配制罐5中除盐水和油剂原液混合更均匀。搅拌桨6，可以通过电机4带动来实现自动搅拌。电机4可以设置在油剂配制罐5的外部，如电机4可以设置在油剂配制罐5的顶部。
另外，参见图2所示的例子，在油剂配制罐5的内侧壁，沿油剂配制罐5在水平面上的竖直放置方向，设置有液位计7，用于测量并显示油剂配制罐5中稀油剂的液位。这里，液位计7的设置，是为了便于现场操作人员进行查看，保证油剂补加系统稳定运行。
如图2所示的聚丙烯腈基碳纤维原丝油剂补加系统（简称油剂补加系统），针对除盐水和油剂原液进行稀油剂的复配，复配完成的稀油剂（即油剂溶液），需要输入至上油系统。图3为本发明的聚丙烯腈基碳纤维原丝油剂补加系统之后的上油系统的一具体实施例的结构示意图。如图3所示，上油系统，包括：油剂槽、循环泵、上油槽9和聚丙烯腈基碳纤维原丝托辊机构（简称托辊机构）。
其中，油剂槽设置在上油槽9的底部。在油剂槽的外侧壁上部设置有稀油剂进口，在油剂槽的外底壁底部设置有稀油剂出口，在油剂槽的外顶壁顶部设置有混合油剂进口。在上油槽9的外底壁底部的一端设置有混合油剂进口，在上油槽9的外底壁底部的另一端设置有混合油剂出口。
油剂补加系统的稀油剂输出管路输出的稀油剂，输入至油剂槽的稀油剂进口，油剂槽的混合油剂出口输出的混合油剂经循环泵后输送至上油槽9的混合油剂进口。上油槽9中的混合油剂，在重力作用下，可以通过上油槽9的混合油剂出口输出至油剂槽的混合油剂进口。
可见，本发明的方案，通过油剂实时浓度来自动调节油剂、无离子水（即除盐水）添加量，油剂的实时补加可有效保证上油系统中油剂浓度稳定，进而保证聚丙烯腈基碳纤维原丝上油率稳定。采用杀菌装置，避免油剂使用过程中因微生物滋生导致破乳、分层的问题。优选采用螺杆泵输送油剂，避免传统油剂输送泵输送油剂过程中，由于剪切作用造成的破乳问题。
采用本发明的技术方案，通过在上油系统的油剂槽之前设置油剂补加系统，该油剂补加系统，根据上油系统的上油槽9中油剂溶液中除盐水的消耗量，通过除盐水输入管路单独输入除盐水。根据上油系统的上油槽9中油剂溶液中油剂的消耗量，通过油剂原液输入管路单独输入油剂原液，在油剂配制罐5中对除盐水和油剂原液进行搅拌混合，得到复配完成的稀油剂（即油剂溶液），通过自稀油剂输出管路将复配完成的稀油剂，依据上油系统中油剂溶液的消耗量输出至上油系统的油剂槽，以实现对上油系统中油剂溶液的消耗量的补充。从而，通过设置聚丙烯腈基碳纤维原丝的油剂补加系统，精确控制油剂和除盐水的输送量和输送时间，能够避免在稀油剂补加过程中会造成上油槽9或油剂罐中稀油剂短期浓度不稳定，有利于提升聚丙烯腈基碳纤维上油的均匀性。
根据本发明的实施例，还提供了对应于聚丙烯腈基碳纤维原丝的油剂补加系统的一种聚丙烯腈基碳纤维原丝的油剂补加系统的控制方法，如图6所示本发明的聚丙烯腈基碳纤维原丝的油剂补加系统的的控制方法的一实施例的流程示意图。该聚丙烯腈基碳纤维原丝的油剂补加系统的控制方法可以包括：步骤S110至步骤S130。
在步骤S110处，通过预先设置的采样装置（如相应传感器），采样所述聚丙烯腈基碳纤维原丝的上油前后纤维参数。并采样所述油剂溶液所用油剂原液的浓度，记为油剂原液浓度（如油剂原液浓度W）。
在一些实施方式中，步骤S110中的所述上油前后纤维参数，包括：所述聚丙烯腈基碳纤维原丝的上油前纤维含水率、上油后纤维含水率、上油前纤维含油率、上油后纤维含油率、以及上油后纤维单位时间总量。所述上油后纤维单位时间总量，是指上油后单位时间内出丝的纤维总重量。
在本发明的方案中，在对油剂补加系统的稀油剂输出管路中的稀油剂浓度的控制过程中，需要使用到的控制参数，包括：上油前纤维含水率a1，上油后纤维含水率a2，上油前纤维含油率b1，上油后纤维含油率b2，油剂补加系统的配制浓度Y，上油后纤维单位时间总量m。以及，油剂原液浓度W，单位时间消耗油剂量为M1，单位时间消耗除盐水量为M2。这里，纤维指的是碳纤维原丝生产过程中的纤维。含水率、含油率是依据GB/T 6503-2008、GB/T 6504-2008的方法测得。油剂原液浓度为其固有特性，可通过测定水分反算其固含量或直接在真空烘箱烘干后称重测定其固含量。上油后纤维单位时间总量是指在图3右侧出丝部位，1min内得到纤维总重量。其中，各控制参数的量纲采用行业标准量纲即可，所以，在本发明的方案可以仅采用各控制参数的数值进行计算，而不考虑各控制参数的量纲。
在步骤S120处，通过预先设置的控制装置（如控制器），根据所述上油前后纤维参数、以及所述油剂原液浓度，确定所述油剂原液的单位时间消耗油剂量、所述油剂溶液所用除盐水的单位时间消耗除盐水量，以控制所述油剂原液输入管路，用于根据所述上油系统的上油槽9的单位时间消耗油剂量（如单位时间消耗油剂量M1），向所述油剂配制罐5中输入油剂原液。并控制所述除盐水输入管路，根据所述上油系统的上油槽9的单位时间消耗除盐水量（如单位时间消耗除盐水量M2），向所述油剂配制罐5中输入除盐水。进而，使所述油剂配制罐5中，根据通过所述除盐水输入管路输入的除盐水、以及通过所述油剂原液输入管路输入的油剂原液，配制所述上油系统的上油槽9对所述聚丙烯腈基碳纤维原丝进行上油时所需浓度的油剂溶液（即稀油剂）。
步骤S120中，通过控制装置，根据所述上油前后纤维参数、以及所述油剂原液浓度，确定所述油剂原液的单位时间消耗油剂量、所述油剂溶液所用除盐水的单位时间消耗除盐水量的具体过程，参见以下示例性说明。
下面结合图7所示本发明的方法中根据上油前后纤维参数和油剂原液浓度确定单位时间消耗油剂量和单位时间消耗除盐水量的一实施例流程示意图，进一步说明步骤S120中根据上油前后纤维参数和油剂原液浓度确定单位时间消耗油剂量和单位时间消耗除盐水量的具体过程，包括：步骤S210至步骤S230。
步骤S210，通过控制装置，根据所述上油前纤维含油率、所述上油后纤维含油率、所述上油后纤维单位时间总量、以及所述油剂原液浓度，确定所述油剂原液在单位时间内的消耗量，记为单位时间消耗油剂量（如单位时间消耗油剂量M1）。
以及，步骤S220，通过控制装置，还根据所述上油前纤维含水率、所述上油后纤维含水率、以及所述油剂原液浓度，确定所述油剂溶液所用除盐水在单位时间内的消耗量，记为单位时间消耗除盐水量（如单位时间消耗除盐水量M2）。例如：单位时间消耗除盐水量M2=上油后纤维单位时间总量m*（上油后纤维含水率a2-上油前纤维含水率a1）-单位时间消耗油剂量M1*（1-油剂原液浓度W）。
以及，步骤S230，通过控制装置，还根据所述单位时间消耗油剂量、所述单位时间消耗除盐水量、以及所述油剂原液浓度，确定所述油剂溶液的配制浓度。例如：单位时间消耗油剂量M1=上油后纤维单位时间总量m*（上油后纤维含油率b2-上油前纤维含油率b1）/原油浓度W。
其中，针对一次上油、二次上油工艺的第一次上油过程，所述油剂溶液的配制浓度，与所述上油系统的上油槽9所需浓度不同，主要原因是：原丝会将部分水带入油剂系统，所以油剂补加系统浓度高于上油槽浓度。例如：油剂补加系统的油剂浓度（即油剂补加系统的配制浓度Y），与单位时间需要补加的油剂原液浓度W、单位时间消耗油剂量为M1、单位时间消耗除盐水量为M2之间的关系为：Y=M1*W/(M1+M2)。针对一次上油、二次上油工艺的第一次上油过程，所述油剂溶液的配制浓度，高于所述上油系统的上油槽9所需浓度；针对二次上油工艺的第二次上油过程，所述油剂溶液的配制浓度与所述上油系统的上油槽9所需浓度相同。
具体地，基于获取的控制参数中的单位时间需要补加的油剂原液浓度W、单位时间消耗油剂量为M1、单位时间消耗除盐水量为M2，可以确定油剂补加系统的油剂浓度（即油剂补加系统的配制浓度Y）。具体地，油剂补加系统的油剂浓度（即油剂补加系统的配制浓度Y），与单位时间需要补加的油剂原液浓度W、单位时间消耗油剂量为M1、单位时间消耗除盐水量为M2之间的关系为：Y=M1*W/(M1+M2)。
在上油过程中，经过实际生产试验过程测量得到的上油前纤维含水率a1、上油后纤维含水率a2，上油前纤维含油率b1、上油后纤维含油率b2，确定油剂补加系统的油剂原液输送量、除盐水输送量，以保证油剂补加系统的油剂浓度。
以及，在步骤S130处，通过预先设置的控制装置（如控制器），还根据所述上油前后纤维参数，确定所述上油系统的上油槽9的油剂溶液消耗量，以控制所述油剂溶液输出管路，根据所述上油系统的上油槽9的油剂溶液消耗量，向所述上油系统的油剂槽中输出所述复配油剂溶液，以通过所述上油系统的油剂槽，将所述上油系统的油剂槽中的原油剂溶液和新输入的复配油剂溶液补充至所述上油系统的上油槽9中，实现对所述上油系统的上油槽9中已消耗油剂溶液的补充。
在一些实施方中，步骤S130中通过控制装置，还根据所述上油前后纤维参数，确定所述上油系统的上油槽9的油剂溶液消耗量，包括：在所述上油前后纤维参数包括上油后纤维单位时间总量的情况下，根据所述上油后纤维单位时间总量，计算所述上油系统的上油槽9中油剂溶液的实际消耗量，记为所述上油系统的上油槽9的油剂溶液消耗量。
具体地，结合上油后纤维单位时间总量m计算出油剂溶液的实际消耗量，进而通过控制油剂溶液输送泵13，保证油剂溶液按量实时补加，保证上油9中油剂浓度的稳定性。油剂溶液输送泵13，能够按油剂溶液的实际消耗量，将油剂补加系统的稀油剂输出管路输出的稀油剂输送至上油系统的油剂槽中。
例如：以实施例1为例：
上油前纤维含水率a1为58%；上油后纤维含水率a2为63.1%；上油后纤维含油率b2为0.80%；上油后纤维单位时间总量m为21.35 kg/min。另外，油剂原液浓度W为27%。
其中，单位时间消耗油剂量M1的计算：上油前纤维不含油，上油后纤维含油率b2为0.8%，上油后纤维单位时间总量m为21.35 kg/min。
单位时间消耗油剂量M1=上油后纤维单位时间总量m*（上油后纤维含油率b2-上油前纤维含油率b1）/原油浓度W=21.35*（0.8%-0）/0.27 kg=0.63 kg/min。
单位时间消耗除盐水量M2的计算：
单位时间消耗除盐水量M2=上油后纤维单位时间总量m*（上油后纤维含水率a2-上油前纤维含水率a1）-单位时间消耗油剂量M1*（1-油剂原液浓度W）=21.35*（63.1%-58%）-0.63 *（1-27%）=0.63 kg/min。
这样，得到：单位时间消耗油剂量为M1=0.63 kg/min；消耗除盐水量为M2=0.63 kg/min。油剂补加系统的油剂浓度（即油剂补加系统的配制浓度Y），与单位时间需要补加的油剂原液浓度W、单位时间消耗油剂量为M1、单位时间消耗除盐水量为M2之间的关系为：
Y=M1*W/(M1+M2)=0.63*27%/（0.63+0.63）=13.5%。
相关方案中，均为针对上油槽9或油剂槽直接补加油剂原液，造成油剂系统浓度波动较大。本发明的方案提供的一种碳纤维原丝油剂实时补加系统及控制方法，能够实现油剂的实时补加，并给出了补加油剂浓度与实际油剂控制浓度的关系，进而给出了实际除盐水、油剂原液的配比，能够保证上油系统的上油槽9中油剂浓度维持稳定，从而保证聚丙烯腈基碳纤维原丝上油均匀。并且，能够解决油剂系统容易滋生微生物而导致油剂破乳的问题，能够使得油剂使用周期显著延长。从而，解决了碳纤维原丝上油过程中油剂补加过程导致的浓度不均匀、油剂易破乳及油剂使用周期较短的问题。
具体地，聚丙烯腈基碳纤维原丝上油有一次上油工艺与二次上油工艺两种工艺。下面通过具体的实施例对本发明的方案的实施情况进行示例性说明。
图4为本发明的聚丙烯腈基碳纤维原丝油剂补加系统之后的上油系统中上油槽的一具体实施例的取样位置示意图。如图4所示，上油槽9中的取样位置可以为多个，如取样位置1-1、取样位置1-3、取样位置1-5、取样位置1-2、取样位置1-4、取样位置1-6。这样设置取样位置，可以保证上油槽各位置油剂浓度的均匀性，未采用本方案时，在补加过程中油剂原液过程中，会出现局部检测点浓度与实际需要控制浓度存在明显偏差的情况（偏高）；在补加除盐水的过程中，也会出现局部检测点浓度与实际需要控制浓度存在明显偏差的情况（偏低）。
实施例1
针对一次上油工艺：
上油前纤维含水率a1为58%；上油后纤维含水率a2为63.1%；上油后纤维含油率b2为0.80%；上油后纤维单位时间总量m为21.35 kg/min。另外，油剂原液浓度W为27%。
其中，单位时间消耗油剂量M1的计算：上油前纤维不含油，上油后纤维含油率b2为0.8%，上油后纤维单位时间总量m为21.35 kg/min。
单位时间消耗油剂量M1=上油后纤维单位时间总量m*（上油后纤维含油率b2-上油前纤维含油率b1）/原油浓度W=21.35*（0.8%-0）/0.27 kg=0.63 kg/min。
单位时间消耗除盐水量M2的计算：
单位时间消耗除盐水量M2=上油后纤维单位时间总量m*（上油后纤维含水率a2-上油前纤维含水率a1）-单位时间消耗油剂量M1*（1-油剂原液浓度W）=21.35*（63.1%-58%）-0.63 *（1-27%）=0.63 kg/min。
这样，得到：单位时间消耗油剂量为M1=0.63 kg/min；消耗除盐水量为M2=0.63 kg/min。油剂补加系统的油剂浓度（即油剂补加系统的配制浓度Y），与单位时间需要补加的油剂原液浓度W、单位时间消耗油剂量为M1、单位时间消耗除盐水量为M2之间的关系为：
Y=M1*W/(M1+M2)=0.63*27%/（0.63+0.63）=13.5%，油剂浓度测定装置8的检测浓度（即油剂浓度测定装置8测定得到的稀油剂输出管路中的稀油剂浓度）为13.5%。这里，计算浓度与测量浓度一致，主要是实际生产过程中，必须实时监测以保证实际油剂浓度与计算值一致，防止系统突变导致油剂浓度变化。该过程中电机转速为45转/分钟。油剂补加系统投用后，上油槽9中的油剂状态稳定，连续使用超过十周后，上油槽9中的油剂外观无明显变化，见表1。
表1：油剂补加系统投用前后油剂状态变化
在此过程中，上油槽9中油剂浓度变化与原丝上油率CV值对比情况，如表2所示。油剂补加系统投用后，上油槽9中的油剂浓度稳定性明显提高，各取样点油剂浓度CV值由3.0%降至0.3%。连续检测350次原丝样品，原丝上油率CV（即变异系数）值由6.1%降至1.7%。
表2：上油槽9中油剂实时油剂浓度及聚丙烯腈基碳纤维原丝上油率CV值
实施例2
针对一次上油工艺：上油前纤维含水率a1：56%；上油后纤维含水率a2：61.8%；上油后纤维含油率b2：0.9%；上油后纤维单位时间总量m为16.09 kg/min。另油剂原液浓度W为27%；单位时间消耗油剂量为M1=0.54 kg/min；单位时间消耗除盐水量为M2=0.54 kg/min。则油剂补加系统的油剂浓度（即油剂补加系统的配制浓度Y），与单位时间需要补加的油剂原液浓度W、单位时间消耗油剂量为M1、单位时间消耗除盐水量为M2之间的关系为：Y=M1*W/(M1+M2)= 0.54*27%/（0.54+0.54）=13.5%。油剂浓度测定装置8检测浓度（即油剂浓度测定装置8测定得到的稀油剂输出管路中的稀油剂浓度）为13.5%。该过程中电机转速为40转/分钟。油剂补加系统投用后，上油槽9中的油剂状态稳定，连续使用超过十周后，上油槽9中的油剂外观无明显变化，见表3。
表3：油剂补加系统投用前后油剂状态变化
在此过程中，上油槽9中油剂浓度变化与原丝上油率CV值对比情况，如表4所示。油剂补加系统投用后，上油槽9中的油剂浓度稳定性明显提高，各取样点油剂浓度CV值由2.8%降至0.4%。连续检测350次聚丙烯腈基碳纤维原丝样品，聚丙烯腈基碳纤维原丝上油率CV值由5.9%降至2.0%。
表4：上油槽9中油剂实时油剂浓度及聚丙烯腈基碳纤维原丝上油率CV值
实施例3
针对二次上油工艺中第一次上油过程：上油前纤维含水率a1：66%；上油后纤维含水率a2：70%；上油后纤维含油率b2：1.0%；上油后纤维单位时间总量m为1.69 kg/min。另油剂原液浓度W为40%；单位时间消耗油剂量为M1=0.042 kg/min；消耗除盐水量为M2=0.042 kg/min。则油剂补加系统的油剂浓度（即油剂补加系统的配制浓度Y），与单位时间需要补加的油剂原液浓度W、单位时间消耗油剂量为M1、单位时间消耗除盐水量为M2之间的关系为：Y=M1*W/(M1+M2)= 0.042*40%/（0.042+0.042）=20%。油剂浓度测定装置8检测浓度（即油剂浓度测定装置8测定得到的稀油剂输出管路中的稀油剂浓度）为20%。该过程中电机转速为20转/分钟。油剂补加系统投用后，上油槽9中的油剂状态稳定，连续使用超过十周后，上油槽9中的油剂外观无明显变化，见表5。
表5：油剂补加系统投用前后油剂状态变化
在此过程中，上油槽9中油剂浓度变化与原丝上油率CV值对比情况，如表6所示。油剂补加系统投用后，上油槽9中的油剂浓度稳定性明显提高，各取样点油剂浓度CV值由3.5%降至0.7%。连续检测350次原丝样品，原丝上油率CV值由6.3%降至2.1%。
表6：上油槽9中油剂的实时油剂浓度及聚丙烯腈基碳纤维原丝上油率CV值
实施例4
针对二次上油工艺中第一次上油过程：上油前纤维含水率a1：67%；上油后纤维含水率a2：72%；上油后纤维含油率b2：1.2%；上油后纤维单位时间总量m为1.20 kg/min。另油剂原液浓度W为40%；单位时间消耗油剂量为M1=0.036 kg/min；消耗除盐水量为M2=0.039 kg/min。则油剂补加系统的油剂浓度（即油剂补加系统的配制浓度Y），与单位时间需要补加的油剂原液浓度W、单位时间消耗油剂量为M1、单位时间消耗除盐水量为M2之间的关系为：Y=M1*W/(M1+M2)= 0.036*40%/（0.036+0.039）=19.2%。油剂浓度测定装置8检测浓度（即油剂浓度测定装置8测定得到的稀油剂输出管路中的稀油剂浓度）为19.2%。该过程中电机转速为20转/分钟。油剂补加系统投用后，上油槽9中的油剂状态稳定，连续使用超过十周后，上油槽9中的油剂外观无明显变化，见表7。
表7：油剂补加系统投用前后油剂状态变化
在此过程中，上油槽9中油剂浓度变化与原丝上油率CV值对比情况，如表8所示。油剂补加系统投用后，上油槽9中的油剂浓度稳定性明显提高，各取样点油剂浓度CV值由3.8%降至0.7%。连续检测350次原丝样品，原丝上油率CV值由6.0%降至2.0%。
表8：上油槽9中油剂的实时油剂浓度及聚丙烯腈基碳纤维原丝上油率CV值
实施例5
针对二次上油工艺中第二次上油过程：上油前纤维含水率a1：0.5%；上油前纤维含油率1.0%；上油后纤维含水率a2：15%；上油后纤维含油率b2：1.6%；上油后纤维单位时间总量m为0.64 kg/min。另油剂原液浓度W为30%；单位时间消耗油剂量为M1=0.013 kg/min；消耗除盐水量为M2=0.083 kg/min。则油剂补加系统的油剂浓度（即油剂补加系统的配制浓度Y），与单位时间需要补加的油剂原液浓度W、单位时间消耗油剂量为M1、单位时间消耗除盐水量为M2之间的关系为：Y=M1*W/(M1+M2)= 0.013*30%/（0.013+0.083）=4.0%。油剂浓度测定装置8检测浓度（即油剂浓度测定装置8测定得到的稀油剂输出管路中的稀油剂浓度）为4.0%。该过程中电机转速为30转/分钟。油剂补加系统投用后，上油槽9中的油剂状态稳定，连续使用超过十周后，上油槽9中的油剂外观无明显变化，见表9。
表9：油剂补加系统投用前后油剂状态变化
在此过程中，上油槽9中油剂浓度变化与原丝上油率CV值对比情况，如表10所示。油剂补加系统投用后，上油槽9中的油剂浓度稳定性明显提高，各取样点油剂浓度CV值由4.1%降至0.6%。连续检测350次原丝样品，原丝上油率CV值由6.1%降至2.1%。
表10：上油槽9中油剂的实时油剂浓度及聚丙烯腈基碳纤维原丝上油率CV值
实施例6
针对二次上油工艺中第二次上油过程：上油前纤维含水率a1：0.3%；上油前纤维含油率1.2%；上油后纤维含水率a2：17%；上油后纤维含油率b2：1.8%；上油后纤维单位时间总量m为0.42 kg/min。另油剂原液浓度W为30%；单位时间消耗油剂量为M1=0.0083 kg/min；消耗除盐水量为M2=0.064 kg/min。则油剂补加系统的油剂浓度（即油剂补加系统的配制浓度Y），与单位时间需要补加的油剂原液浓度W、单位时间消耗油剂量为M1、单位时间消耗除盐水量为M2之间的关系为：Y=M1*W/(M1+M2)= 0.0083*30%/（0.0083+0.064）=3.4%，油剂浓度测定装置8检测浓度（即油剂浓度测定装置8测定得到的稀油剂输出管路中的稀油剂浓度）为3.4%。该过程中电机转速为30转/分钟。油剂补加系统投用后，上油槽9中的油剂状态稳定，连续使用超过十周后，上油槽9中的油剂外观无明显变化，见表11。
表11：油剂补加系统投用前后油剂状态变化
在此过程中，上油槽9中油剂浓度变化与原丝上油率CV值对比情况，如表12所示。油剂补加系统投用后，上油槽9中的油剂浓度稳定性明显提高，各取样点油剂浓度CV值由4.5%降至0.8%。连续检测350次原丝样品，原丝上油率CV值由6.5%降至2.3%。
表12：上油槽9中油剂的实时油剂浓度及聚丙烯腈基碳纤维原丝上油率CV值
通过实施例1~6可以看出，本申请对上油槽内油剂浓度均匀性控制非常好，通过使用本补加系统，上油槽6个取样位置油剂浓度稳定，CV值降低约4%，原丝上油率CV值由约6.5%降到2.3%以下。
由于本实施例的方法所实现的处理及功能基本相应于前述聚丙烯腈基碳纤维原丝的油剂补加系统的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。
采用本实施例的技术方案，通过在上油系统的油剂槽之前设置油剂补加系统，该油剂补加系统，根据上油系统的上油槽9中油剂溶液中除盐水的消耗量，通过除盐水输入管路单独输入除盐水；根据上油系统的上油槽9中油剂溶液中油剂的消耗量，通过油剂原液输入管路单独输入油剂原液，在油剂配制罐5中对除盐水和油剂原液进行搅拌混合，得到复配完成的稀油剂（即油剂溶液），通过自稀油剂输出管路将复配完成的稀油剂，依据上油系统中油剂溶液的消耗量输出至上油系统的油剂槽，以实现对上油系统中油剂溶液的消耗量的补充，能够保证上油系统的上油槽9中油剂浓度维持稳定，从而保证聚丙烯腈基碳纤维原丝上油均匀。
综上，本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种聚丙烯腈基碳纤维原丝的油剂补加系统，用于给聚丙烯腈基碳纤维原丝的上油系统中的油剂槽补加油剂溶液；其特征在于，包括：油剂配制罐（5）、除盐水输入管路、油剂原液输入管路和油剂溶液输出管路；其中，
所述油剂配制罐（5），用于根据通过所述除盐水输入管路输入的除盐水、以及通过所述油剂原液输入管路输入的油剂原液，配制所述上油系统的上油槽（9）对所述聚丙烯腈基碳纤维原丝进行上油时所需浓度的油剂溶液，记为复配油剂溶液；
所述除盐水输入管路，设置在所述油剂配制罐（5）的第一输入口处，用于根据所述上油系统的上油槽（9）的单位时间消耗除盐水量，向所述油剂配制罐（5）中输入除盐水；
所述油剂原液输入管路，设置在所述油剂配制罐（5）的第二输入口处，用于根据所述上油系统的上油槽（9）的单位时间消耗油剂量，向所述油剂配制罐（5）中输入油剂原液；
所述油剂溶液输出管路，设置在所述油剂配制罐（5）的输出口，用于根据所述上油系统的上油槽（9）的油剂溶液消耗量，向所述上油系统的油剂槽中输出所述复配油剂溶液，以实现对所述上油系统的上油槽（9）中已消耗油剂溶液的补充。
2.根据权利要求1所述的聚丙烯腈基碳纤维原丝的油剂补加系统，其特征在于，在所述除盐水输入管路上，设置有除盐水输送泵（11）和除盐水杀菌装置（21）；其中，
所述除盐水输送泵（11），用于根据所述除盐水输入管路上除盐水的除盐水输入参数，为所述除盐水输入管路上除盐水的输入提供动力，以根据所述上油系统的上油槽（9）的单位时间消耗除盐水量，向所述油剂配制罐（5）中输入除盐水；
所述除盐水杀菌装置（21），用于对所述除盐水输入管路上除盐水中的微生物进行杀菌处理。
3.根据权利要求1所述的聚丙烯腈基碳纤维原丝的油剂补加系统，其特征在于，在所述油剂原液输入管路上，设置有油剂原液输送泵（12）；其中，
所述油剂原液输送泵（12），用于根据所述油剂原液输入管路上油剂原液的油剂原液输入参数，为所述油剂原液输入管路上油剂原液的输入提供动力，以根据所述上油系统的上油槽（9）的单位时间消耗油剂量，向所述油剂配制罐（5）中输入油剂原液。
4.根据权利要求1所述的聚丙烯腈基碳纤维原丝的油剂补加系统，其特征在于，在所述油剂溶液输出管路上，设置有油剂溶液输送泵（13）和油剂溶液杀菌装置（22）；其中，
所述油剂溶液输送泵（13），用于根据所述油剂原液输入管路上油剂原液的油剂原液输出参数，为所述油剂原液输入管路上油剂原液的输出提供动力，以根据所述上油系统的上油槽（9）的油剂溶液消耗量，向所述上油系统的油剂槽中输出所述复配油剂溶液；
所述油剂溶液杀菌装置（22），用于对所述油剂溶液输送管路中的油剂溶液进行杀菌处理。
5.根据权利要求4所述的聚丙烯腈基碳纤维原丝的油剂补加系统，其特征在于，在所述除盐水输入管路上设置有除盐水输送泵（11）、在所述油剂原液输入管路上设置有油剂原液输送泵（12）的情况下，所述除盐水输送泵（11）采用螺杆式计量泵或柱塞泵，所述油剂原液输送泵（12）和所述油剂溶液输送泵（13）中的至少之一采用螺杆泵。
6.根据权利要求4所述的聚丙烯腈基碳纤维原丝的油剂补加系统，其特征在于，在所述除盐水输入管路上设置有除盐水杀菌装置（21）的情况下，所述除盐水杀菌装置（21）和所述油剂溶液杀菌装置（22）中的至少之一采用紫外灯管；
其中，所述紫外灯管设置在玻璃套管中，所述玻璃套管设置在相应管路中、且与相应管路的管壁之间留有一定空间以供相应液体流通。
7.根据权利要求1所述的聚丙烯腈基碳纤维原丝的油剂补加系统，其特征在于，在所述油剂配制罐（5）中，设置有搅拌系统；
所述搅拌系统，用于按设定的搅拌参数，对通过所述除盐水输入管路输入的除盐水、以及通过所述油剂原液输入管路输入的油剂原液进行搅拌，以配制所述上油系统的上油槽（9）对所述聚丙烯腈基碳纤维原丝进行上油时所需浓度的油剂溶液。
8.一种如权利要求1至7任一项所述的聚丙烯腈基碳纤维原丝的油剂补加系统的控制方法，其特征在于，包括：
采样所述聚丙烯腈基碳纤维原丝的上油前后纤维参数；并采样所述油剂溶液所用油剂原液的浓度，记为油剂原液浓度；
根据所述上油前后纤维参数、以及所述油剂原液浓度，确定所述油剂原液的单位时间消耗油剂量、所述油剂溶液所用除盐水的单位时间消耗除盐水量，以控制所述油剂原液输入管路，用于根据所述上油系统的上油槽（9）的单位时间消耗油剂量，向所述油剂配制罐（5）中输入油剂原液；并控制所述除盐水输入管路，根据所述上油系统的上油槽（9）的单位时间消耗除盐水量，向所述油剂配制罐（5）中输入除盐水；进而，使所述油剂配制罐（5）中，根据通过所述除盐水输入管路输入的除盐水、以及通过所述油剂原液输入管路输入的油剂原液，配制所述上油系统的上油槽（9）对所述聚丙烯腈基碳纤维原丝进行上油时所需浓度的油剂溶液；
以及，根据所述上油前后纤维参数，确定所述上油系统的上油槽（9）的油剂溶液消耗量，以控制所述油剂溶液输出管路，根据所述上油系统的上油槽（9）的油剂溶液消耗量，向所述上油系统的油剂槽中输出所述复配油剂溶液。
9.根据权利要求8所述的聚丙烯腈基碳纤维原丝的油剂补加系统的控制方法，其特征在于，所述上油前后纤维参数，包括：所述聚丙烯腈基碳纤维原丝的上油前纤维含水率、上油后纤维含水率、上油前纤维含油率、上油后纤维含油率、以及上油后纤维单位时间总量；所述上油后纤维单位时间总量，是指上油后单位时间内出丝的纤维总重量；
所述根据所述上油前后纤维参数、以及所述油剂原液浓度，确定所述油剂原液的单位时间消耗油剂量、所述油剂溶液所用除盐水的单位时间消耗除盐水量，包括：
根据所述上油前纤维含油率、所述上油后纤维含油率、所述上油后纤维单位时间总量、以及所述油剂原液浓度，确定所述油剂原液在单位时间内的消耗量，记为单位时间消耗油剂量；以及，
根据所述上油前纤维含水率、所述上油后纤维含水率、以及所述油剂原液浓度，确定所述油剂溶液所用除盐水在单位时间内的消耗量，记为单位时间消耗除盐水量；以及，
根据所述单位时间消耗油剂量、所述单位时间消耗除盐水量、以及所述油剂原液浓度，确定所述油剂溶液的配制浓度；
其中，针对一次上油、二次上油工艺的第一次上油过程，所述油剂溶液的配制浓度，高于所述上油系统的上油槽（9）所需浓度；针对二次上油工艺的第二次上油过程，所述油剂溶液的配制浓度与所述上油系统的上油槽（9）所需浓度相同。
10.根据权利要求8所述的聚丙烯腈基碳纤维原丝的油剂补加系统的控制方法，其特征在于，所述根据所述上油前后纤维参数，确定所述上油系统的上油槽（9）的油剂溶液消耗量，包括：
根据所述上油后纤维单位时间总量，计算所述上油系统的上油槽（9）中油剂溶液的实际消耗量，记为所述上油系统的上油槽（9）的油剂溶液消耗量。
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