本发明属于反应釜混合搅拌,尤其涉及一种基于光学浊度监测的自反馈式在线调速系统及方法。
背景技术:
1、机械搅拌反应釜是一种典型的用以实现多相反应体系中反应物间传质与分离的反应容器,被广泛应用于化工、冶金等领域。工业化大规模生产中,反应釜混合搅拌过程的混合介质状态、混合阶段判断对生产效率、成本控制和稳定运行有重大的影响。因此如何利用反应釜内的多相流动特性提升反应釜的传质效率,有重大意义并受到了诸多学者和企业的广泛关注。非均相混合介质在传统的定速搅拌模式下,容易形成孤立混合隔离区逐步降低反应釜的传质效率影响反应的进行。因此本发明拟通过自反馈式调速系统以消减孤立混合隔离区,以诱发流场中的混沌流现象,扩大混沌对流区域,提高混合效率。
2、现有的多相非均质混合搅拌过程中,缺乏混合状态判断、单一输入模式、离线检测手段和不可反馈调速。且随着混合搅拌过程的进行(固相溶解和液相挥发),介质中浊度和成分也在不停变化。对介质成分含量的检测方法有滴定法、分光光度法、原子吸收法等。但上述的这些方法都很难在混合生产线上实现槽液成分的连续在线测量。如公开的专利202110431978.3中,马康等人提出了一种现场检测方法用于快速检测水产品中重金属元素含量,将整体检测时间控制在60min以内,但是采样频率较低不能满足在线监测的需求。目前工业生产线现场一般采用人工手动采集检测对象,并进行离线测试,主要面临如下问题:采用手工方式,操作人员工作负荷增大,存在主观因素,例如可能发生检测对象容量误差、数据处理误差、数据记录混乱等;采集时效性和采样频率不够,工作人员不能根据混合介质浊度特征及时作出调整。
3、目前,市面上还没有专门用于反应釜搅拌体系的整体调速系统,也没有相应的可在线调速的、反应迅速的检测手段,只有少数文献报道中提到可以使用电化学方式检测阴离子浓度,例如andreas charalambous在文献中使用方波阳极溶出伏安法同时测定痕量浓度的镉、铅和铟,吉彩婷在文献中提出通过玻碳电极上预镀铋膜制备铋膜电极,建立阳极溶出伏安法测定溶液中金属铟含量的分析方法,但是其方法需要大量人工参与,检测电极造价高损耗快,并没有涉及到过程中的连续在线监测。为简化操作,降低反应釜混合状态的检测周期,稳定产品质量,提高生产效率而探究反应釜生产线特性的自动化监测系统显得尤为重要。因此,必须要研究并构建一套反应釜监测的在线调速系统,实现反应釜混合状态的实时在线监测,有利于实现整个生产过程的数字化、信息化、自动化和智能化。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题,本发明提出了一种基于光学浊度监测的自反馈式在线调速系统,以解决上述现有技术存在的问题。
2、为实现上述目的,本发明提供了一种基于光学浊度监测的自反馈式在线调速系统,包括:
3、稀释模块,用于获取定量的纯水,并将所述定量的纯水输送至稀释样中;
4、取样模块,用于获取混合介质,对所述混合介质进行初步取样,获得稀释样本,并将所述稀释样本输送至所述稀释样中;
5、支持模块,与所述稀释模块和所述取样模块连接,用于对所述稀释样的液体进行检测,获得稀释浊度偏差信号;
6、控制模块,与所述支持模块连接,用于基于所述稀释浊度偏差信号进行混合状态判断,生成调速信号;
7、操作模块,与所述控制模块连接,用于基于所述调速信号对反应釜进行自反馈调速。
8、优选的,所述稀释模块包括:纯水池、纯水样和第一蠕动泵;
9、所述纯水池,用于贮存纯水;
10、所述纯水样,与所述纯水池连接,用于对纯水进行处理,获得定量的纯水;
11、所述第一蠕动泵,与所述纯水样连接,用于将所述定量的纯水输送至所述稀释样中。
12、优选的,所述取样模块包括原始样和第二蠕动泵;
13、所述原始样,用于通过反应釜中的混合介质进行初步取样,获得稀释样本;
14、所述第二蠕动泵,用于将所述稀释样本输送至所述稀释样中,其中,所述定量的纯水和所述稀释样本的体积比为10:1。
15、优选的,所述支持模块包括光学浊度传感器、电机;
16、所述光学浊度传感器,用于对所述稀释样的液体进行分析,获得不同浊度样品液及对应的时间,生成所述稀释浊度偏差信号;
17、所述电机,用于驱动反应釜。
18、优选的,所述控制模块包括plc控制器和变频器;
19、所述plc控制器用于接收所述稀释浊度偏差信号,并将所述稀释浊度偏差信号对标准浊度曲线进行混合状态判断,获得判断结果,基于所述判断结果生成对应的调速信号;
20、所述变频器用于驱动电机动作。
21、优选的,所述操作模块基于手自一体电气控制箱构成;
22、所述手自一体电气控制箱用于切换反应釜的运行模式,完成从定速到自反馈调速,并记录反应釜浊度变化和速度曲线。
23、优选的,所述plc控制器接收实时浊度偏差,判断反应釜的混合状态,若浊度值低于浊度标准线则提高转速,若浊度值高于浊度标准线则减小转速。
24、为实现上述目的,本发明还提供了一种基于光学浊度监测的自反馈式在线调速方法,包括:
25、利用第一蠕动泵向纯水池定量抽取水,同时第二蠕动泵向反应釜中抽取混合介质并注入到稀释样中,生成标准稀释液;
26、对所述标准稀释液进行分析,获得时间和混合介质浊度标准线性公式;
27、实时获取原始样,基于预设体积比进行混合对所述原始样进行稀释,生成原始稀释液混合时间;
28、将所述原始稀释液混合时间输入至所述时间和混合介质浊度标准线性公式中进行计算,获得原始稀释液浊度,将所述原始稀释液浊度转换为反应釜中混合介质的浊度,对所述混合介质的浊度进行混合状态判断,生成调速信号;
29、基于所述调速信号对反应釜进行自反馈调速。
30、与现有技术相比,本发明具有如下优点和技术效果:
31、本发明所述的一种基于光学浊度监测的自反馈式在线调速系统及方法,利用取样器、蠕动泵和计算机rs485通讯结合,实现了混合介质的自动取样稀释及被检测介质的自动分析对比;在光学浊度数据的基础上提供混合状态判断标准,运用plc控制变频器进而驱动电机动作,实现在线调速;全过程均使用自动化程序控制,保证全控制流程的客观性和一致性,避免了人工主观操作所产生的误差。
1.一种基于光学浊度监测的自反馈式在线调速系统,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的基于光学浊度监测的自反馈式在线调速系统,其特征在于,所述稀释模块包括:纯水池(1)、纯水样(2)和第一蠕动泵(3);
3.根据权利要求1所述的基于光学浊度监测的自反馈式在线调速系统,其特征在于,所述取样模块包括原始样(4)和第二蠕动泵(5);
4.根据权利要求1所述的基于光学浊度监测的自反馈式在线调速系统,其特征在于,所述支持模块包括光学浊度传感器(7)、电机(11);
5.根据权利要求1所述的基于光学浊度监测的自反馈式在线调速系统,其特征在于,所述控制模块包括plc控制器(8)和变频器(10);
6.根据权利要求1所述的基于光学浊度监测的自反馈式在线调速系统,其特征在于,所述操作模块基于手自一体电气控制箱(9)构成;
7.根据权利要求5所述的基于光学浊度监测的自反馈式在线调速系统,其特征在于,所述plc控制器(8)接收实时浊度偏差,判断反应釜(12)的混合状态,若浊度值低于浊度标准线则提高转速,若浊度值高于浊度标准线则减小转速。
8.根据权利要求1-7任一项所述光学浊度监测的自反馈式在线调速系统的在线调速方法,其特征在于,包括: