过程工业(质量参数)
在线连续检测技术及仪表
上海交通大学自动化系
上海明液检测技术有限公司
简介:过程工业常常伴随着物理化学反应、生化反应、相变过程及物质和能量的转移和传递，往往是一个十分复杂的工业大系统，其本身就存在大量的不确定性和非线性因素；通常伴随着十分苛刻的生产条件或环境，如高温、高压、低温、真空、高粉尘和高湿度，有时甚至存在易燃、易爆或有毒物质，生产的安全性要求较高；强调生产过程的实时性、整体性，各生产装臵间存在复杂的耦合、制约关系，要求从全局协调，以求整个生产装臵运行平稳、高效。原技术很难精确的检测到设臵的参数与实际参数是否相符合，只能依靠离线的实验室分析去指导生产，这将影响到产品质量及会给企业带来不可低估的经济损失。本技术可在线实时的检测到所常规仪表无法监测的数据，自动或半自动的调节参数设臵装臵，使得实际数值与生产要求值吻合,从而降低产品不合格率，提高产品质量，保证生产安全，降低能耗。
本技术可对所有过程工业的相关液相参数的在线检测设计出解决方案，包括涂料，塑料，橡胶，玻璃液，钢铁，电池，造纸，石油，药品，饮料,酒，调味品,饲料,农药,纤维,日常用品，发电，零食等等二十多个行业.技术团队专业致力于在线连续检测设备及系统集成,依托上海交通大学得天独厚的人才科研和学科前沿信息优势为用户设计开发高技术含量的在线连续检测产品和提供高品质的专业化方案服务。团队经过多年研究和大量实践，一系列对工业生产过程重要参数进行在线检测的新技术已获得多项国家发明专利,并且在几十家大型生产企业成功应用一百多套此技术方案.
1.浓度(密度)在线检测系统
本检测通过建立浓度与所测信号间模型关系，由常规仪表测得的信号来获得浓度
信息。由于只采用了常规仪表，它可以实现连续在线检测，能够应用于管道中流动介
质和搅拌容器内流动介质的浓度检测（静止介质的浓度测量作为一个特例，则要容易
得多）。
当介质在垂直的管道上流动时，任意两个测点的压力差由两部分组成，即静压差
和摩擦阻力，其中静压差在两测点位臵固定的情况下，取决于介质的浓度（密度）。
为了从差压输出信号中准确地获得介质的浓度信息，需要从测得的差压信号中剔除摩
擦阻力信号。另外，还要对介质温度和环境温度变化引起的误差将予与补偿。典型精
度可达到±0.5%.
系统采用的一次仪表有：
1双法兰微差压变送器 2 介质温度传感器 3环境温度传感器
2. 水平管道内聚合度(粘度)在线检测系统
本检测通过建立粘度(聚合度)与所测信号间的模型，由常规仪表测得的
信号来计算在线获得粘度(聚合度)信息。
研究和实践表明，物料的粘度取决于它在物系中的浓度、温度和聚合
度的原理，因此通过检测其粘度、浓度和温度就可以由模型计算得到聚合
度。其中：粘度的检测通过在水平管道上检测两点之间的摩擦压降来获得，
其依据是：物料在管道内的流动为层流（因为粘度很高），两点间的摩擦压
降在管道一定的情况取决于流量和粘度，而流量可由流量计测得（实际中
常用的流量计椭圆齿轮流量计）；浓度的检测采用我们已掌握的浓度在线检
测方法；为克服温度对介质粘度的影响，本系统还进行了相应的温度补偿。
典型精度可达到±3%.
系统采用的一次仪表有：
1双法兰微差压变送器 2介质温度传感器 3环境温度传感器
4流量计
3.容器内物料粘度(聚合度)在线检测系统
为改善釜内的反应效果，几乎所有聚合反应釜均带有搅拌装臵，对具
体反应装臵，搅拌所需的功率与物料粘度、温度、密度、釜内液位高度、
搅拌转速等参数有关。与通常粘性牛顿流体不同，高聚物的粘度随剪切率
的变化而变化，必须用液体流变学原理进行建模。
经详细的机理分析和公式（数据）核算，结合具体反应釜的运行特点，
本粘度在线检测系统通过构建流变学非线性模型对粘度进行实时在线检
测，模型需要的输入参数仅为三个（引入其他参数对测量精度的改善较小，
可忽略）:搅拌功率（搅拌电流），该参数表明搅拌耗费的功率；搅拌转速，
该参数表征了剪切率的大小；聚合物温度，温度对粘度的影响也呈严重非
线性关系，必须进行补偿校正。典型精度可达到±3%.
系统采用的一次仪表有:
1电流变送器 2 介质温度传感器
4.聚合率(转化率) 在线检测系统
本检测的目的就是针对聚合反应过程中聚合率在线连续检测中存在
的问题，通过建立聚合率与所测信号间模型关系，由常规仪表从聚合反应
釜中测得的信号来获得聚合率信息。
根据聚合反应前单体比重和聚合反应后生成的聚合物，聚合物比重的
不同，通过测量聚合釜中物料的比重，并结合进料配比就可以计算聚合率
的大小。其中，物料的比重通过测量聚合反应釜上两个测点间的差压信号
来获得，为克服聚合釜内物料温度和环境温度变化的影响，需要进行相应
的温度补偿。典型误差值为 ±1.0%.
系统采用的一次仪表有：
1双法兰微差压变送器 2 介质温度传感器 3 环境温度传感器
5.
液体比值(浓度)控制系统
用于工业比值控制技术领域的全新的液体比值控制系统的实现方法，
本系统具体步骤如下：1)在两个物料混合器的出口，对其中一种物料的浓度
进行检测2) 浓度控制器（也就是比值控制器）的浓度设定值(con)由所需
物料的比值R 按转换公式计算确定；3)将上述第一步中获得的浓度检测信
号作为反馈送到浓度控制器，经过比例积分运算后将控制信号传给调节阀，
该调节阀根据具体情况，既可以安装在主物料管道上，也可以安装在副物
料管道上。本系统将液体比值控制问题转化为浓度的定值控制问题，不需
要使用流量检测仪表，控制方法简单，容易实现，有较广的适用范围.典型
的比值绝对误差值在±1.0%以内。
系统采用的一次仪表有：
1双法兰微差压变送器 2介质温度传感器 3环境温度传感器
