CN113681778A - 一种拉膜熔体不间断输送方法及设备 - Google Patents
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Abstract
一种拉膜熔体不间断输送方法及设备，包括聚合物制备装置、熔体输送总泵、拉膜装置、切片装置以及流量分配阀，流量分配阀同步将熔体输送总泵输送的熔体的一部分通过管道输送至拉膜装置、将剩余部分的熔体通过管道输送至切片装置；流量分配阀和拉膜装置之间并联设置有两路管道，其中第一路管道中设置有补偿输送泵，第二路管道中设置有压力变送器；补偿输送泵的熔体流量由压力变送器的压力控制。本申请的拉膜熔体通过在两个方向都不间断输送的，因而两个方向的熔体可以相互调剂，当拉膜装置发生问题停机的时候，多余熔体可以输送给切片装置，以实现拉膜熔体不间断输送避免浪费的目的，而且还可以通过双向的调剂输送保证拉膜的品质。
Description
技术领域
本申请涉及化工领域的塑料薄膜生产技术，特别涉及塑料薄膜生产过程中的拉膜熔体不间断输送方法及设备。
背景技术
塑料薄膜在工业和生活领域应用十分广泛。常用的塑料薄膜包括由聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚酯薄膜(PET)、聚丙烯(PP)、尼龙等热塑性高分子化合物制备的各种薄膜。
例如，CN 101550247 A公开了一种拉伸薄膜，其拉伸均匀性优异，由树脂组合物形成，厚度为10～100μm，其包括成分(A)和(B)，且其熔体流动速率在0.1～100g/10分钟的范围、密度在898～960kg/m3的范围，其中：(A)聚乙烯组合物50～95重量份，该聚乙烯组合物熔体流动速率在0.1～100g/10分钟的范围、密度在890～940kg/m3的范围；(B)高压法低密度聚乙烯5～50重量份，该高压法低密度聚乙烯的熔体流动速率在0.1～100g/10分钟的范围、密度在910～930kg/m3的范围，且成分(A)和成分(B)合计为100重量份。其中的两种A、B料成分在制备得到符合要求的树脂组合物之后，先挤出制造小球，然后再加热后拉伸制备成薄膜。
上述现有技术先将熔融态树脂制备成小球，后续正式拉膜的时候添加各种功能料并重新熔融，以调整成分，同时在生产中断的时候可以及时停止供料，以避免浪费并保证设备的安全。这种生产方式的可靠性较好，但是原料再次熔融成分会改变，导致产品质量变差，另外生产过程实际上被人为分成了半成品和再熔融拉膜两个步骤，不但增加了设备成本，而且还降低了生产效率，综合经济效益都不是最优选择。事实上，现有技术从制备的熔融态树脂不间断成型获得薄膜是存在一定的困难的，原因一方面在于从原料制备的熔融态树脂的成分很难控制，从熔体不间断输送容易导致后续的薄膜制品的质量均一性相对较差。另一方面在于拉膜过程由于各种原因时常会发生中断，会造成熔融态树脂断流后在设备中固化造成堵塞，轻则导致原料浪费，重则会损坏设备。
CN 101481827 B公开了一种聚酯熔体输送压力的控制方法及其***，聚酯熔体压力控制分为聚酯熔体出料泵流量控制、终聚熔体过滤器后压力控制、熔体出料泵速度控制、切粒机流量控制和切粒机速度控制五个控制环节，聚酯熔体出料泵流量控制、终聚熔体过滤器后压力控制和切粒机流量控制由主环和副环组成串级控制回路，熔体出料泵速度控制分别由熔体出料泵速度PID控制模块控制，切粒机速度控制分别由切粒机速度PID控制模块控制。
上述现有技术提出了聚酯直纺制备长丝工序中的一种熔体压力的控制方法，该控制方法仅仅停留在通过压力反馈进行简单的串级控制熔体流量的阶段。但是，由于塑料熔体的粘度相较于其它流体要大很多，因而存在熔体流量相对压力反馈滞后的问题。亦即，当测得的熔体压力超过(或者低于)阈值的时候再采取措施控制流量，输送管道中实际输送的熔体的量已经远超过(或者远低于)阈值了。另一方面，如果将压力变送器的位置调整尽量靠近熔体分配阀，则压力瞬时变化就需要熔体分配阀马上进行调整，剧烈的瞬时调整很容易引起控制信号发散导致控制失效，而且流量瞬时的剧烈变化也会引起强烈的输送脉冲，破坏了输送的稳定性。
发明内容
本申请要解决的技术问题是提供一种拉膜熔体不间断输送方法及设备，以减少或避免前面所提到的问题。
为解决上述技术问题，本申请提出了一种拉膜熔体不间断输送设备，包括聚合物制备装置、熔体输送总泵、拉膜装置、切片装置以及流量分配阀，其中，所述聚合物制备装置至少包括一个终聚罐和一个熔体出料罐，终聚罐设置有功能料添加装置；熔体出料罐通过管道连接熔体输送总泵，流量分配阀同步将熔体输送总泵输送的熔体的一部分通过管道输送至所述拉膜装置、将剩余部分的熔体通过管道输送至切片装置；所述流量分配阀和所述拉膜装置之间并联设置有两路管道，其中第一路管道中设置有用于熔体流量控制的补偿输送泵，第二路管道中设置有用于检测熔体压力的压力变送器；所述补偿输送泵的熔体流量由所述压力变送器的压力控制。
优选地，所述第一路管道的入口设置在所述流量分配阀之后、压力变送器之前，所述第一路管道的出口设置在所述拉膜装置之前、流量分配阀之后。
优选地，所述第二路管道中还设置有用于计量熔体流量的计量泵，计量泵设置在压力变送器的下游；所述第一路管道的入口设置在所述流量分配阀之后、压力变送器之前，所述第一路管道的出口设置在所述拉膜装置之前、计量泵之后。
优选地，所述切片装置包括挤出机，切片机以及干燥机。
优选地，所述拉膜装置包括上料机构、挤出机构、纵向拉伸机构、横向拉伸机构以及收卷机构。
另外，本申请还提出了一种拉膜熔体不间断输送方法，包括如下步骤：将聚合物制备装置制备的熔体直接通过熔体输送总泵输送给至少一个流量分配阀；流量分配阀同步将熔体的一部分输送至拉膜装置、将剩余部分的熔体输送至切片装置；将输送至拉膜装置的熔体通过并联的两路管道输送，其中第一路管道中的熔体流量由第二路管道中的压力控制。
优选地，所述第一路管道中设置有用于熔体流量控制的补偿输送泵，所述第二路管道中设置有用于检测熔体压力的压力变送器；所述补偿输送泵的熔体流量由所述压力变送器的压力控制。
优选地，所述第二路管道中还设置有用于计量熔体流量的计量泵，计量泵设置在压力变送器的下游。
优选地，计量泵和压力变送器之间的管道长度ΔL，与计量泵的流量变化与压力变送器的压力变化的开始时间差值Δt，二者之间的比值ΔL/Δt作为控制补偿输送泵的开度变化的梯度值。
本申请的拉膜熔体通过在两个方向都不间断输送的，因而两个方向的熔体可以相互调剂，当拉膜装置发生问题停机的时候，多余熔体可以输送给切片装置，以实现拉膜熔体不间断输送避免浪费的目的，而且还可以通过双向的调剂输送保证拉膜的品质。
附图说明
以下附图仅旨在于对本申请做示意性说明和解释，并不限定本申请的范围。其中，
图1显示的是根据本申请的一个具体实施例的一种拉膜熔体不间断输送设备的结构示意图。
具体实施方式
为了对本申请的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本申请的具体实施方式。其中，相同的部件采用相同的标号。
本申请提供了一种如图1所示的拉膜熔体不间断输送设备，所述输送设备可用于将各种聚合物的熔体不间断输送给拉膜装置以制备各种塑料薄膜，所述聚合物包括并不限于聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酯薄膜、聚丙烯、尼龙等热塑性高分子化合物。
如图，本申请提供的拉膜熔体不间断输送设备包括聚合物制备装置400、熔体输送总泵100、拉膜装置200、切片装置300以及流量分配阀10，其中，聚合物制备装置400至少包括一个终聚罐401和一个熔体出料罐402，终聚罐401设置有功能料添加装置403；熔体出料罐402通过管道连接熔体输送总泵100，流量分配阀10同步将熔体输送总泵100输送的熔体的一部分通过管道输送至拉膜装置200、将剩余部分的熔体通过管道输送至切片装置300。
本申请设定的场景是从制备的聚合物熔体不间断输送至拉膜装置，以实现由聚合物直接拉制薄膜的目的，这首先要克服熔体成分的稳定的问题。为解决这个问题，本申请在聚合物制备装置中，设置至少包括一个终聚罐，并通过功能料添加装置向终聚罐中添加功能料，以此在终聚罐中调整获得所需要求的熔体。当然，向终聚罐中添加的功能料需要事先购买或者是已经制备获得的球状料、颗粒料、片状料等，另外还可以根据终聚罐中的熔体成分的变化，实时添加所需量的功能料等。
另外，现有技术通常将切片装置作为拉膜装置的备份，熔体输送总泵将全部熔体都输送给拉膜装置，当拉膜装置发生问题停机的时候，再转而将熔体输送给切片装置，以实现拉膜熔体不间断输送避免浪费的目的。但是这种方式这不能解决拉膜方向的熔体流量偏少导致后续拉制的薄膜厚度变薄不合格的问题。为解决这个问题，本申请的拉膜熔体不间断输送方案中，熔体是同步向两个方向输送的，当拉膜方向的熔体流量发生波动的时候，可以通过切片方向的熔体流量加以增减调控。也就是说，本申请中的拉膜熔体是在两个方向都不间断输送的，因而两个方向的熔体可以相互调剂，当拉膜装置发生问题停机的时候，多余熔体可以输送给切片装置，以实现拉膜熔体不间断输送避免浪费的目的，而且还可以通过双向的调剂输送保证拉膜的品质。另外应当说明的是，熔体切片工艺相对简单，且对颗粒规格的要求相对较宽，因而现有技术中切片装置的可靠性普遍较高，一般不会发生生产中断的问题。相对的，拉膜工艺复杂，对品质要求很高，发生生产中断的可能性会高很多。因此设定不间断输送主要是为了防止拉膜方向生产的中断。
亦即，本申请中，熔体输送总泵100输送的熔体量大于拉膜装置200的需求量，因而可以根据拉膜装置200的需求，灵活控制流量分配阀10的开度，使得输送给切片装置300的熔体量发生变化以满足拉膜方向的需求。由于切片装置300获得的是聚合物的半成品，因而切片方向的熔体流量不需要精确控制，而拉膜装置200获得的是塑料薄膜成品，要获得高品质的塑料薄膜就需要精确控制这方向的熔体流量。
另外，如图所示，流量分配阀10和拉膜装置200之间并联设置有两路管道，其中第一路管道20中设置有用于熔体流量控制的补偿输送泵21，第二路管道30中设置有用于检测熔体压力的压力变送器31；补偿输送泵21的熔体流量由压力变送器31的压力控制。在一个具体实施例中，第一路管道20的入口设置在流量分配阀10之后、压力变送器31之前，第一路管道20的出口设置在拉膜装置200之前、压力变送器31之后。
本申请设置两路并联的管道，第一路管道20作为补偿管道，第二路管道30作为主输送管道，第一路管道20和第二路管道30的总流量等于拉膜装置200的需要量。正常情况，第二路管道30作为主输送管道输送所需熔体的大部分，例如80％的需求量，一旦压力变送器31测得第二路管道30中的压力变大，也就意味着需要减少拉膜方向的输送量，例如通过压力变送器检测到的熔体压力控制流量分配阀10的熔体分配量，将更多的熔体向切片方向输送。然而此时第二管道30中，从流量分配阀10到压力变送器31之间已经积压了一部分过量的熔体，现有技术这部分过量熔体只能任由向下游输送。本申请通过设置第一路管道20，在负担额外的例如20％的需求量的输送的同时，负责调控下游方向的熔体波动，例如将积压过量的熔体通过补偿输送泵21抽走一部分，从而将过量的熔体在一段时间内缓冲分配到下游相对较长的一段输送距离上。同样的，当压力变送器31测得第二路管道30中的压力变小，则同样的，流量分配阀10的熔体分配量由压力变送器检测到的熔体压力控制，减少切片方向的熔体输送。同时减小第一路管道20中的补偿输送泵21的输送量，使第二路管道30中缺少的部分流量可以在一段时间内得到局部补充，从而可以降低下游方向的熔体流量降低幅度。本申请的上述两路管道并联设置，虽然不能绝对去除熔体输送波动，但是可以尽可能平衡波动，从而可以提升后续拉膜的品质。
另外，还可以在第二路管道30中设置用于计量熔体流量的计量泵32，计量泵32设置在压力变送器31的下游。此时，第一路管道20的入口设置在流量分配阀10之后、压力变送器31之前，第一路管道20的出口设置在拉膜装置200之前、计量泵32之后。
计量泵32作为压力变送器31的一个补充设计，用于测量第二路管道30中的实际熔体流量。如前所述，本申请的拉膜熔体不间断输送设备并不仅限于一种熔体的输送，在某些情况下，也可以输送成分不同的熔体物料。不同熔体的粘度不同，通过第二路管道30中的压力控制第一路管道20中的熔体流量的参数也会发生变化。因此，本申请在上述实施例中，在第二路管道30又设置了计量泵32，通过测量获得的计量泵32和压力变送器31之间的管道长度ΔL，与计量泵32的流量变化与压力变送器31的压力变化的开始时间差值Δt，则二者之间的比值ΔL/Δt作为控制补偿输送泵21的开度变化的梯度值，从而可以完美解决不同熔体情况下补偿输送泵21的控制问题，提高了设备的通用性。
例如，当下游的计量泵32的流量发生变化的时候，压力变化并未到达上游的压力变送器31，二者之间变化开始的时间差值Δt代表了熔体性状传递变化的时间，通过管道长度ΔL与时间差值Δt的比值，可以计算获得熔体性状传递变化的速度，这个速度正好可以用于控制补偿输送泵21逐渐到达控制值的开度变化的梯度值。例如，通过压力变送器31测得第二路管道30中的压力变化，需要控制补偿输送泵21的输送量达到某个控制值，此时本申请并不是将补偿输送泵21的开度一下子调整至所需大小，而是从零开始，以ΔL/Δt的数值作为调整开度大小的梯度值，逐渐调整补偿输送泵21的开度直至所需大小，从而可以获得在一段时间内缓冲分配到下游相对较长的一段输送距离上的技术效果。
下面参照附图进一步说明本申请的拉膜熔体不间断输送方法。当然，本申请的拉膜熔体不间断输送方法实际上在上述有关设备的介绍中已有夹杂描述，以下通过概括形式作为本申请的总结补充。
如图，本申请的拉膜熔体不间断输送方法，包括如下步骤：将聚合物制备装置400制备的熔体直接通过熔体输送总泵100输送给至少一个流量分配阀10；流量分配阀10同步将熔体的一部分输送至拉膜装置200、将剩余部分的熔体输送至切片装置300；将输送至拉膜装置200的熔体通过并联的两路管道输送，其中第一路管道20中的熔体流量由第二路管道30中的压力控制。在一个具体实施例中，可以设置多个流量分配阀10，用于将熔体输送总泵100输送的熔体分别输送给多个拉膜装置200以及多个切片装置300，这取决于熔体的产能与拉膜装置的消耗量相匹配的问题。例如，假设熔体的产能是每天50吨，一条拉膜生产线的消耗量是每天20吨，则可能需要设置两条拉膜生产线和1-2条切片生产线。
另外，如图所示，本申请的切片装置300可以是适用于聚合物熔体切片的任何一种现有的切片装置，例如，其可以包括挤出机301，切片机302以及干燥机303等。
进一步的，如图所示，本申请的拉膜装置200可以是适合于聚合物熔体拉制薄膜的任何一种现有的拉膜装置，例如，其可以包括上料机构201、挤出机构202、纵向拉伸机构203、横向拉伸机构204以及收卷机构205等。
本领域技术人员应当理解，虽然本申请是按照多个实施例的方式进行描述的，但是并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案。说明书中如此叙述仅仅是为了清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体加以理解，并将各实施例中所涉及的技术方案看作是可以相互组合成不同实施例的方式来理解本申请的保护范围。
以上所述仅为本申请示意性的具体实施方式，并非用以限定本申请的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本申请的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本申请保护的范围。
Claims (9)
1.一种拉膜熔体不间断输送设备，包括聚合物制备装置(400)、熔体输送总泵(100)、拉膜装置(200)、切片装置(300)以及流量分配阀(10)，其特征在于，所述聚合物制备装置(400)至少包括一个终聚罐(401)和一个熔体出料罐(402)，终聚罐(401)设置有功能料添加装置(403)；熔体出料罐(402)通过管道连接熔体输送总泵(100)，流量分配阀(10)同步将熔体输送总泵(100)输送的熔体的一部分通过管道输送至所述拉膜装置(200)、将剩余部分的熔体通过管道输送至切片装置(300)；所述流量分配阀(10)和所述拉膜装置(200)之间并联设置有两路管道，其中第一路管道(20)中设置有用于熔体流量控制的补偿输送泵(21)，第二路管道(30)中设置有用于检测熔体压力的压力变送器(31)；所述补偿输送泵(21)的熔体流量由所述压力变送器(31)的压力控制。
2.如权利要求1所述的拉膜熔体不间断输送设备，其特征在于，所述第一路管道(20)的入口设置在所述流量分配阀(10)之后、压力变送器(31)之前，所述第一路管道(20)的出口设置在所述拉膜装置(200)之前、流量分配阀(10)之后。
3.如权利要求1所述的拉膜熔体不间断输送设备，其特征在于，所述第二路管道(30)中还设置有用于计量熔体流量的计量泵(32)，计量泵(32)设置在压力变送器(31)的下游；所述第一路管道(20)的入口设置在所述流量分配阀(10)之后、压力变送器(31)之前，所述第一路管道(20)的出口设置在所述拉膜装置(200)之前、计量泵(32)之后。
4.如权利要求1所述的拉膜熔体不间断输送设备，其特征在于，所述切片装置(300)包括挤出机(301)，切片机(302)以及干燥机(303)。
5.如权利要求1所述的拉膜熔体不间断输送设备，其特征在于，所述拉膜装置(200)包括上料机构(201)、挤出机构(202)、纵向拉伸机构(203)、横向拉伸机构(204)以及收卷机构(205)。
6.一种拉膜熔体不间断输送方法，包括如下步骤：将聚合物制备装置(400)制备的熔体直接通过熔体输送总泵(100)输送给至少一个流量分配阀(10)；流量分配阀(10)同步将熔体的一部分输送至拉膜装置(200)、将剩余部分的熔体输送至切片装置(300)；将输送至拉膜装置(200)的熔体通过并联的两路管道输送，其中第一路管道(20)中的熔体流量由第二路管道(30)中的压力控制。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一路管道(20)中设置有用于熔体流量控制的补偿输送泵(21)，所述第二路管道(30)中设置有用于检测熔体压力的压力变送器(31)；所述补偿输送泵(21)的熔体流量由所述压力变送器(31)的压力控制。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第二路管道(30)中还设置有用于计量熔体流量的计量泵(32)，计量泵(32)设置在压力变送器(31)的下游。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，计量泵(32)和压力变送器(31)之间的管道长度ΔL，与计量泵(32)的流量变化与压力变送器(31)的压力变化的开始时间差值Δt，二者之间的比值ΔL/Δt作为控制补偿输送泵(21)的开度变化的梯度值。
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