一种再生聚酯聚合釜用在线粘度监测方法与流程

1.本技术涉及粘度监测领域，具体涉及一种再生聚酯聚合釜用在线粘度监测方法。


背景技术：

2.再生聚酯作为一种可再生资源，其广泛应用于生产再生涤纶长丝、短纤、聚酯薄膜等产品，再生聚酯的生产过程大致包括利用涤纶布料、废旧聚酯碎瓶片、纺丝废丝、浆块等作为原料，经过粉碎、清洗、各种原料熔融搅拌后，再进行加工形成不同长度的再生聚酯纤维，从而利用聚酯纤维进行进一步加工。
3.在再生聚酯的加工过程中，搅拌过程中的粘度会对再生聚酯的质量产生影响，因此，需要在再生聚酯加工过程中对粘度进行监测。
4.在生产过程中，一般通过粘度计来监测聚合釜内的粘度数据，然而利用粘度计监控到的粘度数据会存在一定的滞后时长，无法得到实时的粘度数据，因而亟需一种能够对再生聚酯生产过程中的粘度进行实时监测的方法。


技术实现要素：

5.针对上述技术问题，本发明提供了一种再生聚酯聚合釜用在线粘度监测方法，能够通过电流序列以及粘度序列的匹配，获得粘度与电流的对应关系，从而根据旋转电机的实时电流获得聚合釜中再生聚酯的实时粘度，避免了利用粘度计进行监测时存在滞后的问题。
6.本发明实施例提出了一种再生聚酯聚合釜用在线粘度监测方法，包括：采集再生聚酯搅拌过程中粘度计的粘度序列以及搅拌电机的电流序列。
7.从电流序列中截取预设第一长度的电流序列片段，并从粘度序列中截取与电流序列片段具有正向的时间差的预设第一长度的粘度序列片段，对粘度序列片段与电流序列片段进行匹配，分别获得具有不同时间差的各匹配序列对。
8.利用最小二乘法拟合匹配序列对中粘度与电流的关系，根据拟合后得到的关系式求得与电流序列片段对应的预测粘度序列片段，将预测粘度序列片段与匹配序列对中的粘度序列片段之间的汉明距离作为该匹配序列对的匹配误差。
9.根据匹配序列对中匹配点对从匹配序列对中剔除前后匹配序列对的匹配误差的变化量，以及匹配点对中粘度数据点与其在预测粘度序列片段中的取值之间的差距，获得匹配点对中粘度数据点的噪声系，所述匹配点对包括匹配序列对中相对应的分别位于电流序列片段中的电流数据点以及粘度序列片段中的粘度数据点。
10.获得包含粘度序列中同一粘度数据点的各匹配序列对中该同一粘度数据点的噪声系数的均值，将该均值作为该同一粘度数据点的噪声概率，以将噪声概率大于预设阈值的粘度数据点分别从各匹配序列对中剔除。
11.将进行剔除操作后的匹配序列对中电流序列片段以及粘度序列片段分别划分为预设第二长度的各组，计算相对应的且分别位于电流序列片段中的组与粘度序列片段中的
组的相关系数，将各相对应的组的相关系数均值作为匹配序列对的匹配值。
12.以匹配值最大的匹配序列对中粘度与电流的关系作为粘度与电流的最佳关系，根据所述最佳关系求得与当前时刻的电流对应的粘度，并将其作为当前时刻的粘度。
13.进一步的，一种聚酯聚合釜用在线粘度监测方法中，根据匹配序列对中匹配点对从匹配序列对中剔除前后匹配序列对的匹配误差的变化量，以及匹配点对中粘度数据点与其在预测粘度序列片段中的取值之间的差距，获得匹配点对中粘度数据点的噪声系数，包括：其中，表示匹配点对中粘度数据点的噪声系数，为将匹配点对从匹配序列对中剔除前匹配序列对的匹配误差，为将匹配点对从匹配序列对中剔除后匹配序列对的匹配误差，为匹配点对中粘度数据点与该粘度数据点在预测粘度序列片段中的取值之间的差距。
14.进一步的，一种聚酯聚合釜用在线粘度监测方法中，匹配点对中粘度数据点与该粘度数据点在预测粘度序列片段中的取值之间的差距为以下内容中的任意一项：匹配点对中粘度数据点的取值与该粘度数据点在预测粘度序列片段中的取值之间的差值的绝对值，以及匹配点对中粘度数据点的取值与该粘度数据点在预测粘度序列片段中的取值之间的差值的平方。
15.进一步的，一种聚酯聚合釜用在线粘度监测方法中，利用最小二乘法拟合匹配序列对中粘度与电流的关系，包括：以匹配序列对的电流序列片段中各电流为自变量，且匹配序列对的粘度序列片段中各粘度为因变量，利用最小二乘法进行多项式拟合获得拟合后的关系式。
16.进一步的，一种聚酯聚合釜用在线粘度监测方法中，求得与当前时刻的电流对应的粘度后，所述方法还包括对与当前时刻的电流对应的粘度进行更新，包括：利用粘度与电流的最佳关系的获得方法，分别获得对再生聚酯搅拌过程中的各控制参数与粘度的各最佳关系。
17.根据每一控制参数与粘度的最佳关系，分别与获得当前时刻的每一控制参数对应的粘度计算结果。
18.将各控制参数对应的粘度计算结果进行第一平均加权求和，将求和结果与与当前时刻的电流对应的粘度进行第二平均加权求和，将求和结果作为更新后与当前时刻的电流对应的粘度。
19.进一步的，一种聚酯聚合釜用在线粘度监测方法中，所述控制参数包括：搅拌过程中聚合釜内的温度、压力以及搅拌电机的搅拌速度。
20.进一步的，一种聚酯聚合釜用在线粘度监测方法中，所述预设阈值为0.8。
21.本发明实施例提供了一种再生聚酯聚合釜用在线粘度监测方法，相比于现有技术，本发明实施例的有益效果在于：通过电流序列以及粘度序列的匹配，能够获得粘度与电流的对应关系，从而根据旋转电机的实时电流获得聚合釜中再生聚酯的实时粘度，避免了利用粘度计进行监测时存在滞后的问题。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1是本发明实施例提供的一种再生聚酯聚合釜用在线粘度监测方法的流程示意图；图2是本发明实施例提供的粘度序列以及电流序列的示意图；图3是本发明实施例提供的不同时间差的各匹配序列对的获得过程的示意图；图4是本发明实施例提供的不同匹配序列的匹配值的示意图。
具体实施方式
24.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。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。
25.以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本技术实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本技术。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本技术的描述。
26.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
27.再生聚酯作为一种可再生资源，其广泛应用于生产再生涤纶长丝、短纤、聚酯薄膜等产品，再生聚酯的生产过程大致包括利用涤纶布料、废旧聚酯碎瓶片、纺丝废丝、浆块等作为原料，经过粉碎、清洗、各种原料熔融搅拌后，再进行加工形成不同长度的再生聚酯纤维，从而利用聚酯纤维进行进一步加工。
28.在再生聚酯的加工过程中，对于搅拌过程中的粘度会对再生聚酯的质量产生影响，因此，需要在再生聚酯加工过程中对粘度进行监测。
29.在生产过程中，一般通过粘度计来监测聚合釜内的粘度数据，然而利用粘度计监控到的粘度数据会存在一定的滞后时长，无法得到实时的粘度数据，因而亟需一种能够对再生聚酯生产过程中的粘度进行实时监测的方法。
30.因此，本发明实施例提供了一种再生聚酯聚合釜用在线粘度监测方法，如图1所示，包括：步骤s101、采集对再生聚酯搅拌过程中粘度计的粘度序列以及搅拌电机的电流序列。
31.步骤s102、从电流序列中截取预设第一长度的电流序列片段，并从粘度序列中截取与电流序列片段具有正向的时间差的预设第一长度的粘度序列片段，对粘度序列片段与
电流序列片段进行匹配，分别获得具有不同时间差的各匹配序列对。
32.步骤s103、利用最小二乘法拟合匹配序列对中粘度与电流的关系，根据拟合后得到的关系式求得与电流序列片段对应的预测粘度序列片段，将预测粘度序列与匹配序列对中的粘度序列片段之间汉明距离作为该匹配序列对的匹配误差。
33.步骤s104、根据匹配序列对中匹配点对从匹配序列对中剔除前后匹配序列对的匹配误差的变化量，以及匹配点对中粘度数据点与其在预测粘度序列片段中的取值之间的差距，获得匹配点对中粘度数据点的噪声系数。
34.本发明实施例中匹配点对包括：匹配序列对中电流序列片段中的电流数据点，以匹配序列对中粘度序列片段中的粘度数据点，且同一匹配点对中的电流数据点与粘度数据点相对应。
35.步骤s105、获得包含粘度序列中同一粘度数据点的各匹配序列对中该同一粘度数据点的噪声系数的均值，将该均值作为该同一粘度数据点的噪声概率，以将噪声概率大于预设阈值的粘度数据点分别从各匹配序列对中剔除。
36.步骤s106、将进行剔除操作后的匹配序列对中电流序列片段以及粘度序列片段分别划分为预设第二长度的各组，计算相对应的且分别位于电流序列片段中的组与粘度序列片段中的组的相关系数，将各相对应的组的相关系数均值作为匹配序列对的匹配值。
37.步骤s107、以匹配值最大的匹配序列对中粘度与电流的关系作为粘度与电流的最佳关系，根据所述最佳关系求得与当前时刻的电流对应的粘度，并将其作为当前时刻的粘度。
38.本发明实施例的主要目的是：解决粘度计进行粘度测量时可能存在滞后的问题，以实现对粘度的实时监测。
39.聚合釜中旋转电机的扭矩能够反映在搅拌过程中再生聚酯的粘度情况，同时，当搅拌速度稳定时，再生聚酯的粘度增大时，旋转过程所需要的搅拌扭矩也需要随之增大，因而可以通过搅拌轴或旋转电机的扭矩数据与再生聚酯的粘度存在相关性这一特点，通过旋转电机的电流数据获得旋转过程中的粘度。需要说明的是，本发明实施例针对的粘度监测是针对再生聚酯旋转过程中的粘度的实时获得，当旋转过程停止即再生聚酯不再发生旋转时，此时再生聚酯的粘度已然处于稳定状态，其粘度不再发生变化，此时通过粘度仪即可实现对其测量和监测。
40.进一步的，步骤s101、采集再生聚酯搅拌过程中粘度计的粘度序列以及搅拌电机的电流序列。
41.由于粘度计测量数据存在滞后性，因而难以直接得到当前时刻准确粘度数据，因而可以通过与粘度有较大关系的电流数据，对当前时刻的粘度数据进行匹配以及计算。为实现上述过程，首先需要获取粘度计直接测量所得到的粘度的时间序列即粘度序列，以及能够直接测得的搅拌电机的电流的时间序列即电流序列。
42.在再生聚酯混合过程中，聚酯的粘度能够直接反应所混合的聚酯中分子链的长度，随着混合过程的进行，可以将其中低分子（乙醇及水）及时排除，聚酯中分子链不断增长，粘度也会相应的增加。然而，在实际生产过程中粘度计的测定存在一定滞后现象，尽管目前的在线式粘度计能够在当前时刻提供粘度数据，然而，该当前时刻的粘度数据是相对于当前时刻的延迟时长之前时刻的聚酯的混合状态的粘度，从而所获取的粘度与当前实际
粘度不符。
43.本发明实施例中所采用的粘度计可以采用上海提创电子科技有限公司生产的hynd-50c通用在线粘度计，并将粘度计的监测探头设置在聚合釜底部进行粘度获取，同时将粘度组成粘度序列。
44.本发明实施例中在聚合釜的外部放置电流表，该电流表采集搅拌过程中经过搅拌轴的电机的电流数据，并将所得到的电流数据组成电流序列。
45.图2是本发明实施例提供的粘度序列以及电流序列的示意图，如图2所示，在所选择的时长内，电流逐渐上升的同时粘度也逐渐上升，且粘度存在一定的滞后时长。进一步的，步骤s102、从电流序列中截取预设第一长度的电流序列片段，并从粘度序列中截取与电流序列片段具有正向的时间差的预设第一长度的粘度序列片段，对粘度序列片段与电流序列片段进行匹配，分别获得具有不同时间差的各匹配序列对。
46.由于粘度计测得的粘度数据存在滞后性，因而，当前时刻粘度计所得到的粘度数据，对应于当前时刻加上滞后时间所得到的时刻的电流数据。因此，本发明实施例中可以通过使得所截取的粘度序列片段与电流序列片段存在正向的时间差的方式，使其符合粘度计所测得的粘度存在滞后这一实际情况，同时，可以通过控制时间差的不同，分别获得具有不同时间差的各匹配序列对。
47.需要说明的是，本发明实施例中所得到的任一匹配序列对中均存在相匹配的一个粘度序列片段以及一个电流序列片段。示例性的，某匹配序列对中包括的粘度序列片段为，该匹配序列对中所包括的电流序列片段为，且同一匹配序列对所包含的两序列片段的长度相同。
48.图3是本发明实施例提供的不同时间差的各匹配序列对的获得过程的示意图，如图3所示，所截取的预设第一长度的粘度序列片段与预设第一长度的电流序列片段之间存在一定的时间差，根据时间差的长度不同，能够分别获得不同时间差对应的匹配序列对。
49.作为一个示例，本发明实施例中预设第一长度为40，实施者也可以根据实际需求，具体确定预设第一长度的取值。
50.进一步的，步骤s103、利用最小二乘法拟合匹配序列对中粘度与电流的关系，根据拟合后得到的关系式求得与电流序列片段对应的预测粘度序列片段，将预测粘度序列与匹配序列对中的粘度序列片段之间汉明距离作为该匹配序列对的匹配误差。
51.由于在电流序列以及粘度序列中均不包含任何噪声的情况下，在对两者进行准确的匹配后，可以较为准确地获得粘度与电流的对应关系。然而，由于粘度计所测得的粘度的滞后时间不确定，不同时间差下得到的各匹配序列对中可能存在实际上不匹配的情况，因此需要确定匹配之后的误差。
52.可以以匹配序列对的电流序列片段中各电流为自变量，且匹配序列对的粘度序列片段中各粘度为因变量，利用最小二乘法进行多项式拟合获得拟合后的关系式。进而，根据拟合后得到的关系式求得与电流序列片段对应的预测粘度序列片段，将预测粘度序列与匹配序列对中的粘度序列片段之间汉明距离作为该匹配序列对的匹配误差。
53.需要说明的是，汉明距离（hamming distance）是应用于数据传输差错控制编码的距离度量方式，它表示两个（相同长度）字符串对应位不同的数量。对两个字符串进行异或
运算，并统计结果为1的个数，那么这个数就是汉明距离。汉明距离理解即为两个等长度的字符串之间将其中一个变为另外一个所需要作的最小替换次数。本发明实施例中应用汉明距离表征两序列之间的差异，并将其作为匹配误差，能够表明匹配结果的误差程度。
54.进一步的，步骤s104、根据匹配序列对中匹配点对从匹配序列对中剔除前后匹配序列对的匹配误差的变化量，以及匹配点对中粘度数据点与其在预测粘度序列片段中的取值之间的差距，获得匹配点对中粘度数据点的噪声系数。
55.本发明实施例中匹配点对包括：匹配序列对中电流序列片段中的电流数据点，以匹配序列对中粘度序列片段中的粘度数据点，且同一匹配点对中的电流数据点与粘度数据点相对应。
56.为了判断粘度序列中的各数据点是否为噪声，可以通过分析各点去除前后匹配误差的变化情况，判断数据点是否为噪声数据点。具体的，当数据点为噪声数据点时，去除该噪声数据点后，匹配误差应该会减小，即当数据是由于数据匹配错位导致的异常或者该数据点本身存在异常，去除该点得到的匹配误差会减小。
57.根据匹配序列对中匹配点对从匹配序列对中剔除前后匹配序列对的匹配误差的变化量，以及匹配点对中粘度数据点与其在预测粘度序列片段中的取值之间的差距，获得匹配点对中粘度数据点的噪声系数，包括：，其中，表示匹配点对中粘度数据点的噪声系数，为将匹配点对从匹配序列对中剔除前匹配序列对的匹配误差，为将匹配点对从匹配序列对中剔除后匹配序列对的匹配误差，为匹配点对中粘度数据点与该粘度数据点在预测粘度序列片段中的取值之间的差距。
58.其中，匹配点对中粘度数据点与该粘度数据点在预测粘度序列片段中的取值之间的差距可以是以下内容中的任意一项：匹配点对中粘度数据点的取值与该粘度数据点在预测粘度序列片段中的取值之间的差值的绝对值，以及匹配点对中粘度数据点的取值与该粘度数据点在预测粘度序列片段中的取值之间的差值的平方。
59.进一步的，步骤s105、获得包含粘度序列中同一粘度数据点的各匹配序列对中该同一粘度数据点的噪声系数的均值，将该均值作为该同一粘度数据点的噪声概率，以将噪声概率大于预设阈值的粘度数据点分别从各匹配序列对中剔除。
60.其中，本发明实施例中预设阈值为0.8。如此，能够将匹配序列对中可能存在的噪声数据点进行去除，从而使得后续过程中得到的数据结果更为准确。
61.进一步的，步骤s106、将进行剔除操作后的匹配序列对中电流序列片段以及粘度序列片段分别划分为预设第二长度的各组，计算相对应的且分别位于电流序列片段中的组与粘度序列片段中的组的相关系数，将各相对应的组的相关系数均值作为匹配序列对的匹配值。
62.为进一步分析匹配序列对的匹配准确情况，可以将匹配序列对中所包括的电流序列片段以及粘度序列片段分别进行分组，使得分组后的各组长度均为预设第二长度，本领域技术人员应该理解的是，由于预设第二长度的组是在长度为预设第一长度的序列片段的基础上所划分得到的，本发明实施例中预设第一长度大于预设第二长度。
63.例如，匹配序列对中的电流序列片段为[1,2,3,4,7,9,11,13],同时匹配序列对中粘度序列片段为[2,3,4,6,9,12,14,15]，可以将预设第二长度设置为4，则电流序列片段被划分为[1,2,3,4]以及[7,9,11,13],粘度序列片段被划分为[2,3,4,6]以及[9,12,14,15],则计算划分后电流序列片段中的第一组[1,2,3,4]与划分后粘度序列片段中的第一组[2,3,4,6]之间的相关系数，并以此完成对每对应的组之间的相关系数。
[0064]
计算相对应的且分别位于电流序列片段中的组与粘度序列片段中的组的相关系数，将各相对应的组的相关系数均值作为匹配序列对的匹配值。
[0065]
图4是本发明实施例提供的不同匹配序列的匹配值的示意图，如图4所示，随着延迟时间的不同即时间差的不同，所得到的匹配序列对的匹配值不同。需要说明的是，相关系数是研究变量之间线性相关程度的量，相关系数有多种定义方式，较为常用的是皮尔逊相关系数。相关系数可以按积差方法计算，也可以以两变量与各自平均值的离差为基础，通过两个离差相乘来反映两变量之间的相关系数。
[0066]
进一步的，步骤s107、以匹配值最大的匹配序列对中粘度与电流的关系作为粘度与电流的最佳关系，根据所述最佳关系求得与当前时刻的电流对应的粘度，并将其作为当前时刻的粘度。
[0067]
具体的，通过最小二乘拟合的方式，以匹配值最大的匹配序列对中粘度与电流的关系作为粘度与电流的最佳关系，从而根据当前时刻的电流获得当前时刻的粘度。
[0068]
当然，实施者也可以通过神经网络等机器学习等方式，在实现对序列精准匹配的基础上，利用机器学习获得两者的对应关系。
[0069]
可选的，为了使得所获得的当前时刻的粘度更为准确，可以对与当前时刻的电流对应的粘度进行更新，包括：利用粘度与电流的最佳关系的获得方法，分别获得对再生聚酯搅拌过程中的各控制参数与粘度的各最佳关系；根据每一控制参数与粘度的最佳关系，分别与获得当前时刻的每一控制参数对应的粘度计算结果；将各控制参数对应的粘度计算结果进行第一平均加权求和，将求和结果与与当前时刻的电流对应的粘度进行第二平均加权求和，将求和结果作为更新后与当前时刻的电流对应的粘度。
[0070]
综上所述，通过电流序列以及粘度序列的匹配，能够获得粘度与电流的对应关系，从而根据旋转电机的实时电流获得聚合釜中再生聚酯的实时粘度，避免了利用粘度计进行监测时存在滞后的问题。
[0071]
本发明中涉及诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。
[0072]
还需要指出的是，在本发明的方法和系统中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本公开的等效方案。
[0073]
上述实施例仅仅是为清楚地说明所做的举例，并不构成对本发明的保护范围的限制。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。