本发明涉及控制用于减湿和/或干燥的装置的方法和系统。
更确切地，本发明涉及控制用于将颗粒和/或微粒和/或粉末和/或薄片或类似形式的塑性材料进行减湿或干燥的装置的方法和系统，用于进给与该装置连接的用户机器，特别是用于处理和转化塑性材料的机器，例如用于挤出且随后将塑性材料进行注射模塑和/或吹气模塑和/或压缩模塑的机器。
背景技术：
已知，在塑性材料模塑领域，在塑性材料进给到至少一台用户机器之前，将用于减湿和/或干燥的装置连接到用于通过工艺流体处理(即，减湿和/或干燥)塑性材料的至少一台用户机器(例如注射模塑机)。
用户机器通常包括：
-用于将塑性材料熔化的熔化设备(亦称为挤出机)，其包括例如，电加热的挤出机筒以及在挤出机筒内可旋转运动的挤出/塑化螺杆；
-与挤出机筒流体连通的用于将熔融状态的塑性材料进行模塑(例如通过注射模塑和/或吹气模塑和/或压缩模塑)的模塑设备；和
-控制管理单元。
可选地，该用户机器也可以设置有配置成检测离开熔化设备的挤出机筒(即进入模塑设备)的熔融状态的塑性材料的注射压力值的压力传感器。
连接到至少一台如上公开的用户机器的用于减湿或干燥塑性材料(尤其是颗粒形式)的装置通常包括：
-工艺流体(通常是空气)发生器；以及
-至少一个减湿/干燥漏斗，用于容纳颗粒形式的塑性材料并进给相应的用户机器。
工艺流体发生器(亦称“干燥器”)对在至少一个减湿/干燥漏斗中限定流速的工艺流体进行减湿、加热和输送，以在塑性材料被进给至至少一台用户机器之前对塑性材料进行处理。
在使用中会发生：在模塑循环期间由压力测量仪检测并由控制管理单元登记的压力降低至预设标称极限值以下或升高至预设标称极限值以上，这会损害成品的机械性能和/或电学性能和/或化学-物理性能和/或光学性能。
例如，在用于模塑由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成的模塑预制件的注射模塑机的情况下，远低于标称极限值的检测压力可指示降解的熔融塑性材料，同时，大于标称极限值的检测压力可指示熔融塑性材料的高粘度，或熔融塑性材料到达模塑设备的难度，例如由于管道太狭窄或堵塞。
当压力传感器所检测的压力降低至预设标称极限值以下或升高至预设标称极限值以上时，如果控制用户机器的控制管理单元适宜配置或激活，则可以停止用户机器并因此中断成品的生产。
由于这样的用户机器通常不由操作人员人工操作，在夜间会发生：无人意识到这一点或在操作人员介入时经过了很多时间。
一旦操作人员意识到用户机器停止，操作人员为了试图恢复正确的注射压力，而通过例如以下执行来执行用户机器：
-执行用户机器的循环次数，例如通过执行将塑性材料加载进熔化设备(即进入包含挤出/塑化螺杆的挤出机筒)的时间；和/或
-执行熔融塑性材料的注射时间和/或注射速度或输送速度；和/或
-执行塑性材料的塑化温度；和/或
-执行熔融塑性材料的压缩时间和/或维持时间；和/或
-执行熔化设备的压力范围；和/或
-增加挤出螺杆的驱动扭矩或转数；和/或
-执行先前手段的现有原理或根据制造/使用用户机器的公司窍门。
这种介入方法的缺点是，需要长的用户机器停工时间，随之因生产损失而造成成本上升，以及在用户机器停止之前制造出大量的次品。
这种介入方法的另外的缺点是，如果由用于减湿或干燥的装置提供的塑性材料是质量低劣的，例如由于在大部分塑性材料中(尤其是在大部分颗粒中)存在湿气，这种介入方法无论如何都是无效的。在这种情形下，操作人员可以在两种方案中进行选择：使用户机器加工仍存在于漏斗中的所有的质量低劣材料，由该材料得到的成品具有一定的拒收率；或者中断生产，即保持用户机器停工并等待用于减湿或干燥的装置改变工艺条件(以改善供应给用户机器的塑性材料的品质)，且使生产中断相关的成本显著上升。
技术实现要素：
本发明的目的是改善控制用于对颗粒和/或微粒和/或粉末和/或薄片或类似形式的塑性材料进行减湿和/或干燥的装置的方法和系统，用于进给用户机器(尤其是处理和转化塑性材料的机器，例如用于挤出，然后接着注射模塑和/或吹气模塑和/或压缩模塑塑性材料的机器)。
另外的目的是提供控制用于对塑性材料进行减湿和/或干燥的装置的方法和系统，其能够缩短甚至消除与用于减湿和/或干燥的装置相连接的用户机器的停工时间。
这些和其他目的通过根据给出的一项或多项权利要求中的控制用于减湿和/或干燥的装置的方法和系统来实现。
附图说明
本发明可以参照附图进行更好地理解和实施，附图通过非限制性的例子示出了本发明的一些实施方式，其中：
-图1是根据本发明第一实施方式的控制用于对塑性材料进行减湿和/或干燥的装置的系统的局部剖视图；
-图2是根据本发明第二实施方式的控制用于对塑性材料进行减湿和/或干燥的装置的系统的局部剖视图；
-图3是根据本发明第三实施方式的控制用于对塑性材料进行减湿和/或干燥的装置的系统的局部剖视图；
-图4是根据本发明第四实施方式的控制用于对塑性材料进行减湿和/或干燥的装置的系统的局部剖视图；
-图5是根据本发明第五实施方式的控制用于对塑性材料进行减湿和/或干燥的装置的系统的局部剖视图；以及
-图6是根据本发明的控制用于对塑性材料进行减湿和/或干燥的装置的方法的方框图。
具体实施方式
本发明有益地适用于控制对颗粒和/或微粒和/或粉末和/或薄片或类似形式的塑性材料(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET))进行减湿或干燥的装置2的方法和系统1，用于进给与该装置连接的至少一台用户机器3(尤其是用于处理和转化塑性材料的机器)。
以下公开内容将明确参照该有益应用，而不会因此损失普遍性。
参照图1，示出根据本发明的控制系统1的第一实施方式。
由控制系统1控制的减湿和/或干燥装置2包括：工艺流体(尤其是空气)发生器4(其主要部分由虚线限制)，以及至少一个减湿/干燥漏斗5。
发生器4(亦称为“干燥器”)通过第一管道6将限定流速的工艺流体减湿、加热并输送到漏斗5中，然后通过第二管道7将用过的工艺流体接收到漏斗5中以减湿和/干燥塑性材料。
特别地，工艺流体发生器4包括一对通过管道10连接在一起的用于再生工艺流体的塔8、9，在再生塔8和再生9之间设置有用于选择性地启动再生塔8、9中的一个的阀门11。
工艺流体发生器4还包括用于过滤/冷却工艺流体的过滤器/冷却器12，以及在闭合回路中运行的用以将工艺流体泵入漏斗5的泵13。
另外，发生器4包括对待送进漏斗5的工艺流体进行加热的加热室14。例如，加热室14能够通过PID(比例-积分-微分)控制器进行接通或关断。
系统1包括沿第一管道6的工艺流体的露点Dp值的测量仪15，以及工艺流体的流速的测量仪16。
通过塑性材料的接收器17将塑性材料进给到前述的漏斗5，通过进给管道18将塑性材料供应到接收器17。
漏斗5用于将塑性材料进给至用户机器3，例如用于处理和转化塑性材料的机器，例如用于挤出并且然后通过注射模塑和/或吹气模塑和/或压缩模塑来将塑性材料进行模塑的机器。
用户机器3(例如注射模塑机)包括用于熔化塑性材料的熔化设备19或挤出机，其包括例如可电加热的挤出/塑化机筒20和例如具有可变轮廓和截面的挤出/塑化螺旋螺杆21，其由电机M在机筒20内是可旋转的，以及与挤出机筒20流体连通的用于例如通过注射模塑和/或吹气模塑和/或压缩模塑将熔融状态的塑性材料进行模塑的模塑设备22，其中挤出/塑化螺杆21将熔融状态的塑性材料从挤出机筒20转移至模塑设备22
另外，用户机器3包括控制用户机器3的控制管理单元23。
系统1包括在熔化设备19与模塑设备22之间的压力测量仪24，用于直接测量进入模塑设备22的熔融状态的塑性材料的注射压力Ppwp。
在本文中，“注射压力Ppwp”为熔融状态的塑性材料离开熔化设备19处的压力。
前述压力测量仪24基本上定位在熔化设备19的进给区25，通过该进给区，熔化设备19将熔融状态的塑性材料进给至模塑设备22。
另外，系统1包括通过各条连通管线27(由点划线示出)连接至测量仪15、16、24以及连接至用户机器3的控制管理单元23的控制管理单元26。
在使用中，如将在下面的操作方法的描述中进行更好地解释，控制管理单元26接收由压力测量仪24检测到的对应于所检测到的熔融状态的塑性材料的注射压力Ppwp值的信号，验证检测的注射压力Ppwp值是否大于注射压力Ppwp的预设极限值Plim并将适合的指令信号发送至工艺流体发生器4，如果所检测的注射压力Ppwp值小于或等于预设极限值Plim，则修正装置2至少一个工艺参数。
下面参照图6示出的方框图来揭示根据本发明的方法。
首先，该方法验证漏斗中的塑性材料是否由纯树脂、或纯树脂和回收材料的混合物组成。
随后，对于每个时刻t，在用户机器3内的测量仪24检测熔融塑性材料的注射压力Ppwp值。如下文更好地揭示的在材料进入模塑设备22之前连续测量的熔融塑性材料的注射压力Ppwp能够预期在减湿和/或干燥装置2上的维护操作，同时能够减少用户机器3的可能的停工时间和来自用户机器的次品。
并且随后，通过控制管理单元26，将所检测的注射压力Ppwp值与注射压力Ppwp的预设极限值Plim进行比较，以验证所检测的注射压力Ppwp值是否大于极限值Plim。
极限值Plim是根据用户机器3的类型而变化的可设置的值。
如果所检测的注射压力Ppwp值大于预设极限值Plim，这意味着减湿和/或干燥工艺处在受控之中，即意味着装置2正在向用户机器3供应经适当减湿和/或干燥的塑性材料，即，使得成品能够达到所需的质量标准。进一步地，所检测的注射压力Ppwp值大于预设极限值Plim的事实使其能够确定，减湿和/或干燥装置2在不久之后不需要特殊的维护介入。然后，该方法再次检测随后的时刻t+Δt的注射压力Ppwp值并再次将注射压力Ppwp值与预设极限值Plim进行比较。
反之亦然，如果所检测的注射压力Ppwp值小于或等于注射压力Ppwp的预设极限值Plim，即注射压力Ppwp减小，则这意味着减湿和/或干燥工艺正在失去效能，或者意味着减湿和/或干燥装置2的一个或多个部件需要进行维修。
在这一点上，根据本发明的控制方法允许经过预设的第一时间TMP(例如4小时)，在该时间TMP期间，所检测的注射压力Ppwp值连续地与注射压力Ppwp的预设极限值Plim进行比较。允许经过该初始时间TMP，以避免注射压力Ppwp的下降是由于瞬间问题(例如由于用户机器3功率的损失或者由于机筒20未被正确填充等)所致的介入。
在第一时间TMP经过后，如果所检测的注射压力Ppwp值仍小于或等于注射压力Ppwp的预设极限值Plim，即注射压力Ppwp仍趋于降低，则该方法修改减湿和/或干燥装置2的至少一个工艺参数。
特别地，该方法通过控制管理单元26将工艺流体露点Dp的当前值提高，特别是将工艺流体的露点DP的当前值提高至从工艺流体发生器4获取的工艺流体的露点的最大值Dpmax。
换言之，在该步骤中，该方法通过控制管理单元26禁用了控制系统1能够提供的稳定功能，该稳定功能的作用是将由工艺流体发生器4供应的工艺流体的露点DP的值维持稳定在预设值。
特别地，为了快速提高工艺流体的露点Dp的值，控制管理单元26通过阀门11迫使当前使用中的塔8、9与再生并待使用的塔8、9之间的变化，再生并待使用的塔8、9能够使工艺流体达到露点Dpmax的最大值。
这能使存在于漏斗5中待减湿的塑性材料减湿，提高塑性材料的粘度，从而提高注射压力Ppwp。
此后，根据本发明的控制方法允许经过预设的第二时间Tl，例如3小时，在此期间所检测的注射压力Ppwp值连续地与注射压力Ppwp的预设极限值Plim进行比较，以验证注射压力Ppwp是否趋于降低、已经稳定或趋于升高。
在第二时间Tl经过后，该方法通过控制管理单元26验证所检测的注射压力Ppwp值(可选地由DPS安全因子提高(以考虑注射压力Ppwp的可能的“摇摆”))是否大于注射压力Ppwp的预设极限值Plim。
如果所检测的注射压力Ppwp值(可选地由DPS安全因子提高)大于注射压力Ppwp的预设极限值Plim，则通过控制管理单元26，控制方法允许经过预设的第三时间Tstab1，在此期间所检测的注射压力Ppwp值(可选地由DPS安全因子提高)连续地与注射压力Ppwp的预设极限值Plim进行比较，以验证注射压力Ppwp是否已经稳定。
在第三时间Tstab1经过后，该方法降低工艺流体的露点Dp的当前值，即恢复控制系统1的稳定功能。这意味着提高露点Dp的值的操作已经具有将注射压力Ppwp返回至高于极限值Plim的值的效果。
另一方面，如果所检测的注射压力Ppwp值(可选地由DPS安全因子提高)小于或等于注射压力Ppwp的预设极限值Plim，则控制方法通过控制管理单元26驱动发生器4以提高进入漏斗5的工艺流体的流速的当前值，特别是将工艺流体流速与漏斗5的小时产量之间的比值(在本领域该比值被定义为K因子)提高到预设值KAIPC，该值KAIPC为塑性材料和用户机器3的函数。
换言之，在本步骤中，该方法通过控制管理单元26禁用控制系统1可提供的优化功能，该优化功能对装置2的能耗进行优化。
特别地，为了迅速提高进入漏斗5的工艺流体的流速的值，即K因子，控制管理单元26提高泵13的转速，直至达到预设值KAIPC。
该剩余的能量能使在漏斗5中存在的塑性材料得到进一步减湿，提高塑性材料的粘度，从而提高注射压力Ppwp。
此后，根据本发明的控制方法允许经过预设的第四时间T2(例如2-3小时)，在此期间所检测的注射压力Ppwp值连续地与注射压力Ppwp的预设极限值Plim进行比较，以验证注射压力Ppwp是否趋于降低、已经稳定或趋于升高。
在第四时间T2经过后，该方法通过控制管理单元26验证所检测的注射压力Ppwp值(可选地由DPS安全因子提高(以考虑注射压力Ppwp的“摇摆”))是否大于注射压力Ppwp的预设极限值Plim。
如果所检测的注射压力Ppwp值(可选地由DPS安全因子提高)小于或等于注射压力Ppwp的预设极限值Plim，则控制方法发出警告信号和/或停止用户机器3。
反之亦然，如果所检测的注射压力Ppwp值(可选地由DPS安全因子提高)大于注射压力Ppwp的预设极限值Plim，则控制方法通过控制管理单元26允许经过预设的第五时间Tstab2，在此期间，所检测的注射压力Ppwp值(可选地由DPS安全因子提高)连续地与注射压力Ppwp的预设极限值Plim进行比较，以验证注射压力Ppwp是否已经稳定。
在第五时间Tstab2经过后，该方法降低工艺流体的露点Dp的当前值，即，恢复工艺控制系统1的稳定功能。这意味着提高露点Dp的值和工艺流体的流速(即，K因子的值)的实施已经具有将注射压力Ppwp返回至高于极限值Plim的值的效果。
此后，根据本发明的控制方法允许经过预设的第六时间T3(例如2-3小时)，在此期间所检测的注射压力Ppwp值连续地与注射压力Ppwp的预设极限值Plim进行比较，以验证注射压力Ppwp是否趋于降低、已经稳定或趋于升高。
在第六时间T3经过后，该方法允许经过预设的另外的第六时间Tstab3(例如2-3小时)，在此期间，所检测的注射压力Ppwp值连续地与注射压力Ppwp的预设极限值Plim进行比较，以验证注射压力Ppwp是否趋于降低、已经稳定或趋于升高。
这些时间窗口能使待验证的趋势随注射压力Ppwp的时间而降低、稳定或升高。
在另外的第六时间T stab3经过后，该方法通过控制管理单元26来验证所检测的注射压力Ppwp值(可选地由DPS安全因子提高)是否大于注射压力Ppwp的预设极限值Plim。
如果所检测的注射压力Ppwp值(可选地由DPS安全因子提高)小于或等于注射压力Ppwp的预设极限值Plim，则控制方法发出警告信号和/或停止用户机器3。
反之亦然，如果所检测的注射压力Ppwp值(可选地由DPS安全因子提高)大于注射压力Ppwp的预设极限值Plim，则控制方法通过控制管理单元26降低工艺流体的空气流速，即，相对于预设值KAIPC降低K因子，即，恢复控制系统1的优化功能。这意味着提高露点Dp的值和工艺流体的流速(即，K因子)的操作已经具有将注射压力Ppwp返回至高于极限值Plim的值。
参照图2，示出控制系统1的第二实施方式。该第二实施方式与图1示出的实施方式的区别在于：用户机器3设置有自带的注射压力测量仪24'。在该实施方式中，由虚线示出的压力测量仪24因而是可选的。
参照图3，示出控制系统1的第三实施方式。在该第三实施方式中，除了包括与模塑设备22流体连通的挤出/塑化机筒20和容纳在挤出/塑化机筒20中用以将熔融状态的塑性材料从挤出/塑化机筒20转移到模塑设备22的挤出/塑化螺杆21以外，熔化设备19还包括用于轴向驱动挤出/塑化机筒20中的挤出/塑化螺杆21的液压活塞28，以及用于通过驱动流体(例如液压油)来驱动活塞28的液压电路29。应当注意的是，在第三实施方式中，挤出螺杆21通过电机M绕其轴旋转并由活塞28轴向地驱动。另外，在第三实施方式中，用户机器3包括基本上设置在液压电路29的进给区31处的压力测量仪30，通过该进给区，液压电路29将驱动流体进给至活塞28。测量仪30测量施加在活塞28上的液压压力并将相应的信号发送至控制管理单元26。控制管理单元26通过适合的转换因子将测量仪30检测到的液压压力转换为进入模塑设备22的熔融状态的塑性材料的注射压力Ppwp值。换言之，在第三实施方式中，通过控制管理单元26转换由测量仪30所检测的液压压力，间接地检测熔融状态的塑性材料的注射压力Ppwp。最后，在第三实施方式中，对于压力测量仪30，压力测量仪24(以虚线示出)是可选的/可替代的。
参照图4，示出控制系统1的第四实施方式。在该第四实施方式中，除了包括与模塑设备22流体连通的挤出/塑化机筒20和容纳在挤出/塑化机筒20中以将熔融状态的塑性材料从挤出/塑化机筒20转移到模塑设备22的挤出/塑化螺杆21以外，熔化设备19还包括用于轴向驱动挤出/塑化机筒20中的挤出/塑化螺杆21的活塞32，以及用于驱动活塞32的电子驱动装置(未示出)。应当注意的是，在第四实施方式中，挤出螺杆21通过电机M绕其轴线旋转并由活塞32轴向地驱动。此外，在第四实施方式中，用户机器3包括测量仪34(例如测力传感器(load cell))，该测力传感器被定位成测量由活塞32施加在螺杆21上的力(可以以N(牛顿)单位进行测量)。特别地，测量仪34测量由活塞32施加在螺杆21上的推力，然后将相应的信号发送至控制管理单元26。控制管理单元26通过适合的转换因子将测量仪34所检测的推力转换为进入模塑设备22的熔融状态的塑性材料的注射压力Ppwp值。换言之，在第四实施方式中，通过控制管理单元26将由测量仪34所检测的液压压力转换，间接地检测熔融状态的塑性材料的注射压力Ppwp。最后，在第四实施方式中，对于测量仪34，压力测量仪24(由虚线示出)是可选的/可替代的。
参照图5，示出控制系统1的第五实施方式。在该第五实施方式中，熔化设备19包括：挤出/塑化机筒38，与模塑设备22流体连通的注射机筒35，容纳在注射机筒35内并在注射机筒35内可轴向运动以将熔融状态的塑性材料从注射机筒35转移到模塑设备22的注射机筒36，用于通过驱动流体(例如液压油)驱动注射机筒36的液压电路37，以及容纳在挤出/塑化机筒38内以将熔融状态的塑性材料从挤出/塑化机筒38转移到注射机筒35的挤出/塑化螺杆21，其中挤出/塑化机筒38可操作地位于注射机筒35上方并与注射机筒35流体连通。另外，在第五实施方式中，用户机器3包括基本上定位在液压电路37进给区40处的测量仪39，通过该进给区40，液压电路37将驱动流体进给至挤出活塞36。测量仪39测量施加在挤出活塞36上的液压压力并将相应的信号发送至控制管理单元26。控制管理单元26通过适合的转换因子将测量仪39液压压力转换为进入模塑设备22的熔融状态的塑性材料的注射压力Ppwp值。换言之，在第五实施方式中，通过控制管理单元26转换由测量仪39所检测到的液压压力，间接地检测熔融状态的塑性材料的注射压力Ppwp。最后，在第五实施方式中，对于压力测量仪30，压力测量仪24(由虚线示出)是可选的/可替代的。
应当注意，根据本发明的方法和系统1如何能够减少或消除与减湿和/或干燥装置2相连接的用户机器3的停工时间。
事实上，与已知的方法相比，在根据本发明的方法中，通过在用户机器3上如现有技术中教导的那样执行或不执行减湿和/或干燥装置2，可以早期地化解注射压力Ppwp的变动现象。
还应当注意的是，稳定和/或优化功能的禁用操作如何能够快速地恢复准确的注射压力Ppwp，从而与现有技术相比大大地减少机器停工时间和次品的产生。
还应注意的是，注射压力Ppwp的连续监控(即实时监控)如何使减湿/干燥工艺的趋势被解读并与计划的时间相比，如何预期维护可能的减湿和/或干燥装置2。事实上，注射压力Ppwp下降至极限压力Plim以下的趋势会意味着减湿和/或干燥装置2的操作效能由于其中的一个或多个部件退化和/或故障和/或断开而退化。
还应注意的是，减湿和/或干燥装置2工艺参数的连续变更(如有必要的话)是如何在在用户机器3的上游进行的，因而成品的上游(即在熔融的塑性材料上)如何能够及时地介入，以避免成品质量的变化，使被拒收的产品数量随之大量减少，从而避免成品的抽样检查，使得用于该样品抽检的人员或设备相关的成本随之降低。
在一个方式中，根据本发明的方法连续地监控注射压力Ppwp值是否包含在上限值Plimsup与下限值Pliminf之间，即在一组数之间。