一种制造车用尿素溶液的方法及装置与流程

本发明属于车用尿素溶液技术领域，尤其涉及一种制造车用尿素溶液的方法及装置。

背景技术：

车用尿素溶液生产过程中，直接将计量好的一定量的尿素颗粒和超纯水加入搅拌釜,进行混合、搅拌，即可得到浓度合格的车用尿素溶液。实际生产中，人工投料过程可能出现意外，如尿素颗粒洒落；或尿素出厂时尿素实际装入量与标定量之间存在一定的差别。以上情况都会影响车用尿素溶液的浓度，导致生产的车用尿素溶液的浓度不符合要求。

现有技术中，多采用尿素浓度传感器对尿素溶液的浓度进行监测，以确保生产的车用尿素溶液的浓度合格。由于尿素溶解过程中需要不断吸热，刚刚配比好的车用尿素溶液的温度都比较低。低温下尿素浓度传感器的监测数据通常会比尿素浓度的实际值高，由此造成的误差会影响车用尿素溶液的最终品质。

技术实现要素：

针对以上缺陷，本发明所要解决的第一个技术问题是：提供一种制造车用尿素溶液的方法,利用该方法能制造出尿素溶度合格的车用尿素溶液，减少人工操作错误对尿素溶液浓度的影响。

本发明所要解决的第二个技术问题是：提供一种制造车用尿素溶液的装置，利用该装置不仅能制造出浓度合格的车用尿素溶液，还可避免由于免人工投料误差和尿素浓度传感器低温监测数据不准所引起的尿素溶液浓度不合格的问题。

为解决上述第一个技术问题，本发明的技术方案是：

一种制造车用尿素溶液的方法，包括如下步骤：

(a)加入原料：向反应釜中加入高纯水和尿素颗粒，并自动监测高纯水的加入量：加入的高纯水必须没过尿素颗粒，根据经验值首先配比浓度偏高的尿素溶液；

(b)尿素颗粒溶解：启动电机进行搅拌，直至尿素颗粒全部溶解；

(c)数据监测和修正：监测反应釜中车用尿素溶液的浓度和温度，并将数据传输到控制系统进行修正；

(d)数据计算：根据修正后的车用尿素溶液的浓度和加入的高纯水的量，控制系统自动计算，配比合格的车用尿素溶液还需要加入的高纯水的质量δmi；

(e)加高纯水：根据步骤(c)计算的结果，向反应釜中加入定量的高纯水mi，其中mi≤δmi；

(f)重复步骤(c)数据监测和修正；

(g)车用尿素溶液输出：若修正后的车用尿素溶液的浓度合格，则合格的车用尿素溶液经出液口输出，并自动计量合格的车用尿素溶液的量；若不合格，则继续重复步骤(d)和步骤(c)直至制造出浓度合格的车用尿素溶液。

优选的，所述步骤(c)数据监测和修正中，控制系统中预置尿素浓度传感器读数随温度变化的标准曲线，记录温度尿素浓度传感器读数ρ01和温度传感器读数t01,对照标准曲线获取尿素溶液的实际浓度ρ1。

优选的，所述步骤(d)数据计算中，首先计算步骤(a)中加入尿素颗粒的质量m0，

根据计算得出

其中m1为第一次加入高纯水的质量，第一次测量的尿素溶液的换算后的实际浓度ρ1；

其次，计算第二次要加入高纯水的质量δm2，

计算得出其中ρ为需要配比的车用尿素溶液的浓度；

同理，可计算第i次要加入的高纯水的质量：

其中，δmi为第i次需要加入的水的质量的理论值，mi为第i次实际加入的水的质量；

计算得出

优选的，所述步骤(c)数据监测和修正中，待反应釜中温度传感器和浓度传感器的示数稳定后，再进行数据采集。

为解决上述第二个技术问题，本发明的技术方案是：

一种制造车用尿素溶液的装置，包括控制系统、搅拌釜、安装在所述搅拌釜内部的尿素浓度传感器和温度传感器；所述搅拌釜的上端设有进水管道，进水管道上设有第一流量计,所述尿素浓度传感器和第一流量计均与所述控制系统电连接；所述控制系统包括数据采集修正单元。

作为一种改进，所述尿素浓度传感器为红外感光式尿素浓度传感器；所述搅拌釜内设有暗室，所述尿素浓度传感器安装在所述暗室内。

作为一种改进，所述搅拌釜内还设有泵，所述泵上连接有冲洗管，所述冲洗管的另一端对准所述尿素浓度传感器。

作为一种改进，所述搅拌釜的内部还设有液面计，液面计与所述控制系统电连接。

作为一种改进，所述搅拌釜的上端还设有进料口，下端设有出液口，出液口处安装第二流量计。

作为一种改进，所述尿素浓度传感器到所述搅拌釜底部的距离为25cm到35cm之间。

采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、利用尿素浓度传感器实时监测车用尿素溶液的浓度，调整高纯水的进水量，直至制造出尿素浓度合格的车用尿素溶液。控制系统包括数据采集修正单元，用以解决尿素浓度传感器低温监测数据不准的问题。

2、利用第二流量计能自动计量所制造的车用尿素溶液的量。

3、尿素浓度传感器安装在暗室内，保证尿素浓度传感器不受外界光的干扰，监测结果更加准确、可靠。

综上所述，本发明的一种制造车用尿素溶液的方法及装置，不仅能制造出浓度合格的车用尿素溶液，还可避免由于免人工投料误差和尿素浓度传感器低温监测数据不准所引起的尿素溶液浓度不合格的问题。

附图说明

图1是本发明的一种制造车用尿素溶液的装置的结构示意图；

图2是尿素浓度传感器读数随温度变化的标准曲线；

其中：1-搅拌釜，11-进水管道，12-进水阀，13-第一流量计，14-进料口，15-出液口，16-第二流量计，17-出液阀，2-尿素浓度传感器，3-温度传感器，4-液面计，5-暗室，6-转轴，7-搅拌叶片，8-电机，9-泵，91-冲洗管。

具体实施方式

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。

实施例

由图1所示，一种制造车用尿素溶液的装置，包括控制系统(图中未示出)、搅拌釜1、安装在搅拌釜1内部的尿素浓度传感器2、温度传感器3和液面计4。搅拌釜1的上端设有进水管道11，进水管道11上设有进水阀12和第一流量计13。搅拌釜1的上端还设有进料口14，下端设有出液口15，出液口15处安装第二流量计16和出液阀17。

由图1所示，尿素浓度传感器2为红外感光式尿素浓度传感器。搅拌釜1内设有暗室5，尿素浓度传感器2安装在暗室5内，可保证尿素浓度传感器2不受外界光的干扰，监测结果更加准确、可靠。尿素浓度传感器2到搅拌釜1底部的距离为25cm到35cm之间。该位置不但能避开底部尿素未完全溶解的区域，也能保证尿素浓度传感器2置于尿素溶液中，使得监测数据更加准确、可靠。搅拌釜1内设有转轴6和安装在转轴6上的搅拌叶片7，转轴6与设置在搅拌釜1外部的电机8转动连接。搅拌釜1内还设有泵9，泵9上连接有冲洗管91，冲洗管91的另一端对准尿素浓度传感器2。车用尿素溶液生产过程中冲洗管91喷出的车用尿素溶液不断冲击尿素浓度传感器2，能防止气泡被吸附在尿素浓度传感器2的表面，尿素浓度传感器2的监测数据更加准确。

控制系统包括数据采集修正单元(图中未示出)。由图2所示，尿素浓度传感器2常温下尿素浓度传感器测得的数据稳定且准确，低温下测得的数据高于尿素溶液的实际浓度。数据采集修正单元中预置尿素浓度传感器2读数随温度变化的标准曲线，以解决尿素浓度传感器2低温下监测数据不准的问题。尿素浓度传感器2，进水阀12、第一流量计13、第二流量计16、出液阀17、液面计4、温度传感器3和电机8均与控制系统电连接。

一种制造车用尿素溶液的方法：包括如下步骤：

(a)加入原料：向反应釜中加入高纯水和尿素颗粒，并自动监测高纯水的加入量：加入的高纯水必须没过尿素颗粒，根据经验值首先配比浓度偏高的尿素溶液。一般而言，车用尿素溶液的浓度要求为32.5％，那么要求根据经验，这时加入的高效水制造出的尿素溶液的浓度应该高于32.5％。

(b)尿素颗粒溶解：启动电机进行搅拌，直至尿素颗粒全部溶解。由于尿素颗粒溶解是一个不断吸热的过程，通常大约20分钟左右，待温度传感器和尿素浓度传感器的示数都稳定，说明尿素颗粒已充分溶解。

(c)数据监测和修正：监测反应釜中车用尿素溶液的浓度和温度，待反应釜中温度传感器和浓度传感器的示数稳定后，再进行数据采集。并将数据传输到控制系统进行修正；记录温度尿素浓度传感器读数ρ01和温度传感器读数t01,对照标准曲线获取尿素溶液的实际浓度ρ1。

(d)数据计算：根据修正后的车用尿素溶液的浓度和加入的高纯水的量，控制系统自动计算，配比合格的车用尿素溶液还需要加入的高纯水的质量δmi；

首先计算步骤(a)中加入尿素颗粒的质量m0，

根据计算得出

其中m1为第一次加入高纯水的质量，第一次测量的尿素溶液的换算后的实际浓度ρ1；

其次，计算第二次要加入的高纯水的质量δm2，

计算得出其中ρ为需要配比的车用尿素溶液的浓度；

同理，可计算第i次要加入的高纯水的量：

其中，δmi为第i次需要加入的水的质量的理论值，mi为第i次实际加入的水的质量；

计算得出

(e)加高纯水：根据步骤(c)计算的结果，向反应釜中加入定量的高纯水，加入高纯水的质量m2≤δm2。本实施例中优选的，

(f)重复步骤(c)：若修正后的车用尿素溶液的浓度合格，则合格的车用尿素溶液经出液口输出，并自动计量合格的车用尿素溶液的量；若不合格，则继续重复步骤(d)和步骤(c)直至制造出浓度合格的车用尿素溶液。

经过几次加水和检测，直至生产的车用尿素溶液达到我们要求的浓度值。

综上所述，本发明的一种制造车用尿素溶液的方法及装置，可避免由于免人工投料误差和尿素浓度传感器低温监测数据不准所引起的车用尿素溶液浓度不合格的问题，制造出的车用尿素溶液的浓度合格，品质高。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。