专利名称：氧化沥青软化点针入度检测控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种氧化沥青生产过程中软化点、针入度的微机连接自动检测控制系统，它属于电测技术和微机应用技术领域。
氧化沥青有三个重要质量指标-软化点、针入度、延伸度，作为生产控制的质量指标主要是软化点、针入度。通常把氧化沥青被氧化到预先规定的产品质量指标即软化点、针入度，这一状态叫氧化终点。目前，我国氧化沥青生产大都采用空气吹制法，人们根据吹制时间与软化点之间的半经验关系，用吹制时间的长短来控制软化点。操作人员凭经验估计氧化终点已到，则停止吹制。由人工取样检验产品所达到的实际软化点、针入度。再与预先规定的质量控制指标即预定产品的软化点、针入度进行比较。若吹制所达到的实际软化点、针入度高于或低于质量控制指标，都要将处理的沥青再次处理以满足质量控制指标要求。这一过程，由于依靠经验人工控制，不仅产品质量不能保证，而再处理现象严重，生产效率低，因此提供一种新颖的检测控制系统是十分必要的。
美国专利《沥青氧化终点的电子测定》(专利申请号271036，申请日1972年7月12日)公开了一种采用电测技术解决沥青氧化终点测定的方法，其理论依据为普通极性分子的导电理论，即在交流电场作用下，极性分子力求与相应电场定向而离开平衡位置，这个运动与分子移动的环境相关，即与微观粘度相关，其测试装置为交流电桥测试原理为在系统中对一已预定特性产品进行监测，并与一个具有模拟要求特性的参考标准进行比较，由指零仪表指示，当实际产品与参考标准特性偏差基本为“0”时。说明氧化终点已达到，则可以停止吹制。该装置不足之处是信号处理复杂，外来干扰多。由于在测量过程中对每一个预定生产产品都要有一个模拟参考标准，对于生产不同产品的厂家而言，则需要多个模拟参考标准，势必带来不少麻烦，不利于实施。另一个不足之处是该装置未有考虑温度的影响，控制精度较差。就其功能而言，只能指明氧化终点是否到达，而不能测出软化点的大小，亦不能监视氧化沥青生产过程中软化点、针入度的实际变化情况，只能给出是否接近氧化终点的定性概念，而不能定量化。
本发明的目的是提供一个采用电测技术和微机技术的检测控制系统，以便实现生产过程中氧化沥青的软化点、针入度连续检测和数据显示，并实施自动控制。
本发明的另一个目的提供一个定量化的氧化沥青软化点、针入度检测控制系统，它不仅能指出氧化终点，而且给出氧化终点时氧化沥青的软化点、针入度大小，并在整个生产过程中对软化点、针入度进行连续检测和监视。
本发明的另一个目的是提供一个数字化连续检测软化点、针入度的系统，以便为氧化沥青间歇式生产提供氧化终点控制，或氧化沥青连续式生产提供软化点、针入度的自动调节控制。
为达到上述目的，本发明采用的解决方案是所述的氧化沥青软化点、针入度检测控制系统是由把探头(6)两极板间沥青电阻信号转变成微机系统(3)能够接收的电压信号的电特性信号通道(1)，能把温度信号转变成微机系统(3)能够接收的电压信号的温度信号通道(2)，和与上述两个信号通道相联接的微机系统(3)组成，其电特性通道(1)由稳压电源(4)、分压电阻(5)、探头(6)顺序串联，及并联于探头(6)的电压变送器(7)组成。其温度信号通道(2)由热电偶(11)和温度变送器(12)组成，其微机系统(3)是由微机(14)和与之相联接的A/D模数转换器(13)、显示器(15)、执行机构(16)组成。微机(14)通过A/D模数转换器(13)采集电特性信号通道(1)输送来的探头(6)两极板间沥青电阻和温度信号通道(2)输送来的温度，按照所导出的数学模型，经过数学处理运算得出氧化沥青的软化点、针入度的实测值，并在显示器(15)及时显示，实现现场检测和监视软化点、针入度的目的，并可通过执行机构(16)实现生产过程的自动控制。
本发明所述的氧化沥青软化点、针入度检测控制系统的导出数学模型是基于氧化沥青过程中呈现离子导电的观点，其导电能力与微观粘度相关，并受温度影响。软化点、针入度与探头(6)两极板间沥青电阻和温度之间的数学模型为S＝gR+fT+HP＝Ke-LR+mT+OS-被测氧化沥青软化点P-被测氧化沥青针入度R-被测氧化沥青电阻T-被测氧化沥青温度LgfKm-数学模型系数H，O-常数其中LgfKm数学系数由探头参数决定。温度变化范围为240℃～290℃，探头(6)两极板面积为100×100mm2，两极板间距为50mm时运算数学模型为S＝15.28R-0.93T+281.23P＝120.57e-0.33R+0.78T-218.88
美国专利是建立在普通极性分子导电理论的基础上，故只能用交流信号做为探头的激励信号。在本发明中系统是建立在对沥青导电机理深入认识的基础上，即离子导电的观点，故探头的激励信号可用直流信号，也可用交流信号。本系统中软化点、针入度的测定考虑了温度的影响，精度进一步提高。由于采用微机进行信号处理和显示器及时显示，在生产过程中可连续显示氧化沥青软化点、针入度值，它不仅指明了氧化终点这一状态，而且对软化点、针入度进行检测和显示，同时也可连续监视整个生产过程中软化点、针入度的变化，为生产过程的进一步优化、及产品指标的最优化，提供了测试手段。由于实现了在氧化沥青生产过程中定量及数字化的连续测定软化点、针入度，可为氧化沥青连续或间歇式生产提供先进的数字计算机控制系统。
图1是本发明系统框2是本发明实施例系统原理简图下面结合图1和图2进一步说明本发明的解决方案，本发明由电特性信号通道(1)，温度信号通道(2)和与上述两个信号通道相连接的微机系统(3)组成。其电特性通道(1)由稳压电源(4)、分压电阻(5)、探头(6)顺序串联，及并联于探头(6)的电压变送器(7)组成，探头(6)为双极板式探头，装置于氧化沥青生产现场，给探头(6)提供激励的稳压电源(4)经过分压电阻(5)施加于探头(6)两端，探头(6)两极的电压信号经过电压变送器(7)输入微机系统(3)，其中电压变送器(7)由和探头(6)进行电抗匹配的电压跟随器(8)、调零级(9)，量程调整级(10)顺序串联组成。由于沥青是弱导体，探头(6)所测得的沥青电阻较高，采用输入阻抗较高的电压跟随器(8)来完成阻抗匹配，以免所测的沥青电阻失真。探头(6)两极板间沥青电阻的测量是通过探头(6)两极电压测量来实现的，由于稳压电源(4)经过分压电阻(5)施加于探头(6)两极，设稳压电源(4)的电压为Us，分压电阻为Ro，探头(6)两极电压为Vi，探头(6)两极板间沥青电阻为Rx，则探头(6)两极板间沥青电阻Rx与探头(6)两极电压之间系关为Rx＝ (RoVi)/(Vs-Vi)由本发明所依据的理论可知，氧化沥青在生产过程中主要为离子导电，故稳压电源(4)，可采用直流信号，也可采用交流信号。由于直流信号处理方便，信号稳定，故实施例系统原理简图2中的稳压电源(4)为直流稳压电源，它由变压器(27)、整流侨(28)、三端可调式稳压块(29)顺序串联而成，为了克服极化等问题电压取50～100V为最佳。由于探头(6)装置于生产现场，而测试部分要装置于控制室中，两者相离较远，故采用屏蔽电缆(20)将探头(6)和测试部分相连接，以减少外来干扰。在实施例系统原理简图2中，电压变送器(7)中的电压跟随器(8)，采用LM310N电压跟随放大器，其它两级采用了OP07精密集成运放，以提高精度，精密可调电阻(24)、(23)分别用调零和量程调整，经过电压变送器(7)后，探头两极电压被调整在0～5V，以便0809A/D模数转换器(13)接收。
温度信号通道(2)由热电偶(11)，温度变送器(12)组成。
微机系统(3)由微机(14)与微机(14)相连接的A/D模数转换器(13)、显示器(15)、执行机构(16)组成。微机(14)通过A/D模数转换器(13)对电特性信号通道(1)和温度信号通道(2)输送来的沥青电阻和温度双参数进行连续采集，经过数学处理运算得出氧化沥青的软化点、针入度的实测值，并送显示器(15)及时显示，完成现场连续检测和监视软化点、针入度的目的。由现场软化点、针入度的监视可以进行人工生产过程控制，也可通过执行机构(16)实现生产过程的自动控制。图2中，给出一个间歇生产氧化沥青软化点、针入度检测控制系统。由于控制、检测、监视都较简单，微机(14)采用了TP801A.A/D模数转换器(13)采用了0809集成芯片，显示器(15)采用了LED数码显示器，执行机构(16)由执行器(17)驱动空气流量阀(31)和执行器(18)驱动输送泵(32)组成。0809A/D模数转换器(13)有8个模拟量输入通道，微机TP801A(14)通过0809A/D模数转换器(13)的两个模拟量通道对沥青电阻和温度连续进行分时采样，由微机TP801A(14)经过数学运算得出软化点、针入度的实测值，并送LED数码显示器(15)及时显示。依据预期生产产品的质量控制指标(软化点、针入度)对比生产现场所显示的实测软化点、针入度大小，当两者相等时，说明氧化终点已到，则可停止吹制过程。停止吹制过程可由人工完成，也可由微机自动完成。当微机TP801A(14)检测到实测软化点、针入度值与生产质量控制指标相等时，即判定氧化终点达到。则通过执行器(17)关闭空气流量阀(31)，停止吹制过程，同时通过执行器(18)开起输送泵(32)将成品油输送到贮藏灌中。并将氧化沥青终点的软化点、针入度由LED显示器(15)显示，从而完成氧化沥青生产过程中软化点、针入度检测、监视、控制的目的。
氧化沥青连续生产过程中，产品质量指标的控制主要的通过温度，空气流量(风量)和物料流量三个工艺参数的调节来实现的。其中温度和空气流量决定氧化速度。而物料流量决定氧化时间，氧化时间愈长则软化点就愈大，针入度就愈小。(在产品质量指标中，软化点愈大，相应的针入度就愈小)。故通过对氧化速度和氧化时间的控制可以达到软化点、针入度的目的。由于本发明完成了氧化沥青生产过程中软化点、针入度的连续数字化检测，故可以利用实测软化点、针入度与产品质量要求指标之偏差，对三个工艺参数(温度、空气流量、物料流量)的进行调节，从而实现氧化沥青连续生产过程的自动控制。如在执行机构(16)中通过执行器(17)调节空气流量，执行器(18)调节温度，执行器(19)调节物料流量，由于采用现代控制理论，实行多个工艺参数同时调节，故减少了系统滞后时间，提高了控制精度。
权利要求
1.一种氧化沥青软化点，针入度检测控制系统，其特征在于是由将探头(6)两极板间沥青电阻信号转变成微机系统(3)能接收的电压信号的电特性信号通道(1)，能把温度信号转变成微机系统(3)能接收的电压信号的温度信号通道(2)，和与上述两个信号通道相连接的微机系统(3)组成，其电特性信号通道(1)由稳压电源(4)、分压电阻(5)、探头(6)顺序串联，及并联于探头(6)的电压变送器(7)组成；其温度信号通道(2)由热电偶(11)和温度变送器(12)组成；其微机系统(3)由微机(14)和与之相联接的A/D模数转换器(13)、显示器(15)、执行机构(16)组成，微机(14)通过A/D模数转换器(13)采集电特性信号通道(1)输送来的探头(6)两极板间沥青电阻和温度信号通道(2)输送来的温度，按照所导出的数学模型，经过数学处理运算得出氧化沥青的软化点、针入度的实测值，并在显示器(15)上及时显示，实现现场检测和监视软化点、针入度的目的，并可通过执行机构(16)实现生产过程的自动控制。
2.根据权利1所述的氧化沥青软化点、针入度检测控制系统，其特征在于探头(6)为双极板式探头，装置于氧化沥青生产现场，给探头(6)提供激励的稳压电源(4)经过分压电阻(5)施加于探头(6)两极。探头(6)两极的电压信号经过电压变送器(7)输入微机系统(3)。
3.根据权利要求1和2所述的氧化沥青软化点、针入度检测控制系统，其特征在于探头(6)两极板间沥青电阻的测量是通过探头(6)两极电压的测量来实现的。由于稳压电源(4)经过分压电阻(5)施加于探头(6)两极，设稳压电源(4)的电压为Us，分压电阻(5)为Ro，探头(6)两极电压为Vi，探头(6)两极板间沥青电阻为Rx，探头(6)两极板间沥青电阻Rx与探头(6)两极电压之间的关系为Rx＝ (RoVi)/(Vs-Vi)
4.根据权利要求1和2所述的氧化沥青软化点、针入度检测控制系统，其特征在于微机系统(3)在氧化沥青生产过程中由微机(14)通过A/D模数转换器(13)对电特性信号通道(1)和温度信号通道(2)输送来的沥青电阻和温度双参数进行连续采集，经过数学处理运算得出软化点、针入度的实测值，并送显示器(15)及时显示，完成现场连续检测及监视软化点、针入度的目的。
5.根据权利要求1所述的氧化沥青软化点、针入度检测控制系统，其特征在于所导出的数学模型是基于氧化沥青生产过程中呈现离子导电的观点，其导电能力与微观粘度相关，并受温度影响，软化点、针入度与探头(6)两极板间的沥青电阻和温度之间的数学模型为S＝gR+fT+HP＝Ke-LR+mT+OS-被测氧化沥青软化点P-被测氧化沥青针入度T-被测氧化沥青温度R-被测氧化沥青电阻LgfKm-数学模型系数H，O-常数其中LgfKm数学模型系数由探头参数决定。
全文摘要
本发明涉及一种氧化沥青生产过程中软化点、针入度微机自动连续检测控制系统。在氧化沥青生产过程中，微机系统连续采集沥青电阻和温度，再经数学处理运算得出软化点，针入度的实测值，并送显示器及时显示，以完成现场连续自动检测和监视软化点、针入度的目的。由现场软化点、针入度的监视，可以进行人工生产过程控制。也可通过执行机构对温度、空气流量、物料流量等工艺参数的调节，从而实现生产过程的自动控制。
文档编号G01N27/04GK1061287SQ9010900
公开日1992年5月20日 申请日期1990年11月5日 优先权日1990年11月5日
发明者李俊生, 侯保启, 李峰, 徐向荣 申请人:河南建筑材料研究设计院