基于光纤光栅传感在线蒸牵机用蒸汽湿度的智能监控系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于光纤光栅传感在线蒸牵机用蒸汽湿度的智能监控系统，该系统包括依次连接的蒸汽分汽包、蒸汽过滤器、汽水分离器、在线加湿区、蒸汽牵伸机；各个部分之间通过蒸汽管道进行连接，在线加湿区连接有齿轮泵加入蒸汽进入在线加湿区中，其中，在线加湿区与蒸汽牵伸机之间设有光纤光栅湿度传感器；该光纤光栅湿度传感器将测得的蒸汽管道内的湿度信息传送给控制器，控制器根据预设的湿度值控制齿轮泵加入蒸汽。本实用新型专利技术以光纤光栅传感技术为基础，重点开发蒸汽湿度智能控制系统，对蒸汽湿度进行监测。本实用新型专利技术根据蒸汽监测结果，通过调节齿轮泵控制鼓入蒸汽管道内的脱盐水量，进而实现在线控制蒸汽湿度。

Intelligent monitoring system of steam humidity for on-line draft based on Fiber Bragg grating sensor

【技术实现步骤摘要】
基于光纤光栅传感在线蒸牵机用蒸汽湿度的智能监控系统
本技术涉及化纤制备
，具体为一种基于光纤光栅传感在线蒸牵机用蒸汽湿度的智能监控系统。
技术介绍
蒸汽湿度对纤维在蒸汽牵伸过程影响很大。蒸汽过饱和，湿度过大，易在蒸汽牵伸过程中出现冷点并发生毛段丝。蒸汽过热，纤维在蒸汽牵伸机内塑化不良，水蒸汽分子不能起到很好的塑化作用，丝束极易被牵断。因此控制蒸汽的饱和度很重要。在工业化生产中，锅炉系统出来的蒸汽不可能实现完全的饱和，而蒸汽随着管道的输送，不可避免会产生冷凝水，虽然在各汽包及最低点设置有疏水阀，但是蒸汽中不可避免会参杂小的水滴或其他杂质。为了提高纤维的品质，必须对蒸汽牵伸机组增加控制蒸汽饱和的设备。光纤光栅传感元件是利用光纤的光敏性在细微的纤芯上建立的周期性折射率分布，其以光为传感信号，具备无电检测、抗电磁干扰、无温度零漂、精度高、可靠性高、单根光纤可串联多个光栅测点等优势，是一种本质安全的检测元件。蒸汽湿度碳纤维原丝生产工艺的重要控制参数，需要较高的测量精度。为此，开发一种基于光纤光栅的高稳定性、高精度相对湿度传感器尤为重要。
技术实现思路
本技术的技术目的是提供基于光纤光栅传感在线蒸牵机用蒸汽湿度的智能监控系统。本技术实现上述技术目的所采用的技术方案为：一种基于光纤光栅传感在线蒸牵机用蒸汽湿度的智能监控系统，包括：依次连接的蒸汽分汽包、蒸汽过滤器、汽水分离器、在线加湿区、蒸汽牵伸机；各个部分之间通过蒸汽管道进行连接，在线加湿区连接有齿轮泵加入蒸汽进入在线加湿区中，其中，在线加湿区与蒸汽牵伸机之间设有光纤光栅湿度传感器；该光纤光栅湿度传感器将测得的蒸汽管道内的湿度信息传送给控制器，控制器根据预设的湿度值控制齿轮泵加入蒸汽。进一步的，光纤光栅湿度传感器由光纤光栅FBG1和光纤光栅FBG2组成。外部涂覆有湿敏薄膜的FBG1对温度和湿度均敏感，无湿敏薄膜涂覆的FBG2仅对温度敏感。通过FBG1和FBG2的反射波长偏移以及湿敏涂层的敏感系数，从而可以计算空气的相对湿度。进一步的，过滤器为3～15个金属折叠滤棒组成的过滤机组，过滤面积由过滤流量决定，蒸汽过滤器最低点需要增加疏水器。进一步的，汽水分离器内部结构为多重隔板，汽水分离器最下端需要增加疏水器。进一步的，在线监测与控制系统安装于蒸牵汽包与蒸牵机之间。进一步的，脱盐水由齿轮泵定量控制，喷入蒸汽管道内。进一步的，加湿段长度在100～1500mm。本技术的相对于现有技术相比具有显著优点：1、本技术以光纤光栅传感技术为基础，重点开发蒸汽湿度智能控制系统，对蒸汽湿度进行监测。2、本技术通过对蒸汽进行过滤、汽水分离，初步控制蒸汽湿度。3、本技术根据蒸汽监测结果，通过调节齿轮泵控制鼓入蒸汽管道内的脱盐水量，进而实现在线控制蒸汽湿度。附图说明下面结合附图对本技术进一步说明：图1是本技术的在线控制蒸汽湿度的示意图。图2为基于光纤光栅的湿度传感器示意图及实物图。图3为蒸汽湿度控制系统。图4为蒸汽湿度智能监测和控制系统网络拓补图。图中：1、蒸汽分汽包；2、蒸汽过滤器；3、汽水分离器；4、齿轮泵；5、在线加湿区；6湿度传感器；7蒸汽牵伸机。具体实施方式下面结合实施例，对本技术做进一步解释。结合附图1-4，一种基于光纤光栅传感在线蒸牵机用蒸汽湿度的智能监控系统，包括：依次连接的蒸汽分汽包1、蒸汽过滤器2、汽水分离器3、在线加湿区5、蒸汽牵伸机7；各个部分之间通过蒸汽管道进行连接，在线加湿区5连接有齿轮泵4加入蒸汽进入在线加湿区5中，其中，在线加湿区5与蒸汽牵伸机7之间设有光纤光栅湿度传感器6；该光纤光栅湿度传感器将测得的蒸汽管道内的湿度信息传送给控制器，控制器根据预设的湿度值控制齿轮泵4加入蒸汽。光纤光栅湿度传感器6由光纤光栅FBG1和光纤光栅FBG2组成，光纤光栅FBG1涂覆有湿敏薄膜。蒸汽过滤器2为3～15个金属折叠滤棒组成的过滤机组，过滤面积由过滤流量决定，蒸汽过滤器2最低点需要增加疏水器。汽水分离器3内部结构为多重隔板，汽水分离器最下端需要增加疏水器。齿轮泵4定量控制脱盐水喷入蒸汽管道内。在线加湿区长度在100～1500mm。通过基于光纤光栅的在线测量蒸汽湿度智能监控系统，提供实时的蒸汽湿度湿度，建立蒸汽输送系统的湿度数学模型，基于该模型设计控制算法，提高蒸汽湿度的控制精度，逐步对蒸汽湿度的监测和控制水平。通过两级汽水分离器串联实现汽水分离。第一级采用金属网对蒸汽内的小水滴进行无限的切割、大颗粒的水滴的运动，第二级采用挡板控制蒸汽的流向，使蒸汽在折流运动中实现对小颗粒液滴的排除。通过对蒸汽湿度的测量，自动控制齿轮泵的开度，控制鼓入蒸汽管道内的脱盐水量，进而实现在线控制蒸汽湿度。本技术的线控制蒸牵机用蒸汽湿度的智能监控系统适用于任何一种纤维加工用蒸汽牵伸机组。本技术中，该装置通过光纤光栅传感技术建立监测系统，实现对蒸汽湿度的实时、稳定监测。其次通过过滤及汽水分离器的联合作用，可以初步控制蒸汽湿度。(参考技术专利“一种适用于蒸汽的汽水分离装置”，专利号：ZL201720703817,4)，最终通过在线监测湿度以及调节齿轮泵，实现对脱盐水的加入量的控制，进而实现在线控制蒸汽湿度。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于光纤光栅传感在线蒸牵机用蒸汽湿度的智能监控系统，其特征在于：包括：依次连接的蒸汽分汽包、蒸汽过滤器、汽水分离器、在线加湿区、蒸汽牵伸机；各个部分之间通过蒸汽管道进行连接，在线加湿区连接有齿轮泵加入蒸汽进入在线加湿区中，其中，在线加湿区与蒸汽牵伸机之间设有光纤光栅湿度传感器；该光纤光栅湿度传感器将测得的蒸汽管道内的湿度信息传送给控制器，控制器根据预设的湿度值控制齿轮泵加入蒸汽。

【技术特征摘要】
1.基于光纤光栅传感在线蒸牵机用蒸汽湿度的智能监控系统，其特征在于：包括：依次连接的蒸汽分汽包、蒸汽过滤器、汽水分离器、在线加湿区、蒸汽牵伸机；各个部分之间通过蒸汽管道进行连接，在线加湿区连接有齿轮泵加入蒸汽进入在线加湿区中，其中，在线加湿区与蒸汽牵伸机之间设有光纤光栅湿度传感器；该光纤光栅湿度传感器将测得的蒸汽管道内的湿度信息传送给控制器，控制器根据预设的湿度值控制齿轮泵加入蒸汽。2.根据权利要求1所述的基于光纤光栅传感在线蒸牵机用蒸汽湿度的智能监控系统，其特征在于：所述的光纤光栅湿度传感器由光纤光栅FBG1和光纤光栅FBG2组成，所述的光纤光栅FBG1涂覆有湿敏薄膜。3.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘栋，姚碧涛，金亮，孙海超，张克勤，
申请(专利权)人：中复神鹰碳纤维有限责任公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32