一種制造車用尿素溶液的方法及裝置與流程

本發明屬于車用尿素溶液技術領域，尤其涉及一種制造車用尿素溶液的方法及裝置。

背景技術：

車用尿素溶液生產過程中，直接將計量好的一定量的尿素顆粒和超純水加入攪拌釜,進行混合、攪拌，即可得到濃度合格的車用尿素溶液。實際生產中，人工投料過程可能出現意外，如尿素顆粒灑落；或尿素出廠時尿素實際裝入量與標定量之間存在一定的差別。以上情況都會影響車用尿素溶液的濃度，導致生產的車用尿素溶液的濃度不符合要求。

現有技術中，多采用尿素濃度傳感器對尿素溶液的濃度進行監測，以確保生產的車用尿素溶液的濃度合格。由于尿素溶解過程中需要不斷吸熱，剛剛配比好的車用尿素溶液的溫度都比較低。低溫下尿素濃度傳感器的監測數據通常會比尿素濃度的實際值高，由此造成的誤差會影響車用尿素溶液的最終品質。

技術實現要素：

針對以上缺陷，本發明所要解決的第一個技術問題是：提供一種制造車用尿素溶液的方法,利用該方法能制造出尿素溶度合格的車用尿素溶液，減少人工操作錯誤對尿素溶液濃度的影響。

本發明所要解決的第二個技術問題是：提供一種制造車用尿素溶液的裝置，利用該裝置不僅能制造出濃度合格的車用尿素溶液，還可避免由于免人工投料誤差和尿素濃度傳感器低溫監測數據不準所引起的尿素溶液濃度不合格的問題。

為解決上述第一個技術問題，本發明的技術方案是：

一種制造車用尿素溶液的方法，包括如下步驟：

(a)加入原料：向反應釜中加入高純水和尿素顆粒，并自動監測高純水的加入量：加入的高純水必須沒過尿素顆粒，根據經驗值首先配比濃度偏高的尿素溶液；

(b)尿素顆粒溶解：啟動電機進行攪拌，直至尿素顆粒全部溶解；

(c)數據監測和修正：監測反應釜中車用尿素溶液的濃度和溫度，并將數據傳輸到控制系統進行修正；

(d)數據計算：根據修正后的車用尿素溶液的濃度和加入的高純水的量，控制系統自動計算，配比合格的車用尿素溶液還需要加入的高純水的質量δmi；

(e)加高純水：根據步驟(c)計算的結果，向反應釜中加入定量的高純水mi，其中mi≤δmi；

(f)重復步驟(c)數據監測和修正；

(g)車用尿素溶液輸出：若修正后的車用尿素溶液的濃度合格，則合格的車用尿素溶液經出液口輸出，并自動計量合格的車用尿素溶液的量；若不合格，則繼續重復步驟(d)和步驟(c)直至制造出濃度合格的車用尿素溶液。

優選的，所述步驟(c)數據監測和修正中，控制系統中預置尿素濃度傳感器讀數隨溫度變化的標準曲線，記錄溫度尿素濃度傳感器讀數ρ01和溫度傳感器讀數t01,對照標準曲線獲取尿素溶液的實際濃度ρ1。

優選的，所述步驟(d)數據計算中，首先計算步驟(a)中加入尿素顆粒的質量m0，

根據計算得出

其中m1為第一次加入高純水的質量，第一次測量的尿素溶液的換算后的實際濃度ρ1；

其次，計算第二次要加入高純水的質量δm2，

計算得出其中ρ為需要配比的車用尿素溶液的濃度；

同理，可計算第i次要加入的高純水的質量：

其中，δmi為第i次需要加入的水的質量的理論值，mi為第i次實際加入的水的質量；

計算得出

優選的，所述步驟(c)數據監測和修正中，待反應釜中溫度傳感器和濃度傳感器的示數穩定后，再進行數據采集。

為解決上述第二個技術問題，本發明的技術方案是：

一種制造車用尿素溶液的裝置，包括控制系統、攪拌釜、安裝在所述攪拌釜內部的尿素濃度傳感器和溫度傳感器；所述攪拌釜的上端設有進水管道，進水管道上設有第一流量計,所述尿素濃度傳感器和第一流量計均與所述控制系統電連接；所述控制系統包括數據采集修正單元。

作為一種改進，所述尿素濃度傳感器為紅外感光式尿素濃度傳感器；所述攪拌釜內設有暗室，所述尿素濃度傳感器安裝在所述暗室內。

作為一種改進，所述攪拌釜內還設有泵，所述泵上連接有沖洗管，所述沖洗管的另一端對準所述尿素濃度傳感器。

作為一種改進，所述攪拌釜的內部還設有液面計，液面計與所述控制系統電連接。

作為一種改進，所述攪拌釜的上端還設有進料口，下端設有出液口，出液口處安裝第二流量計。

作為一種改進，所述尿素濃度傳感器到所述攪拌釜底部的距離為25cm到35cm之間。

采用了上述技術方案，本發明的有益效果是：

1、利用尿素濃度傳感器實時監測車用尿素溶液的濃度，調整高純水的進水量，直至制造出尿素濃度合格的車用尿素溶液。控制系統包括數據采集修正單元，用以解決尿素濃度傳感器低溫監測數據不準的問題。

2、利用第二流量計能自動計量所制造的車用尿素溶液的量。

3、尿素濃度傳感器安裝在暗室內，保證尿素濃度傳感器不受外界光的干擾，監測結果更加準確、可靠。

綜上所述，本發明的一種制造車用尿素溶液的方法及裝置，不僅能制造出濃度合格的車用尿素溶液，還可避免由于免人工投料誤差和尿素濃度傳感器低溫監測數據不準所引起的尿素溶液濃度不合格的問題。

附圖說明

圖1是本發明的一種制造車用尿素溶液的裝置的結構示意圖；

圖2是尿素濃度傳感器讀數隨溫度變化的標準曲線；

其中：1-攪拌釜，11-進水管道，12-進水閥，13-第一流量計，14-進料口，15-出液口，16-第二流量計，17-出液閥，2-尿素濃度傳感器，3-溫度傳感器，4-液面計，5-暗室，6-轉軸，7-攪拌葉片，8-電機，9-泵，91-沖洗管。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

實施例

由圖1所示，一種制造車用尿素溶液的裝置，包括控制系統(圖中未示出)、攪拌釜1、安裝在攪拌釜1內部的尿素濃度傳感器2、溫度傳感器3和液面計4。攪拌釜1的上端設有進水管道11，進水管道11上設有進水閥12和第一流量計13。攪拌釜1的上端還設有進料口14，下端設有出液口15，出液口15處安裝第二流量計16和出液閥17。

由圖1所示，尿素濃度傳感器2為紅外感光式尿素濃度傳感器。攪拌釜1內設有暗室5，尿素濃度傳感器2安裝在暗室5內，可保證尿素濃度傳感器2不受外界光的干擾，監測結果更加準確、可靠。尿素濃度傳感器2到攪拌釜1底部的距離為25cm到35cm之間。該位置不但能避開底部尿素未完全溶解的區域，也能保證尿素濃度傳感器2置于尿素溶液中，使得監測數據更加準確、可靠。攪拌釜1內設有轉軸6和安裝在轉軸6上的攪拌葉片7，轉軸6與設置在攪拌釜1外部的電機8轉動連接。攪拌釜1內還設有泵9，泵9上連接有沖洗管91，沖洗管91的另一端對準尿素濃度傳感器2。車用尿素溶液生產過程中沖洗管91噴出的車用尿素溶液不斷沖擊尿素濃度傳感器2，能防止氣泡被吸附在尿素濃度傳感器2的表面，尿素濃度傳感器2的監測數據更加準確。

控制系統包括數據采集修正單元(圖中未示出)。由圖2所示，尿素濃度傳感器2常溫下尿素濃度傳感器測得的數據穩定且準確，低溫下測得的數據高于尿素溶液的實際濃度。數據采集修正單元中預置尿素濃度傳感器2讀數隨溫度變化的標準曲線，以解決尿素濃度傳感器2低溫下監測數據不準的問題。尿素濃度傳感器2，進水閥12、第一流量計13、第二流量計16、出液閥17、液面計4、溫度傳感器3和電機8均與控制系統電連接。

一種制造車用尿素溶液的方法：包括如下步驟：

(a)加入原料：向反應釜中加入高純水和尿素顆粒，并自動監測高純水的加入量：加入的高純水必須沒過尿素顆粒，根據經驗值首先配比濃度偏高的尿素溶液。一般而言，車用尿素溶液的濃度要求為32.5％，那么要求根據經驗，這時加入的高效水制造出的尿素溶液的濃度應該高于32.5％。

(b)尿素顆粒溶解：啟動電機進行攪拌，直至尿素顆粒全部溶解。由于尿素顆粒溶解是一個不斷吸熱的過程，通常大約20分鐘左右，待溫度傳感器和尿素濃度傳感器的示數都穩定，說明尿素顆粒已充分溶解。

(c)數據監測和修正：監測反應釜中車用尿素溶液的濃度和溫度，待反應釜中溫度傳感器和濃度傳感器的示數穩定后，再進行數據采集。并將數據傳輸到控制系統進行修正；記錄溫度尿素濃度傳感器讀數ρ01和溫度傳感器讀數t01,對照標準曲線獲取尿素溶液的實際濃度ρ1。

(d)數據計算：根據修正后的車用尿素溶液的濃度和加入的高純水的量，控制系統自動計算，配比合格的車用尿素溶液還需要加入的高純水的質量δmi；

首先計算步驟(a)中加入尿素顆粒的質量m0，

根據計算得出

其中m1為第一次加入高純水的質量，第一次測量的尿素溶液的換算后的實際濃度ρ1；

其次，計算第二次要加入的高純水的質量δm2，

計算得出其中ρ為需要配比的車用尿素溶液的濃度；

同理，可計算第i次要加入的高純水的量：

其中，δmi為第i次需要加入的水的質量的理論值，mi為第i次實際加入的水的質量；

計算得出

(e)加高純水：根據步驟(c)計算的結果，向反應釜中加入定量的高純水，加入高純水的質量m2≤δm2。本實施例中優選的，

(f)重復步驟(c)：若修正后的車用尿素溶液的濃度合格，則合格的車用尿素溶液經出液口輸出，并自動計量合格的車用尿素溶液的量；若不合格，則繼續重復步驟(d)和步驟(c)直至制造出濃度合格的車用尿素溶液。

經過幾次加水和檢測，直至生產的車用尿素溶液達到我們要求的濃度值。

綜上所述，本發明的一種制造車用尿素溶液的方法及裝置，可避免由于免人工投料誤差和尿素濃度傳感器低溫監測數據不準所引起的車用尿素溶液濃度不合格的問題，制造出的車用尿素溶液的濃度合格，品質高。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。