一种塑料粒子熔体过滤器堵塞监测控制方法、系统及介质与流程

本技术涉及塑料粒子加工回收控制，特别涉及一种塑料粒子熔体过滤器堵塞监测控制方法、系统及介质。

背景技术：

1、塑料粒子加工回收系统是实现废旧塑料资源化再利用的核心装备，其典型工艺流程包括破碎清洗、材质分选、熔融挤出及切粒成型等环节。在熔融挤出环节中，由于回收塑料原料中不可避免地混入金属碎屑、纸纤维、砂粒以及各类不可熔杂质，系统必须在挤出机螺杆与模头之间设置熔体过滤器，通过金属滤网对熔融态塑料中的固体杂质进行拦截过滤，以确保下游再生粒子的质量。随着过滤操作的持续进行，滤网表面截留的杂质不断累积，导致熔体通过滤网的流动阻力逐渐增大，当阻力超过临界值时，可能引发滤网破裂、杂质穿透或挤出机过压停机等严重生产事故。因此，对滤网堵塞程度的实时监测和换网时机的准确判定，是保障塑料粒子加工回收系统稳定运行的关键控制环节。

2、目前，业界普遍采用在熔体过滤器的入口侧和出口侧分别安装高温高压差压变送器的技术方案来监测滤网的堵塞状态。该方案通过直接测量过滤器前后的压力差值来量化滤网的通透性能，当压差超过设定阈值时触发换网操作。然而，在塑料粒子加工回收系统的实际运行环境中，回收塑料熔体的温度通常在150至300℃范围内，且熔体中含有残留的印刷油墨、阻燃剂分解产物以及含氯有机气体等腐蚀性成分。差压变送器的隔膜密封面长期暴露于这种高温酸性环境中，极易发生腐蚀、硬化或蠕变，导致测量精度持续漂移。更为隐蔽的问题在于，引压通道中的熔体在温度波动时可能发生局部凝固，造成压力传递路径受阻，变送器输出看似正常的数值实际上已经不再反映真实的过滤器压差，这种假正常状态可能使系统错过最佳换网时机。此外，差压变送器需要定期拆卸清洗、更换隔膜和重新校准，维护期间滤网监测功能完全丧失，形成监测盲区。

3、上述测量漂移、假正常失真与维护盲区等各类失效形态的共同原因在于：现有监测方案的信息来源完全串联在与高温腐蚀性熔体直接接触的压力传感硬件这一个物理节点上。因此，本领域亟需解决的核心技术问题是：如何在不依赖与高温熔体直接接触的压力传感硬件的前提下，持续、实时且可靠地获取表征熔体过滤器滤网堵塞程度的压差信息，从而实现换网时机的准确判定。

技术实现思路

1、相关技术中塑料粒子加工回收系统的熔体过滤器堵塞监测策略存在一个核心问题，即整个监测链路的数据来源完全串联在高温高压差压变送器这一个物理节点上，而该节点恰恰是整个系统中处于最恶劣工况环境下的硬件元件。差压变送器的隔膜密封面在回收料熔体的高温酸性气氛中持续受到化学侵蚀，其引压通道在温度波动时还面临熔体局部凝固而导致压力传递失真的风险。一旦差压变送器因腐蚀失效或引压通道堵塞而输出偏离真实值的测量数据，下游所有的阈值比较、换网决策和复位确认步骤都将建立在错误的数据基础之上，整个堵塞监测功能随之瘫痪。上述过程导致了如下技术问题：熔体过滤器堵塞监测控制系统因核心传感硬件在极端工况下的低可靠性和高维护成本，而无法实现长期稳定的不间断在线监测，换网决策的准确性和及时性难以得到保障。

2、进一步发现，挤出机主电机与下游熔体泵电机之间虽然没有机械刚性连接，但它们通过熔体过滤器中的熔体流场形成了流体动力学耦合。当滤网处于清洁状态时，主电机的转矩波动能够以较低的衰减和较小的时间延迟传递至熔体泵侧。而当滤网逐渐堵塞、流阻增大时，这种流体耦合通道的传递特性会发生特征性变化，两个电机的驱动电流信号之间的相位差、相干函数和互谱密度均会呈现与堵塞程度相关联的规律性漂移。这意味着，通过对已有电气驱动设备固有的电流信号进行协同分析，可以在不依赖与高温熔体直接接触的压力传感硬件的情况下，实现对滤网堵塞状态的间接推算。

3、鉴于以上技术问题，本技术提供了一种塑料粒子熔体过滤器堵塞监测控制方法、系统及介质，能够在不使用高温高压差压变送器的条件下，通过跨电机耦合特征分析实现对熔体过滤器滤网堵塞状态的实时监测和换网控制，从而消除因压力传感硬件失效而导致的监测盲区和误判风险。

4、根据本技术的一个方面，提供一种塑料粒子熔体过滤器堵塞监测控制方法，其特征在于，包括：

5、对挤出机主电机和熔体泵电机的驱动电流进行高频同步采集，获取所述挤出机主电机和所述熔体泵电机各自的三相电流波形数据，其中，所述挤出机主电机驱动螺杆将熔体推送通过熔体过滤器，所述熔体泵电机驱动熔体泵将过滤后的熔体输送至模头，两路电流信号使用统一的时间基准进行同步标记；

6、对所获取的两路三相电流波形数据分别进行时频分析，提取各自的功率谱密度分布和瞬时频率特征，并计算两路电流信号之间的互功率谱密度、相干函数和传递函数估计，得到跨电机耦合特征集；

7、将所述跨电机耦合特征集输入预训练的非线性映射模型，输出虚拟压差推算值；

8、基于所述虚拟压差推算值及其变化趋势、所述相干函数的衰减速率以及所述挤出机主电机的转矩波动频谱重心偏移量，进行多维度综合判断，确定所述熔体过滤器的滤网堵塞程度并生成换网决策；

9、在所述换网决策为执行换网的情况下，向液压换网机构发出换网执行指令，并同时启动双电机协同补偿控制程序，以实时更新的所述跨电机耦合特征集为反馈变量，动态协调所述挤出机主电机的螺杆转速和所述熔体泵电机的输出流量，以抑制换网过程中的压力瞬态扰动；

10、在换网动作完成后，持续监测所述跨电机耦合特征集，在所述跨电机耦合特征集恢复至清洁滤网对应的耦合特征基线模式的情况下，确认换网操作完成，退出所述双电机协同补偿控制程序并恢复正常运行参数。

11、在本技术的一些实施例中，在所述对挤出机主电机和熔体泵电机的驱动电流进行高频同步采集之前，还包括基线标定步骤：在系统首次投运时，在所述熔体过滤器中安装清洁滤网的状态下运行所述挤出机主电机和所述熔体泵电机，记录该状态下两路电流信号之间的互谱特征作为所述耦合特征基线模式；在多种典型物料工况下分别采集所述挤出机主电机和所述熔体泵电机的电流波形数据，建立物料特征与耦合基线之间的对照关系库，所述对照关系库用于所述非线性映射模型的参数初始化。

12、在本技术的一些实施例中，还包括模型自适应校正步骤：在所述虚拟压差推算值的输出过程中，并行监测所述挤出机主电机在稳态运行中的电流均值和波动幅度，推断当前物料的表观粘度水平；在检测到所述表观粘度水平发生超出预设波动范围的跳变的情况下，判定物料批次已更换，触发所述非线性映射模型的参数切换或在线微调；在每次换网操作完成且确认所述跨电机耦合特征集恢复至所述耦合特征基线模式后，利用该时刻的耦合特征数据对所述非线性映射模型进行零点重校准。

13、在本技术的一些实施例中，所述进行多维度综合判断，确定所述熔体过滤器的滤网堵塞程度并生成换网决策，包括：将所述虚拟压差推算值及其变化趋势、所述相干函数的衰减速率、所述转矩波动频谱重心偏移量以及当前物料批次的累积处理时长作为多维特征输入至综合决策引擎；通过所述综合决策引擎采用规则推理与数据驱动相结合的判定策略，综合评估所述滤网的当前堵塞程度和剩余可用寿命；在所述多维特征呈现一致的堵塞趋势的情况下，输出高置信度的自动换网指令作为所述换网决策；在所述多维特征之间出现矛盾的情况下，降级为辅助提示模式并请求操作人员介入确认。

14、在本技术的一些实施例中，所述双电机协同补偿控制程序包括：在所述换网执行指令发出的同时，以所述跨电机耦合特征集的实时变化作为反馈信号；在检测到换网动作引起的所述跨电机耦合特征集发生突变时，根据预设的扰动预测模式对所述挤出机主电机和所述熔体泵电机分别施加前馈补偿量，以抑制流道切换引起的压力尖峰的幅值和持续时间；在换网动作完成后，持续监测所述跨电机耦合特征集向所述耦合特征基线模式的恢复过程，在确认恢复完成后退出补偿模式并恢复正常运行参数。

15、根据本技术的另一方面，提供一种塑料粒子熔体过滤器堵塞监测控制系统，包括：

16、电流采集模块，被配置为对挤出机主电机和熔体泵电机的驱动电流进行高频同步采集，获取所述挤出机主电机的三相电流波形数据和所述熔体泵电机的三相电流波形数据，其中，两路电流信号使用统一的时间基准进行同步标记。

17、耦合特征提取模块，被配置为对所述挤出机主电机的三相电流波形数据和所述熔体泵电机的三相电流波形数据分别进行时频分析，提取各自的功率谱密度分布和瞬时频率特征，并计算两路电流信号之间的互功率谱密度、相干函数和传递函数估计，得到跨电机耦合特征集。

18、虚拟压差推算模块，被配置为将所述跨电机耦合特征集输入预训练的非线性映射模型，输出虚拟压差推算值。

19、换网决策模块，被配置为基于所述虚拟压差推算值及其变化趋势、所述相干函数的衰减速率以及所述挤出机主电机的转矩波动频谱重心偏移量，进行多维度综合判断，确定滤网堵塞程度并生成换网决策。

20、协同补偿控制模块，被配置为在换网执行过程中以实时更新的所述跨电机耦合特征集为反馈变量，动态协调所述挤出机主电机的螺杆转速和所述熔体泵电机的输出流量。

21、换网确认模块，被配置为在换网动作完成后监测所述跨电机耦合特征集是否恢复至清洁滤网对应的耦合特征基线模式，并在确认恢复后退出协同补偿控制。

22、根据本技术的另一方面，提供一种计算机可读存储介质，其中，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述指令被处理器执行时实现如上述所述的塑料粒子熔体过滤器堵塞监测控制方法。

23、根据本技术的另一方面，提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述所述的塑料粒子熔体过滤器堵塞监测控制方法。

24、根据本技术的另一方面，提供一种塑料粒子加工回收设备，包括如上述所述的熔体过滤器堵塞监测控制系统。

25、综上所述，本技术具有以下有益效果：

26、本技术能够在不使用高温高压差压变送器等侵入式压力传感硬件的条件下，通过对挤出机主电机和熔体泵电机的驱动电流信号进行跨电机耦合特征分析，实现对熔体过滤器滤网堵塞状态的实时推算和换网控制。本技术消除了差压变送器在高温酸性熔体环境中因腐蚀、凝料堵塞和蠕变而导致的测量失真与监测盲区问题，实现了不间断在线监测。同时，本技术通过多维度综合决策引擎和双电机协同补偿控制程序，显著提升了换网决策的准确性和换网过程的平顺性，有效降低了因换网操作引起的瞬态扰动对再生粒子品质的影响。