CN102179200A - 一种集料称量系统的执行机构、集料称量系统及称量方法 - Google Patents

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杨胜辉
蓝亚明
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Abstract

本发明属于沥青搅拌设备技术领域，公开了一种集料称量系统的执行机构、集料称量系统及称量方法，所述执行机构包括热料仓门、与所述热料仓门连接用于控制所述热料仓门开度大小的两条气缸以及与分别所述两条气缸电气连接用于控制所述两条气缸动作的两个二位五通电磁阀，所述两条气缸缸径相同串接在一起。本发明通过采用两个二位五通电磁阀独立控制两条气缸来控制集料称量，结合相应称量方法，可先以大开度保证称量速度，再转为小开度保证称量精度和系统稳定，同时兼顾了称量速度、称量精度和系统稳定性的要求，同时，本发明对元器件要求不高，结构简单，维护容易。

Description

一种集料称量系统的执行机构、集料称量系统及称量方法
技术领域
本发明属于沥青搅拌设备技术领域，特别涉及一种沥青搅拌设备集料称量系统的执行机构、称量系统及称量方法。
 
背景技术
沥青搅拌设备是沥青路面施工的关键设备，直接影响施工质量与速度，历来为公路施工、监理单位和质量监督部门所重视。级配是沥青混合料路用性能的基础，而沥青搅拌设备的称量精度是决定生产配合比能否实现的关键因素之一。早期的3000型系列搅拌设备在集料称量精度不能适应新规范要求，有些项目中甚至禁用3000型系列沥青搅拌设备生产。
沥青搅拌设备集料称量配料精度问题是在3000型系列沥青搅拌设备出现以后开始被提出来的，随着我国沥青路面施工技术的发展，对称量配料的精度要求也更高，2005年1月1日新规范正式实施后，更不能适应规范要求，在有些项目中监理和业主反映很强烈，有的甚至禁止用3000型系列沥青搅拌设备生产。所以有必要在总结分析近年来间歇式沥青搅拌设备技术发展的基础上，对3000型系列沥青搅拌设备的称量配料系统进行改进设计。
早期3000型系列沥青搅拌设备采用的是单开度称量系统，基本结构如图1所示，其中西筑LB3000型沥青搅拌设备采用双边气缸开关热料仓门的结构， M3000型沥青搅拌设备采用单气缸开关热料仓门的结构。最初3000型系列沥青搅拌设备都采用机械阀调节热料仓门的最大开度，这种机械阀故障率高，后来也没有使用。
这种单开度集料称量结构下的集料称量流程如图3所示，由于集料落到称量斗和气缸关门都存在延时，所以必须在未称到设定值之前提前一定量关闭热料仓门，延时一定时间后再取称量结果值，并根据本次称量误差调整关仓提前值作为下一次称量的关仓提前量。
应用实践表明，为了在一定的时间内完成称量任务，一般间歇式沥青搅拌设备必须在约30秒时间内完成集料称量，热料仓门必须开得足够大。但是热料仓门开得越大，适应热料仓门储料变化等工况不稳定的能力就越差，特别是出现缺料等待、进料快慢变化较大等生产工况时，根据上一次称量误差调整的关仓提前值到下一次称量时工况已经变化很大而根本不能适用，称量系统稳定性很差而且误差很大。
从表2的单开度集料称量的生产数据可见，从关仓提前值来看也没有不正常的超低值，4个热料仓门的料都保持比较充足，没有缺料等待现象，属于连续稳定生产条件，但还有较多超出规范允许偏差的称量结果值。单开度计量方式在连续稳定的生产状态下都存在系统不稳定，在缺料等待及进料变化较大的情况下更难精确称量。
生产分析表明，集料称量与流体称量有一个明显不同点：物料流量的稳定性差，开度越大流量变化越大。所以单开度集料称量系统无论是否调节开度大小，都不能同时兼顾称量速度和称量精度的要求。
对此有人提出流量控制法方案，在足够高的采样速度下，不断采集变化的流量，及时控制仓门关闭，达到准确的配给。另外还有一种脉动控制法方案，根据采集的称量当前平均流量，事前测定的关门时间，计算确定当前称量值、空中悬料重量和关门时间内落料量之和达到允许误差低限时第一次关门；然后根据不同长度脉动时间控制再次开门的开度，进行脉动过程精细配料。
2003年西安筑路公司同德国边宁荷夫（BENNGHOVEN）公司合作生产的H4000型沥青搅拌设备中采用了单气缸双开度集料称量系统，其执行机构如图2所示，采用了三位五通中间封闭电磁阀、磁环气缸和磁感应开关。称量开始时气缸推到最大行程，热料仓门全开，集料下落流量最大；当称量到接近称量设定值时，气缸开始收缩，当带磁环的气缸活塞到达设定的磁感应开关位置时，电磁阀转为中间封闭位置，气缸停止收缩，热料仓门保持小开度，集料下落流量变小；当上述任何一种状态下称量到达热料仓门关门提前值时，气缸完全收缩，热料仓门关闭，延时一定时间后，取称量结果值，计算称量误差，调整热料仓门关门提前值。这种结构基本上兼顾了称量速度和称量精度的要求，但使用中还发现存在一些问题。首先，这种状态对元器件、气路及工况稳定仍然要求较高，中间停止位置有不稳定现象，造成按预定的热料仓门关门提前值关门还是出现明显误差和系统不稳定；其次，由于气缸在6公斤以上的气压下运动中做位置检测并定位停止，对元器件要求特别高，实践上出现一般气缸和110V交流控制无法在中间停止的问题，系统设计比较复杂，维护也比较麻烦。
还有人提出大小两个门的方案，开始放料时大小门全开，当料量接近设定值时，关闭大门，减小流量，延时关闭小门。这种结构在一些水泥混凝土搅拌设备的集料称量系统中有应用。但这种方案应用中3000型系列沥青搅拌设备的改造，空间上受到一定的限制，有较大难度。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种集料称量系统的执行机构、集料称量系统及称量方法，旨在解决现有集料称量系统不能兼顾称量速度、称量精度系统稳定性的要求的问题。
本发明是这样实现的，一种沥青搅拌设备集料称量系统的执行机构，包括热料仓门、与所述热料仓门连接用于控制所述热料仓门开度大小的两条气缸以及与分别所述两条气缸电气连接用于控制所述两条气缸动作的两个二位五通电磁阀，所述两条气缸缸径相同串接在一起。
本发明还提供一种沥青搅拌设备集料称量系统，包括执行机构，所述执行机构包括热料仓门、与所述热料仓门连接用于控制所述热料仓门开度大小的两条气缸以及与分别所述两条气缸电气连接用于控制所述两条气缸动作的两个二位五通电磁阀，所述两条气缸缸径相同串接在一起。
本发明的目的还在于提供一种集料称量系统的称量方法，所述方法包括：
1、打开热料仓门；
2、是否到关闭所述热料仓门，是则转向3，否则转向8；
3、关闭所述热料仓门；
4、延时；
5、取称量结果值；
6、计算称量误差；
7、调整关仓提前值；
8、是否到关小所述热料仓门，是则转向9，否则转向10；
9、所述热料仓门小开度，返回至2；
10、所述热料仓门大开度，返回至2。
本发明通过采用两个电磁阀独立控制两条缸径相同的串接在一起的气缸控制集料称量，并结合上述称量方法，可先以大开度保证称量速度，再转为小开度保证称量精度和系统稳定，同时兼顾了称量速度、称量精度和系统稳定性的要求，系统对元器件要求不高，结构简单，维护容易。
附图说明
图1是现有技术单气缸单开度称量系统的结构示意图；
图2是现有技术单气缸双开度称量系统的执行机构的结构示意图；
图3是现有技术单开度集料称量系统的称量方法的流程图；
图4本发明实施例提供的集料称量系统执行机构的结构示意图。
图5是本发明实施例提供的集料称量系统的称量方法的流程图；
图中：1－热料仓门、2－二位五通电磁阀、3－气缸、4－称量斗、5－称量传感器、6－磁感应开关。
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，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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明通过将集料称量系统的执行机构采用双气缸、双电磁阀设计，结合相应使用方法，可有效地兼顾称量速度、称量精度和系统的稳定。
本发明是这样实现的，一种集料称量系统的执行机构，包括热料仓门、与所述热料仓门连接用于控制所述热料仓门开度大小的两条气缸以及与分别所述两条气缸电气连接用于控制所述两条气缸动作的两个二位五通电磁阀，所述两条气缸缸径相同串接在一起。
本发明还提供一种集料称量系统，包括执行机构，所述执行机构包括热料仓门、与所述热料仓门连接用于控制所述热料仓门开度大小的两条气缸以及与分别所述两条气缸电气连接用于控制所述两条气缸动作的两个二位五通电磁阀，所述两条气缸缸径相同串接在一起。
本发明的目的还在于提供一种集料称量系统的称量方法，所述方法包括：
1、打开热料仓门；
2、是否到关闭所述热料仓门，是则转向3，否则转向 8；
3、关闭所述热料仓门；
4、延时；
5、取称量结果值；
6、计算称量误差；
7、调整关仓提前值；
8、是否到关小所述热料仓门，是则转向9，否则转向10；
9、所述热料仓门小开度，返回至 2；
10、所述热料仓门大开度，返回至2。
参见图4所示，一种集料称量系统的执行机构，包括热料仓门1、与所述热料仓门1连接用于控制所述热料仓门1开度大小的两条气缸3以及与分别与所述两条气缸3电气连接用于控制所述两条气缸3动作的二位五通电磁阀2，所述两条气缸3串接在一起。
较优地，所述两条气缸3的缸径相同。所述气缸3可以采用普通的气缸。
本发明实施例还提供一种集料称量系统，包括执行机构，参见图4，所述执行机构包括热料仓门1、与所述热料仓门1连接用于控制所述热料仓门1开度大小的两条气缸3以及与分别与所述两条气缸3电气连接用于控制所述两条气缸3动作的二位五通电磁阀2，所述两条气缸3串接在一起。较优地，所述气缸3缸径相同。
为配合上述执行机构的结构，本发明集料称量系统的集料称量使用方法作了相应修改，与现有集料称量的控制流程在判断不到关热料仓门的步骤之后保持该热料仓门开相比，本发明在判断不到关热料仓门的步骤之后，取消保持热料仓门开的步骤，增设判断是否到关小所述仓门的步骤，并进一步根据所作出的是与否的判断，进行该仓门小开度或大开度开启，这样就有力地兼顾了称量速度、称量精度和系统的稳定。
参见图5，本发明实施例提供的集料称量系统的称量方法的流程，详述说明如下：其中，Wp为称量设定值，Ws为称量采样值，Wf为关仓提前值，Wr为称量结果值，We为称量误差值 ，Wt为开度转换值。
1、打开热料仓门；
2、是否到关闭热料仓门，如果是，转向第3步，否则转向8步；
其判断条件为称量采样值Ws ≥Wp－Wf，如果条件成就，则转向第3步；
3、关闭热料仓门；
4、延时；
5、取称量结果值Wr，该称量结果值Wr≡Ws；
6、计算称量误差We，该计算称量误差We≡Wr－Wp；
7、调整关仓提前值Wf ，该关仓提前值Wf≡Wf十We；
8、是否到关小所述门，如果是转向第9步，否则转向第10步；其判断条件为Ws≥Wp－Wt，如果条件成就，则转向第10步；
9、所述仓门小开度，之后返回至第2步；
10、所述仓门大开度，之后返回至第2步。
表1是运用本发明双气缸双电磁阀双开度集料称量系统的生产数据分析。
表1
从表1可以看出，采取数据时保持连续生产，４＃仓有等料现象，从４＃仓的关仓提前值也可以看到有多数处于不正常的超低值，而且４＃仓的料从第８条记录之后出现时多时少的现象，这种情况同时影响３＃仓的关仓提前值出现较大波动，而称量结果基本上在规范范围内，说明这种结构对进料不均衡的适应能力较强。从该表1的数据分析可以说明，采用双气缸双电磁阀大小开度转换的称量机构可以兼顾称量速度和称量精度的要求，而且稳定性较好。
为了更好说明本发明实施例所具有的有益效果，下面列出单气缸单开度集料称量系统的生产数据分析，见表2。
Figure 2011100796417100002DEST_PATH_IMAGE004
表2
从表2的生产数据可见，从关仓提前值来看也没有不正常的超低值，4个热料仓门的料都保持比较充足，没有缺料等待现象，属于连续稳定生产条件，但还有较多超出规范允许偏差的称量结果值。单开度计量方式在连续稳定的生产状态下都存在系统不稳定，在缺料等待及进料变化较大的情况下更难精确称量。
生产分析表明，集料称量与流体称量有一个明显不同点，即物料流量的稳定性差，开度越大流量变化越大。所以单开度集料称量系统无论是否调节开度大小，都不能同时兼顾称量速度和称量精度的要求。
单电磁阀单开度称量机构不能适应复杂多变的工况是误差大的根本原因，本发明实施例的双气缸双电磁阀双开度集料称量系统从执行机构结构和控制过程算法两方面提出了简单可行的改进方法，为解决困扰沥青搅拌设备称量配料系统的这一设计问题提供了新的思路。
从改进后的应用来看，大小开度的转换值选择比较关键，开度转换值太大会影响称量速度，太小则可能没有大开度转小开度的过程而变成了原来的单开度称量结构。
本发明实施例通过采用两个电磁阀独立控制两条气缸控制集料称量，并运用相应称量方法，可以先以大开度保证称量速度，再转为小开度保证称量精度和系统稳定，同时兼顾了称量速度、称量精度和系统稳定性的要求，系统对元器件要求不高，结构简单，维护容易。
以上公开的仅为本发明的具体实施例，但本发明并非局限于此，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，做出的变形应视为属于本发明保护范围。

Claims (3)

1.一种集料称量系统的执行机构，其特征在于，包括热料仓门、与所述热料仓门连接用于控制所述热料仓门开度大小的两条气缸以及与分别所述两条气缸电气连接用于控制所述两条气缸动作的两个二位五通电磁阀，所述两条气缸缸径相同串接在一起。
2.一种集料称量系统，包括执行机构，其特征在于，所述执行机构包括热料仓门、与所述热料仓门连接用于控制所述热料仓门开度大小的两条气缸以及与分别所述两条气缸电气连接用于控制所述两条气缸动作的两个二位五通电磁阀，所述两条气缸缸径相同串接在一起。
3.根据权利要求2所述的集料称量系统的称量方法，其特征在于，包括：
(1)、打开热料仓门；
(2)、是否到关闭所述热料仓门，是则转向(3)，否则转向 (8)；
(3)、关闭所述热料仓门； 
(4)、延时；
(5)、取称量结果值；
(6)、计算称量误差；
(7)、调整关仓提前值；
(8)、是否到关小所述热料仓门，是则转向(9)，否则转向(10)；
(9)、所述热料仓门小开度，返回至 (2)；
(10)、所述热料仓门大开度，返回至(2)。
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