CN103407198A - 一种环模式秸秆压块机恒温装置及其控制方法 - Google Patents

一种环模式秸秆压块机恒温装置及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及农作物秸秆加工技术领域,特指一种环模式秸秆压块机恒温装置及其控制方法,所述装置由环模、冷却装置、加热装置和控制系统组成;所述环模由上压板、下压板和环模块组成;所述上压板、下压板均设置有冷却装置和加热装置;所述控制系统为闭环控制系统设置在控制柜内,由温度检测控制端、继电器控制端与电机控制端组成。当环模实际温度值大于T时,加热线圈断电,停止加热,电机启动,水泵开始工作,冷却水在环状水管中开始循环冷却;环模实际温度值小于T时,电机断电,水泵停止工作,冷却水不循环,加热线圈开始通电加热,直到温度达到T。本发明简单,成本低,对环模的温度能控制在相对恒定状态,保证成型过程的稳定性。

Description

一种环模式秸秆压块机恒温装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及农作物秸秆加工技术领域,特指一种环模式秸秆压块机恒温装置及其控制方法。
背景技术
农作物秸秆是宝贵资源,我国是农业大国,秸秆资源丰富,中国农作物秸秆年产量为7亿t左右,列世界之首;但这些农作物秸秆没有得到充分利用,大量的焚烧已成为一个重大的社会问题,不仅浪费资源,而且严重污染环境,秸秆的固化成型是解决这个问题的好办法;环模成型机采用环状成型模孔,具有生产率高、能耗较低等优点,已逐渐成为当前秸秆固化成型的主流设备;成型温度是影响环模式秸秆压块机使用效率及使用寿命的重要因素;但恒定的成型温度难以控制,主要原因是环模式秸秆压块机在工作过程中由于秸秆物料在环模和压辊的强烈挤压和摩擦下会产生大量的热量,并将热量传导到环模上,导致环模持续升温,使得秸秆成型稳定性差甚至不能成型,且易堵塞。
发明内容
本发明主要针对现有技术环模式秸秆压块机在成型过程当中成型温度不能保持恒定,提出一种环模式秸秆压块机恒温装置及其控制方法,该发明简单,成本低,对环模的温度能控制在相对恒定状态,保证成型过程的稳定性。
为实现上述目的,本发明采取以下技术方案:一种环模式秸秆压块机恒温装置由环模、冷却装置、加热装置和控制系统组成;所述环模包括上压板、下压板和环模块,所述环模由60个环模块组合拼接而成并利用上、下压板进行固定,所述上压板和下压板与环模块接触一侧均设置有放置加热管和冷却水管的加热槽和冷却槽;所述冷却装置包括水箱、水管、水泵、电机和环状水管,所述水箱设置在环模的一侧,水箱有一个出水口和两个进水口,出水口与水泵输入口通过水管Ⅰ相连,两个进水口分别通过水管Ⅲ与设置在上、下压板中的环状水管出水口相连,所述水泵输出口分别通过水管Ⅱ与设置在上、下压板中的环状水管进水口相连,所述环状水管放置于冷却槽中,所述加热装置由加热线圈、加热管、电线组成,所述加热管放置于加热槽中,所述加热线圈两端通过电线Ⅱ和电线Ⅲ分别与电源正、负极连接通电加热,所述电线Ⅱ和电线Ⅲ中间分别连接着继电器开关,所述加热线圈贯串于所述加热管中;所述闭环控制系统设置在控制柜内,由温度检测控制端、继电器控制端与电机控制端组成,温度传感器通过电线Ⅰ与温度检测控制端相连接,所述电机通过电线Ⅳ与电机控制端相连接。
所述控制方法为设定一个目标点温度T,温度传感器检测环模温度值,当环模实际温度值大于T时,加热线圈断电,停止加热,电机启动,水泵开始工作,冷却水在环状水管中开始循环冷却;当环模实际温度值小于T时,水泵停止工作,加热线圈开始通电加热,直到温度达到T;假如环模实际温度等于T,则维持当前状态,周而复始。
所述上压板和下压板与环模块接触一侧均设置有加热槽和冷却槽,所述加热槽和冷却槽的横截面为半圆和正方形组合而成的形状。
所述加热管和环状水管分别放置于加热槽和冷却槽中;所述环状水管为不锈钢,包括进水口和出水口;所述加热管为铜制管,加热管内贯串设有加热线圈。
所述上、下压板上均开孔,加热管和环状水管从孔中延伸出来;环状水管的出水口通过水管Ⅲ与水箱进水口连接,进水口通过水管Ⅱ与水泵输出口连接;加热管从孔中延伸出来,加热线圈的两端通过电线Ⅱ和电线Ⅲ分别与电源的正、负极相连,电线Ⅱ和电线Ⅲ中间分别连接着继电器开关且与继电器控制端相接;温度传感器利用螺纹固定在上、下压板上并与环模块接触且通过电线Ⅰ与温度检测控制端相连。
所述水箱位于环模的一侧,在水箱上分别设有进水口和出水口;水泵输入口通过水管Ⅰ与水箱出水口连通,水泵输出口通过水管Ⅱ与环状水管进水口连通,在水泵上连接有电机,电机通过电线Ⅳ与电机控制端相连,电机控制端设置在控制柜内,用来控制水泵工作实现环状水管中冷热水循环。
所述闭环控制系统设置在控制柜内,由温度检测控制端、继电器控制端与电机控制端组成,闭环控制系统内含有控制线路和PLC程序,还存储有目标点恒温设定值。
所述控制方法为:环模式成型机在启动时,设定一个目标点温度T,加热线圈开始通电加热,同时成型机工作也将产生大量的热,使得环模的温度开始上升,当温度传感器检测到环模的实际温度值大于目标点温度T时,通过控制柜内的继电器控制端使得继电器开关断开,加热线圈断电,停止加热,再通过电机控制端使得电机通电,水泵开始工作,冷却水在环状水管中开始循环冷却,使得环模的温度开始下降;当环模实际温度值小于T时,通过控制柜内的继电器控制端使得继电器开关闭合,加热线圈开始通电加热,再通过电机控制端使得电机断电,水泵停止工作,冷却水在环状水管中停止循环,使得环模的温度开始升高,直到环模的温度达到T;当环模的实际温度等于T时,则维持当前状态,周而复始。
本发明与现有技术相比,具有以下积极效果:
1.上压板和下压板中设置有冷却装置和加热装置,保证压块机成型过程中成型温度处于恒定的范围内,提高了环模式秸秆压块机成型的稳定性;
2.加热管采用的是铜制加热管,提高热传递的效率,缩短加热的时间;
3.闭环控制系统由温度检测控制端、继电器控制端与电机控制端组成,温度传感器检测到环模的温度后将信号输入到温度检测控制端,再将信号反馈到控制柜内的控制系统当中,通过控制电机来控制水泵,通过控制继电器开关来控制加热线圈,从而控制成型温度,对成型过程的温度进行实时监控,把温度控制在适合不同种类秸秆压缩成型的最佳值,保证成型的效率。
附图说明
图1为本发明的结构示意图;
图2为图1中环模的三维示意图;
图3为图2的剖面示意图;
图4恒温装置的控制方法实施流程图;
主要符号说明如下:1、控制柜 2、电机控制端 3、温度检测控制端 4、继电器控制端 5、电线Ⅰ 6、电线Ⅱ 7、电线Ⅲ 8、继电器开关 9、环模10、加热线圈正极 11、加热管 12、加热线圈负极 13、温度传感器 14、环状水管进水口  15、环状水管出水口 16、水箱 17、水箱进水口 18、水箱出水口 19、水管Ⅰ 20、水泵 21、电机 22、水泵输入口 23、水泵输出口24、电线Ⅳ 25、水管Ⅱ 26、水管Ⅲ 27、上压板 28、下压板 29、加热线圈 30、环模块 31、加热槽 32、冷却槽 33、环状水管。
实施方式
在图1中,本发明为一种环模式秸秆压块机恒温装置,它包括环模9、水箱16、水泵20、控制柜1、继电器开关8、温度传感器13、电机21、水管、环状水管33、加热管11、加热线圈29和电线;水箱16位于环模9的一侧,在水箱16上分别设有进水口17和出水口18,水箱进水口17通过水管Ⅲ26与环状水管出水口15连通,水泵输入口22通过水管Ⅰ19与水箱出水口18连通,水泵20输出口通过水管Ⅱ25与环状水管进水口14连通,在水泵上连接有电机21,电机通过电线Ⅳ24与电机控制端相连,电机控制端2设置在控制柜内;加热线圈的正极10、负极11通过电线Ⅱ6、电线Ⅲ7和继电器开关8与继电器控制端4连接,温度传感器13通过电线Ⅰ5与温度检测控制端3连接;温度检测控制端、继电器控制端4与电机控制端设置在控制柜1内组成闭环控制系统。
在图2中,环模由常规现有技术上压板27、下压板28、环模块30组成;环模9设置有温度传感器13、环状水管33、加热管11、加热线圈29;加热装置和冷却装置设置在上、下压板内;环状水管33设置有出水口15和进水口14且并列相邻;加热管11内贯串设置有加热线圈29,加热线圈正、负极并列相邻;上、下压板上均开孔,加热管11和环状水管33从孔中延伸出来。
在图3中,上、下压板内设置有横截面为半圆和正方形组合而成形状的冷却槽32和加热槽31;在冷却槽和加热槽中分别嵌入有环状水管33和加热管11,环状水管和加热管与环模块30紧贴,加热线圈29贯串于加热管中;温度传感器采用螺纹固定在上、下压板上并与环模块接触且通过电线Ⅰ5与温度检测控制端3相连。
在图4中,本控制方法的目标是使温度传感器监测环模目标点的温度恒定,保证成型过程的稳定性,在环模式秸秆压块机启动工作之前,在控制柜1控制单元设定温度期望值T,并动态地通过温度传感器13获取当前环模目标点温度,温度传感器检测到环模的温度后将信号输入到温度检测控制端3,再将信号反馈到控制柜内的控制系统当中,通过控制电机来控制水泵20,通过控制继电器开关8来控制加热线圈29,从而来控制成型温度;压块机启动后,设置在上压板27、下压板28中的加热线圈29开始通电加热,热量通过加热管11传递到环模块30,同时压块机工作也将产生大量的热,使得环模的温度开始上升,此时电机控制端使得电机断电,水泵停止工作,环状水管中不进行冷却循环,水的温度不断的上升变成热水;当环模目标点温度高于设定值T时,控制单元开始通过继电器控制端3使得继电器开关8断开,加热线圈断电,停止加热,同时通过电机控制端2控制电机21使得水泵20启动,将上、下压板内环状水管33当中的热水通过与水箱入水口17与上、下压板内环状水管出水口18相连的水管Ⅲ27排入到水箱当中,再通过与水箱出水口18以及水泵输入口22相连的水管Ⅰ19将冷水通过水泵输出口23与环状水管进水口14相连的水管Ⅱ25进入到环状水管当中,冷水和热水在环状水管33中开始冷热循环,使得环模9目标点的温度开始下降;当环模目标点温度低于设定值T时,控制单元通过电机控制端2控制电机21使水泵停止工作,环状水管当中的冷却水停止循环,同时控制单元开始通过继电器控制端4使得继电器工作,继电器开关8闭合,加热线圈29通电,开始加热,热量通过加热管11传递到环模,而且成型机工作也将产生大量的热,使得环模目标点的温度不断上升;当环模目标点温度等于设定值T时,控制单元维持当前控制状态,使环模目标点温度稳定于设定值或在附近小幅波动,将环模的温度能控制在相对恒定状态,保证成型过程的稳定性。

Claims (5)

1.一种环模式秸秆压块机恒温装置,其特征在于:所述装置由环模、冷却装置、加热装置和控制系统组成;所述环模包括上压板、下压板和环模块,所述环模由60个环模块组合拼接而成并利用上、下压板进行固定,所述上压板和下压板与环模块接触一侧均设置有放置加热管和冷却水管的加热槽和冷却槽;所述冷却装置包括水箱、水管、水泵、电机和环状水管,所述水箱设置在环模的一侧,水箱有一个出水口和两个进水口,出水口与水泵输入口通过水管Ⅰ相连,两个进水口分别通过水管Ⅲ与设置在上、下压板中的环状水管出水口相连,所述水泵输出口分别通过水管Ⅱ与设置在上、下压板中的环状水管进水口相连,所述环状水管放置于冷却槽中,所述加热装置由加热线圈、加热管、电线组成,所述加热管放置于加热槽中,所述加热线圈两端通过电线Ⅱ和电线Ⅲ分别与电源正、负极连接通电加热,所述电线Ⅱ和电线Ⅲ中间分别连接着继电器开关,所述加热线圈贯串于所述加热管中;所述闭环控制系统设置在控制柜内,由温度检测控制端、继电器控制端与电机控制端组成,温度传感器通过电线Ⅰ与温度检测控制端相连接,所述电机通过电线Ⅳ与电机控制端相连接。
2.如权利要求1所述的一种环模式秸秆压块机恒温装置,其特征在于:所述上压板和下压板与环模块接触一侧均设置有加热槽和冷却槽,所述加热槽和冷却槽的横截面为半圆和正方形组合而成的形状。
3.如权利要求1所述的一种环模式秸秆压块机恒温装置,其特征在于:所述环状水管为不锈钢管,包括进水口和出水口;所述加热管为铜制管。
4.如权利要求1所述的一种环模式秸秆压块机恒温装置,其特征在于:所述上、下压板上均开孔,加热管和环状水管与环模块紧贴,并从孔中延伸出来;所述温度传感器利用螺纹固定在上、下压板上并与环模块接触且通过电线Ⅰ与温度检测控制端相连。
5.如权利要求1所述的一种环模式秸秆压块机恒温装置的控制方法,其特征在于:在环模式秸秆压块机启动工作之前,在控制柜控制单元设定温度期望值T,并动态地通过温度传感器获取当前环模目标点温度,温度传感器检测到环模的温度后将信号输入到温度检测控制端,再将信号反馈到控制柜内的控制系统当中,通过控制电机来控制水泵,通过控制继电器开关来控制加热线圈,从而来控制成型温度;压块机启动后,设置在上压板、下压板中的加热线圈开始通电加热,热量通过加热管传递到环模块,同时压块机工作也将产生大量的热,使得环模的温度开始上升,此时电机控制端使得电机断电,水泵停止工作,环状水管中不进行冷却循环,水的温度不断的上升变成热水;当环模目标点温度高于设定值T时,控制单元开始通过继电器控制端使得继电器开关断开,加热线圈断电,停止加热,同时通过电机控制端控制电机使得水泵启动,将上、下压板内环状水管当中的热水通过与水箱入水口与上、下压板内环状水管出水口相连的水管Ⅲ排入到水箱当中,再通过与水箱出水口以及水泵输入口相连的水管Ⅰ将冷水通过水泵输出口与环状水管进水口相连的水管Ⅱ进入到环状水管当中,冷水和热水在环状水管中开始冷热循环,使得环模目标点的温度开始下降;当环模目标点温度低于设定值T时,控制单元通过电机控制端控制电机使水泵停止工作,环状水管当中的冷却水停止循环,同时控制单元开始通过继电器控制端使得继电器工作,继电器开关闭合,加热线圈通电,开始加热,热量通过加热管传递到环模,而且成型机工作也将产生大量的热,使得环模目标点的温度不断上升;当环模目标点温度等于设定值T时,控制单元维持当前控制状态,使环模目标点温度稳定于设定值或在附近小幅波动,将环模的温度能控制在相对恒定状态,保证成型过程的稳定性。
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