CN109676781B - 一种石膏板成型料浆的控温系统 - Google Patents

一种石膏板成型料浆的控温系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种石膏板成型料浆的控温系统，包括温水单元；所述温水单元包括温水箱，温水箱上设有温水进水口；冷冻水单元；冷冻水单元包括冷冻水箱及为冷冻水箱提供冷冻水的冷水机；冷冻水箱上设有补水入口；冷冻水箱的冷冻水入口与冷水机的冷冻水出口相连；冷冻水箱下端设有的冷冻水循环口与冷水机的冷冻水入口相连；温水箱上的出口与冷冻水箱的出口汇合前的管路上设有温水调节水泵、温水温度计和温水流量计；冷冻水箱上的出口与温水箱出口汇合前的管路上设有冷冻水调节水泵、冷冻水温度计和冷冻水流量计；温水箱出口管路和冷冻水箱出口管路汇合后通过排水管排出；排水管上设有成型水温度计和成型水流量计。该系统能控制石膏板成型料浆的温度。

Description

一种石膏板成型料浆的控温系统
技术领域
本发明属于石膏板料浆配料技术领域，尤其涉及一种石膏板成型料浆的控温系统。
背景技术
建筑石膏粉的料浆温度对石膏的标稠、凝结时间有直接的影响。料浆温度升高，料浆的流动性增大，有利于降低石膏标稠用水量。石膏板配料成型中：建筑石膏粉与成型水在搅拌机内混合成石膏浆，出搅拌机后石膏浆将会与上下两层护面纸复合成型为石膏板，石膏板在成型皮带上高速移动时会伴随产生石膏水化放热，而较高的石膏粉温或成型水温都会导致石膏料浆温度过高，阻碍石膏水化放热，建筑石膏的凝结时间延长。同期还会导致护面纸加速润湿造成石膏板表面波纹或起褶皱沟槽，影响成品质量。
通过调节成型水温度实现控制料浆温度。目前主要的难点是水和石膏粉温度都是波动的，由于石膏品位、含水率的波动，石膏成型拌合水量也是变量，还需要结合料浆的流动度进行修正。因此，要实现成型水水温、水量随石膏粉温度、用水量的变化而随时调整是实现石膏料浆温度可控的一大难题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种石膏板成型料浆的控温系统，该控温系统能够实现石膏料浆的温度可控。
本发明提供了一种石膏板成型料浆的控温系统，包括温水单元；所述温水单元包括温水箱，所述温水箱上设有温水进水口；
冷冻水单元；所述冷冻水单元包括冷冻水箱及为所述冷冻水箱提供冷冻水的冷水机；冷冻水箱上设有补水入口；冷冻水箱的冷冻水入口与冷水机的冷冻水出口相连；冷冻水箱的下端设有的冷冻水循环口与冷水机的冷冻水入口相连；
温水箱上的出口与冷冻水箱的出口汇合前的管路上设有温水调节水泵、温水温度计和温水流量计；冷冻水箱上的出口与温水箱的出口汇合前的管路上设有冷冻水调节水泵、冷冻水温度计和冷冻水流量计；
温水箱的出口管路和冷冻水箱的出口管路汇合后通过排水管排出；排水管上设有成型水温度计和成型水流量计。
优选地，还包括石膏料浆温度控制单元，所述石膏料浆温度控制单元来控制石膏料浆的温度；
所述石膏料浆温度通过公式1计算：
tH＝(W/G×tw+0.26tf)/(W/G+0.26) 公式1；
其中，tH为料浆温度；tw为成型水温度；tf为石膏粉温度；W为成型水的质量；G为石膏粉的质量；
tw＝(Qltl+Qrtr)/(Ql+Qr)；
Q1为冷冻水流量，m3/s，t1为冷冻水温度/℃；Qr为温水流量，m3/s，tr为温水温度。
优选地，还包括为冷水机带走热量的冷却单元，所述冷却单元包括凉水塔，凉水塔上设有进水口；与凉水塔的出水口连接的蓄水池；蓄水池的出口与冷水机的冷却水入口相连，冷水机的冷却水出口与凉水塔的冷却水回流口相连。
优选地，成型水流量计的采集值QG为参照量；成型水的质量W作为基准量，W/G＝0.6～0.75，G为已知量，W＝Ql+Qr；
成型水温度计的采集值tG为参照量；
若tG>tw、QG>W，则增加冷冻水调节水泵的转速，降低温水调节水泵的转速；
若tG<tw、QG<W，则增加温水调节水泵的转速，冷冻水调节水泵的转速不变；
若tG>tw、QG<W，则增加冷冻水调节水泵的转速，温水调节水泵的转速不变；
若tG<tw、QG>W，则增加温水调节水泵的转速，降低冷冻水调节水泵的转速。
优选地，冷冻水的温度为10～25℃；
夏季时，温水温度为25～35℃；冬季时，温水温度为10～20℃。
优选地，所述石膏料浆的温度不高于42℃。
优选地，所述温水进水口与水源管路连接；所述水源为自来水或地表水。
本发明提供了一种石膏板成型料浆的控温系统，包括温水单元；所述温水单元包括温水箱，所述温水箱上设有温水进水口；冷冻水单元；所述冷冻水单元包括冷冻水箱及为所述冷冻水箱提供冷冻水的冷水机；冷冻水箱上设有补水入口；冷冻水箱的冷冻水入口与冷水机的冷冻水出口相连；冷冻水箱的下端设有的冷冻水循环口与冷水机的冷冻水入口相连；温水箱上的出口与冷冻水箱的出口汇合前的管路上设有温水调节水泵、温水温度计和温水流量计；冷冻水箱上的出口与温水箱的出口汇合前的管路上设有冷冻水调节水泵、冷冻水温度计和冷冻水流量计；温水箱的出口管路和冷冻水箱的出口管路汇合后通过排水管排出；排水管上设有成型水温度计和成型水流量计。本发明通过控制冷冻水的温度、冷冻水的流量、温水的温度、温水的流量来调整成型水的温度，进而控制成型水与石膏粉混合得到的石膏板成型料浆的温度。实验结果表明：石膏板成型料浆温度不高于42℃时，能够避免出现后续工作中石膏板表面波纹、起沟、断纸停机等故障。
附图说明
图1为本发明采用的石膏板成型料浆的控温系统的结构示意图；
图2为本发明中石膏料浆温度与水温的对应折线图；
图3为本发明中石膏料浆温度与水温的对数趋势图。
具体实施方式
本发明提供了一种石膏板成型料浆的控温系统，包括温水单元；所述温水单元包括温水箱，所述温水箱上设有温水进水口；
冷冻水单元；所述冷冻水单元包括冷冻水箱及为所述冷冻水箱提供冷冻水的冷水机；冷冻水箱上设有补水入口；冷冻水箱的冷冻水入口与冷水机的冷冻水出口相连；冷冻水箱的下端设有的冷冻水循环口与冷水机的冷冻水入口相连；
温水箱上的出口与冷冻水箱的出口汇合前的管路上设有温水调节水泵、温水温度计和温水流量计；冷冻水箱上的出口与温水箱的出口汇合前的管路上依次设有冷冻水调节水泵、冷冻水温度计和冷冻水流量计；
温水箱的出口管路和冷冻水箱的出口管路汇合后通过排水管排出；排水管上设有成型水温度计和成型水流量计。
该控温系统适用于所有环境水温高于25℃地区的石膏板生产线，实现石膏料浆温度的可控和精准调节。
参见图1，图1为本发明提供的采用的石膏板成型料浆的控温系统的结构示意图；其中，1为螺杆冷水机组、2为蓄水池、3为凉水塔、4为冷冻水箱、5为温水箱、6为搅拌机；3-1为冷却水循环泵；4-1为冷冻水补水阀、冷冻水调节水泵4-2、冷冻水温度计4-3、冷冻水流量计4-4；温水补水阀5-1、温水调节水泵5-2、温水温度计5-3、温水流量计5-4；成型水温度计6-1、成型水流量计6-2。
本发明提供的控温系统包括温水单元；所述温水单元包括温水箱5，所述温水箱上设有温水进水口。所述温水箱盛未进行冷却的水；即室温下的水。所述温水进水口与水源管路连接；所述水源为自来水或地表水。
本发明提供的控温系统包括冷冻水单元；所述冷冻水单元包括冷冻水箱及为所述冷冻水箱提供冷冻水的冷水机；冷冻水箱上设有补水入口；冷冻水箱的冷冻水入口与冷水机的冷冻水出口相连；冷冻水箱的下端设有的冷冻水循环口与冷水机的冷冻水入口相连。冷冻水箱上的补水入口处设有温水补水阀，即采用自来水或地表水均可。冷冻水箱的冷冻水入口处设有冷冻水补水阀。冷冻水单元可以将待处理水用冷水机降低0～20℃；当环境温度高、粉温高时，该数值可设置较大值，反之减小。
在本发明实施例中，所述温水箱上的出口与冷冻水箱的出口汇合前的管路上设有温水调节水泵、温水温度计和温水流量计；优选地，在管路上依次设有温水调节水泵、温水温度计和温水流量计。
在本发明实施例中，冷冻水箱上的出口与温水箱的出口汇合前的管路上设有冷冻水调节水泵、冷冻水温度计和冷冻水流量计；优选地，在管路上依次设有冷冻水调节水泵、冷冻水温度计和冷冻水流量计。
在本发明实施例中，温水箱的出口管路和冷冻水箱的出口管路汇合后通过排水管排出；排水管上设有成型水温度计和成型水流量计。优选地，在排水管上依次设有成型水温度计和成型水流量计。
排水管将成型水排出至搅拌机中，搅拌机用来搅拌石膏粉和成型水以得到石膏板成型料浆。
本发明提供的控温系统还包括为冷水机带走热量的冷却单元，所述冷却单元包括凉水塔，凉水塔上设有进水口；与凉水塔的出水口连接的蓄水池；蓄水池的出口与冷水机的冷却水入口相连，冷水机的冷却水出口与凉水塔的冷却水回流口相连。在实施例中，蓄水池的出口和冷水机的连接管路上设有冷却水循环泵。所述蓄水池一般在地下，这样蓄水池中的水的温度相对比较稳定。
本发明提供的控温系统还包括石膏料浆温度控制单元，所述石膏料浆温度控制单元来控制石膏料浆的温度；
所述石膏料浆温度通过公式1计算：
tH＝(W/G×tw+0.26tf)/(W/G+0.26) 公式1；
其中，tH为料浆温度；tw为成型水温度；tf为石膏粉温度；W为成型水的质量；G为石膏粉的质量；
tw＝(Qltl+Qrtr)/(Ql+Qr)； 公式2；
Q1为冷冻水流量，m3/s，t1为冷冻水温度/℃；Qr为温水流量，m3/s，tr为温水温度。
在实际应用中，成型水流量计的采集值QG为参照量；成型水的质量W作为基准量，W/G＝0.6～0.75，G为已知量，W＝Ql+Qr公式3；
成型水温度计的采集值tG为参照量；
若tG>tw、QG>W，则增加冷冻水调节水泵的转速，降低温水调节水泵的转速；
若tG<tw、QG<W，则增加温水调节水泵的转速，冷冻水调节水泵的转速不变；
若tG>tw、QG<W，则增加冷冻水调节水泵的转速，温水调节水泵的转速不变；
若tG<tw、QG>W，则增加温水调节水泵的转速，降低冷冻水调节水泵的转速。
本发明可以根据成型站检测流动度来调整确定水膏比W/G，从而根据上述函数关系控制冷水与温水的流量从而实现随动控制成型水温，进而实现自动控制成型料浆温度。
在实际应用中，该控制系统实现方式如下：
根据生产计划确定石膏粉用量G，根据化验数据确定水膏比(W/G)，作为已知控制量输入控制程序，设定料浆控制温度40℃，用水量W可在程序中计算后作为基准量，预算混合水温tw；石膏粉在进入搅拌机6前测温采集温度值反馈到控制程序作为已知量tf；温水调节水泵5-2按照预设计算成型水量W一半为初始量开启(变频调速调节水泵流量)，采集温度计5-3数据tr作为程序控制已知量；冷水机组1开启后，冷冻水调节水泵4-2预设计算成型水量W一半为初始量开启(变频调速调节水泵流量)，采集温度计4-3数据tl作为程序控制已知量；采集混合后温度计6-1数值tG、流量计6-2数值QG作为参照量；通过公式(2)、公式(3)在程序中计算出Ql、Qr，根据计算Ql、Qr所得数据调整冷冻水调节水泵4-2、温水调节水泵5-2流量(变频转速)；将参照量QG与基准量W对比，若QG与W在误差范围内(不超过5％)则稳定两调节水泵转速，若tG>tw、QG>W，则增加冷冻水调节水泵4-2转速，降低温水调节水泵5-2转速，若tG<tw、QG<W，则增加温水调节水泵5-2转速，冷冻水调节水泵4-2转速不变，若tG>tw、QG<W，则增加低冷冻水调节水泵4-2转速，温水调节水泵5-2转速不变，若tG<tw、QG>W，增加温水调节水泵5-2转速，降低冷冻水调节水泵4-2转速。通过上述方式不断调整，使输出成型水流量、温度达到设定范围。
通过对冷冻水、温水及混合成型水温度、流量数据检测采集，对照调整冷冻水、温水两调节水泵4-2、5-2的流量，实现对成型水温度的控制，并最终控制石膏料浆的温度不大于42℃可控范围内。
在实际应用中，石膏料浆温度与成型水温度的对应情况如表1所示：
Figure BDA0001932087650000061
图2为本发明中石膏料浆温度与水温的对应折线图；图2中折线数据与表1中数据对应。
图3为本发明中石膏料浆温度与水温的对数趋势图；图3中数据为图2中折线数据的对数。
由于连续生产，要在极短时间内对石膏粉完成快速降温，比方料温从160℃降低到80℃，尤其是有的地区夏天环境温度即接近40℃，仅靠降低石膏粉温度就不容易实现，系统占地大，投资多；目前较为经济的做法是将石膏粉温降低到80℃。夏季采用河道水的水温不低于30℃，其与高温石膏粉料混合成的石膏料浆温度会超过46～52℃，并且石膏粉水化时还会放热，石膏料浆温度过高又会抑制水化，非常容易出现石膏水化不良，石膏板表面起波纹或褶皱、沟槽，影响石膏板成品质量。
石膏板线在实际运行中，进入配料工序石膏粉温度如果超过80℃，夏季使用河道或地表水作为成型水，水温超过26℃以上，尤其白天温度甚至能达到30℃，此时石膏成型时料浆温度很容易超过45℃，造成石膏板表面波纹、起沟、断纸停机等故障。如能将成型水水温由30～25℃降低到20℃，配合粉温和料浆温度监测，料浆温度即能精确控制在不大于42℃并实现方便调节。
石膏浆料的温度35～42℃最好，42℃是无水石膏AⅡ相和二水石膏DH相的溶解结晶交合点，石膏浆高于42℃时，料浆中的二水石膏DH相将向无水石膏AⅡ相转化。在石膏板配料成型的实际生产中，料浆温度对石膏浆料性、石膏板成型控制、石膏板成品质量等都具有非常明显的作用，实践表明料将温度控制在不高于42℃较适合。
实践表明：粉温＜80℃、水温＜23℃、石膏浆＜42℃对石膏板线的生产最经济合理，运行也容易实现稳定。这样即便极热夏季也能控制石膏料浆温度不大于42℃，避免断纸停机和造成石膏板正面起沟，稳定石膏板生产。
本发明提供的石膏板成型料浆自动控温系统，为石膏板配料的料浆温度实现在线自控。本发明可以实现石膏板料浆温度可控，从而实现石膏板配料成型工序生产稳定，显著提高过程控制水平和石膏板成品质量；有效降低石膏料浆温度，减少起沟、断纸停机，稳定生产控制和提高成型质量。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种石膏板成型料浆的控温系统进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
某石膏板生产厂地处南方某地，夏季极端气温高达42℃，地表生产蓄水水池中水温在28～32℃，冬季池水温度10～15℃，石膏粉经过冷却进入配料工序粉温87℃，水膏比W/G＝0.7，如果池水作为成型水混合后料浆温度在45℃。
采用本发明如图1所示系统，由螺杆冷水机组1、室外蓄水池2、凉水塔3、冷冻水箱4、温水箱5、搅拌机6及配套测温、流量等管网系统组成的冷水供给系统。其中，冷水机组1冷却水组、室外蓄水池2、凉水塔3、冷却循环泵3-1组成冷却水闭路系统，为冷水机组1热交换带走热量，保证冷水机组持续正常运行。
冷水机组1冷冻水组、冷冻水箱4、补水阀4-1、调节水泵4-2、温度计4-3、流量计4-4等组成冷冻水系统；温水箱5、补水阀5-1、温水调节水泵5-2、温度计5-3、流量计5-4等组成温水系统，冷冻水Ql与温水Qr汇流调温后通过温度计6-1、流量计6-2进入搅拌机6与高温石膏混合形成石膏料浆。
夏季运行时，冷水机组、温水系统并机运行。设定冷水机组控制出水温度20℃(由28℃降低8℃)，保证冷冻水箱不断水且温度有可调整空间。生产控制系统中，石膏粉温度采集数据为87℃，预设定石膏粉用量21吨/h，水膏比W/G＝0.7，料浆控制温度为40℃。
则此时经过程序自动调整后，温度计6-1示数22.5±0.5℃波动(为稳定控制程序设定±0.5℃误差范围，下同)，流量计6-2示数14.7±0.05t/h；温度计4-3示数20±0.5℃，流量计4-4示数10.11±0.05t/h；温度计5-3示数28±0.5℃，流量计4-4示数4.59±0.05t/h。
若石膏粉温度、水源水温发生变化，系统会自动调整两调节水泵流量。
冬季运行时，水温比较低，此时关闭冷水机组，仅保留高位水箱5、补水阀5-1、温水调节水泵5-2、温度计5-3、流量计5-4等组成温水系统运行。此时水温较低，可以调整石膏粉冷却系统冷却效果。石膏粉进入配料的温度100℃。预设定石膏粉用量21吨/h，水膏质量比W/G＝0.7，料浆控制温度为38℃。
此时系统运行时，温度计5-3与6-1示数相同15±0.5℃，流量计5-4与6-2示数相同14.7±0.05t/h。
结合石膏粉冷却系统，精确稳定控制石膏料浆温度，实现冬季、夏季快速切换，稳定连续生产时非常方便快速的。
由以上实施例可知，本发明提供了一种石膏板成型料浆的控温系统，包括温水单元；所述温水单元包括温水箱，所述温水箱上设有温水进水口；冷冻水单元；所述冷冻水单元包括冷冻水箱及为所述冷冻水箱提供冷冻水的冷水机；冷冻水箱上设有补水入口；冷冻水箱的冷冻水入口与冷水机的冷冻水出口相连；冷冻水箱的下端设有的冷冻水循环口与冷水机的冷冻水入口相连；温水箱上的出口与冷冻水箱的出口汇合前的管路上设有温水调节水泵、温水温度计和温水流量计；冷冻水箱上的出口与温水箱的出口汇合前的管路上设有冷冻水调节水泵、冷冻水温度计和冷冻水流量计；温水箱的出口管路和冷冻水箱的出口管路汇合后通过排水管排出；排水管上设有成型水温度计和成型水流量计。本发明通过控制冷冻水的温度、冷冻水的流量、温水的温度、温水的流量来调整成型水的温度，进而控制成型水与石膏粉混合得到的石膏板成型料浆的温度。实验结果表明：石膏板成型料浆温度不高于42℃时，能够避免出现后续工作中石膏板表面波纹、起沟、断纸停机等故障。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种石膏板成型料浆的控温系统，包括温水单元；所述温水单元包括温水箱，所述温水箱上设有温水进水口；
冷冻水单元；所述冷冻水单元包括冷冻水箱及为所述冷冻水箱提供冷冻水的冷水机；冷冻水箱上设有补水入口；冷冻水箱的冷冻水入口与冷水机的冷冻水出口相连；冷冻水箱的下端设有的冷冻水循环口与冷水机的冷冻水入口相连；
温水箱上的出口与冷冻水箱的出口汇合前的管路上设有温水调节水泵、温水温度计和温水流量计；冷冻水箱上的出口与温水箱的出口汇合前的管路上设有冷冻水调节水泵、冷冻水温度计和冷冻水流量计；
温水箱的出口管路和冷冻水箱的出口管路汇合后通过排水管排出；排水管上设有成型水温度计和成型水流量计；
还包括石膏料浆温度控制单元，所述石膏料浆温度控制单元来控制石膏料浆的温度；
所述石膏料浆温度通过公式1计算：
tH＝(W/G×tw+0.26tf)/(W/G+0.26) 公式1；
其中，tH为料浆温度；tw为成型水温度；tf为石膏粉温度；W为成型水的质量；G为石膏粉的质量；
tw＝(Qltl+Qrtr)/(Ql+Qr)；
Q1为冷冻水流量，m3/s，t1为冷冻水温度/℃；Qr为温水流量，m3/s，tr为温水温度；
还包括为冷水机带走热量的冷却单元，所述冷却单元包括凉水塔，凉水塔上设有进水口；与凉水塔的出水口连接的蓄水池；蓄水池的出口与冷水机的冷却水入口相连，冷水机的冷却水出口与凉水塔的冷却水回流口相连；
成型水流量计的采集值QG为参照量；成型水的质量W作为基准量，W/G＝0.6～0.75，G为已知量，W＝Ql+Qr；
成型水温度计的采集值tG为参照量；
若tG>tw、QG>W，则增加冷冻水调节水泵的转速，降低温水调节水泵的转速；
若tG<tw、QG<W，则增加温水调节水泵的转速，冷冻水调节水泵的转速不变；
若tG>tw、QG<W，则增加冷冻水调节水泵的转速，温水调节水泵的转速不变；
若tG<tw、QG>W，则增加温水调节水泵的转速，降低冷冻水调节水泵的转速。
2.根据权利要求1所述的控温系统，其特征在于，冷冻水的温度为10～25℃；
夏季时，温水温度为25～35℃；冬季时，温水温度为10～20℃。
3.根据权利要求1所述的控温系统，其特征在于，所述石膏料浆的温度不高于42℃。
4.根据权利要求1所述的控温系统，其特征在于，所述温水进水口与水源管路连接；所述水源为自来水或地表水。
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Assignee: Taishan gypsum (Guangxi) Co.,Ltd.

Assignor: TAISHAN GYPSUM CO.,LTD.

Contract record no.: X2021980014362

Denomination of invention: A temperature control system for gypsum board molding slurry

Granted publication date: 20210126

License type: Common License

Record date: 20211209