CN116100778A - 一种pe/ppr管材快速冷却成型装置及其控制系统、方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于管材加工技术领域，具体是一种PE/PPR管材快速冷却成型装置及其控制系统、方法，该成型装置包括卧式推料箱，卧式推料箱的一侧安装有自动推料机构，卧式推料箱远离自动推料机构的一侧设置冷却成型机构，卧式推料箱内水平设置管材内模柱，原料加热熔融罐上安装有控制面板，控制面板包括处理器、数据存储模块、管材输出检测分析模块、管材加工异常诊断模块和加工配合性能分析模块；本发明是通过自动推料机构进行原料自动推送，冷却成型机构中在管材成型的同时进行管材冷却，提升PE/PPR管材的冷却效率和冷却效果，并且能够实现管材加工过程的有效管控和自动调节，管材成型设备的功能多样性、自动化程度和智能化程度得以显著提升。

Description

一种PE/PPR管材快速冷却成型装置及其控制系统、方法

技术领域

本发明涉及管材加工技术领域，具体是一种PE/PPR管材快速冷却成型装置及其控制系统、方法。

背景技术

PE指聚乙烯，是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂，而PPR是指无视共聚聚丙烯，PE和PPR广泛用于管材、片材、日用品、包装材料以及各种薄膜的生产，在PE和PPR管材的加工过程中，大多是通过成型设备将熔融后的原料进行加工成型，通过加工成型后以形成所需管径的管材；

而现有技术中的PE/PPR管材成型装置，在进行管材成型时难以将成型后的管材均匀快速冷却，以及无法对成型冷却过程进行有效监测，在成型管材冷却后温度出现异常时无法进行异常诊断分析并实现自动合理调节和预警，在成型管材冷却后温度合格时无法进行加工配合性分析并实现适应性调控和预警，难以实现管材加工过程的有效管控，管材成型设备的功能多样性、自动化程度和智能化程度均有待提升；

针对上述的技术缺陷，现提出一种解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种PE/PPR管材快速冷却成型装置及其控制系统、方法，解决了现有技术中的PE/PPR管材成型装置，难以实现管材的均匀快速冷却，无法在成型管材冷却后温度出现异常时进行异常诊断分析并实现自动合理调节和预警，在成型管材冷却后温度合格时无法进行加工配合性分析并实现适应性调控和预警，难以实现管材加工过程有效管控的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种PE/PPR管材快速冷却成型装置，包括原料加热熔融罐和卧式推料箱，所述卧式推料箱的底部通过螺栓与安装架固定连接，且原料加热熔融罐固定设置在卧式推料箱的顶部，所述卧式推料箱的一侧安装有自动推料机构，所述自动推料机构包括固定设置在卧式推料箱一侧外壁的推送驱动电机，所述卧式推料箱内活动设置环形推送块，且环形推送块上开设有两组横向螺纹槽，所述卧式推料箱内通过轴承转动设置两组横向螺柱，所述推送驱动电机的输出端与其中一组横向螺柱相连，两组所述横向螺柱通过传动带传动连接，且两组横向螺柱与两组横向螺纹槽螺纹连接；所述卧式推料箱远离自动推料机构的一侧固定设置与其相通的冷却成型机构，所述卧式推料箱内水平设置贯穿环形推送块并延伸入冷却成型机构内的管材内模柱；

所述冷却成型机构远离卧式推料箱的一侧固定设置与其相通的输送检测箱，所述输送检测箱内靠近输出侧的位置安装有驱热风扇，所述输送检测箱内靠近底面的位置安装有管材承托输送辊，且管材承托输送辊的数目为多组并沿横向等距设置；所述输送检测箱远离冷却成型机构的一侧外壁上焊接有侧壁安装座，且侧壁安装座上安装有管材截断机构和管材防晃机构。

进一步的，所述冷却成型机构的最内层安装有管材外模层，所述冷却成型机构内开设有环形冷却腔，且环形冷却腔内安装有与管材外模层外周面相连的热量传导层；所述输送检测箱的顶部固定设置制冷储液箱，且制冷储液箱上安装有输送泵；所述冷却成型机构上安装有与环形冷却腔相通的进液管和出液管，且进液管的入口位置与输送泵的出口端相连。

进一步的，所述管材防晃机构对所穿出的管材进行锁定，所述管材截断机构将穿出一定长度的管材进行截断，所述侧壁安装座上竖直开设有开口朝下的竖向存放槽，所述管材截断机构包括截断圆盘刀片和固定设置在竖向存放槽内的升降电缸，所述升降电缸的底端安装有防护罩壳，所述截断圆盘刀片的上部位于防护罩壳内，所述防护罩壳的一侧外壁固定设置截断驱动电机，所述截断驱动电机的输出端安装有旋转轴，且旋转轴与截断圆盘刀片的圆心处固定连接。

进一步的，所述管材防晃机构包括定位防晃组件和固定设置在侧壁安装座底部的带孔矩形座，所输出管材从带孔矩形座中穿过，所述定位防晃组件的数目为多组并在进行截断操作时夹住所输出管材，所述带孔矩形座的外壁固定设置防晃驱动电机，且防晃驱动电机用于驱动各组定位防晃组件。

进一步的，所述带孔矩形座内开设有环形驱动室，所述定位防晃组件包括矩形柱和转动设置在环形驱动室内的调节螺柱，所述矩形柱上对应开设有内螺纹槽，且调节螺柱与对应内螺纹槽螺纹连接，所述矩形柱远离对应调节螺柱的一端通过矩形导向口穿出环形驱动室并朝带孔矩形座的圆心处延伸；

所述矩形柱穿出环形驱动室的一端固定设置弧形夹持块，且弧形夹持块上固定设置弧形防护层，所述环形驱动室内通过轴承转动设置多组中转传动轴，所述防晃驱动电机的输出端与其中一组中转传动轴相连，各组中转传动轴通过同步带传动连接，且中转传动轴与对应调节螺柱通过锥齿轮组啮合连接。

一种PE/PPR管材快速冷却成型装置的控制系统，包括控制面板，控制面板固定设置在原料加热熔融罐上，控制面板包括处理器、数据存储模块、管材输出检测分析模块、管材加工异常诊断模块和加工配合性能分析模块，处理器与数据存储模块、管材输出检测分析模块、管材加工异常诊断模块以及加工配合性能分析模块均通信连接；管材输出检测分析模块，用于进行管材输出分析并判断管材输出温度是否合格，在判断管材输出温度不合格时通过管材加工异常诊断模块进行异常诊断分析，在判断管材输出温度合格时通过加工配合性能分析模块进行加工配合性能分析；

管材加工异常诊断模块基于异常诊断分析结果生成管材端不合格信号、入液端不合格信号或导热端不合格信号，将管材端不合格信号、入液端不合格信号或导热端不合格信号发送至处理器；处理器接收到管材端不合格信号时使自动推料机构3的推送速度减慢，在接收到入液端不合格信号时加快冷却液输送速度或降低所输入冷却液的温度，在接收到导热端不合格信号时发出对应预警；

加工配合性能分析模块基于加工配合性能分析结果生成加工配合性能合格信号或加工配合性能不合格信号，将加工配合性能合格信号或加工配合性能不合格信号发送至处理器；处理器接收到加工配合性能合格信号时不作出任何反馈操作，在接收到加工配合性能不合格信号时对自动推料机构3的推送速度、冷却液输送速度或所输入冷却液的温度进行对应合理调控。

进一步的，管材输出检测分析模块的具体运行过程包括：

获取到检测时点输出侧管材的表面温度数据并标记为管材出温量值，通过数据存储模块调取预设管材出温阈值，将管材出温量值与预设管材出温阈值进行数值比较，若管材出温量值小于预设管材出温阈值，则判定管材输出温度合格，若管材出温量值大于等于预设管材出温阈值，则判定管材输出温度不合格；

在判定管材输出温度不合格时，生成异常诊断信号，将异常诊断信号经处理器发送至管材加工异常诊断模块；在判定管材输出温度合格时，生成管材加工配合分析信号，将管材加工配合分析信号经处理器发送至加工配合性能分析模块。

进一步的，管材加工异常诊断模块的具体运行过程包括：

获取到检测时点输入侧管材的表面温度数据并标记为管材入温量值，以及获取到检测时点管材的推送速度并标记为管材推速量值，将管材入温量值与管材推速量值进行数值计算获取到管材检测系数；通过数据存储模块调取预设管材检测阈值，将管材检测系数与预设管材检测阈值进行数值比较，若管材检测系数大于等于预设管材检测阈值，则判断管材端异常并生成管材端不合格信号；

若管材检测系数小于预设管材检测阈值，则获取到检测时点冷却入口的冷却液温度并标记为入液温度数据，以及获取到检测时点冷却液的循环流动速度并标记为液速量值，将入液温度数据和液速量值进行数值计算获取到入液检测系数，通过数据存储模块调取预设入液检测阈值，将入液检测系数与预设入液检测阈值进行数值比较，若入液检测系数大于等于预设入液检测阈值，则判断入液端异常并生成入液端不合格信号；若入液检测系数小于预设入液检测阈值，则判断导热端异常并生成导热端不合格信号。

进一步的，加工配合性能分析模块的具体分析过程如下：

获取到检测时点冷却出口的冷却液温度并标记为出液温度数据，将预设管材出温阈值与检测时点的管材出温量值进行差值计算获取到无用失温系数，通过数据存储模块调取预设无用失温阈值和预设出液温度阈值，将无用失温系数和出液温度数据与预设无用失温阈值和预设出液温度阈值分别进行数值比较，若无用失温系数小于等于无用失温阈值且出液温度数据大于等于预设出液温度阈值，则判断加工配合性能好并生成加工配合性能合格信号；

其余情况则将无用失温系数和出液温度数据进行数值计算获取到加工配合系数，通过数据存储模块调取预设加工配合阈值，将加工配合系数与预设加工配合阈值进行数值比较，若加工配合系数大于等于预设加工配合阈值，则判断加工配合性能差并生成加工配合性能不合格信号，若加工配合系数小于预设加工配合阈值，则判断加工配合性能好并生成加工配合性能合格信号。

进一步的，控制面板还包括冷却均匀性监测模块，冷却均匀性监测模块用于将冷却成型设备的工作过程进行冷却均匀性分析并生成均匀性合格信号或均匀性不合格信号，将均匀性合格信号或均匀性不合格信号发送至处理器，处理器接收到均匀性不合格信号时发出对应预警；冷却均匀性分析的具体分析过程如下：

设定监测周期，在监测周期内等时距划分若干组检测时段，将检测时段标记为u，u=1,2，…，k，k表示检测时段数目且k为大于5的正整数；获取到对应检测时段u管材所完成冷却成型部分，将对应检测时段u对应冷却成型部分分隔成若干组管材检测区并标记为o，o=1,2,…，m，m表示管材检测区数目且m为大于3的正整数；

获取到对应检测时段u对应管材检测区o的表面温度数据并标记为管材区温值，将对应检测时段u所有管材检测区的管材区温值建立管材区温集合，将管材区温集合进行方差计算获取到区温波动值，将管材区温集合中数值最大的子集与数值最小的子集进行差值计算获取到区温峰谷值，将区温波动值与区温峰谷值进行数值计算获取到区温偏离值；通过数据存储模块调取预设区温偏离阈值，将区温偏离值与预设区温偏离阈值进行数值比较，若区温偏离值大于等于区温偏离阈值，则将对应检测时段u标记为非均匀性时段；

将监测周期内非均匀性时段的数目与数值k进行比值计算获取到均匀性监测值，通过数据存储模块调取预设均匀性监测阈值，将均匀性监测值与预设均匀性监测阈值进行数值比较，若均匀性监测值大于等于预设均匀性监测阈值，则判断冷却成型设备冷却性能异常并生成均匀性不合信号，若均匀性监测值小于预设均匀性监测阈值，则判断冷却成型设备冷性能正常并生成均匀性合格信号。

该PE/PPR管材快速冷却成型控制系统的控制方法，包括以下步骤：

步骤一、管材输出检测分析模块进行管材输出分析，在判定管材输出温度不合格时将异常诊断信号经处理器发送至管材加工异常诊断模块，并进行步骤二；在判定管材输出温度合格时将管材加工配合分析信号经处理器发送至加工配合性能分析模块，并进行步骤三；

步骤二、管材加工异常诊断模块进行异常诊断分析，生成管材端不合格信号、入液端不合格信号或导热端不合格信号，在生成管材端不合格信号时使自动推料机构的推送速度减慢，在生成入液端不合格信号时加快冷却液输送速度或降低所输入冷却液的温度，在生成导热端不合格信号时发出对应预警；

步骤三、加工配合性能分析模块进行加工配合性能分析，生成加工配合性能合格信号或加工配合性能不合格信号并发送至处理器，处理器接收到加工配合性能合格信号时不作出任何反馈操作，在接收到加工配合性能不合格信号进行对应合理调控。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明中，通过自动推料机构将熔融原料推送挤压至冷却成型机构中，在管材内模柱和管材外模层的配合下形成PE/PPR管材，输送泵将冷却液通过进液管输送至环形冷却腔内，热量传导层将成型管材中的热量传导至环形冷却腔内的冷却液中，出液管将环形冷却腔内的液体输出，实现冷却液的持续流动，在管材成型的同时进行管材冷却，提升PE/PPR管材的冷却效率和冷却效果，管材承托输送辊对冷却成型后的管材进行承托，有助于管材的顺利输出，通过管材截断机构将所输出管材进行截断，管材防晃机构在管材截断前和截断过程中将管材对应部分进行夹紧固定以保证截断过程的稳定，实现管材的自动稳定截断，功能多样，有助于使用；

本发明中，通过管材输出检测分析模块进行管材输出分析，在判定管材输出温度不合格时将异常诊断信号经处理器发送至管材加工异常诊断模块，管材加工异常诊断模块进行异常诊断分析，生成管材端不合格信号、入液端不合格信号或导热端不合格信号，在判定管材输出温度合格时将管材加工配合分析信号经处理器发送至加工配合性能分析模块，加工配合性能分析模块进行加工配合性能分析，生成加工配合性能合格信号或加工配合性能不合格信号并发送至处理器，实现管材加工过程的有效管控和自动调节，管材成型设备的功能多样性、自动化程度和智能化程度得以显著提升。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明；

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为图1中自动推料机构的放大图；

图3为图1中冷却成型机构的放大图；

图4为本发明中冷却成型机构的侧视示意图；

图5为本发明的整体系统框图；

图6为本发明中实施例二的系统框图；

图7为本发明中侧壁安装座的结构示意图；

图8为本发明中管材防晃机构的结构示意图（侧视）；

图9为图8中定位防晃组件的放大图。

附图标记：1、原料加热熔融罐；2、卧式推料箱；3、自动推料机构；4、安装架；5、制冷储液箱；6、冷却成型机构；7、管材截断机构；8、管材防晃机构；9、侧壁安装座；91、竖向存放槽；10、输送检测箱；11、管材承托输送辊；12、驱热风扇；13、管材内模柱；14、输送泵；31、推送驱动电机；32、环形推送块；33、横向螺柱；34、横向螺纹槽；35、传动带；61、管材外模层；62、热量传导层；63、环形冷却腔；64、进液管；65、出液管；71、升降电缸；72、防护罩壳；73、截断圆盘刀片；74、截断驱动电机；75、旋转轴；81、带孔矩形座；82、防晃驱动电机；83、定位防晃组件；84、同步带；85、环形驱动室；86、矩形导向口；831、弧形夹持块；832、弧形防护层；833、矩形柱；834、内螺纹槽；835、调节螺柱；836、中转传动轴；837、锥齿轮组。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：如图1-5所示，本发明提出的一种PE/PPR管材快速冷却成型装置，包括原料加热熔融罐1和卧式推料箱2，卧式推料箱2的底部通过螺栓与安装架4固定连接，安装架4对卧式推料箱2进行稳定支撑，且原料加热熔融罐1固定设置在卧式推料箱2的顶部，原料加热熔融罐1内安装有电加热设备，顶部安装有进料口，底部安装带有阀门的出料口，电加热设备对原料加热熔融罐1内的原料进行均匀加热以使原料熔化，通过出料口将熔融状原料输送至下方的卧式推料箱2内；

卧式推料箱2的一侧安装有自动推料机构3，自动推料机构3包括固定设置在卧式推料箱2一侧外壁的推送驱动电机31，卧式推料箱2内活动设置环形推送块32，且环形推送块32上开设有两组横向螺纹槽34，卧式推料箱2内通过轴承转动设置两组横向螺柱33，推送驱动电机31的输出端与其中一组横向螺柱33相连，两组横向螺柱33通过传动带35传动连接，且两组横向螺柱33通过两组横向螺纹槽34与环形推送块32螺纹连接；卧式推料箱2远离自动推料机构3的一侧固定设置与其相通的冷却成型机构6，卧式推料箱2内水平设置贯穿环形推送块32并延伸入冷却成型机构6内的管材内模柱13；

冷却成型机构6的最内层安装有管材外模层61，管材内模柱13穿过管材外模层61，管材内模柱13和管材外模层61相配合以形成所需管径的管材，冷却成型机构6内开设有环形冷却腔63，且环形冷却腔63内安装有与管材外模层61外周面相连的热量传导层62；输送检测箱10的顶部固定设置制冷储液箱5，制冷储液箱5对冷却液进行制冷和暂时储存，且制冷储液箱5上安装有输送泵14；冷却成型机构6上安装有与环形冷却腔63相通的进液管64和出液管65，且进液管64的入口位置与输送泵14的出口端相连；

冷却成型机构6远离卧式推料箱2的一侧固定设置与其相通的输送检测箱10，输送检测箱10内靠近输出侧的位置安装有驱热风扇12，输送检测箱10内靠近底面的位置安装有管材承托输送辊11，且管材承托输送辊11的数目为多组并沿横向等距设置。

本发明提出的一种PE/PPR管材快速冷却成型装置的控制系统，包括控制面板，控制面板固定设置在原料加热熔融罐1上，控制面板包括处理器、数据存储模块、管材输出检测分析模块、管材加工异常诊断模块和加工配合性能分析模块，且处理器与数据存储模块、管材输出检测分析模块、管材加工异常诊断模块以及加工配合性能分析模块均通信连接；控制面板还包括触控显示屏，触控显示屏用于进行信息显示和触控操作；

其中，管材输出检测分析模块进行管材输出分析并判断管材输出温度是否合格，在判断管材输出温度不合格时通过管材加工异常诊断模块进行异常诊断分析，在判断管材输出温度合格时通过加工配合性能分析模块进行加工配合性能分析；管材输出检测分析模块的具体运行过程如下：

获取到检测时点输出侧管材的表面温度数据并标记为管材出温量值GW，通过在输送检测箱10输入侧的位置进行管材温度检测以采集得到对应表面温度数据，通过数据存储模块调取预设管材出温阈值，将管材出温量值GW与预设管材出温阈值进行数值比较，若管材出温量值GW小于预设管材出温阈值，则判定管材输出温度合格，若管材出温量值GW大于等于预设管材出温阈值，则判定管材输出温度不合格；

在判定管材输出温度不合格时生成异常诊断信号，将异常诊断信号经处理器发送至管材加工异常诊断模块，以及临时启动驱热风扇12，驱热风扇12朝所输出管材进行鼓风，通过鼓风作用对所输出管材进行辅助散热冷却，以暂时起到冷却补偿作用；在判定管材输出温度合格时生成管材加工配合分析信号，将管材加工配合分析信号经处理器发送至加工配合性能分析模块。

管材加工异常诊断模块的具体分析过程如下：

获取到检测时点输入侧管材的表面温度数据并标记为管材入温量值GR，通过在冷却成型机构6输入侧的位置进行管材温度检测以采集得到对应表面温度数据，以及获取到检测时点管材的推送速度并标记为管材推速量值GS，通过公式QJ=kt1*GR+kt2*GS并代入管材入温量值GR与管材推速量值GS进行数值计算，通过数值计算后获取到管材检测系数GJ；其中，kt1、kt2为预设权重系数，kt1、kt2的取值均大于零且kt1小于kt2；

需要说明的是，管材检测系数GJ的数值大小与管材入温量值GR与管材推速量值GS均呈正比关系，管材检测系数GJ的数值越大，表明由于管材因素而导致管材输出温度不合格的可能性越大；通过数据存储模块调取预设管材检测阈值，将管材检测系数GJ与预设管材检测阈值进行数值比较，若管材检测系数GJ大于等于预设管材检测阈值，则判断管材端异常并生成管材端不合格信号；

若管材检测系数GJ小于预设管材检测阈值，表明由于管材因素而导致管材输出温度不合格的可能性较小，则获取到检测时点冷却入口的冷却液温度并标记为入液温度数据YR，通过在进液管64的入口端进行冷却液温度采集以得到对应入液温度数据YR，以及获取到检测时点冷却液的循环流动速度（即输送速度）并标记为液速量值YS，通过公式YJ=tg1*YR+tg2/YS并代入入液温度数据YR和液速量值YS进行数值计算，通过数值计算后获取到入液检测系数YJ；

其中，tg1、tg2为预设比例系数，tg1、tg2的取值均大于零且tg1小于tg2；需要说明的是，入液检测系数YJ的数值大小与入液温度数据YR呈正比关系且与液速量值YS呈反比关系，入液检测系数YJ的数值越大，表明由于冷却液因素而导致管材输出温度不合格的可能性越大；通过数据存储模块调取预设入液检测阈值，将入液检测系数YJ与预设入液检测阈值进行数值比较，若入液检测系数YJ大于等于预设入液检测阈值，则判断入液端异常并生成入液端不合格信号；若入液检测系数YJ小于预设入液检测阈值，此时初步判断导热端异常并生成导热端不合格信号，即导热部件难以进行快速均匀传热而导致对应管材无法得到有效冷却。

管材加工异常诊断模块基于异常诊断分析结果生成管材端不合格信号、入液端不合格信号或导热端不合格信号，将管材端不合格信号、入液端不合格信号或导热端不合格信号发送至处理器；处理器接收到管材端不合格信号时使自动推料机构3的推送速度减慢，在接收到入液端不合格信号时加快冷却液输送速度或降低所输入冷却液的温度（即提高制冷储液箱5的制冷功率），在接收到导热端不合格信号时发出对应预警，对应管理人员后续应当及时进行对应部件的检修，以及根据需要进行导热部件的更换。

加工配合性能分析模块的具体分析过程如下：

获取到检测时点冷却出口的冷却液温度并标记为出液温度数据CW，其中，出液温度数据CW过小则表明对应冷却液中的冷量未得到有效利用；将预设管材出温阈值与检测时点的管材出温量值GW进行差值计算获取到无用失温系数SW，其中，无用失温系数SW的数值越大，表明对应管材存在过度冷却的可能性越大，冷量浪费越严重；通过数据存储模块调取预设无用失温阈值和预设出液温度阈值，将无用失温系数SW和出液温度数据CW与预设无用失温阈值和预设出液温度阈值分别进行数值比较，若无用失温系数SW小于等于无用失温阈值且出液温度数据CW大于等于预设出液温度阈值，则判断加工配合性能好并生成加工配合性能合格信号；

其余情况则通过公式GP=kp1*SW+kp2/CW并代入无用失温系数SW和出液温度数据CW进行数值计算，通过数值计算后获取到加工配合系数GP；其中，kp1、kp2为预设比例系数，kp1、kp2的取值均大于零且kp1小于kp2；通过数据存储模块调取预设加工配合阈值，将加工配合系数GP与预设加工配合阈值进行数值比较，若加工配合系数GP大于等于预设加工配合阈值，则判断加工配合性能差并生成加工配合性能不合格信号，若加工配合系数GP小于预设加工配合阈值，则判断加工配合性能好并生成加工配合性能合格信号。

加工配合性能分析模块基于加工配合性能分析结果生成加工配合性能合格信号或加工配合性能不合格信号，将加工配合性能合格信号或加工配合性能不合格信号发送至处理器，处理器接收到加工配合性能合格信号时不作出任何反馈操作，在接收到加工配合性能不合格信号时对自动推料机构3的推送速度、冷却液输送速度或所输入冷却液的温度（即制冷储液箱5的制冷功率）进行对应合理调控，以使冷却液中的冷量得到充分利用的同时还使对应成型管材不会被过度冷却，降低能耗，提高加工配合性能，管材冷却成型过程更加稳定高效。

实施例2：如图6所示，本实施例与实施例1的区别在于，控制面板还包括冷却均匀性监测模块，冷却均匀性监测模块用于将冷却成型设备的工作过程进行冷却均匀性分析并生成均匀性合格信号或均匀性不合格信号，将均匀性合格信号或均匀性不合格信号发送至处理器，处理器接收到均匀性不合格信号时发出对应预警；冷却均匀性分析的具体分析过程如下：

设定监测周期，在监测周期内等时距划分若干组检测时段，将检测时段标记为u，u=1,2，…，k，k表示检测时段数目且k为大于5的正整数；获取到对应检测时段u管材所完成冷却成型部分，将对应检测时段u对应冷却成型部分分隔成若干组管材检测区并标记为o，o=1,2,…，m，m表示管材检测区数目且m为大于3的正整数；

获取到对应检测时段u对应管材检测区o的表面温度数据并标记为管材区温值QWuo，将对应检测时段u所有管材检测区的管材区温值建立管材区温集合，将管材区温集合进行方差计算获取到区温波动值QBu，将管材区温集合中数值最大的子集与数值最小的子集进行差值计算获取到区温峰谷值FGu，通过公式QPu=a1*QBu+a2*FGu并代入区温波动值QBu与区温峰谷值FGu进行数值计算，通过数值计算后获取到对应检测时段u的区温偏离值QPu；

其中，a1、a2为预设权重系数，a1、a2的取值均大于零且a1大于a2；需要说明的是，区温偏离值QPu的数值越大，表明对应检测时段u的所成型管材的冷却均匀性越差；通过数据存储模块调取预设区温偏离阈值，将区温偏离值QPu与预设区温偏离阈值进行数值比较，若区温偏离值QPu大于等于区温偏离阈值，表明对应检测时段u的所成型管材的冷却均匀性差，则将对应检测时段u标记为非均匀性时段；

获取到监测周期内非均匀性时段的数目并标记为FY，将监测周期内非均匀性时段的数目FY与数值k进行比值计算获取到均匀性监测值JY，即JY=FY/k；通过数据存储模块调取预设均匀性监测阈值，将均匀性监测值JY与预设均匀性监测阈值进行数值比较，若均匀性监测值JY大于等于预设均匀性监测阈值，表明监测时段对应冷却成型设备的冷却均匀性出现异常，即对应冷却成型设备的冷却成型、调控过程或相关设备部件存在异常，则判断冷却成型设备冷却性能异常并生成均匀性不合信号，若均匀性监测值JY小于预设均匀性监测阈值，表明监测时段对应冷却成型设备的冷却均匀性状况正常，则判断冷却成型设备冷性能正常并生成均匀性合格信号。

冷却均匀性监测模块通过冷却均匀性分析并生成均匀性合格信号或均匀性不合格信号，实现对冷却成型设备冷却均匀性状况的有效监测并合理分析，冷却均匀性监测模块将均匀性合格信号或均匀性不合格信号发送至处理器，处理器接收到均匀性合格信号时不需作出任何应对措施，处理器接收到均匀性不合格信号时发出对应预警，对应管理人员接收到对应预警信息时应当及时将管材冷却成型设备进行维护检修，以保证后续设备的高效稳定运行。

实施例3：如图7所示，本实施例与实施例1、实施例2的区别在于，输送检测箱10远离冷却成型机构6的一侧外壁上焊接有侧壁安装座9，且侧壁安装座9上安装有管材截断机构7，侧壁安装座9上竖直开设有开口朝下的竖向存放槽91，管材截断机构7包括截断圆盘刀片73和升降电缸71，升降电缸71固定设置在竖向存放槽91内，升降电缸71的底端安装有防护罩壳72，截断圆盘刀片73的上部位于防护罩壳72内，防护罩壳72的一侧外壁固定设置截断驱动电机74，截断驱动电机74的输出端通过旋转轴75与截断圆盘刀片73的圆心处固定连接；

当管材穿出一定长度而需要进行截断时，启动截断驱动电机74和升降电缸71，截断驱动电机74使旋转轴75进行转动，截断圆盘刀片73随之进行转动，升降电缸71使防护罩壳72不断下降，截断圆盘刀片73在转动的同时并向下运动以对下方的管材进行切割，实现管材的自动截断，提升设备性能和功能多样性，有助于使用。

实施例4：如图7-9所示，本实施例与实施例1、实施例2、实施例3的区别在于，侧壁安装座9上还安装有管材防晃机构8，管材防晃机构8对所穿出的管材进行锁定，其中，管材防晃机构8包括定位防晃组件83和固定设置在侧壁安装座9底部的带孔矩形座81，所输出管材从带孔矩形座81中穿过，定位防晃组件83的数目为多组并在进行截断操作时夹住所输出管材，带孔矩形座81的外壁通过电机座固定设置防晃驱动电机82；

带孔矩形座81内开设有环形驱动室85，其中，定位防晃组件83包括矩形柱833和转动设置在环形驱动室85内的调节螺柱835，矩形柱833上对应开设有内螺纹槽834，且调节螺柱835通过对应内螺纹槽834与矩形柱833螺纹连接，矩形柱833远离对应调节螺柱835的一端通过矩形导向口86穿出环形驱动室85并朝带孔矩形座81的圆心处延伸，矩形柱833穿出环形驱动室85的一端固定设置弧形夹持块831，环形驱动室85内通过轴承转动设置多组中转传动轴836，防晃驱动电机82的输出端与其中一组中转传动轴836相连，各组中转传动轴836通过同步带84传动连接，且中转传动轴836与对应调节螺柱835通过锥齿轮组837啮合连接；

在进行管材截断前，启动防晃驱动电机82，防晃驱动电机82使与其相连的中转传动轴836进行旋转，对应中转传动轴836通过同步带84带动其余各组中转传动轴836进行同步旋转，从而通过锥齿轮组837带动对应各组调节螺柱835进行旋转，各组矩形柱833在矩形导向口86的导向作用下朝带孔矩形座81的圆心处进行运动，从而各组弧形夹持块831朝管材的方向运动直至夹持住管材的外周面，实现对管材的夹紧固定，有效防止截断过程中管材发生晃动，保证了截断过程的稳定，截断操作得以顺利稳定进行；进一步而言，弧形夹持块831上固定设置弧形防护层832，弧形防护层832上均匀设置耐磨防滑凸粒，有助于提升夹紧固定效果。

本发明在使用时，原料加热熔融罐1将加热熔融后的原料输送至下方的卧式推料箱2内，自动推料机构3中的推送驱动电机31启动，推送驱动电机31使两组横向螺柱33进行旋转，环形推送块32朝冷却成型机构6的方向运动并将原料推送挤压至冷却成型机构6中，在管材内模柱13和管材外模层61的配合下形成PE/PPR管材，成型过程中，输送泵14将冷却液通过进液管64输送至环形冷却腔63内，热量传导层62将成型管材中的热量传导至环形冷却腔63内的冷却液中，出液管65将环形冷却腔63内的液体输出，实现冷却液的持续流动，在管材成型的同时进行管材冷却，提升PE/PPR管材的冷却效率；冷却成型后的管材进入输送检测箱10内，管材承托输送辊11对管材进行承托，有助于管材的顺利输出；

并且，在管材冷却成型时，管材输出检测分析模块进行管材输出分析，在判定管材输出温度不合格时将异常诊断信号经处理器发送至管材加工异常诊断模块，管材加工异常诊断模块进行异常诊断分析，生成管材端不合格信号、入液端不合格信号或导热端不合格信号，在生成管材端不合格信号时使自动推料机构3的推送速度减慢，在生成入液端不合格信号时加快冷却液输送速度或降低所输入冷却液的温度，在生成导热端不合格信号时发出对应预警；在判定管材输出温度合格时将管材加工配合分析信号经处理器发送至加工配合性能分析模块，加工配合性能分析模块进行加工配合性能分析，生成加工配合性能合格信号或加工配合性能不合格信号并发送至处理器，处理器接收到加工配合性能不合格信号进行对应合理调控，实现管材加工过程的有效管控和自动调节，管材成型设备的功能多样性、自动化程度和智能化程度得以显著提升。

上述公式均是去量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最近真实情况的一个公式，公式中的预设参数由本领域的技术人员根据实际情况进行设置。以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种PE/PPR管材快速冷却成型装置，包括原料加热熔融罐（1）和卧式推料箱（2），所述卧式推料箱（2）的底部通过螺栓与安装架（4）固定连接，且原料加热熔融罐（1）固定设置在卧式推料箱（2）的顶部，其特征在于，所述卧式推料箱（2）的一侧安装有自动推料机构（3），所述自动推料机构（3）包括固定设置在卧式推料箱（2）一侧外壁的推送驱动电机（31），所述卧式推料箱（2）内活动设置环形推送块（32），且环形推送块（32）上开设有两组横向螺纹槽（34）；

所述卧式推料箱（2）内通过轴承转动设置两组横向螺柱（33），所述推送驱动电机（31）的输出端与其中一组横向螺柱（33）相连，两组所述横向螺柱（33）通过传动带（35）传动连接，且两组横向螺柱（33）与两组横向螺纹槽（34）螺纹连接；所述卧式推料箱（2）远离自动推料机构（3）的一侧固定设置与其相通的冷却成型机构（6），所述卧式推料箱（2）内水平设置贯穿环形推送块（32）并延伸入冷却成型机构（6）内的管材内模柱（13）；

所述冷却成型机构（6）远离卧式推料箱（2）的一侧固定设置与其相通的输送检测箱（10），所述输送检测箱（10）内靠近输出侧的位置安装有驱热风扇（12），所述输送检测箱（10）内靠近底面的位置安装有管材承托输送辊（11），且管材承托输送辊（11）的数目为多组并沿横向等距设置；所述输送检测箱（10）远离冷却成型机构（6）的一侧外壁上焊接有侧壁安装座（9），且侧壁安装座（9）上安装有管材截断机构（7）和管材防晃机构（8）。

2.根据权利要求1所述的一种PE/PPR管材快速冷却成型装置，其特征在于，所述冷却成型机构（6）的最内层安装有管材外模层（61），所述冷却成型机构（6）内开设有环形冷却腔（63），且环形冷却腔（63）内安装有与管材外模层（61）外周面相连的热量传导层（62）；所述输送检测箱（10）的顶部固定设置制冷储液箱（5），且制冷储液箱（5）上安装有输送泵（14）；所述冷却成型机构（6）上安装有与环形冷却腔（63）相通的进液管（64）和出液管（65），且进液管（64）的入口位置与输送泵（14）的出口端相连；

所述管材防晃机构（8）对所穿出的管材进行锁定，所述管材截断机构（7）将穿出一定长度的管材进行截断，所述侧壁安装座（9）上竖直开设有开口朝下的竖向存放槽（91），所述管材截断机构（7）包括截断圆盘刀片（73）和固定设置在竖向存放槽（91）内的升降电缸（71），所述升降电缸（71）的底端安装有防护罩壳（72），所述截断圆盘刀片（73）的上部位于防护罩壳（72）内，所述防护罩壳（72）的一侧外壁固定设置截断驱动电机（74），所述截断驱动电机（74）的输出端安装有旋转轴（75），且旋转轴（75）与截断圆盘刀片（73）的圆心处固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种PE/PPR管材快速冷却成型装置，其特征在于，所述管材防晃机构（8）包括定位防晃组件（83）和固定设置在侧壁安装座（9）底部的带孔矩形座（81），所输出管材从带孔矩形座（81）中穿过，所述定位防晃组件（83）的数目为多组并在进行截断操作时夹住所输出管材，所述带孔矩形座（81）的外壁固定设置防晃驱动电机（82），且防晃驱动电机（82）用于驱动各组定位防晃组件（83）。

4.根据权利要求3所述的一种PE/PPR管材快速冷却成型装置，其特征在于，所述带孔矩形座（81）内开设有环形驱动室（85），所述定位防晃组件（83）包括矩形柱（833）和转动设置在环形驱动室（85）内的调节螺柱（835），所述矩形柱（833）上对应开设有内螺纹槽（834），且调节螺柱（835）与对应内螺纹槽（834）螺纹连接，所述矩形柱（833）远离对应调节螺柱（835）的一端通过矩形导向口（86）穿出环形驱动室（85）并朝带孔矩形座（81）的圆心处延伸，所述矩形柱（833）穿出环形驱动室（85）的一端固定设置弧形夹持块（831），且弧形夹持块（831）上固定设置弧形防护层（832），所述环形驱动室（85）内通过轴承转动设置多组中转传动轴（836），所述防晃驱动电机（82）的输出端与其中一组中转传动轴（836）相连，各组中转传动轴（836）通过同步带（84）传动连接，且中转传动轴（836）与对应调节螺柱（835）通过锥齿轮组（837）啮合连接。

5.一种如权利要求1-4所述的PE/PPR管材快速冷却成型装置的控制系统，其特征在于，包括控制面板，控制面板固定设置在所述原料加热熔融罐（1）上，控制面板包括处理器、数据存储模块、管材输出检测分析模块、管材加工异常诊断模块和加工配合性能分析模块，处理器与数据存储模块、管材输出检测分析模块、管材加工异常诊断模块以及加工配合性能分析模块均通信连接；管材输出检测分析模块，用于进行管材输出分析并判断管材输出温度是否合格，在判断管材输出温度不合格时通过管材加工异常诊断模块进行异常诊断分析，在判断管材输出温度合格时通过加工配合性能分析模块进行加工配合性能分析；

管材加工异常诊断模块基于异常诊断分析结果生成管材端不合格信号、入液端不合格信号或导热端不合格信号，将管材端不合格信号、入液端不合格信号或导热端不合格信号发送至处理器；处理器接收到管材端不合格信号时使自动推料机构3的推送速度减慢，在接收到入液端不合格信号时加快冷却液输送速度或降低所输入冷却液的温度，在接收到导热端不合格信号时发出对应预警；

加工配合性能分析模块基于加工配合性能分析结果生成加工配合性能合格信号或加工配合性能不合格信号，将加工配合性能合格信号或加工配合性能不合格信号发送至处理器；处理器接收到加工配合性能合格信号时不作出任何反馈操作，在接收到加工配合性能不合格信号时对自动推料机构3的推送速度、冷却液输送速度或所输入冷却液的温度进行对应合理调控。

6.根据权利要求5所述的一种PE/PPR管材快速冷却成型控制系统，其特征在于，管材输出检测分析模块的具体运行过程包括：

获取到检测时点输出侧管材的表面温度数据并标记为管材出温量值，通过数据存储模块调取预设管材出温阈值，将管材出温量值与预设管材出温阈值进行数值比较，若管材出温量值小于预设管材出温阈值，则判定管材输出温度合格，若管材出温量值大于等于预设管材出温阈值，则判定管材输出温度不合格；

在判定管材输出温度不合格时，生成异常诊断信号，将异常诊断信号经处理器发送至管材加工异常诊断模块；在判定管材输出温度合格时，生成管材加工配合分析信号，将管材加工配合分析信号经处理器发送至加工配合性能分析模块。

7.根据权利要求5所述的一种PE/PPR管材快速冷却成型控制系统，其特征在于，管材加工异常诊断模块的具体运行过程包括：

获取到检测时点输入侧管材的表面温度数据并标记为管材入温量值，以及获取到检测时点管材的推送速度并标记为管材推速量值，将管材入温量值与管材推速量值进行数值计算获取到管材检测系数；通过数据存储模块调取预设管材检测阈值，将管材检测系数与预设管材检测阈值进行数值比较，若管材检测系数大于等于预设管材检测阈值，则判断管材端异常并生成管材端不合格信号；

若管材检测系数小于预设管材检测阈值，则获取到检测时点冷却入口的冷却液温度并标记为入液温度数据，以及获取到检测时点冷却液的循环流动速度并标记为液速量值，将入液温度数据和液速量值进行数值计算获取到入液检测系数，通过数据存储模块调取预设入液检测阈值，将入液检测系数与预设入液检测阈值进行数值比较，若入液检测系数大于等于预设入液检测阈值，则判断入液端异常并生成入液端不合格信号；若入液检测系数小于预设入液检测阈值，则判断导热端异常并生成导热端不合格信号。

8.根据权利要求5所述的一种PE/PPR管材快速冷却成型控制系统，其特征在于，加工配合性能分析模块的具体分析过程如下：

获取到检测时点冷却出口的冷却液温度并标记为出液温度数据，将预设管材出温阈值与检测时点的管材出温量值进行差值计算获取到无用失温系数，通过数据存储模块调取预设无用失温阈值和预设出液温度阈值，将无用失温系数和出液温度数据与预设无用失温阈值和预设出液温度阈值分别进行数值比较，若无用失温系数小于等于无用失温阈值且出液温度数据大于等于预设出液温度阈值，则判断加工配合性能好并生成加工配合性能合格信号；

其余情况则将无用失温系数和出液温度数据进行数值计算获取到加工配合系数，通过数据存储模块调取预设加工配合阈值，将加工配合系数与预设加工配合阈值进行数值比较，若加工配合系数大于等于预设加工配合阈值，则判断加工配合性能差并生成加工配合性能不合格信号，若加工配合系数小于预设加工配合阈值，则判断加工配合性能好并生成加工配合性能合格信号。

9.根据权利要求5所述的一种PE/PPR管材快速冷却成型控制系统，其特征在于，控制面板还包括冷却均匀性监测模块，冷却均匀性监测模块用于将冷却成型设备的工作过程进行冷却均匀性分析并生成均匀性合格信号或均匀性不合格信号，将均匀性合格信号或均匀性不合格信号发送至处理器，处理器接收到均匀性不合格信号时发出对应预警。

10.一种如权利要求5所述的PE/PPR管材快速冷却成型系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、管材输出检测分析模块进行管材输出分析，在判定管材输出温度不合格时将异常诊断信号经处理器发送至管材加工异常诊断模块，并进行步骤二；在判定管材输出温度合格时将管材加工配合分析信号经处理器发送至加工配合性能分析模块，并进行步骤三；

步骤二、管材加工异常诊断模块进行异常诊断分析，生成管材端不合格信号、入液端不合格信号或导热端不合格信号，在生成管材端不合格信号时使自动推料机构（3）的推送速度减慢，在生成入液端不合格信号时加快冷却液输送速度或降低所输入冷却液的温度，在生成导热端不合格信号时发出对应预警；

步骤三、加工配合性能分析模块进行加工配合性能分析，生成加工配合性能合格信号或加工配合性能不合格信号并发送至处理器，处理器接收到加工配合性能合格信号时不作出任何反馈操作，在接收到加工配合性能不合格信号进行对应合理调控。

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