CN206634538U - 一种沥青罐结合梯形动态加热的自动控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种沥青罐结合梯形动态加热的自动控制装置，包括触控显示屏，触控显示屏分别与控制系统和控制面板连接，控制系统分别与罐内沥青温度传感器、环境温度传感器、罐内沥青余量传感器、控制面板、沥青电磁阀和导热油电磁阀连接。本实用新型的有益效果是，通过对沥青罐的自动化控制，减少了罐内沥青在高温阶段的存储时间，减少沥青碳化，有利于提高沥青混合料品质，并且降低了工人劳动强度，克服了劳动者的生理限制，提高了劳动效率。

Description

一种沥青罐结合梯形动态加热的自动控制装置

技术领域

本实用新型属于公路建设工程领域，涉及一种沥青罐结合梯形动态加热的自动控制装置。

背景技术

沥青罐搅拌设备是用来对沥青进行存储、保温、加热的装置。虽然目前沥青罐的加热方式已从单一的同时加热至工作温度向“梯形动态”加热方式进行转变，但是，利用这种加热方式的沥青罐在加热及使用过程中，导热油管道阀门、沥青管道阀门均由工作人员手动控制，很难做到精确控制，造成沥青使用温度不稳定，罐内沥青难以使用完全且工人劳动强度较大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种沥青罐结合“梯形动态”加热的自动控制装置，以克服目前沥青使用温度不稳定，罐内沥青难以使用完全且工人劳动强度较大的问题。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来解决的：

一种沥青罐结合梯形动态加热的自动控制装置，包括触控显示屏，触控显示屏分别与控制系统和控制面板连接，控制系统分别与罐内沥青温度传感器、环境温度传感器、罐内沥青余量传感器、控制面板、沥青电磁阀和导热油电磁阀连接。

所述控制系统由信号处理模块、运算模块、计时模块、输出模块和预警模块组成。

所述罐内沥青温度传感器为铂电阻pt100温度传感器，数量有多个，分布在沥青罐表面不同位置。

所述环境温度传感器为DS18B20温度传感器。

所述罐内沥青余量传感器包括配合使用的压力传感器和液位计，压力传感器放置于沥青罐底侧，液位计放置于沥青罐内，为 UHZ-517C系列。

所述沥青电磁阀为SMA系列电动截止阀，设置于每个沥青罐与沥青输出管的连接处。

所述导热油电磁阀为ZA系列电动截止阀，设置于每个沥青罐与导热油进流管的连接处。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

控制系统分别与罐内沥青温度传感器、环境温度传感器、罐内沥青余量传感器、控制面板、沥青电磁阀和导热油电磁阀连接，实现了沥青罐的自动化控制，避免了现有技术中多个沥青罐同时加热到使用温度的问题，缩短了罐内沥青在高温阶段的散热时间，降低能耗，减少了热量损失。其中，沥青电磁阀和导热油电磁阀与控制系统连接后，不再由人工进行操作，降低了工人劳动强度，克服了劳动者的生理限制，提高了劳动效率。

通过控制系统中的五个模块，实现了加热装置的精确控制，减少了罐内沥青在高温阶段的存储时间，减少沥青碳化，有利于提高沥青混合料品质。

附图说明

图1为本实用新型的沥青罐自动化控制系统原理图；

图2为本实用新型的温度传感器与沥青余量传感器工作机理图；

图3为本实用新型的控制系统模块图；

图4为本实用新型的沥青罐自动控制装置的结构示意图。

其中：1为控制系统；2为罐内沥青温度传感器；3为环境温度传感器；4为罐内沥青余量传感器；5为控制面板；6为沥青电磁阀； 7为导热油电磁阀；8为沥青罐；9为导热油进流管；10为导热油出流管；11为导热油锅炉；12为沥青输出管。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：

如图4，本实用新型提供一种沥青罐结合梯形动态加热的自动控制装置，其特征在于，包括触控显示屏，触控显示屏分别与控制系统 1和控制面板5连接，控制系统1分别与罐内沥青温度传感器2、环境温度传感器3、罐内沥青余量传感器4、控制面板5、沥青电磁阀6和导热油电磁阀7连接。

在这里，控制面板5通过触控显示屏输入信息，触控显示屏用于显示每个沥青罐的沥青开始加热时刻、沥青开始使用时刻、沥青实时温度、沥青实时余量、加热时间偏差量、使用时间偏差量、每个导热油阀门的开度以及每个沥青阀门的开闭情况。

优选地，如图3，所述控制系统1由信号处理模块、运算模块、计时模块、输出模块和预警模块组成，用于接收、处理、运算各传感器，控制面板信号，保存运算结果，控制沥青电磁阀、导热油电磁阀动作等。

如图1，本实用新型的系统采用“梯形动态”加热模型与导热油阀开口及罐内沥青余量相结合的控制方案。综合分析罐内沥青质量、初始温度、使用温度，环境状况，罐壁散热面积、传热系数，搅拌设备生产率，混合料沥青含量等数据，根据“梯形动态”加热模型编写沥青罐智能控制系统软件，计算各个沥青罐加热时间节点及使用时间节点并通过实时监测罐内沥青温度、余量，控制相应导热油阀开度调整及沥青阀开闭，确保罐内沥青温度处于使用温度且各罐沥青使用完全的同时搅拌设备生产连续，实现沥青罐自动化控制。

在这里，所述信号处理模块用于接收控制面板5输入的罐内沥青初始温度、罐内沥青使用温度、加热时间富裕系数、沥青密度，沥青罐容积、搅拌设备的混合料生产率W、混合料中沥青含量P以及搅拌设备的初始工作时间信息。还用于接收将温度传感器和余量传感器输入的沥青实际温度信息沥青实时温度和沥青实际余量信息沥青实时余量，将它们放大并转化为数字信号。并将接收到的所有信息传送给运算模块。

所述运算模块根据控制面板5输入的信息，以及温度传感器测量得到的第N罐沥青的实际初始温度，计算出每个沥青罐的沥青开始加热时刻和沥青开始使用时刻。并且，所述运算模块根据沥青实际温度信息沥青实时温度，计算出沥青罐的实际温升速度，并根据沥青实时余量，计算出每个沥青罐的沥青实际开始加热时刻和沥青实际开始使用时刻，从而得出每个沥青罐的加热时间偏差量和使用时间偏差量。

然后，运算模块通过调节导热油阀门的开度对沥青温升速度进行调节，从而消除调节加热时间偏差量，同时，由于实时检测沥青实际温度，确保了罐内沥青温度处于使用温度。同时，通过沥青阀门的开闭控制每个沥青罐的供给与停止，从而调节使用时间偏差量，使实际结果与理论结果趋同。

当第N个沥青罐的沥青实时余量下降到2％时，运算模块控制第N个沥青罐的沥青阀门关闭，并打开下一个沥青罐的沥青阀门。当沥青达到使用温度后，关闭沥青阀门进入保温模式，其特点是沥青罐散热与导热油释放的热量基本持平。

需要说明的是，各罐沥青的停止加热时间由沥青实际温度确定；各罐沥青的停止使用时间由罐内沥青剩余量确定。通过控制沥青阀门的开闭时间点，确保各罐沥青使用完全的同时搅拌设备连续生产。

所述计时模块用于为传感器采集的沥青实际温度信息沥青实时温度和沥青实际余量信息沥青实时余量标记时刻值，为后续计算提供依据。

所述预警模块用于对异常的沥青实际温度信息沥青实时温度进行报警，当一个或数个温度传感器的测量值超出误差范围时，预警模块报警并剔除异常数据。此外，预警模块还用于对超出波动范围的加热时间偏差量和使用时间偏差量进行报警。

当采用沥青罐自动控制装置时，由于此系统可利用反馈控制消除各种干扰影响造成的影响，利用前馈控制改善反馈控制的滞后性，并补偿干扰造成的影响。所以加热时间富裕系数的取值可相对较小。

优选地，所述罐内沥青温度传感器2为铂电阻pt100温度传感器，数量有多个，分布在沥青罐表面不同位置。

优选地，所述环境温度传感器3为DS18B20温度传感器。

优选地，所述罐内沥青余量传感器4包括压力传感器和液位计，压力传感器放置于沥青罐底侧；液位计放置于沥青罐内，为 UHZ-517C系列。

优选地，如图4，所述沥青电磁阀6为SMA系列电动截止阀，设置于每个沥青罐8与沥青输出管12的连接处。

优选地，如图4，所述导热油电磁阀7为ZA系列电动截止阀，设置于每个沥青罐8与导热油进流管9的连接处。

需要说明的是，在现有技术中，导热油锅炉与沥青罐通过导热油管道连接，导热油管道为闭合管道，高温导热油通过导热油进流管流入沥青罐，与罐内沥青进行热交换，导热油温度降低并从导热油出流管流出，低温导热油通过导热油锅炉加热后进入下一循环。

在这里，如图2所示，罐内沥青温度传感器用于实时测量和传输各罐内沥青温度，沥青温度在125℃-175℃因此可以选用铂电阻pt100 温度传感器,温度传感器有多个,分布在沥青罐表面不同位置，将沥青实际温度信息沥青实时温度传输给控制单元；罐内沥青余量传感器用于实时监测和传输罐内沥青余量,将沥青实际余量信息沥青实时余量传输给控制单元，主要由压力传感器和液位计配合使用,沥青罐液位计在沥青罐内,因此要耐高温,耐腐蚀,故选用UHZ-517C系列沥青罐液位计,压力传感器将压力转变为电信号,放置于沥青罐底侧；环境温度传感器用于实时监测和传输环境温度,温度范围在25℃-30℃,故选用精度较高的DS18B20温度传感器；控制面板5用于输入搅拌设备生产率、混合料沥青含量及沥青罐参数等；沥青电磁阀用于控制沥青的供给与停止；导热油电磁阀用于控制导热油阀的开度,由于沥青温度在125℃-175℃，导热油温度在180℃-200℃，故选用SMA、ZA 系列电动截止阀。

由于沥青罐内各部位温度不同，故采用多个温度传感器冗余布置，当各传感器温度测量值在允许误差范围内时，取各传感器温度的均值；当一个或数个传感器温度超出误差范围时，系统报警并剔除异常数据。

需要注意的是，为减少罐壁处低温沥青，导热油管道附近高温沥青及沥青罐底部杂质造成的测量误差，温度传感器应均匀安装在罐壁的中间位置，并离开沥青罐底部一定距离。

综上所述，本发明提供的沥青罐加热方法及自动控制装置，根据“梯形动态”加热模型，通过提前设定好计算各个沥青罐的开始加热时刻及和开始使用时刻，并通过实时监测罐内沥青实际温度、实际余量，控制相应的导热油阀门的开度及沥青阀门的开闭，消除加热时间偏差量和使用时间偏差量，并确保罐内沥青温度处于使用温度，且达到各罐沥青使用完全的同时搅拌设备连续生产，实现沥青罐自动化控制。避免了现有技术中多个沥青罐同时加热到使用温度的问题，缩短了罐内沥青在高温阶段的散热时间，降低了能耗，减少了热量损失。同时，减少了罐内沥青在高温阶段的存储时间，减少沥青碳化，有利于提高沥青混合料品质。并且降低了工人劳动强度。

下面结合实施例对本发明进行具体说明：

本实施例采用玛莲尼4000型间歇式沥青搅拌设备，额定产量为 320t/h，实际产量305t/h，共有6个沥青罐，型号为T-500，容积50m3，加热介质为导热油，温度为180℃～210℃。

如图1-3，启动沥青罐自动控制装置，输入罐内沥青初始温度、罐内沥青使用温度、加热时间富裕系数、沥青密度、搅拌设备的混合料生产率W、混合料中沥青含量P、搅拌设备的初始工作时间及导热油锅炉类型，该锅炉类型包括沥青罐容积信息，同时通过温度传感器和余量传感器获得各沥青罐的沥青实际初始温度及沥青实际余量。

信号处理模块接收输入信息以及沥青实际温度及沥青实际余量，并传送给运算模块。

运算模块根据获得的各参数，依据“梯形动态加热”模型计算出各沥青罐的开始加热时刻及开始使用时刻，并以此为依据初步安排各沥青罐的加热及使用时间节点。

并且，运算模块根据获得的沥青实际温度，计算出沥青罐的实际温升速度，并根据沥青实时余量，计算出各罐沥青的加热时间偏差量及使用时间偏差量，通过调节导热油电磁阀的开度对沥青温升速度进行校正，通过控制沥青电磁阀的开闭确保各罐沥青使用完全的同时搅拌设备连续生产。当沥青罐加热时间偏差量或使用时间偏差量超出允许的波动范围时，认为出现非正常工况，预警模块工作。

Claims (7)

1.一种沥青罐结合梯形动态加热的自动控制装置，其特征在于，包括触控显示屏，触控显示屏分别与控制系统(1)和控制面板(5)连接，控制系统(1)分别与罐内沥青温度传感器(2)、环境温度传感器(3)、罐内沥青余量传感器(4)、控制面板(5)、沥青电磁阀(6)和导热油电磁阀(7)连接。

2.根据权利要求1所述的一种沥青罐结合梯形动态加热的自动控制装置，其特征在于，所述控制系统(1)由信号处理模块、运算模块、计时模块、输出模块和预警模块组成。

3.根据权利要求1所述的一种沥青罐结合梯形动态加热的自动控制装置，其特征在于，所述罐内沥青温度传感器(2)为铂电阻pt100温度传感器，数量有多个，分布在沥青罐表面不同位置。

4.根据权利要求1所述的一种沥青罐结合梯形动态加热的自动控制装置，其特征在于，所述环境温度传感器(3)为DS18B20温度传感器。

5.根据权利要求1所述的一种沥青罐结合梯形动态加热的自动控制装置，其特征在于，所述罐内沥青余量传感器(4)包括配合使用的压力传感器和液位计，压力传感器放置于沥青罐底侧，液位计放置于沥青罐内，为UHZ-517C系列。

6.根据权利要求1所述的一种沥青罐结合梯形动态加热的自动控制装置，其特征在于，所述沥青电磁阀(6)为SMA系列电动截止阀，设置于每个沥青罐(8)与沥青输出管(12)的连接处。

7.根据权利要求1所述的一种沥青罐结合梯形动态加热的自动控制装置，其特征在于，所述导热油电磁阀(7)为ZA系列电动截止阀，设置于每个沥青罐(8)与导热油进流管(9)的连接处。