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发表于 2013-9-10 09:38:49
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双盘冷却喷水降温控制系统简介
; A/ Y1 M. ` b* y% p( T# M5 K青岛天恒机械有限公司 技术部
. Y! l/ Y) J1 f Z5 p双盘搅拌冷却机，能在短时间内在刮板的强烈搅拌下，通过加水、鼓风、抽风，促使水分蒸发以达到降温的目的，同时对旧砂有一定的再生、混匀作用，使其成为对粘土砂系统旧砂进行冷却的最佳装置之一。
$ S6 f" X1 _ J! r5 `( B" q 长期以来，国内铸造厂使用的双盘冷却大都缺少一套可靠适用的加水装置，所以降温效果不理想，影响了双盘冷却的推广使用。国内一些重点机械、汽车厂家的铸造车间，如一汽、二汽、洛拖、北京吉普、天津内燃机厂等，已经引进了先进的造型生产线，但是，因生产率的提高不可避免热砂问题，因此迫切需要开发一套实用、可靠的冷却水分控制系统。计算机应用技术和机电一体化技术的飞速发展。
, x$ N" l+ n* d/ h, m 在此背景之下，我们于一九九四年底与清华大学机械工程系签订合同，联合开发双盘喷水降温控制系统。在技术上,我们经多年的探索,积累了一定的经验,加上清华的科技、人才优势及试验室条件,我们有信心开发出具有一定的技术含量及的高可靠性产品。
+ P* l) f( T, d4 T3 [0 v% {" z 研制工作如期进行，一九九五年底第一代试验样机在清华大学铸造厂进行试验，初步确定了系统的控制思路及各项技术参数，验证了自行开发的水分检测装置的精度及可靠性，为产品的样机设计打下坚实的基础。但因清华大学铸造厂缺乏温度较高的旧砂，以致无法进行降温控制效果的试验。& ^% Z+ `2 p9 s; u2 ^
在总结第一代样机的基础上，我们重新设计了第二代样机在洛阳拖拉机厂进行生产现场热砂降温可靠性验证，获取了大量的数据及第一手资料，为产品样机的设计推出作了充分的技术准备。第三代样机设计中我们根据以前积累的大量的经验及数据，在充分吸收国内外控制领域最新成果的基础上，修改了以前所有的设计缺陷，采用了先进的计算机技术、自动控制技术和高精度的传感器检测手段，使得系统具有操作方便、可靠性高、稳定性好、和易维护的特点。系统是通过检测旧砂的温度、水分，以及双盘电机电流来控制喷水量，使经过冷却后的旧砂温度低、水分稳定均匀。该系统自成体系，对原有设备及其控制部分没有特殊要求，且安装简单，可以同时控制一台或多台双盘冷却机。/ ^: c# a) a, }
第三代样机产品被东风汽车公司铸造一厂定购，并于1997年进行了鉴定，与会的专家给予了高度评价：系统的水分检测与控制软件属国内首场，填补国内空白，达到九十年代国际先进水平。) W6 [) s" N' L/ G7 Y& Y
因受东南亚经济危机的影响，我国的铸造厂家大都开工率不足，二汽铸一厂也不例外受到影响，生产量不足，使以前的热砂问题不再出现，故此系统被弃置不用，长期停用及缺乏必要的维护，和我们在售后服务上的不足，造成现在的设备状况。随着经济回暖，热砂问题重又提到铸造厂家的议事日程来，我们决定组织力量对二汽的设备进行检修，恢复和完善该系统，发现的问题在产品的设计时避免。4 j7 m& P" v4 p2 V9 \0 U. C
清华大学师生们严谨的科学态度毋庸质疑，技术成果不成熟他们是不会鉴定的，系统控制及设计不合理与不成功的话也不能够经受几个月高温酷暑的运行考验，我们没有把握解决可靠性等问题的话，也不敢把一个不成熟的产品推给用户。在新的产品设计中，我们有清华的技术支持，我们有多年来积累的技术数据，还有C1812成功的研制、使用经验和莱动师傅们的帮助与支持。相信一个全新的高技术产品，在莱动一定会用好。
' _1 l# K8 A1 r4 L/ W一、 国外喷水降温控制系统的发展现状及国内外价格对比* i; I$ B/ q% \$ }" |5 q+ M% o4 M9 `
国际上用来对旧砂进行降温冷却的设备主要有双盘冷却器、沸腾振动冷却床和真空混砂机三种，为达到良好的降温效果，这几种设备都配有喷水自动降温控制系统，提供这种控制系统的代表厂家是德国的ME公司，它为美国辛普森 公司生产的双盘冷却器配套销售多年。这套控制系统的售价为8－10万美元，而我们和清华大学合作开发的这套控制系统售价只有12.8万人民币，只是国外系统价格的1/5~1/6。
8 B( m1 ~* L2 H2 ?7 x; ]二、双盘增湿冷却控制系统简介/ V& `+ u# t* Q, l
该控制系统采用高可靠性的工业控制计算机进行实时控制，传感器所采集的入口旧砂温度、双盘抽风口温度、双盘出口砂温、主电机电流及双盘内砂子的水分等模拟量信号直接输入工控机的模拟量采集卡，同时加砂设备运转信号及加砂设备物料检测角度传感器发出的开关量信号输入工控机开关量采集卡，由CPU获取经运算而得到加水计算依据，CPU运算结果直接传给工控机的开关量输出卡控制粗、中、细加水电磁阀的开启组合，而得到不同的加水量。双盘的卸砂门由电液推杆控制开口大小，工控机根据预设的出口砂温与实测的出口砂温进行对比，而调整卸砂门的开口大小控制热砂在双盘内的停留时间，进而控制出口砂温使其达到要求。
2 W% M( S' |' ~" d( Q0 w5 e1、水分的检测9 B4 o4 M+ F) D, M9 K
水分的检测对该系统至关重要，测湿装置必须能够的长期稳定运行。该系统采用的电阻水分检测法具有结构简单、运行可靠、易于安装和维护等优点。对干砂等矿物质的导电性在一定范围内水分与电阻的对数成线性关系，当水分增加时电阻减小，此即电阻法测湿原理。该系统测湿的突出优点是采用两个安装在不同搅拌装置不锈钢测湿头，进行电阻测量，具有精度高和反映速度快的优点，可对双盘内的各点进行实时检测监控。装置所采用的滑环导出装置，经使用验证，能够长期适应双盘内的恶劣环景。
4 s2 x+ a4 H" [2 [8 x6 ^, N2、 温度的检测
% o. l. S3 E: ?7 R, P0 j 该系统采用热电阻式的传感器，，其阻值随所测对象温度的变化而变化，精度高，结构简单，安装容易，比较适合温度不高的工业现场。温度传感器输出的毫伏级信号经温度变送器输出给工控机的模拟量采集卡，经由计算机运算得到各处的温度值。
, e% N. k: {3 U3 j6 x温度传感器的测量位置有三处：（1）双盘冷却器加料口检测入口砂温；（2）卸砂门附近检测砂温，能够反馈旧砂降温情况；（3）双盘冷却器顶部抽风口气温，反映双盘内气温变化情况，由此气温可大致判断双盘内砂温变化情况。
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3、 信号及电机电流信号
! }3 f% A7 g& C6 V3 m" _7 D 该系统在加料设备上加装角度传感器，同时检测双盘冷却器的主电机电流，前者输入工控机开关量采集卡，后者输入工控机模拟量采集卡，用以判断双盘内的物料存留情况，避免无料或料少时水的过分加入。
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4、 加水水机构
0 `# T8 [9 J0 c/ m" y 加水机构采用电磁水阀作为执行元件，加入调压阀稳定水压，系统共设大、中、小三路加水阀，变化电磁阀的开启组合，可以得出7种不同的加水流量，必要时采用脉动加水法，可使加水达到无级调速。根据现场情况，加水喷头可设在进砂皮带上，或设在双盘的进砂口处，调整喷头的喷洒角度，使水喷向由下落的砂子组成的砂帘，将水尽可能预先均匀得喷洒在热砂上，增加水与热砂的有效热交换时间。
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& R, g9 f1 x( P- q* A: `5、 卸砂门的控制
- g, \4 E( ~; c' O" v6 e 卸砂门采用电液推杆，由位移传感器检测砂门的开度，当位移传感器检测的开度小于控制系统的给定值时，电液推杆工作将门开大，当位移传感器检测的开度大于控制系统的给定值时，电液推杆工作将门关小。控制系统给出的卸砂门开度是不断变化的，控制输出的结果是卸砂门不断浮动，以达到精确控制的目的。位移传感器采用电感式，其测量杆与检测部分隔离，能够适应现场的恶劣环境。
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6 J- _! U' v7 N0 W三、 结论
+ ~% K- q9 P* i 从系统简介中不难看出，设计中比较多的考虑了双盘冷却加水控制中的诸多不确定因素并加以避免，实际的软硬件设计考虑地非常周全，远非以上文字所能表达的。由于二汽运行的系统元器件的采购及生产已近四年，当今控制技术飞速发展，更高新的技术与更可靠的元器件远非四年前制作的系统所能比拟的。我们已着手进行产品的设计，设计方案已具雏形，在新产品设计中我们更多的采用了当今的先进控制与检测技术，更多的采用了现代的先进控制器件，更多地考虑了关于现场的恶劣环境及如何提高使用可靠性问题。相信一个在技术上与国外产品相比毫不逊色，却价格低廉的高可靠性的产品，一定能得到用户的青睐！[url=双盘冷却喷水降温控制系统简介 http://bbs.foundryun.com/forum.p ... 26&fromuid=7679 ]转子式混砂机的混砂工艺[/url]中国*西菱控股集团公司铸造研究室 王德良 |
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楼主: fbai
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