專利名稱：乳化瀝青油水比自控裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種涉及乳化瀝青生產(chǎn)的自控裝置，用于乳化瀝青生產(chǎn)中油水比的自動控制，屬建材生產(chǎn)設(shè)備。
陽離子乳化瀝青是一種改性路面材料，它是將瀝青在熱熔狀態(tài)下，添加一定比例的陽離子乳化劑；經(jīng)過高速離心、攪拌、剪切的機(jī)械粉碎將瀝青變成幾微米粒徑的極細(xì)顆粒，使其在常溫下成為一種穩(wěn)定的水包油型乳化液。乳化瀝青與常規(guī)的熱瀝青相比，它的最大特點(diǎn)是不受氣候的影響，只要在攝氏5℃以上就可施工。而熱瀝青只能在高溫季節(jié)施工，這樣可大大延長施工期限，同時還具有施工方便、節(jié)約能源、成本相對較低、污染少，改善了勞動條件等優(yōu)點(diǎn)，并且便于集中進(jìn)行商品生產(chǎn)，因此乳化瀝青被列為國家重點(diǎn)推廣的改性材料。
目前國內(nèi)乳化瀝青生產(chǎn)的關(guān)鍵問題，油水比的控制尚未得到很好的解決。究其原因一是瀝青的粘度大，且粘度隨溫度的變化而改變；二是因?yàn)r青產(chǎn)區(qū)域不同，組分差別大，粘度各異，不同的油號粘度也有較大差別，致使對瀝青流量計(jì)量帶來困難。由于瀝青流量受粘度的影響而存在的問題，因此油水比的控制問題長期困擾乳化瀝青的生產(chǎn)。如果乳化瀝青油水比控制不好，產(chǎn)品質(zhì)量難以穩(wěn)定，常導(dǎo)致破乳，油水分離，甚至無法使用。常規(guī)乳化瀝青油水比的控制方法有人工和自動控制兩種，因乳化瀝青的控制是一個不穩(wěn)定因素，問題沒有解決。
本實(shí)用新型的目的就在于提供一種因素函數(shù)型控制方法及其裝置，即以瀝青流量作自變量X，而使水的流量W跟隨瀝青流量X而變化，即W＝f(X)，式中f為油水比，用控制水流量來適應(yīng)油水比的需要。
本實(shí)用新型由機(jī)械和自動控制兩大部分構(gòu)成，它通過腰輪流量計(jì)，計(jì)測瀝青的瞬時流量，并且將計(jì)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，以電流訊號形式輸至自動調(diào)節(jié)器；乳化液則通過渦輪流量計(jì)計(jì)測瞬時流量，進(jìn)行電磁轉(zhuǎn)換，同樣以電流訊號形式輸至自動調(diào)節(jié)器。自動調(diào)節(jié)器將兩者的訊號經(jīng)比較處理，若油水比偏離整定值，自動調(diào)節(jié)器就輸出一個訊號，進(jìn)行伺服放大，驅(qū)動伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動，而伺服電機(jī)與調(diào)節(jié)水閥相連，以調(diào)節(jié)水閥的開度來控制乳化劑液的流量，以適合油水比的需要，以此來實(shí)現(xiàn)乳化瀝青油水比控制的目的。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，詳述本實(shí)用新型的控制原量和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。


圖1為本實(shí)用新型的工藝流程圖圖2為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)的注視圖圖3為本實(shí)用新型的電氣控制方框圖圖1所示其工藝流程分為瀝青和乳化劑液兩條工藝流程線。瀝青經(jīng)加熱脫水后瀝青泵輸送至保溫油罐，再由保溫油罐泵送至腰輪流量計(jì)，腰輪流量計(jì)測的數(shù)據(jù)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，將輸出電流訊號輸入控制系統(tǒng)。乳化劑和熱水兩者送至乳化液混合罐，由水泵將混合罐中的乳化液泵送至保溫水罐，再由水泵將乳化液泵送到渦輪流量計(jì)，乳化液經(jīng)電動調(diào)節(jié)閥，流至混合管，在此與瀝青混合，然后進(jìn)入乳化機(jī)乳化。乳化后的產(chǎn)品送至存儲罐存放以備取用。乳化劑液流過電動調(diào)節(jié)閥時，為非自由狀態(tài)流動，它受控制系統(tǒng)的制約，渦輪流量計(jì)檢測的瞬時流量，轉(zhuǎn)換成電流訊號輸出，經(jīng)過控制系統(tǒng)的處理比較，按照整定的油水比來控制電動閥的開度，使之符合最佳油水比的需要。為使控制完善，在系統(tǒng)中還設(shè)置有準(zhǔn)備、抽樣、原油試驗(yàn)、PH值調(diào)整和溫度微調(diào)等工序。
圖2為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)主視圖，它主要由乳化液保溫罐〔12〕、熱電偶〔11〕、〔14〕、瀝青保溫罐〔15〕、電熱保溫水罐〔13〕、渦輪流量變送器〔8〕、電動調(diào)節(jié)閥〔7〕、乳液泵〔5〕、瀝青泵〔18〕、腰輪流量計(jì)〔20〕、光電轉(zhuǎn)換器〔19〕、乳化機(jī)〔23〕、乳化機(jī)傳動電機(jī)〔3〕、瀝青泵傳動電機(jī)〔22〕、機(jī)架〔25〕、橫梁〔21〕、混合管〔29〕、電熱管〔17〕及〔10〕、瀝青泵柴油清洗管〔28〕等零部件構(gòu)成。乳液泵〔5〕、電動閥〔7〕、瀝青泵〔18〕、腰輪流量計(jì)〔20〕、瀝青泵電機(jī)〔22〕、光電轉(zhuǎn)換器〔19〕均支承在橫梁〔21〕上。乳化機(jī)〔23〕及其傳動電機(jī)〔3〕安裝在機(jī)架〔25〕的底部，乳液保溫罐〔12〕和瀝青保溫罐〔15〕則支承在機(jī)架〔25〕的頂部，乳化液保溫罐〔12〕的下部接乳液管〔9〕、乳液管〔9〕接乳液泵〔5〕的進(jìn)口端。電動閥〔7〕的進(jìn)口端并接乳化管〔9〕和〔4〕及乳液泵〔5〕出口端。加熱脫水后的瀝青被泵送至瀝青保溫罐〔15〕中，由電熱管〔17〕進(jìn)行保溫，保溫的溫度由熱電偶〔14〕測定，呈流體狀態(tài)的瀝青經(jīng)瀝青閥〔16〕和泵〔18〕流至腰輪流量計(jì)進(jìn)行計(jì)量，然后進(jìn)入混合管〔29〕與乳化劑液化混合。混合后流至乳化機(jī)〔23〕中乳化，乳化后的產(chǎn)品經(jīng)管道〔27〕輸至存儲罐存放。
乳化液在保溫罐〔12〕中由電熱管〔10〕進(jìn)行加熱保溫，其溫度由熱電偶〔11〕測定。由乳液泵〔5〕輸至渦輪流量計(jì)〔8〕計(jì)量，計(jì)量后的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成電流訊號輸至控制系統(tǒng)。經(jīng)控制系統(tǒng)處理輸出控制訊號，進(jìn)行放大，驅(qū)動電機(jī)，控制電動閥門〔7〕的開度(即控制流量的大小)。乳化劑液的多少，根據(jù)瀝青牌號的不同而異，并按照W＝f(X)的函數(shù)關(guān)系調(diào)節(jié)。式中X代表瀝青流量，W代表乳化劑液流量，f代表油水比，f值的大小由試驗(yàn)確定，其數(shù)值在1.2～1.8范圍內(nèi)變動，并且事先在控制系統(tǒng)中加以整定。因此在控制過程中只要知道瀝青牌號就可按照整定值進(jìn)行控制。若油水比偏離整定值，控制系統(tǒng)輸出控制訊號改變電動閥的開度，將油水比自動控制在最佳范圍內(nèi)。
為使整個乳化裝置的有效運(yùn)行，本實(shí)用新型還配備有清洗系統(tǒng)。瀝青因遇冷后粘性增加，為防止瀝青堵死閥門、管道及有關(guān)設(shè)備，當(dāng)完成一定批量生產(chǎn)后若需停機(jī)時，必須清洗。柴油箱〔26〕和管道〔28〕就是為此而設(shè)計(jì)的。停機(jī)時先行關(guān)閉瀝青閥〔16〕，同時關(guān)閉管路〔27〕中的〔27A〕閥，使瀝青泵〔18〕從柴油箱〔26〕抽取柴油，將瀝青泵〔18〕、腰輪流量計(jì)〔20〕，乳化機(jī)〔23〕進(jìn)行清洗，清洗后的柴油與瀝青混合物由管道〔27〕中的旁通閥〔27B〕返回柴油箱〔26〕中，此時閥〔27A〕關(guān)閉，而生產(chǎn)時〔27A〕打開。乳化機(jī)〔23〕經(jīng)柴油清洗后，還需用熱水清洗，熱水箱〔13〕中的熱水經(jīng)熱水管〔6〕進(jìn)入乳化機(jī)〔23〕清洗，清洗后的廢水排至專設(shè)的廢水池中處理。為使乳化劑與熱水能混合均勻，本裝置設(shè)有拌攪罐〔30〕，用攪拌機(jī)〔31〕進(jìn)行攪拌，攪拌好的乳化液進(jìn)入乳液箱〔1〕供水泵〔2〕抽吸，乳液箱〔1〕和攪拌罐〔30〕用管道和閥門溝通。
本實(shí)用新型的工作過程如下保溫水罐〔12〕的下端接進(jìn)液管〔9〕，進(jìn)液管〔9〕的一端接乳液泵〔5〕，乳液泵〔5〕的出水端接電動控制閥〔7〕的進(jìn)口，閥〔7〕的出口接混合管〔29〕的入口，混合管〔29〕接乳化機(jī)的進(jìn)口。混合管〔29〕為叉形管，上端分別接電動閥〔7〕和腰輪流量計(jì)〔20〕，下端接乳機(jī)〔23〕的進(jìn)口。乳化劑液就依次通過上述路線；乳化劑液還可通過另一條路線，即供水泵〔2〕直接從乳化箱〔1〕中抽吸，經(jīng)管道〔4〕直接進(jìn)入電動閥〔7〕。瀝青由瀝青保溫罐〔15〕經(jīng)其下部的瀝青閥〔16〕，通過瀝青泵〔18〕，進(jìn)入腰輪流量計(jì)〔20〕，再入混合管〔29〕，最后進(jìn)入乳化機(jī)〔23〕進(jìn)行乳化。在上述過程中瀝青只計(jì)測其流量，并不控制流量，這樣可使控制因素減少，而主要控制乳化劑液的流量，控制方式就是電動閥〔7〕的開度，而開度的控制是通電控系統(tǒng)來完成。使控制迅速而準(zhǔn)確，從而有效地控制油水比，以保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定。
圖3為本實(shí)用新型油水比電氣控制的方框圖。它主要由腰輪流量計(jì)〔20〕、光電轉(zhuǎn)換器〔19〕、渦輪流量變送器〔8〕、流量積算儀〔32A〕、〔32B〕、自動調(diào)節(jié)器〔33〕、電動操作器〔34〕、位置發(fā)送器〔36〕、伺服放大器〔35〕、減速器〔38〕、二相伺服電機(jī)〔37〕、電動調(diào)節(jié)閥〔7〕構(gòu)成。腰輪流量計(jì)〔20〕計(jì)測的瀝青流量，轉(zhuǎn)換成光電脈沖信號輸出，經(jīng)放大、整形、積分等處理，實(shí)現(xiàn)頻率－電流(f－I)轉(zhuǎn)換，輸出0～10毫安直流電信號至自動調(diào)節(jié)器；與此同時乳化劑液通過渦輪流量變送器〔8〕進(jìn)行計(jì)測，計(jì)量的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成電磁信號，同樣經(jīng)過頻率－電流(f－I)轉(zhuǎn)換，變成0～10毫安的直流電信號也輸至自動調(diào)節(jié)器。瀝青與乳化劑液這兩者的電流信號經(jīng)過自動調(diào)節(jié)器的平衡比較處理后，同時根據(jù)電動閥〔7〕所在位置通過位置發(fā)送器〔36〕的信號。若檢測的乳化劑液流量不能滿足W＝f(X)的整定值，調(diào)節(jié)器會輸出給定的控制信號，通過伺服放大器〔35〕產(chǎn)生較大的功率輸出，驅(qū)動兩相伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動，通過減速器〔38〕減速，帶動閥門〔7〕轉(zhuǎn)動，調(diào)節(jié)閥門的開度大小，從而控制乳化劑液的流量，使之適應(yīng)油水比的需要。如果檢測兩者流量符合整定油水比的要求，那么自動調(diào)節(jié)器輸出的電流為零，伺服放大器無輸出，兩相伺服電機(jī)停轉(zhuǎn)，電動閥門穩(wěn)定在原來預(yù)定位置。為了防止斷電后油水比失控，保證乳化瀝青的質(zhì)量穩(wěn)定，本實(shí)用新型配備有自動 ()/() 手動無擾動切換、電動閥〔7〕和瀝青泵〔18〕均有手輪，可立即改用人工操作。
本實(shí)用新型主要技術(shù)參數(shù)如下1、生產(chǎn)能力4500kg／h2、乳化劑用量4‰3、蒸發(fā)殘留物含量55～60％4、蒸發(fā)殘留物性質(zhì)(1)、針入度(平均)5S(200g、25℃)160(2)、延伸度(平均)(25℃)60(cm)(3)、溶解度(平均)(三氯乙烯)≥98(％)5、篩上剩余量≤0.3％最小0.2‰6、顆粒直徑≤5μ最小2μ7、貯存穩(wěn)定度宏觀露天存放15天以上，桶裝20天以上，表層結(jié)皮厚度為1cm左右。
8、其他指標(biāo)均符合部頒標(biāo)準(zhǔn)。
經(jīng)現(xiàn)場試驗(yàn)乳化瀝青性能良好。
權(quán)利要求1.一種涉及乳化瀝青生產(chǎn)的乳化瀝青油水比自控裝置，它由機(jī)械和自動控制兩大部分構(gòu)成，其特征在于機(jī)械部分主要由乳化液保溫罐[12]、瀝青保溫罐[15]、瀝青閥[16]、瀝青泵[18]、腰輪流量計(jì)[20]、光電轉(zhuǎn)換器[19]、瀝青泵傳動電動[22]、橫梁[21]、乳化機(jī)[23]、混合管[29]、機(jī)架[25]、乳液泵[5]、渦輪流量變送器[8]、電動閥[7]、乳化機(jī)傳動電機(jī)[3]、供水泵[2]、乳液箱[1]、攪拌罐[30]、攪拌機(jī)[31]組成。瀝青保溫罐[15]下端接瀝青閥[16]，瀝青泵[18]的進(jìn)口端接瀝青閥[16]，下端接腰輪流量計(jì)[20]，腰輪流量計(jì)[20]的出口端接混合管[29]，混合管[29]的出口端與乳化機(jī)[23]的進(jìn)口相接，混合管[29]，混合管[29]的出口端與乳化機(jī)[23]的進(jìn)口相接，混合管[29]上端的一分歧管接電動閥[7]，電動閥門[7]的進(jìn)口端與乳液泵[5]的出口端以及乳液管和[4]并接，乳液箱[1]和攪拌罐[30]用管道和閥門溝通，乳液泵[5]、電動閥[7]、瀝青泵[18]及其電機(jī)[22]、腰輪流量計(jì)[20]、光電轉(zhuǎn)換器[19]支承在橫梁[21]上，乳化機(jī)[23]及其傳動電機(jī)[3]安裝在機(jī)架[25]的底部，乳液保溫罐[12]和瀝青保溫罐[15]則安置在機(jī)架[25]的頂部，自動控制部分主要由腰輪流量計(jì)[20]、光電轉(zhuǎn)換器[19]、渦輪流量變送器[8]、流量積算儀[32A]、[32B]、自動調(diào)節(jié)器[33]、電動操作器[34]、位置發(fā)送器[36]、伺服放大器[35]、二相伺服電機(jī)[37]、減速器[38]、電動閥[7]構(gòu)成，電動閥門[7]受控于自動調(diào)節(jié)器[33]的信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乳化瀝青油水比自控裝置，其特征在于乳化機(jī)〔23〕的進(jìn)口端接混合管〔29〕，混合管〔29〕為叉形，一分歧管接腰輪流量計(jì)〔20〕，另一分歧管接電動閥〔7〕，乳化機(jī)〔23〕的出口接乳化瀝青出口管〔27〕。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乳化瀝青油水比自控裝置，其特征在于柴油箱〔26〕和管道〔28〕、閥門〔27A〕、〔27B〕共同組成柴油清洗系統(tǒng)，可將瀝青泵〔18〕、腰輪流量計(jì)〔20〕、乳化機(jī)〔23〕、混合管〔29〕中的殘留瀝青清洗干凈。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乳化瀝青油水比自控裝置，其特征在于乳化液保溫罐〔12〕、瀝青保溫罐〔15〕，分別在罐內(nèi)裝設(shè)有電熱管〔10〕和〔17〕保溫，并由熱電偶〔11〕及〔14〕測定加熱溫度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的乳化瀝青油水比自控裝置，其特征在于乳化瀝青油水比的控制為函數(shù)型，腰輪流量計(jì)〔20〕只測定瀝青的瞬時流量X，乳化液流量W則按W＝f(X)的函數(shù)關(guān)系式來控制，f為油水比，f值的范圍為1.2～1.8以乳化液流量適應(yīng)瀝青流量的需要。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述乳化瀝青油水比自控裝置，其特征在于，當(dāng)油水比符合整定值時，自動調(diào)節(jié)器〔33〕輸出電流為零，電動閥〔7〕不動，而當(dāng)油水比偏離整定值時，自動調(diào)節(jié)器〔33〕輸出給定值，伺服放大器〔35〕將信號放大并輸出足夠的功率驅(qū)動二相電動機(jī)〔37〕轉(zhuǎn)動，經(jīng)減速器〔38〕帶動電動閥〔7〕轉(zhuǎn)動，改變閥門的開度，調(diào)節(jié)乳化液流量。
專利摘要一種涉及乳化瀝青生產(chǎn)的油水比自控裝置，它由機(jī)械和自動控制兩大部分構(gòu)成。瀝青由腰輪流量計(jì)[20]計(jì)測其瞬時流量，乳化液由渦輪流量計(jì)測其瞬時流量。該裝置以函數(shù)型控制方式控制乳化液流量，兩者流量均通過f—I(頻率—電流轉(zhuǎn)換)輸出直流電信號，經(jīng)自動調(diào)節(jié)器[33]平衡處理后，輸出給定信號，控制乳化液流量，以此來適應(yīng)瀝青所需的乳化液量，從而使控制因素減少，油水比的控制得到可靠的保證。
文檔編號C10C3/00GK2044978SQ8921207
公開日1989年9月27日 申請日期1989年1月21日 優(yōu)先權(quán)日1989年1月21日
發(fā)明者衛(wèi)際平, 揚(yáng)晉文, 許文建, 夏繼雙, 劉克強(qiáng), 詹新華, 揚(yáng)開榜, 彭玉良 申請人:益陽地區(qū)公路總段中心油場