一种连续式沥青混合料厂拌热再生组合设备及控制方法与流程

本发明涉及沥青混合料生产技术领域，尤其是指一种连续式沥青混合料厂拌热再生组合设备及控制方法。

背景技术：

现有的沥青混合料搅拌设备，按照搅拌工作方式可分为间歇式和连续式，连续式沥青混合料搅拌设备对原材料要求较高，原材料的规格必须均匀。随着工程机械行业的发展，骨料整形机、破碎筛分机械已经相当成熟，合格的原材料很容易获得。由于连续式沥青混合料搅拌设备各部分负载稳定、没有复杂重复的动作，其可靠性、寿命、故障率大大优于间歇式沥青混合料搅拌设备。连续式沥青混合料搅拌设备的产量稳定，给定多少产量的原材料，就会生产出多少产量的成品料，稳定的产量对整个筑路工程提供了稳固的后勤保障，而间歇式沥青混合料搅拌设备的产量取决很多因素，比如原材料与筛网是否匹配、设备的计量周期、设备的搅拌周期、设备的小车运料周期、搅拌缸的容量、生产的配方等等，产量不易掌控，一旦控制不当，还可能造成溢料，导致材料、能源的浪费，增加工人工作量。

连续式沥青混合料厂拌热再生组合设备的系统主要包括骨料给料系统、沥青给料系统、粉料给料系统、固态添加剂给料系统、再生料给料系统、再生剂给料系统等等，其中再生剂可以还原老化沥青，提高再生料中沥青活性，降低再生料中沥青粘度，提高再生料中沥青针入度，降低再生料中沥青软化点，增加再生料中沥青延度，从而提高再生料的添加比例，带来巨大的环保效益和经济效益。

传统的再生剂采用流量计作为流量显示，但是流量计精度低，会受到机械磨损、温度、压差、介质粘度影响，需要不停的标定，可操作性差，不能够作为自动调整计量的依据。

技术实现要素：

本发明提供一种连续式沥青混合料厂拌热再生组合设备及控制方法，其主要目的在于克服现有采用流量计的再生剂添加方法需要不停标定，可操作性差，不能够作为自动调整计量的依据的缺陷。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种连续式沥青混合料厂拌热再生组合设备，包括数个再生罐以及多通阀，数个所述再生罐的出料口分别一一连接所述多通阀的数个进口，所述多通阀的出口通过一调节流量装置连接外部的再生搅拌缸；

所述调节流量装置包括依次相连接的定量泵、三通分流调节阀、喷头组，所述定量泵的进口连接至所述多通阀的出口，所述三通分流调节阀的进口连接至所述定量泵的出口，所述三通分流调节阀的喷液口连接至所述喷头组的进口，所述三通分流调节阀的回流口连接至所述定量泵的进口，所述喷头组的出口连接至所述再生搅拌缸；

所述再生罐上设有调节温度装置、搅拌器以及调节剂量装置，所述调节剂量装置包括再生剂补充泵以及称重传感器；

所述调节温度装置用于调节再生罐内的再生剂的温度，所述搅拌器用于搅拌该再生罐内的再生剂，所述再生剂补充泵用于往所述再生罐内添加再生剂，所述称重传感器用于测量所述再生罐的重量，进而记录再生剂流量。

优选的，所述调节温度装置包括数个用于对所述再生罐内的再生剂进行加热的加热组、用于检测该再生罐内的再生剂温度的热电偶。

优选的，所述再生罐上还设有重量校正装置，所述重量校正装置包括验秤砝码以及验秤气缸，所述验秤气缸能够驱动所述验秤砝码至压设于再生罐上。

优选的，所述调节流量装置还包括同步电机、编码器、变频器，所述同步电机用于控制所述定量泵动作，所述编码器用于实时检测所述同步电机的转速，所述变频器用于变频控制所述同步电机驱动该定量泵。

优选的，所述调节流量装置还包括压力表、喷洒流量计、回流流量计，所述压力表装设于所述定量泵与三通分流调节阀之间，所述喷洒流量计装设于所述三通分流调节阀的喷液口与喷头组之间，所述回流流量计装设于所述三通分流调节阀的回流口与定量泵的进口之间。

一种连续式沥青混合料厂拌热再生组合设备的控制方法，包括以下步骤：

1)启动设备，分别往数个再生罐内添加再生剂至直至安装在该再生罐上的称重传感器感应到重量达到预设的最大值；

2)启动再生罐上的调节温度装置，以使各个再生罐内的再生剂的温度提升并维持在所述再生剂活性最好的温度值；

3)驱动该数个再生罐中的第一再生罐内的再生剂流经多通阀，并经过调节流量装置的控制流到再生搅拌缸内进行搅拌；

4)步骤3进行的过程中，当该第一再生罐内的再生剂重量降低至预设的最小值，且该数个再生罐中的第二再生罐内的再生剂重量达到最大、温度达到所述再生剂活性最好的温度值时，第一再生罐上的调节温度装置关闭，同时所述多通阀切换，以使该第二再生罐内的再生剂能够流经该多通阀，并经过所述调节流量装置的控制流到再生搅拌缸内进行搅拌；

5)步骤4中，所述多通阀切换之后，控制所述第一再生罐上的调节剂量装置、调节温度装置依次再次启动，以使该调节剂量装置往第一再生罐内添加再生剂至达到预设的最大值，及使该调节温度装置再次加热再生剂至温度为所述再生剂活性最好的温度值，进而使得当第二再生罐内的再生剂重量降低至最小时，多通阀能够再次切换至使该第一再生罐中的再生剂能够再次流向搅拌缸；

6)再生剂的添加量到达预设值后，停止各个所述再生罐向所述多通阀传输再生剂。

优选的，步骤1之前还包括验称工作：称量所述再生罐的初始重量，启动再生罐上的重量校正装置，使重量校正装置中的验秤砝码压设到再生罐上，再记录此时再生罐的当前重量；将所述再生罐的当前重量与初始重量进行比较得出二者的差值，如果该差值与验秤砝码的重量值相比超过允许误差，则校正所述称重传感器，直至该差值在允许误差范围之内。

优选的，控制所述再生罐内再生剂的温度提升并维持在该再生剂活性最好的温度值的方法为：当所述再生剂的温度处在第一温度区间内，启动所述调节温度装置中的全部加热组，当所述再生剂的温度提升至第二温度区间内，减少加热组的启动数量，当所述再生剂的温度提升至第三温度区间内，只启动一个加热组，当所述再生剂的温度提升至第四温度区间内，关闭全部加热组，从而使得所述再生剂的温度维持在第三温度区间，所述第三温度区间为所述再生剂活性最好的温度值。

优选的，所述调节流量装置的控制方法为：当所需的再生剂流量为第一区间值时，控制所述三通分流调节阀的喷液口开度为100％，同时关闭该三通分流调节阀的回流口，之后调整定量泵的转速，使得再生剂的实际流量和理论流量达到/接近相同；当所需的再生剂流量为第二区间值时，设定用于驱动定量泵的同步电机的频率为8hz，打开三通分流调节阀的回流口，调整所述三通分流调节阀的喷液口的开度，使得再生剂的实际流量和理论流量达到/接近相同；所述第一区间大于第二区间。

和现有技术相比，本发明产生的有益效果在于:

1、本发明通过设计数个再生罐及气动三通阀进行切换，使得当一个再生罐内的再生剂使用完后，能够采用另一个再生罐中的再生剂继续进行生产，效率高，而且解决了计量时一边投料一边送料时的流量计算盲区问题。

2、本发明控制方法中，再生剂经过再生罐，给定调节流量装置，再喷洒至再生搅拌机，在再生搅拌机与再生料充分混合，还原了大部分老化沥青，再经一级搅拌机、二级搅拌机与原生料充分混合，最终生产出高质量的沥青混合料。

附图说明

图1为本发明中所述再生罐的结构示意图。

图2为本发明中所述调节流量装置的结构示意图。

图3为本发明的结构示意图。

图4为本发明中定量泵自动调节的基本原理图。

图5为本发明中三通分流调节阀开度与流量关系示意图。

图6为本发明中三通分流调节阀开度自动调节的基本原理图。

图7为本发明的控制示意图。

具体实施方式

下面参照附图说明本发明的具体实施方式。

参照图1、图2、图3、图7。一种连续式沥青混合料厂拌热再生组合设备，包括数个再生罐1以及多通阀2，数个再生罐1的出料口11分别一一连接多通阀2的数个进口21，多通阀2的出口22通过一调节流量装置3连接外部的再生搅拌缸4；本实施例中，设计再生罐1的个数为两个，分别为第一再生罐101和第二再生罐102，多通阀2为气动三通阀；

调节流量装置3包括依次相连接的定量泵31、三通分流调节阀32、喷头组33，定量泵31的进口311连接至多通阀2的出口22，三通分流调节阀32的进口321连接至定量泵31的出口312，三通分流调节阀32的喷液口322连接至喷头组33的进口331，三通分流调节阀32的回流口323连接至定量泵31的进口311，喷头组33的出口332连接至再生搅拌缸4；

再生罐1上设有调节温度装置5、搅拌器6以及调节剂量装置7，调节剂量装置7包括再生剂补充泵71以及称重传感器72；设计搅拌器6的目的在于使再生剂搅拌均匀，加热时加速温度扩散；称重传感器72可以实时显示对应再生罐内再生剂重量的增减数值；

调节温度装置5用于调节再生罐1内的再生剂的温度，搅拌器6用于搅拌该再生罐1内的再生剂，再生剂补充泵71用于往再生罐内添加再生剂，称重传感器72用于测量再生罐1的重量，进而记录再生剂流量。

传统的，由于再生剂为液态，其活性和粘度受温度影响较大，因此再生剂对温控系统要求比较高，当再生罐内的再生剂使用完后，新补充的再生剂由于温度原因不能直接投入使用。本发明通过设计数个再生罐及气动三通阀进行切换，使得当一个再生罐内的再生剂使用完后，能够采用另一个再生罐中的再生剂继续进行生产，效率高，而且解决了计量时一边投料一边送料时的流量计算盲区问题。

具体而言，参照图1、图2、图3、图7。

调节温度装置5包括数个用于对再生罐1内的再生剂进行加热的加热组51、用于检测该再生罐1内的再生剂温度的热电偶52。

再生罐1上还设有重量校正装置8，重量校正装置8包括验秤砝码81以及验秤气缸82，验秤气缸82能够驱动验秤砝码81至压设于再生罐1上。

调节流量装置3还包括同步电机34、编码器35、变频器36，同步电机34用于控制定量泵31动作，编码器35用于实时检测同步电机34的转速，变频器36用于变频控制同步电机34驱动该定量泵31。

调节流量装置3还包括压力表37、喷洒流量计38、回流流量计39，压力表37装设于定量泵31与三通分流调节阀32之间，喷洒流量计38装设于三通分流调节阀32的喷液口322与喷头组33之间，回流流量计39装设于三通分流调节阀32的回流口323与定量泵31的进口311之间。

再生罐1的出料口11通过手动球阀12与耐腐蚀软管13连接，耐腐蚀软管13再连接多通阀2的进口21，停止传输再生剂后，关闭手动球阀12，再将耐腐蚀软管13接到压缩空气的气路中，通过压缩空气吹扫清空耐腐蚀软管13中的再生剂，防止再生剂粘结耐腐蚀软管。

上述压力表作为定量泵的压力保护，当压力表显示压力超过设定压力时，停止同步电机工作，并超压报警提示。喷洒流量计、回流流量计用于再生剂流量的实时监控，当同步电机同一频率且三通分流调节阀开度不变的情况下，如果有流量计显示流量发生重大变化，或者同步电机频率、三通分流调节阀开度变化时，流量计显示流量变化异常，应根据实际流量变化规律及时检测各个管道、喷头组是否堵塞、定量泵是否损坏等。这些起到了实时监控再生剂系统的作用。

参照图1、图2、图3、图7。一种连续式沥青混合料厂拌热再生组合设备的控制方法，包括以下步骤：

1)启动设备，分别往数个再生罐1内添加再生剂至直至安装在该再生罐1上的称重传感器72感应到重量达到预设的最大值；

2)启动再生罐2上的调节温度装置5，以使各个再生罐1内的再生剂的温度提升并维持在再生剂活性最好的温度值；

3)驱动该数个再生罐1中的第一再生罐101内的再生剂流经多通阀2，并经过调节流量装置3的控制流到再生搅拌缸4内进行搅拌；

4)步骤3进行的过程中，当该第一再生罐101内的再生剂重量降低至预设的最小值，且该数个再生罐中的第二再生罐102内的再生剂重量达到最大、温度达到再生剂活性最好的温度值时，第一再生罐上的调节温度装置关闭，同时多通阀2切换，以使该第二再生罐内的再生剂能够流经该多通阀2，并经过调节流量装置3的控制流到再生搅拌缸4内进行搅拌；本步骤中，多通阀2切换的同时关闭第一再生罐101的调节温度装置的目的在于：避免再生剂在量低时的过渡加热；

5)步骤4中，多通阀2切换之后，控制第一再生罐101上的调节剂量装置7、调节温度装置5依次再次启动，以使该调节剂量装置7往第一再生罐101内添加再生剂至达到预设的最大值，及使该调节温度装置5再次加热再生剂至温度为再生剂活性最好的温度值，进而使得当第二再生罐102内的再生剂重量降低至最小时，多通阀2能够再次切换至使该第一再生罐101中的再生剂能够再次流向搅拌缸4；

6)再生剂的添加量到达预设值后，停止各个再生罐1向多通阀2传输再生剂。

该控制方法中，再生剂经过再生罐1，给定调节流量装置3，再喷洒至再生搅拌机4，在再生搅拌机4与再生料充分混合，还原了大部分老化沥青，再经一级搅拌机41、二级搅拌机42与原生料充分混合，最终生产出高质量的沥青混合料。整体控制通过上位机和plc实现。

上述步骤中，

参照图1、图2、图3、图7。步骤1之前还包括验称工作：称量再生罐1的初始重量，启动再生罐1上的重量校正装置8，使重量校正装置8中的验秤砝码81压设到再生罐1上，再记录此时再生罐1的当前重量；将再生罐的当前重量与初始重量进行比较得出二者的差值，如果该差值与验秤砝码的重量值相比超过允许误差，则校正称重传感器72，直至该差值在允许误差范围之内。

具体到本实施例中，假设验秤砝码重量为akg，生产前通过称重传感器测得再生罐的当前重量bkg，之后验秤气缸动作，将验秤砝码放置到再生罐上，记录此时该称重传感器的重量ckg，计算akg与c-bkg之间的差值，如果差值与0接近或等于0，证明再生罐的称重传感器是准的。

参照图1、图2、图3、图7。控制再生罐1内再生剂的温度提升并维持在该再生剂活性最好的温度值的方法为：当再生剂的温度处在第一温度区间内，启动调节温度装置5中的全部加热组51，当再生剂的温度提升至第二温度区间内，减少加热组51的启动数量，当再生剂的温度提升至第三温度区间内，只启动一个加热组，当再生剂的温度提升至第四温度区间内，关闭全部加热组，从而使得再生剂的温度维持在第三温度区间，第三温度区间为再生剂活性最好的温度值。

具体到本实施例中，上述再生剂活性最好的温度值为45℃，加热组51的个数为四个。当再生罐1内的再生剂低于15℃时，四个电热组51同时加热，当再生剂被加热至15～35℃时，三个电热组51同时加热，当再生剂被加热至36～43℃时，两个电热组51同时加热，当再生剂被加热至44～45℃时，一个电热组51加热保温，当再生剂温度超过45℃时，所有加热组51均关闭。此方法可以迅速将再生剂温度提高至指定温度，并维持再生剂温度。

参照图1、图2、图3、图7。调节流量装置的控制方法为：当所需的再生剂流量为第一区间值时，控制三通分流调节阀32的喷液口322开度为100％，同时关闭该三通分流调节阀的回流口323，之后调整定量泵31的转速，使得再生剂的实际流量和理论流量达到/接近相同；当所需的再生剂流量为第二区间值时，设定用于驱动定量泵31的同步电机34的频率为8hz，打开三通分流调节阀的回流口，调整三通分流调节阀的喷液口322的开度，使得再生剂的实际流量和理论流量达到/接近相同；第一区间大于第二区间。

本发明采用定量泵31来调节流量的理由在于：定量泵给定流量精度比螺杆泵、齿轮泵精度高，而且定量泵不会随着进出口液体压力差的变化而导致流量偏差，同时定量泵可以采用同步电机进行变频控制，并用编码器实时检测电机转速，消除了异步电机由于负载变化导致的转差率变化，保证再生剂给定的准确性和稳定性。

该调节流量装置的控制方法具体来说，

由于同步电机的频率范围一般为5-50hz，为了保护电机，延长其使用寿命，设定其最低运行频率为8hz。

一、当添加剂所需流量较大(上述第一区间)时，通过变频器控制同步电机驱动定量泵给定，此时变频器频率控制在8hz-50hz，再生剂经定量泵，再经三通分流调节阀全部喷洒至再生搅拌机，三通分流调节阀的回流口关闭。由于传统的流量计本身精度低，会受到机械磨损、温度、压差、介质粘度等影响，此时采用再生罐的称重传感器的减少重量来计算再生剂的实际流量，根据再生剂实际流量和理论流量调节变频器的频率，进而调节定量泵的转速。由于定量泵与转速关系恒定，一般自动调节一次即可。

参照图4。可知，自动生产时先采用定量泵铭牌上流量参数和测得的再生剂密度，可计算出定量泵理论流量转速关系，然后按照此关系给定的直线进行计算。假如设备总产量为400t/h，再生料添加比例为50％，即为200t/h，经计算再生剂添加为再生料的0.25％，即为0.5t/h。图4中，a点的横坐标即为首次给定添加剂时同步电机的转速约为45％，当编码器检测速度稳定后，通过再生罐的称重传感器计算出实时流量，显示流量稳定后，其实际显示的流量为b点的纵坐标，以b点和原点做一条直线，c点的横坐标即为所需要的调节后的定量泵的转速，该直线就是定量泵实际流量转速关系。

二、当再生剂所需流量较小(上述第二区间)时，采用固定频率分流控制方法，即同步电机固定8hz频率(即16％的转速)，通过再生罐的称重传感器减少的重量换算出的实际流量和理论流量来自动调节三通分流调节阀，其中三通分流调节阀采用模拟量控制，信号为0-10v或是4-20ma，试验做出三通分流调节阀的开度为0％、20％、40％、60％、80％、100％时的理论流量，做成一条折线，即如图5所示。由于三通分流调节阀本身结构和再生剂压强原因，同步电机恒定转速条件下，再生剂的流量与三通分流调节阀属于正相关关系，既三通分流调节阀朝向喷洒方向的开度越大，其朝向喷洒口的再生剂流量越大。

参照图6。可知，假如设备总产量为300t/h，再生回收料添加比例为20％为60t/h，经计算再生剂添加为再生料的0.25％，即为0.15t/h。根据试验出的折线，确定三通分流调节阀的初始开度，a点的横坐标即为首次给定三通分流调节阀的开度，当编码器检测速度稳定后，通过再生罐的称重传感器计算出实时流量，显示流量稳定后，其实际显示的流量为b点的纵坐标，以b点和原点做一条直线，c点的横坐标为三通分流阀调节后的开度，此时c点的纵坐标与d点的纵坐标非常接近，满足流量误差要求，即调节完成。

此调节方法解决了变频器电机超低频给定问题，扩大了再生料添加的比例范围。

上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。