一种聚氨酯保温管的喷涂参数确定方法及系统与流程

1.本发明涉及保温管技术领域，尤其涉及一种聚氨酯保温管的喷涂参数确定方法及系统。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
3.聚氨酯保温管通过在钢管的外壁进行聚氨酯保温层的喷涂获得，聚氨酯保温层喷涂的厚度和均匀程度，直接关系到保温管的保温效果。
4.目前保温管的喷涂参数一般是通过现场试验确定或经模型计算获得，由于保温管管径不同、喷涂厚度不同，所需的喷涂参数也不同，每次都需现场试验确定时，试验产生的资源浪费严重，增加生产成本，降低工作效率；通过模型确定喷涂参数，来提高工作效率、降低成本，但是，目前确定喷涂参数时采用的模型，仅是考虑了钢管的尺寸、保温层厚度及设备的喷涂性能，并没有与实际生产经验相结合，导致确定的喷涂参数与实际生产相差较大，无法有效支撑正常生产。


技术实现要素：

5.本发明为了解决上述问题，提出了一种聚氨酯保温管的喷涂参数确定方法及系统，在确定喷涂参数时，既考虑了钢管的尺寸、保温层厚度和设备的喷涂性能，也考虑了聚氨酯原材料的发泡性能和实际的生产经验，使最终获得的喷涂参数更能适应实际生产。
6.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.第一方面，提出了一种聚氨酯保温管的喷涂参数确定方法，包括：
8.获取聚氨酯原材料的自由泡密度、乳白时间、凝胶时间、失粘时间、钢管外径、钢管长度、喷枪角度、喷枪与钢管距离、喷枪头至管体的喷涂时间、需求的保温层厚度、每层增加的密度和喷涂流量；
9.根据乳白时间、凝胶时间、失粘时间确定喷涂时间和自转速度的范围；
10.根据自由泡密度、钢管外径和保温层厚度，确定喷涂层数；
11.根据喷涂层数、自由泡密度和每层增加的密度，确定聚氨酯保温层密度；
12.根据喷枪角度、喷枪与钢管距离和喷涂层数，确定钢管前进速度和自转速度的比值；
13.根据喷涂流量、钢管外径、保温层厚度、保温层密度和钢管长度，确定钢管前进速度的范围；
14.根据钢管前进速度的范围、自转速度的范围、钢管前进速度和自转速度的比值，确定钢管前进速度和自转速度。
15.第二方面，提出了一种聚氨酯保温管的喷涂参数确定系统，包括：
16.数据获取模块，用于获取聚氨酯原材料的自由泡密度、乳白时间、凝胶时间、失粘
时间、钢管外径、钢管长度、喷枪角度、喷枪与钢管距离、喷枪头至管体的喷涂时间、需求的保温层厚度、每层增加的密度和喷涂流量；
17.自转速度的范围确定模块，用于根据乳白时间、凝胶时间、失粘时间和喷涂时间，确定自转速度的范围；
18.喷涂层数确定模块，用于根据自由泡密度、钢管外径和保温层厚度，确定喷涂层数；
19.聚氨酯保温层密度确定模块，用于根据喷涂层数、自由泡密度和每层增加的密度，确定聚氨酯保温层密度；
20.钢管前进速度和自转速度的比值确定模块，用于根据喷枪角度、喷枪与钢管距离和喷涂层数，确定钢管前进速度和自转速度的比值；
21.钢管前进速度的范围确定模块，用于根据喷涂流量、钢管外径、保温层厚度、保温层密度和钢管长度，确定钢管前进速度的范围；
22.钢管前进速度和自转速度确定模块，用于根据钢管前进速度的范围、自转速度的范围、钢管前进速度和自转速度的比值，确定钢管前进速度和自转速度。
23.第三方面，提出了一种电子设备，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成一种聚氨酯保温管的喷涂参数确定方法所述的步骤。
24.第四方面，提出了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成一种聚氨酯保温管的喷涂参数确定方法所述的步骤。
25.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
26.1、本发明在确定喷涂参数时，既考虑了钢管的尺寸、保温层厚度和设备的喷涂性能，也考虑了聚氨酯原材料的发泡性能和实际的生产经验，使最终获得的喷涂参数更能适应实际生产，打破传统的理论计算模式，可以直接用于指导实际生产，避免了不断喷涂调试造成的原材料浪费及返工的难点。
27.本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
28.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。
29.图1为实施例1公开方法的流程图；
30.图2为一个喷涂幅宽示意图；
31.图3为实施例1公开的计算模板示意图。
具体实施方式
32.下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
33.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
34.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
35.实施例1
36.喷涂缠绕法保温管成型技术，在国内存在两种生产工艺，分别为间歇式与连续式。这两种工艺虽然在传送方式上不同，但是工艺原理都是以喷涂机喷涂聚氨酯为基础，为了实现对喷涂参数的准确计算，在该实施例中，公开了一种聚氨酯保温管的喷涂参数确定方法，如图1所示，包括：
37.获取聚氨酯原材料的自由泡密度ρ1、乳白时间s1、凝胶时间s3、失粘时间s4、钢管外径d0、钢管长度l、喷枪角度α、喷枪与钢管距离d、喷枪头至管体的喷涂时间s2、需求的保温层厚度d2、每层增加的密度ρ3和喷涂流量q；
38.根据乳白时间s1、凝胶时间s3、失粘时间s4、和喷涂时间s2，确定自转速度r的范围；
39.根据自由泡密度ρ1、钢管外径d0和保温层厚度d2，确定喷涂层数n；
40.根据喷涂层数n、自由泡密度ρ1和每层增加的密度ρ3，确定聚氨酯保温层密度ρ2；
41.根据喷枪角度α、喷枪与钢管距离d和喷涂层数n，确定钢管前进速度v和自转速度r的比值；
42.根据喷涂流量q、钢管外径d0、保温层厚度d2、保温层密度ρ2和钢管长度l，确定钢管前进速度v的范围；
43.根据钢管前进速度v的范围、自转速度r的范围、钢管前进速度v和自转速度r的比值，确定钢管前进速度v和自转速度r。
44.具体的，本实施例将聚氨酯原材料的发泡性能、设备的喷涂性能、实际生产经验三者有效结合建立了一套喷涂参数计算模型，打破传统的理论计算模式，可以直接用于指导实际生产。
45.其中，自由泡密度ρ1、乳白时间s1、凝胶时间s3、失粘时间s4属于聚氨酯原材料的发泡性能；喷枪角度α、喷枪与钢管距离d、喷枪头至管体的喷涂时间s2和喷涂流量q属于设备的喷涂性能。
46.保温层喷涂参数理论参数计算如下：
47.1)喷涂保温是在无约束的状态下进行发泡的，保温层密度是怎样提升的是目前理论无法进行计算的，只有通过实际经验进行总结规律，喷涂的聚氨酯保温层密度ρ2与自由泡密度ρ1、喷涂层数n直接相关；通过实际生产得出聚氨酯保温层密度ρ2是由由泡密度ρ1与保温层层与层结皮堆积叠加的总和，具体为：
48.ρ2＝ρ1+(n-1)
×
ρ3；
49.其中，ρ3为每层增加的密度。
50.2)喷涂所需的聚氨酯重量m1根据钢管外径d0、钢管长度l、所需的保温层厚度d2及聚氨酯保温层密度ρ2计算获得，具体的：
51.m1＝π
×
(d0+d2)
×
d2
×
ρ2
×
0.001
×
l。
52.在实际的喷涂生产过程中，聚氨酯存在损耗，约在11％，为了使最终获得的聚氨酯
重量更符合生产，在获得聚氨酯重量m1后，将损耗考虑在内，计算获得最终的实际需求的聚氨酯重量m，具体的：
53.m＝m1
×
(1+11％)。
54.4)钢管前进速度v通过实际需求的聚氨酯重量m与喷涂流量q确定，具体为：
55.v＝l/[m1
×
(1+11％)/q]。
[0056]
5)喷涂层数n根据需求的聚氨酯重量m、喷涂流量q、喷枪与钢管距离d及喷枪角度α确定，具体的：
[0057]
n＝[2
×d×
tan(α/2)]/[m
×
(1+11％)/q]。
[0058]
6)喷涂每层厚度d1根据保温层厚度d2和喷涂层数n确定，具体的：d1＝d2/n。
[0059]
7)喷涂过程螺距p为钢管前进速度v和自转速度r的比值，具体的：p＝v/r。
[0060]
在实际生产过程中，自由泡密度ρ1，乳白时间s1、凝胶时间s3、失粘时间s4，钢管外径d0，钢管长度l，喷枪头至管体的喷涂时间s2，喷枪角度α，喷枪与钢管距离d，需求的保温层厚度d2均可以提前获知。
[0061]
需要确定的喷涂参数为钢管前进速度v、喷枪流量q、自转速度r三个数据。
[0062]
如果按照理论重量计算钢管前进速度v则喷出的保温层与需求偏差较大，故将理论与实际相结合对喷涂参数进行确定。
[0063]
具体为：
[0064]
(1)为了防止已喷涂聚氨酯层的碾压开裂，使聚氨酯层与层之间具备最佳的粘结效果，设定喷涂时间s2与钢管自转一圈所需时间之和需大于乳白时间s1，小于失粘时间s4，并保持在凝胶时间s3内，具体关系为：60/r+s2＞s1；60/r+s2＜s4；60/r+s2＝s3，s3
min
《s3《s3
max
。
[0065]
根据该时间关系确定自转速度r的范围，为：r＜60/(s1-s2)；
[0066]
r＞60/(s4-s2)；r＝60/(s3-s2)。同时结合实际生产情况自转速度r越快，保温层喷涂外观越均匀越平整，因此r值优先取大值。
[0067]
(2)根据自由泡密度ρ1、钢管外径d0和保温层厚度d2，确定喷涂层数n，具体过程为：
[0068]
①
根据自由泡密度ρ1和钢管外径d0，确定喷涂每层厚度d1，具体为：
[0069]
根据自由泡密度ρ1和钢管外径d0确定喷涂每层厚度d1的范围，为：d1≤ρ1/(π
×
d0)；
[0070]
根据喷涂每层厚度d1的范围及喷涂每层厚度d1的最佳取值范围，确定喷涂每层厚度d1。
[0071]
在实际生产时，喷涂每层厚度d1的最佳取值范围为3-6mm。
[0072]
②
根据喷涂每层厚度d1和保温层厚度d2，确定喷涂层数n，n＝d2/d1，n取整数。
[0073]
(3)根据喷涂层数n、自由泡密度ρ1和每层增加的密度ρ3，确定聚氨酯保温层密度ρ2，ρ2＝ρ1+(n-1)
×
ρ3。
[0074]
在具体实施时，每层增加的密度ρ3根据实际生产情况范围确定，该范围一般为：1-2。
[0075]
(4)根据喷枪角度α、喷枪与钢管距离d和喷涂层数n，确定钢管前进速度v和自转速度r的比值。
[0076]
如图2所示，在一个喷涂幅宽内，保温管喷涂层数n＝[2
×d×
tan(α/2)]/p]；其中，螺距p＝v/r。
[0077]
通过喷枪角度α、喷枪与钢管距离d和喷涂层数n，确定螺距p，进而根据螺距p等于钢管前进速度v和自转速度r的比值，确定钢管前进速度v和自转速度r的比值。
[0078]
(5)根据喷涂流量q、钢管外径d0、保温层厚度d2、保温层密度ρ2和钢管长度l，确定钢管前进速度v的范围。
[0079]
具体的：根据钢管外径d0、钢管长度l、所需的保温层厚度d2及聚氨酯保温层密度ρ2，确定实际需求的聚氨酯重量m，根据实际需求的聚氨酯重量m与喷涂流量q确定钢管前进速度v的范围，具体的：
[0080]
v≤l/[π
×
(d0+d2)
×
d2
×
ρ2
×
0.001
×
l
×
(1+11％)/q]。
[0081]
其中，喷涂流量q根据喷涂机给出的参数范围确定，优选的，取参数范围内的中间值，如当喷涂机给出的参数范围为：121-150g/s时，喷涂流量q优选为：135g/s。
[0082]
(6)根据钢管前进速度v的范围、自转速度r的范围、钢管前进速度v和自转速度r的比值，确定r值和v值。
[0083]
其中，r值为整数，根据r为整数、不等式的关系、钢管前进速度v的范围、自转速度r的范围、钢管前进速度v和自转速度r的比值，确定r值。例如常规材料性能：乳白时间s1范围为4-8秒，凝胶时间s3的范围为9-20秒、失粘时间s4的范围为15-26秒，喷涂速度s2由实际确定，为3秒；再根据不等式关系：60/r+s2＞s1；60/r+s2＜s4；60/r+s2＝s3；根据该时间关系确定自转速度r的范围，为：r＜60/(s1-s2)；r＞60/(s4-s2)；r＝60/(s3-s2)。r值为整数，则取值6/7/8/9/10中的一个。结合实际生产经验自转速度越快保温层外观越平整、越均匀。因此r优先取值10。根据保温管喷涂层数n＝[2
×d×
tan(α/2)]/p]；螺距p＝v/r；先计算出：p＝[2
×d×
tan(α/2)]/n；其中n值已通过第(2)项进行确定。
[0084]
当p、r值确定后，根据钢管前进速度v和自转速度r的关系，p＝v/r，确定v值。
[0085]
通过上述步骤最终确定了钢管前进速度v、喷枪流量q和自转速度r三个喷涂参数。
[0086]
为了便于参数的获取与显示，将喷涂参数的计算模型设置成表格的形式，如图3所示，在表格中设置各获取参数的输入口，将获取的各参数数据输入到表格中后，喷涂参数的计算模型根据各参数数据，自动计算出喷涂参数，并将计算出的喷涂参数显示在表格对应的参数下。
[0087]
通过调整表格中各参数的数据，实现对喷涂参数的调整，以便获得最符合实际生产的喷涂参数。
[0088]
本实施例公开的一种聚氨酯保温管的喷涂参数确定方法，通过原材料性能的特点、喷涂旋转及前进的螺旋运动的特点、以及实际生产积累的经验；三者进行有效的结合，确定的喷涂参数，可直接用于实际生产的指导及应用。避免了不断喷涂调试造成的原材料浪费及返工的难点。
[0089]
实施例2
[0090]
在该实施例中，公开了一种聚氨酯保温管的喷涂参数确定系统，包括：
[0091]
数据获取模块，用于获取聚氨酯原材料的自由泡密度、乳白时间、凝胶时间、失粘时间、钢管外径、钢管长度、喷枪角度、喷枪与钢管距离、喷枪头至管体的喷涂时间、需求的保温层厚度、每层增加的密度和喷涂流量；
[0092]
自转速度的范围确定模块，用于根据乳白时间、凝胶时间、失粘时间和喷涂时间，确定自转速度的范围；
[0093]
喷涂层数确定模块，用于根据自由泡密度、钢管外径和保温层厚度，确定喷涂层数；
[0094]
聚氨酯保温层密度确定模块，用于根据喷涂层数、自由泡密度和每层增加的密度，确定聚氨酯保温层密度；
[0095]
钢管前进速度和自转速度的比值确定模块，用于根据喷枪角度、喷枪与钢管距离和喷涂层数，确定钢管前进速度和自转速度的比值；
[0096]
钢管前进速度的范围确定模块，用于根据喷涂流量、钢管外径、保温层厚度、保温层密度和钢管长度，确定钢管前进速度的范围；
[0097]
钢管前进速度和自转速度确定模块，用于根据钢管前进速度的范围、自转速度的范围、钢管前进速度和自转速度的比值，确定钢管前进速度和自转速度。
[0098]
实施例3
[0099]
在该实施例中，公开了一种电子设备，包括存储器和处理器以及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机指令，所述计算机指令被处理器运行时，完成实施例1公开的一种聚氨酯保温管的喷涂参数确定方法所述的步骤。
[0100]
实施例4
[0101]
在该实施例中，公开了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，完成实施例1公开的一种聚氨酯保温管的喷涂参数确定方法所述的步骤。
[0102]
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。