一种沥青洒布摊铺机乳化沥青罐的恒温控制装置及控制方法

摘要

本发明公开了一种恒温控制装置及其控制方法，用于沥青洒布摊铺机的乳化沥青罐中，实现乳化沥青材料的加热与保温功能。该恒温控制技术采用温度传感及温度控制模块，使用低电压控制高电压的方法，实时显示乳化沥青温度并自动控制加热棒的启停，保证温度稳定；该恒温控制装置由控制器、触控显示器、温度传感器、继电器、三相交流发电机、断路器、三相交流接触器、旋钮开关、指示灯、加热棒组、温度开关组成。保持乳化沥青材料合适的温度有利于喷洒及路面粘结，但同时过高的温度会使乳化沥青材料破乳凝固，因此该恒温控制技术及其装置是沥青洒布摊铺机的重要组成部分，能保证机器的正常工作运行，防止材料的浪费，为施工质量和经济效益提供了保障。

说明书

技术领域

本发明的技术方案属于沥青洒布摊铺机领域，具体涉及一种沥青洒布 摊铺机乳化沥青罐的温度控制装置及其控制方法。

背景技术

沥青洒布摊铺机是一种实现改性乳化沥青与沥青混合料同步洒布与 摊铺的路面施工机械，其上有储存乳化沥青用的罐体，容积2000多升。 乳化沥青材料一般需加热并保持在60-70℃温度下进行喷洒作业，在此温 度下施工的好处有两点，一是粘度低、易喷洒，二是喷洒到地面后破乳 速度快、高渗透；乳化沥青材料在喷洒前不能接触100℃以上的高温，在 此温度下，乳化沥青会破乳凝固，不但无法喷洒，严重时甚至能堵塞管 道、损坏设备；

以往，该种设备多采用导热油技术对乳化沥青罐内材料进行保温，其 原理是通过加热导热油，将油体的热量非接触式地传导到乳化沥青罐中。 该技术无法实时调节沥青罐内温度，仅能对材料的现有温度进行有限的 保温；且该方法需额外增加导热油箱体、泵及管道等部件，造成布置困 难，占用了有限的空间，使整体构造变得复杂，且成本较高；

另外，该种设备还采用过通过燃气加热的方法实现沥青罐内材料的加 热与保温，通过在沥青罐内布置燃烧管道，将燃气燃烧的热量传递给乳 化沥青材料。这种加热与保温的方法容易产生受热不均，特别是靠近燃 烧管道的材料易受高温破乳损坏，且燃气加热的能源利用率低，不环保。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于：针对喷洒施工中乳化沥青材料对温度 的特殊要求，以及上述现有技术的不足，本发明提供一种沥青洒布摊铺 机乳化沥青罐的恒温控制装置及其控制方法。

该恒温控制装置通过温度传感及温度控制模块，使用低电压控制高电 压的方法，实时显示乳化沥青温度并自动控制加热棒的启停，保证加热 效果及温度稳定；该恒温控制装置由控制器、触控显示器、温度传感器、 继电器、三相交流发电机、断路器、三相交流接触器、旋钮开关、指示 灯、加热棒组、温度开关组成。加热执行部件为九根一组的新型加热棒， 其单根加热棒单位长度的发热功率低，密集型组成的加热棒组既满足加 热的需要，又可实现柔性温升，避免短时发热量过大；同时，加热棒组 内部集成温度开关，作为控制部件可单独控制加热棒组的启停，起到防 止局部过热的作用。该恒温控制技术及装置控制精度高，安全稳定，且 结构简单，成本低，环保性好，为施工质量和经济效益提供了保障。

本发明采用的具体操作方案为：

一种沥青洒布摊铺机乳化沥青罐的恒温控制装置，由触控显示器、温 度传感器、控制器、温度开关、继电器、三相交流发电机、断路器、旋 钮开关、指示灯、三相交流接触器、加热棒组所组成，从控制器发出两 路低压控制信号，从断路器分出两组高压工作电路；其中温度开关、继 电器、加热指示灯、三相交流接触器、加热棒组各有两个，分别构成一 组；两组为并联关系，共用触控显示器、温度传感器、控制器、三相交 流发电机、断路器、旋钮开关、电源指示灯；其特征在于，其中所述触 控显示器、温度传感器、控制器、温度开关、继电器为低电压控制部件： 触控显示器与控制器相连，并与之通讯，用来实时显示当前温度和输入 温度设定值；控制器与温度传感器和温度开关相连，控制器通过温度传 感器检测沥青罐内材料温度，并负责程序执行和输出加热信号；两路加 热控制信号分别经过温度开关，再分别与继电器相连，温度开关与加热 棒组集成在一起，实时监测加热棒组中心点附近温度，当局部温度过高 时，会断开加热控制信号；继电器起低压控制高压的过渡作用，从温度 开关过来的控制信号与继电器的线圈相连，而继电器的常开触点接入高 压工作电路，触点的一端与旋钮开关相连，另一端与三相交流接触器的 线圈相连，这样就能实现两路低压控制信号分别经过温度开关，并分别 通过继电器使两组高压工作电路接通。

根据本发明的一个方面，三相交流发电机、断路器、旋钮开关、指示 灯、三相交流接触器、加热棒组为高电压工作部件：三相交流发电机与 断路器相连，其靠机器本身的柴油机提供动力，输出三相交流电，三相 交流电的三根火线分别接入断路器一端的三个接线孔中，相电压230V， 线电压400V；断路器共有两端，其中一端与发电机相连，另一端分成两 路，分别与三相交流接触器的触点相连，两路为并联关系，断路器起保 护作用，主要是防止工作电路因短路而引起事故；三相交流接触器有线 圈和常开触点两部分组成，线圈端通过继电器的和旋钮开关相连，常开 触点一端连接断路器，另一端连接加热棒组和加热指示灯；旋钮开关即 电源总开关，共有三个常开触点，除两个常开触点与继电器相连外，另 外一个触点与电源指示灯相连；指示灯分为电源指示灯和加热指示灯两 种，打开电源总开关，红色电源指示灯点亮，此时若三相交流接触器常 开触点闭合，加热棒组开始加热，绿色指示灯相应点亮；三相交流接触 器用于控制主工作电路的通断。

根据本发明的一个方面，所述的电加热棒组包括接线盒、连接法兰、 内螺纹短钢管、温度开关、加热棒体、卡箍，其中接线盒与连接法兰通 过螺栓连接在一起，内螺纹短钢管焊接在连接法兰的中心，温度开关通 过内螺纹短钢管安装在加热棒组的中心；加热棒体由九根截面为圆形的U 型加热棒构成，U型加热棒的两端引出接线；每根U型加热棒的功率相等。

根据本发明的一个方面，该恒温控制装置可实时调节乳化沥青罐内温 度，有加热和保温双重功能。

根据本发明的另一个方面，一种应用上述的沥青洒布摊铺机乳化沥青 罐恒温控制装置的控制方法，主要包括以下步骤：首先需检查柴油机转 速是否达到所需转速，如果不满足转速条件，加热信号就会自动关闭； 如满足转速条件则然后控制系统检查沥青罐中液位条件是否满足，如果 液体没有达到加热棒组和温度传感器部件所在的高度，温度传感器无法 准确测得液体温度；当转速及液位条件都满足时，如果此时加热开关打 开，控制器就会把从触控显示器传来的设定值和从温度传感器测得的实 时检测值进行对比，当检测值小于等于设定值减回差值，控制器则会输 出加热信号，当检测值大于设定值减回差值但小于设定值，控制器就会 维持现有状态不变，即此时加热信号是开的就仍然开着，加热信号是关 的就继续关着，当检测值大于等于设定值，控制器就会关闭加热信号； 以上控制过程在控制器程序执行中反复循环。

该恒温控制装置自动化程度高，可实时调节乳化沥青罐内温度达到到 理想要求，具有加热和保温双重功能，在保护乳化沥青罐内的材料免受 高温损坏的同时，也有利于喷洒施工及路面粘结；且该恒温控制方法的 控制精度高，稳定性好，结构简单，成本低，其利用电能加热，也提高 了环保性；综上，该发明是沥青洒布摊铺机的重要组成部分，能保证机 器的正常工作运行，防止材料的浪费，为施工质量和经济效益提供了保 障。

附图说明

现在将描述如本发明的优选但非限制性的实施例，本发明的这些和其 他特征、方面和优点在参考附图阅读如下详细描述时将变得显而易见， 其中：

图1是本发明沥青洒布摊铺机乳化沥青罐的恒温控制装置的电路原理 示意图；

图2是本发明沥青洒布摊铺机乳化沥青罐的恒温控制装置的恒温控制 流程示意图；

图3为本发明沥青洒布摊铺机乳化沥青罐的恒温控制装置的电加热棒 组主视图；

图4为图3中电加热棒组A向剖视图；

图5为图3中电加热棒组B向剖视图。

图中：A1为触控显示器，B1为温度传感器，P1为控制器，S1、S2为 温度开关，KA1、KA2为继电器，G为三相交流发电机，QF1为断路器，S3 为旋钮开关，L3为电源指示灯，KD1、KD2为三相交流接触器，L1、L2为 加热指示灯，R1、R2为加热棒组；1、接线盒；2、连接法兰；3、内螺纹 短钢管；4、温度开关；5、加热棒体；6、卡箍；

具体实施方式

以下的说明本质上仅仅是示例性的而并不是为了限制本公开、应用或 用途。应当理解的是，在全部附图中，对应的附图标记表示相同或对应 的部件和特征。

以下结合附图对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，本发明的沥青洒布摊铺机乳化沥青罐的恒温控制装置由 触控显示器A1、温度传感器B1、控制器P1、温度开关S1、S2、继电器 KA1、KA2、三相交流发电机G、断路器QF1、旋钮开关S3、指示灯L1， L2，L3、三相交流接触器KD1、KD2、加热棒组R1、R2构成，分为低压控 制电路和高压工作电路。

同时从图1中可知，从控制器P1发出两路低压控制信号，从断路器 QF1分出两组高压工作电路：温度开关S1、继电器KA1、指示灯L1、三 相交流接触器KD1、加热棒组R1构成一组；温度开关S2、继电器KA2、 指示灯L2、三相交流接触器KD2、加热棒组R2构成另一组。两组为并联 关系，共用触控显示器A1、温度传感器B1、控制器P1、三相交流发电机 G、断路器QF1、旋钮开关S3、指示灯L3。两组独立工作，分别由两路控 制信号单独控制，其中加热棒组R1、R2分别通过法兰连接，并用螺栓固 定，安装在沥青罐中。这两组工作装置互不影响，一组损坏另一组可继 续工作，提高了可靠性和加热均匀性，并且加热棒组R1、R2的发热功率 更好的满足了2000升大容积罐体的加热需求。

其中所述触控显示器A1、温度传感器B1、控制器P1、温度开关S1、 S2、继电器KA1、KA2为低电压控制部件：触控显示器A1与控制器P1相 连，并与之通讯，用来实时显示当前温度和输入温度设定值；控制器P1 与温度传感器B1和温度开关S1、S2相连，控制器P1通过温度传感器B1 检测沥青罐内材料温度，并负责程序执行和输出加热信号；两路加热控 制信号分别经过温度开关S1、S2，再分别与继电器KA1、KA2相连，温度 开关S1、S2与加热棒组R1、R2集成在一起，实时监测加热棒组中心点 附近温度，当局部温度过高时，会断开加热控制信号；继电器KA1、KA2 起低压控制高压的过渡作用，从温度开关过来的控制信号与继电器的线 圈相连，而继电器的常开触点接入高压工作电路，触点的一端与旋钮开 关S3相连，另一端与三相交流接触器KD1、KD2的线圈相连，这样就能 实现两路低压控制信号分别经过温度开关S1、S2，并分别通过继电器KA1、 KA2使两组高压工作电路接通。

三相交流发电机G、断路器QF1、旋钮开关S3、指示灯L1，L2，L3、 三相交流接触器KD1、KD2、加热棒组R1、R2为高电压工作部件：三相交 流发电机G与断路器QF1相连，其靠机器本身的柴油机提供动力，输出 三相交流电，三相交流电的三根火线分别接入断路器QF1一端的三个接 线孔中，相电压230V，线电压400V；断路器QF1共有两端，其中一端与 发电机相连，另一端分成两路，分别与三相交流接触器KD1、KD2的触点 相连，两路为并联关系，断路器QF1起保护作用，主要是防止工作电路 因短路而引起事故；三相交流接触器KD1、KD2有线圈和常开触点两部分 组成，线圈端通过继电器KA1、KA2的和旋钮开关S3相连，常开触点一 端连接断路器QF1，另一端连接加热棒组R1、R2和指示灯L1，L2；旋钮 开关S3即电源总开关，共有三个常开触点，除两个常开触点与继电器KA1、 KA2相连外，另外一个触点与指示灯L3相连；指示灯分为电源指示灯L3 和加热指示灯L1，L2两种，打开电源总开关S3，红色电源指示灯点亮 L3，此时若三相交流接触器KD1、KD2常开触点闭合，加热棒组R1、R2 开始加热，绿色指示灯L1，L2相应点亮；三相交流接触器用于控制主工 作电路的通断。

加热棒组R1、R2是本装置的关键执行部件，加热功能靠其实现，其 具体组成部分如下介绍：

如图3和图4所示，所述的电加热棒组包括接线盒1、连接法兰2、 内螺纹短钢管3、温度开关4、加热棒体5、卡箍6，其中接线盒1与连 接法兰2通过螺栓连接在一起，内螺纹短钢管3焊接在连接法兰2的中 心，温度开关4通过内螺纹短钢管3安装在加热棒组的中心；加热棒体5 由九根截面为圆形的U型加热棒构成，U型加热棒的两端引出接线；每根 U型加热棒的功率相等。

如图5所示，加热棒体5的U型加热棒两端分别穿过连接法兰2并与 其焊接在一起，加热棒体5的U型加热棒的弯曲端通过卡箍6固定；在 接线盒1的一面有18根接线螺柱与加热棒体5的18个接线连接，每三 根加热棒构成一组，采用并联方式、螺母压接接线；九根加热棒共构成 三组，三组的接线在接线盒1内与交流三相电连接，每组使用其中的一 相电，由于每组负载一致，则整个加热棒体5负载用电构成三相平衡。 这种用电三相平衡的设计，保护了发电设备，达到用电安全的目的，同 时，在保证大容量罐体加热功率需求的前提下，降低单根加热棒的功率， 避免短时发热量大，实现了乳化沥青的柔性温升。

所谓柔性温升是特针对乳化沥青材料对温度的敏感性而提出的，是指 罐体中的液体非剧烈式的温度上升过程，不对液体材料造成任何损伤和 破坏。本发明的电加热棒组的柔性温升主要体现在以下两方面：一方面， 单根加热棒达到热平衡时的时间比较短，棒体表面温度很快稳定在90℃ 左右；另一方面，整个电加热棒组与液体的接触面积大，功率储备足， 通过棒体和液体之间的热交换，实现液体温度的上升。

电加热棒组在圆形法兰上以一定规则均匀排列；九根加热棒根据长度 及弯曲半径的不同分为四种不同型号，但功率大小一样，且全部为单相 电工作模式，这样每三根结合在一起，工作时形成三相平衡，起到安全 和保护器件的作用；九根圆形加热棒的两头出线并全部焊接在法兰盘上， 单根加热棒的功率与长度比经过详细计算与实验，可保证单根加热棒实 现柔性温升，棒体表面温度不会超过100℃；温度开关S1、S2实时监测 加热棒组中心点附近温度，单独控制加热棒启停，避免了局部过热。

再来看图2所示，给出该恒温控制装置的控制流程示意图，控制系统 首先需检查柴油机转速是否达到所需转速，如果不满足转速条件，加热 信号就会自动关闭，原因是靠柴油机提供动力的交流发电机如果达不到 额定转速，则整个高压工作电路就达不到额定电压，其后果会损坏交流 接触器等部件，也会影响加热棒组加热与保温的效果；

然后控制系统还需检查沥青罐中液位条件是否满足，如果液体没有达 到加热棒组和温度传感器部件所在的高度，温度传感器无法准确测得液 体温度，这会造成控制系统持续发出加热信号的危险，造成加热棒组持 续通电干烧，严重时会损坏部件；

当转速及液位条件都满足时，如果此时加热开关打开，控制器就会把 从触控显示器传来的设定值和从温度传感器测得的实时检测值进行对 比，当检测值小于等于设定值减回差值，控制器则会输出加热信号，当 检测值大于设定值减回差值但小于设定值，控制器就会维持现有状态不 变，即此时加热信号是开的就仍然开着，加热信号是关的就继续关着， 当检测值大于等于设定值，控制器就会关闭加热信号；以上整个过程在 控制器程序执行中反复循环。以上过程中引入了温度回差控制，目的是 防止系统振荡。