采用导热油加热的加弹机热箱换热系统的制作方法

本实用新型涉及一种采用导热油加热的加弹机热箱换热系统，涉及PET聚酯POY长丝加弹领域的技术。

背景技术：

PET装置POY长丝为预牵伸丝，要经过加弹处理后成为DTY加弹丝才能进行后续进一步加工。加弹处理的机器就是加弹机。

加弹机一般分为M型、V型和S+T型。加弹生产的操作温度为170~250℃，因此所有的加弹机第一步都是加热升温。加弹机的加热设备分为上热箱和下热箱，一台加弹机上加热箱的数量为20~24台，下热箱的数量为10~12台。上加热箱的加热功率为3~4kW，下热箱的加热功率为2~3kW。

目前，加弹机均采用电加热方式，在加弹机热箱中内置电加热棒，加弹热箱设置温度检测点，通过设定加弹热箱的温度参数，采用加弹热箱的温度和供电电源继电器的方式控制加弹热箱的温度，同台加弹机的每个热箱采用单独控制。

由于现有控制技术采用继电器方式，如设定热箱温度为180~190℃，则该控制模式下，热箱温度低于180℃，加热棒启动，热箱温度高于190℃时加热电源关闭。热箱温度将在设定的温度区间上下波动，由于同台加弹机有20~24台上热箱，每个热箱温度均单独用继电器控制，生产中，很难保证不同热箱之间的温度均匀性。由于同台加弹机一般生产同个品种，温度的不均匀势必影响产品的加工质量的一致性。

从生产成本来说，每台加弹机的功率为：60~96kW（上加热箱），对于一个50台加弹机左右的加弹厂，热箱加热功率为3000~4800kW之间，电耗成本约为：2250~3600元/小时（按照0.75元/工业用电），运行成本偏高。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服上述不足，提供一种采用导热油加热的加弹机热箱，克服了现有的温度控制和运行成本两个方面的的不足，加弹机热箱的供热热源由电加热改为循环导热油加热，温度控制由电加热的继电器控制方式改为导热油流量的智能PID调节，控制系统由单机PLC改为车间整体DCS系统控制模式。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种采用导热油加热的加弹机热箱换热系统，它包括一次导热油换热系统、加弹机上加热线A面换热系统以及加弹机上加热线B面换热系统；一次导热油换热系统与加弹机上加热线A面换热系统通过A面导热油加热器进行换热，一次导热油换热系统与加弹机上加热线B面换热系统通过B面导热油加热器进行换热；

加弹机上加热线A面换热系统包括并联布置的多个加弹机上加热线A面，每个加弹机上加热线A面的进油口和出油口分别和A面导热油加热器的壳程出油口和进油口连接；

加弹机上加热线B面换热系统包括并联布置的多个加弹机上加热线B面，每个加弹机上加热线B面的进油口和出油口分别和B面导热油加热器的壳程出油口和进油口连接。

作为一种优选，所述一次导热油换热系统包括导热油锅炉、导热油循环泵、导热油储槽、导热油低点收集、导热油填充泵、导热油膨胀槽以及导热油低点输送泵；导热油锅炉的供油口和回油口分别引出一次导热油供油总管道以及一次导热油回油总管道，所述一次导热油供油总管道分出A面供油支管道和B面供油支管道；所述一次导热油回油总管道分出A面回油支管道和B面回油支管道；A面供油支管道和A面回油支管道分别连接A面导热油加热器管程的供油口以及回油口， B面供油支管道和B面回油支管道分别连接B面导热油加热器管程的供油口以及回油口，所述一次导热油回油总管道上外接导热油膨胀槽；

A面供油支管道和A面回油支管道分别引出一根低点支管道连接至导热油低点收集，导热油低点收集上设置有液位传感器，导热油低点收集通过导热油低点输送泵将导热油送至导热油储槽；

导热油循环泵设置于靠近导热油锅炉的一次导热油回油总管道上，导热油循环泵靠近导热油锅炉一侧的一次导热油回油总管道上引出一根直通管道至一次导热油供油总管道上，导热油循环泵远离导热油锅炉一侧的一次导热油回油总管道上引出一根储槽管道至导热油储槽的进油口，导热油储槽的出油口通过导热油填充泵连接至一次导热油供油总管道上；直通管道上设置有直通管道阀门，直通管道远离导热油锅炉一侧的一次导热油供油总管道上设置有一个一次导热油总供管温度传感器；直通管道阀门和一次导热油总供管温度传感器电信号连接。

作为一种优选，A面供油支管道上的控制阀门和A面导热油加热器上的温度传感器电信号连接。

作为一种优选，B面供油支管道上的控制阀门和B面导热油加热器上的温度传感器电信号连接。

作为一种优选，所述导热油换热系统上还设置有一个一次导热油温度稳定单元，一次导热油温度稳定单元设置于一次导热油供油总管道以及一次导热油回油总管道之间，一次导热油温度稳定单元包括连接于一次导热油供油总管道以及一次导热油回油总管道之间的一次导热油控温管道，一次导热油控温管道上设置有导热油控温阀和导热油控温泵，一次导热油供油总管道上设置有一个温度稳定单元温度传感器，温度稳定单元温度传感器与导热油控温阀电信号连接。

作为一种优选，一次导热油总供管温度传感器的监测点在导热油填充泵接入点的后方。

作为一种优选，A面导热油加热器和B面导热油加热器的加热器的结构采用列管式或螺旋管式的形式内置于加弹机内。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

独创性和新颖性：

1、本实用新型独创地提出了一种采用导热油加热的新型加弹机热箱的生产工艺技术。采用循环导热油作为加弹机热箱的供热热源，对普遍采用电加热的加弹热箱的生产技术现状，具备独创新和新颖性。

2、采用特殊设计的导热油加热器（包括外置式和内置式），外置式加热器采用真空设计的列管式蒸发器，内置式加热器的特殊设计在于结合加弹热箱现有结构外形，加弹热箱内置加热器设计在Φ100x1400mm狭小的空间内，同时达到快速升温，稳定的温度控制。

3、导热油温度稳定单元，采用低温导热油回油返回导热油供油实现一次导热油温度的稳定控制。

4、本实用新型采用加弹AB面各一套热箱温度控制模块，每一个温度控制模块实现10~12台热箱热源的供应和温度的控制。同一个温度控制模块内的10~12个热箱导热油管道采用等长或等压降设计的，确保这10~12个热箱的温度偏差在±1℃以内，采用导热油或低温导生输送管道等长的设计来达到热箱减少不同热箱温度偏差的设计理念具有新颖性和独创性。

实用性：

1、由于现有控制技术采用继电器方式，如设定热箱温度为180~190℃，则该控制模式下，热箱温度低于180℃，加热棒启动，热箱温度高于190℃时加热电源关闭。热箱温度将在设定的温度区间上下波动，由于同台加弹机热箱数量很多，每个热箱温度均单独用继电器控制，生产中，很难保证不同热箱之间的温度均匀性。由于同台加弹机一般生产同个品种，温度的不均匀势必影响产品的加工质量的一致性。本实用新型采用导热油自控阀门进行PID参数控制，控制精度和热箱的温度稳定性和不同热箱温度的一致性将优于电加热的继电器控制方式，改善加弹机生产的产品品质，具有较强的实用性。

2、在背景技术中的生产成本计算可知，每台加弹机的功率为：60~96kW（上加热箱），对于一个50台加弹机左右的加弹厂，热箱加热功率为3000~4800kW之间，电耗成本约为：2250~3600元/小时（按照0.75元/工业用电）。

如采用天然气作为燃料，总供热负荷为：3000~4800KW，换算为258~413万大卡/小时。该热负荷消耗天然气量为：370~592Nm3/小时（天然气炉热效率90%，天然气热值按照8000Kcal/Nm3），按照2.88元/ Nm3的天然气价格，供热成本为1065~1705元/小时。为电加热成本的47.3%，每年节约运行成本995~1592万元（运行时间8400小时/年）。

采用燃煤作为燃料，总供热负荷为：3000~4800KW，换算为258~413万大卡/小时。该热负荷消耗燃煤量为：0.7~1.12吨/小时（燃煤炉热效率73%，燃煤热值按照5200 Kcal/kg），按照520元/吨的燃煤价格，供热成本为365~584元/小时。为电加热成本的16.22%，每年节约运行成本1583~2534万元。

本实用新型如采用天然气作为燃料，生产成本仅为电加热的的47.3%，每年节约运行成本995~1592万元。如采用燃煤作为燃料，生产成本仅为电加热的的16.22%，每年节约运行成本1583~2534万元，为企业降本增效显著，极大提高企业的市场竞争力。

因此本实用新型采用导热油加热的加弹机热箱换热系统具有结构简单、易于操控，节约生产成本，提高系统稳定性的优点。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

其中：

一次导热油换热系统1、导热油锅炉101、导热油循环泵102、导热油储槽103、导热油低点收集104、导热油填充泵105、导热油膨胀槽106、导热油低点输送泵107、一次导热油供油总管道108、A面供油支管道108.1、B面供油支管道108.2、一次导热油回油总管道109、A面回油支管道109.1、B面回油支管道109.2、直通管道110、直通管道阀门110.1、一次导热油总供管温度传感器110.2、储槽管道111

加弹机上加热线A面换热系统2

加弹机上加热线B面换热系统3

A面导热油加热器4

B面导热油加热器5

一次导热油温度稳定单元6、一次导热油控温管道601、导热油控温阀602、导热油控温泵603、温度稳定单元温度传感器604。

具体实施方式

由于加弹机热箱的工作温度为170~250℃，同台加弹机不同热箱的操作温差不能超过2℃，同台热箱上下温差不能超过0.5℃，加弹生产的温度控制要求较高。热箱内二次加热介质为低温导生，低温导生的常压沸点为250℃，因此，在生产过程中加弹机热箱的操作压力为低温导生的饱和蒸气压，换句话说，加弹热箱内部不能存有低温导生以外其他任何可挥发性物质，包括空气、氮气或可挥发性物质。

由于加弹机下加热箱温度较低，本实用新型仅考虑加弹机的上加热箱。

参见图1，本实用新型涉及的一种采用导热油加热的加弹机热箱换热系统，它包括一次导热油换热系统1、加弹机上加热线A面换热系统2以及加弹机上加热线B面换热系统3；一次导热油换热系统1与加弹机上加热线A面换热系统2通过A面导热油加热器4进行换热，一次导热油换热系统1与加弹机上加热线B面换热系统3通过B面导热油加热器5进行换热；

所述一次导热油换热系统1包括导热油锅炉101、导热油循环泵102、导热油储槽103、导热油低点收集104、导热油填充泵105、导热油膨胀槽106以及导热油低点输送泵107；导热油锅炉101的供油口和回油口分别引出一次导热油供油总管道108以及一次导热油回油总管道109，所述一次导热油供油总管道108分出A面供油支管道108.1和B面供油支管道108.2；所述一次导热油回油总管道109分出A面回油支管道109.1和B面回油支管道109.2；A面供油支管道108.1和A面回油支管道109.1分别连接A面导热油加热器4管程的供油口以及回油口，A面供油支管道108.1上的控制阀门和A面导热油加热器4上的温度传感器电信号连接；B面供油支管道108.2和B面回油支管道109.2分别连接B面导热油加热器5管程的供油口以及回油口，B面供油支管道108.2上的控制阀门和B面导热油加热器5上的温度传感器电信号连接；所述一次导热油回油总管道109上外接导热油膨胀槽106；

所述导热油换热系统1上还设置有一个一次导热油温度稳定单元6，一次导热油温度稳定单元6设置于一次导热油供油总管道108以及一次导热油回油总管道109之间，一次导热油温度稳定单元6包括连接于一次导热油供油总管道108以及一次导热油回油总管道109之间的一次导热油控温管道601，一次导热油控温管道601上设置有导热油控温阀602和导热油控温泵603，一次导热油供油总管道108上设置有一个温度稳定单元温度传感器604，温度稳定单元温度传感器604与导热油控温阀602电信号连接。

A面供油支管道108.1和A面回油支管道109.1分别引出一根低点支管道连接至导热油低点收集104，导热油低点收集104上设置有液位传感器，导热油低点收集104通过导热油低点输送泵107将导热油送至导热油储槽103；

导热油循环泵102设置于靠近导热油锅炉101的一次导热油回油总管道109上，导热油循环泵102靠近导热油锅炉101一侧的一次导热油回油总管道109上引出一根直通管道110至一次导热油供油总管道108上，导热油循环泵102远离导热油锅炉101一侧的一次导热油回油总管道109上引出一根储槽管道111至导热油储槽103的进油口，导热油储槽103的出油口通过导热油填充泵105连接至一次导热油供油总管道108上；直通管道110上设置有直通管道阀门110.1，直通管道110远离导热油锅炉101一侧的一次导热油供油总管道108上设置有一个一次导热油总供管温度传感器110.2；直通管道阀门110.1和一次导热油总供管温度传感器110.2电信号连接。一次导热油总供管温度传感器110.2的监测点在导热油填充泵105接入点的后方。

一次导热油从导热油锅炉101经导热油循环泵102提供动力，在导热油锅炉101吸热，循环至加弹车间的A面导热油加热器4以及B面导热油加热器5放热，将热量由锅炉燃烧热转移至加弹机热箱供热。

加弹机上加热线A面换热系统2包括并联布置的多个加弹机上加热线A面，每个加弹机上加热线A面上设置有温度传感器，每个加弹机上加热线A面的进油口和出油口分别和A面导热油加热器4的壳程出油口和进油口连接；

加弹机上加热线B面换热系统3包括并联布置的多个加弹机上加热线B面，每个加弹机上加热线B面上设置有温度传感器，每个加弹机上加热线B面的进油口和出油口分别和B面导热油加热器5的壳程出油口和进油口连接。

按照每台加弹机20~24台上加热箱，分为AB两面配置2台外置式导热油加热器分别为A面导热油加热器4和B面导热油加热器5，满足加弹机AB两面可生产不同的加弹产品品种。A面导热油加热器4和B面导热油加热器5管程为一次导热油，壳程为加弹热箱内的低温导生。一次导热油经管道送至导热油加热器管程，在加热器中加热壳程中的低温导生，低温导生蒸发后进入热箱导丝轨，散热冷凝后自流返回导热油加热器。一次导热油管道设置自控调节阀，在加弹热箱设置温度测点，用加弹热箱的温度检测信号控制一次导热油的流量，达到控制热箱温度的目的。该温度调节阀采用PID程序控制，PID控制参数根据生产调试情况选定，达到灵敏调节，精确控制的目的。

也可以采用加弹热箱内置式加热器，根据加弹热箱结构特点，在不改变加弹热箱现有外形的情况下，在加弹机每个上热箱的电加热器区域，内置加热器。加热器的结构可采用列管式或螺旋管式，每台加弹热箱的内置式加热器的数量为20~24台。按照加弹热箱AB两面设置两路一次导热油供热，供热管道经过分配，分支管进入每台加弹热箱的内置加热器，在加热器中蒸发热箱低温导生，为热箱提供热量。每一路一次导热油管道设置一台自控调节阀，在加弹热箱设置温度测点，用加弹热箱的温度检测信号控制一次导热油的流量，达到控制热箱温度的目的。该温度调节阀采用PID程序控制，PID控制参数根据生产调试情况选定，达到灵敏调节，精确控制的目的。

加弹机车间除加弹机本身的成套设备外，本实用新型涉及的系统包括：导热油加热器，导热油温度稳定单元，加弹机温控系统、DCS系统、导热油收集槽、导热油控温泵、导热油输送泵，以及配套的导热油供回管道。

导热油温度稳定单元：导热油锅炉的控制采用自动控制，正常运行状态下温度波动的范围±1℃，但是故障状态下温度波动可能达到±5℃，为了避免导热油锅炉的异常导致加弹热箱操作温度的控制精度，在加弹车间设置导热油控温泵，在导热油回油管引出一根管道经导热油控温泵和调节阀门送至导热油供油管，达到控温目的。

导热油管道充满导热油，加弹车间出现检修或事故时，导热油管道需要退油，导热油通过低点排放阀门将导热油退至导热油低点收集槽中，经过导热油低点泵送至热媒站导热油储槽。

为满足加弹车间生产中同台加弹机不同热箱的温差小于2℃，除了导热油自控阀门的精度外，从导热油加热器至同台加弹机AB面不同热箱的低温导生输送管道应等长或等压降（外置式导热油加热器）。从导热油温度自控阀门至同台加弹机AB面不同热箱的导热油输送管道应等长或等压降（内置式导热油加热器）。

加弹热箱（含外置加热器）系统采用高温（250~300℃）运转的方式消除系统内部的除低温导生以外的其他杂质，确保系统内介质的纯度，保证生产中热箱不同位置温度的统一性。

导热油温度稳定单元，加弹机热箱的温度控制等所有自控检测、控制集成在一套DCS控制系统中，实现集中检测、生产参数设定和控制。节省人力，实现精确的控制，达到优于电加热的控制精度。