专利名称：乳化沥青油水比自控装置的制作方法
技术领域：
一种涉及乳化沥青生产的自控装置，用于乳化沥青生产中油水比的自动控制，属建材生产设备。
阳离子乳化沥青是一种改性路面材料，它是将沥青在热熔状态下，添加一定比例的阳离子乳化剂；经过高速离心、搅拌、剪切的机械粉碎将沥青变成几微米粒径的极细颗粒，使其在常温下成为一种稳定的水包油型乳化液。乳化沥青与常规的热沥青相比，它的最大特点是不受气候的影响，只要在摄氏5℃以上就可施工。而热沥青只能在高温季节施工，这样可大大延长施工期限，同时还具有施工方便、节约能源、成本相对较低、污染少，改善了劳动条件等优点，并且便于集中进行商品生产，因此乳化沥青被列为国家重点推广的改性材料。
目前国内乳化沥青生产的关键问题，油水比的控制尚未得到很好的解决。究其原因一是沥青的粘度大，且粘度随温度的变化而改变；二是因沥青产区域不同，组分差别大，粘度各异，不同的油号粘度也有较大差别，致使对沥青流量计量带来困难。由于沥青流量受粘度的影响而存在的问题，因此油水比的控制问题长期困扰乳化沥青的生产。如果乳化沥青油水比控制不好，产品质量难以稳定，常导致破乳，油水分离，甚至无法使用。常规乳化沥青油水比的控制方法有人工和自动控制两种，因乳化沥青的控制是一个不稳定因素，问题没有解决。
本实用新型的目的就在于提供一种因素函数型控制方法及其装置，即以沥青流量作自变量X，而使水的流量W跟随沥青流量X而变化，即W＝f(X)，式中f为油水比，用控制水流量来适应油水比的需要。
本实用新型由机械和自动控制两大部分构成，它通过腰轮流量计，计测沥青的瞬时流量，并且将计量的数据进行光电转换，以电流讯号形式输至自动调节器；乳化液则通过涡轮流量计计测瞬时流量，进行电磁转换，同样以电流讯号形式输至自动调节器。自动调节器将两者的讯号经比较处理，若油水比偏离整定值，自动调节器就输出一个讯号，进行伺服放大，驱动伺服电机转动，而伺服电机与调节水阀相连，以调节水阀的开度来控制乳化剂液的流量，以适合油水比的需要，以此来实现乳化沥青油水比控制的目的。
以下结合附图和实施例，详述本实用新型的控制原量和结构特点。
图1为本实用新型的工艺流程图图2为本实用新型结构的注视图图3为本实用新型的电气控制方框图图1所示其工艺流程分为沥青和乳化剂液两条工艺流程线。沥青经加热脱水后沥青泵输送至保温油罐，再由保温油罐泵送至腰轮流量计，腰轮流量计测的数据进行光电转换，将输出电流讯号输入控制系统。乳化剂和热水两者送至乳化液混合罐，由水泵将混合罐中的乳化液泵送至保温水罐，再由水泵将乳化液泵送到涡轮流量计，乳化液经电动调节阀，流至混合管，在此与沥青混合，然后进入乳化机乳化。乳化后的产品送至存储罐存放以备取用。乳化剂液流过电动调节阀时，为非自由状态流动，它受控制系统的制约，涡轮流量计检测的瞬时流量，转换成电流讯号输出，经过控制系统的处理比较，按照整定的油水比来控制电动阀的开度，使之符合最佳油水比的需要。为使控制完善，在系统中还设置有准备、抽样、原油试验、PH值调整和温度微调等工序。
图2为本实用新型的结构主视图，它主要由乳化液保温罐〔12〕、热电偶〔11〕、〔14〕、沥青保温罐〔15〕、电热保温水罐〔13〕、涡轮流量变送器〔8〕、电动调节阀〔7〕、乳液泵〔5〕、沥青泵〔18〕、腰轮流量计〔20〕、光电转换器〔19〕、乳化机〔23〕、乳化机传动电机〔3〕、沥青泵传动电机〔22〕、机架〔25〕、横梁〔21〕、混合管〔29〕、电热管〔17〕及〔10〕、沥青泵柴油清洗管〔28〕等零部件构成。乳液泵〔5〕、电动阀〔7〕、沥青泵〔18〕、腰轮流量计〔20〕、沥青泵电机〔22〕、光电转换器〔19〕均支承在横梁〔21〕上。乳化机〔23〕及其传动电机〔3〕安装在机架〔25〕的底部，乳液保温罐〔12〕和沥青保温罐〔15〕则支承在机架〔25〕的顶部，乳化液保温罐〔12〕的下部接乳液管〔9〕、乳液管〔9〕接乳液泵〔5〕的进口端。电动阀〔7〕的进口端并接乳化管〔9〕和〔4〕及乳液泵〔5〕出口端。加热脱水后的沥青被泵送至沥青保温罐〔15〕中，由电热管〔17〕进行保温，保温的温度由热电偶〔14〕测定，呈流体状态的沥青经沥青阀〔16〕和泵〔18〕流至腰轮流量计进行计量，然后进入混合管〔29〕与乳化剂液化混合。混合后流至乳化机〔23〕中乳化，乳化后的产品经管道〔27〕输至存储罐存放。
乳化液在保温罐〔12〕中由电热管〔10〕进行加热保温，其温度由热电偶〔11〕测定。由乳液泵〔5〕输至涡轮流量计〔8〕计量，计量后的数据转换成电流讯号输至控制系统。经控制系统处理输出控制讯号，进行放大，驱动电机，控制电动阀门〔7〕的开度(即控制流量的大小)。乳化剂液的多少，根据沥青牌号的不同而异，并按照W＝f(X)的函数关系调节。式中X代表沥青流量，W代表乳化剂液流量，f代表油水比，f值的大小由试验确定，其数值在1.2～1.8范围内变动，并且事先在控制系统中加以整定。因此在控制过程中只要知道沥青牌号就可按照整定值进行控制。若油水比偏离整定值，控制系统输出控制讯号改变电动阀的开度，将油水比自动控制在最佳范围内。
为使整个乳化装置的有效运行，本实用新型还配备有清洗系统。沥青因遇冷后粘性增加，为防止沥青堵死阀门、管道及有关设备，当完成一定批量生产后若需停机时，必须清洗。柴油箱〔26〕和管道〔28〕就是为此而设计的。停机时先行关闭沥青阀〔16〕，同时关闭管路〔27〕中的〔27A〕阀，使沥青泵〔18〕从柴油箱〔26〕抽取柴油，将沥青泵〔18〕、腰轮流量计〔20〕，乳化机〔23〕进行清洗，清洗后的柴油与沥青混合物由管道〔27〕中的旁通阀〔27B〕返回柴油箱〔26〕中，此时阀〔27A〕关闭，而生产时〔27A〕打开。乳化机〔23〕经柴油清洗后，还需用热水清洗，热水箱〔13〕中的热水经热水管〔6〕进入乳化机〔23〕清洗，清洗后的废水排至专设的废水池中处理。为使乳化剂与热水能混合均匀，本装置设有拌搅罐〔30〕，用搅拌机〔31〕进行搅拌，搅拌好的乳化液进入乳液箱〔1〕供水泵〔2〕抽吸，乳液箱〔1〕和搅拌罐〔30〕用管道和阀门沟通。
本实用新型的工作过程如下保温水罐〔12〕的下端接进液管〔9〕，进液管〔9〕的一端接乳液泵〔5〕，乳液泵〔5〕的出水端接电动控制阀〔7〕的进口，阀〔7〕的出口接混合管〔29〕的入口，混合管〔29〕接乳化机的进口。混合管〔29〕为叉形管，上端分别接电动阀〔7〕和腰轮流量计〔20〕，下端接乳机〔23〕的进口。乳化剂液就依次通过上述路线；乳化剂液还可通过另一条路线，即供水泵〔2〕直接从乳化箱〔1〕中抽吸，经管道〔4〕直接进入电动阀〔7〕。沥青由沥青保温罐〔15〕经其下部的沥青阀〔16〕，通过沥青泵〔18〕，进入腰轮流量计〔20〕，再入混合管〔29〕，最后进入乳化机〔23〕进行乳化。在上述过程中沥青只计测其流量，并不控制流量，这样可使控制因素减少，而主要控制乳化剂液的流量，控制方式就是电动阀〔7〕的开度，而开度的控制是通电控系统来完成。使控制迅速而准确，从而有效地控制油水比，以保证产品质量的稳定。
图3为本实用新型油水比电气控制的方框图。它主要由腰轮流量计〔20〕、光电转换器〔19〕、涡轮流量变送器〔8〕、流量积算仪〔32A〕、〔32B〕、自动调节器〔33〕、电动操作器〔34〕、位置发送器〔36〕、伺服放大器〔35〕、减速器〔38〕、二相伺服电机〔37〕、电动调节阀〔7〕构成。腰轮流量计〔20〕计测的沥青流量，转换成光电脉冲信号输出，经放大、整形、积分等处理，实现频率－电流(f－I)转换，输出0～10毫安直流电信号至自动调节器；与此同时乳化剂液通过涡轮流量变送器〔8〕进行计测，计量的数据转换成电磁信号，同样经过频率－电流(f－I)转换，变成0～10毫安的直流电信号也输至自动调节器。沥青与乳化剂液这两者的电流信号经过自动调节器的平衡比较处理后，同时根据电动阀〔7〕所在位置通过位置发送器〔36〕的信号。若检测的乳化剂液流量不能满足W＝f(X)的整定值，调节器会输出给定的控制信号，通过伺服放大器〔35〕产生较大的功率输出，驱动两相伺服电机转动，通过减速器〔38〕减速，带动阀门〔7〕转动，调节阀门的开度大小，从而控制乳化剂液的流量，使之适应油水比的需要。如果检测两者流量符合整定油水比的要求，那么自动调节器输出的电流为零，伺服放大器无输出，两相伺服电机停转，电动阀门稳定在原来预定位置。为了防止断电后油水比失控，保证乳化沥青的质量稳定，本实用新型配备有自动 ()/() 手动无扰动切换、电动阀〔7〕和沥青泵〔18〕均有手轮，可立即改用人工操作。
本实用新型主要技术参数如下1、生产能力4500kg／h2、乳化剂用量4‰3、蒸发残留物含量55～60％4、蒸发残留物性质(1)、针入度(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、筛上剩余量≤0.3％最小0.2‰6、颗粒直径≤5μ最小2μ7、贮存稳定度宏观露天存放15天以上，桶装20天以上，表层结皮厚度为1cm左右。
8、其他指标均符合部颁标准。
经现场试验乳化沥青性能良好。
权利要求1.一种涉及乳化沥青生产的乳化沥青油水比自控装置，它由机械和自动控制两大部分构成，其特征在于机械部分主要由乳化液保温罐[12]、沥青保温罐[15]、沥青阀[16]、沥青泵[18]、腰轮流量计[20]、光电转换器[19]、沥青泵传动电动[22]、横梁[21]、乳化机[23]、混合管[29]、机架[25]、乳液泵[5]、涡轮流量变送器[8]、电动阀[7]、乳化机传动电机[3]、供水泵[2]、乳液箱[1]、搅拌罐[30]、搅拌机[31]组成。沥青保温罐[15]下端接沥青阀[16]，沥青泵[18]的进口端接沥青阀[16]，下端接腰轮流量计[20]，腰轮流量计[20]的出口端接混合管[29]，混合管[29]的出口端与乳化机[23]的进口相接，混合管[29]，混合管[29]的出口端与乳化机[23]的进口相接，混合管[29]上端的一分歧管接电动阀[7]，电动阀门[7]的进口端与乳液泵[5]的出口端以及乳液管和[4]并接，乳液箱[1]和搅拌罐[30]用管道和阀门沟通，乳液泵[5]、电动阀[7]、沥青泵[18]及其电机[22]、腰轮流量计[20]、光电转换器[19]支承在横梁[21]上，乳化机[23]及其传动电机[3]安装在机架[25]的底部，乳液保温罐[12]和沥青保温罐[15]则安置在机架[25]的顶部，自动控制部分主要由腰轮流量计[20]、光电转换器[19]、涡轮流量变送器[8]、流量积算仪[32A]、[32B]、自动调节器[33]、电动操作器[34]、位置发送器[36]、伺服放大器[35]、二相伺服电机[37]、减速器[38]、电动阀[7]构成，电动阀门[7]受控于自动调节器[33]的信号。
2.根据权利要求1所述的乳化沥青油水比自控装置，其特征在于乳化机〔23〕的进口端接混合管〔29〕，混合管〔29〕为叉形，一分歧管接腰轮流量计〔20〕，另一分歧管接电动阀〔7〕，乳化机〔23〕的出口接乳化沥青出口管〔27〕。
3.根据权利要求1所述的乳化沥青油水比自控装置，其特征在于柴油箱〔26〕和管道〔28〕、阀门〔27A〕、〔27B〕共同组成柴油清洗系统，可将沥青泵〔18〕、腰轮流量计〔20〕、乳化机〔23〕、混合管〔29〕中的残留沥青清洗干净。
4.根据权利要求1所述的乳化沥青油水比自控装置，其特征在于乳化液保温罐〔12〕、沥青保温罐〔15〕，分别在罐内装设有电热管〔10〕和〔17〕保温，并由热电偶〔11〕及〔14〕测定加热温度。
5.根据权利要求1所述的乳化沥青油水比自控装置，其特征在于乳化沥青油水比的控制为函数型，腰轮流量计〔20〕只测定沥青的瞬时流量X，乳化液流量W则按W＝f(X)的函数关系式来控制，f为油水比，f值的范围为1.2～1.8以乳化液流量适应沥青流量的需要。
6.根据权利要求1所述乳化沥青油水比自控装置，其特征在于，当油水比符合整定值时，自动调节器〔33〕输出电流为零，电动阀〔7〕不动，而当油水比偏离整定值时，自动调节器〔33〕输出给定值，伺服放大器〔35〕将信号放大并输出足够的功率驱动二相电动机〔37〕转动，经减速器〔38〕带动电动阀〔7〕转动，改变阀门的开度，调节乳化液流量。
专利摘要一种涉及乳化沥青生产的油水比自控装置，它由机械和自动控制两大部分构成。沥青由腰轮流量计[20]计测其瞬时流量，乳化液由涡轮流量计测其瞬时流量。该装置以函数型控制方式控制乳化液流量，两者流量均通过f—I(频率—电流转换)输出直流电信号，经自动调节器[33]平衡处理后，输出给定信号，控制乳化液流量，以此来适应沥青所需的乳化液量，从而使控制因素减少，油水比的控制得到可靠的保证。
文档编号C10C3/00GK2044978SQ8921207
公开日1989年9月27日 申请日期1989年1月21日 优先权日1989年1月21日
发明者卫际平, 扬晋文, 许文建, 夏继双, 刘克强, 詹新华, 扬开榜, 彭玉良 申请人:益阳地区公路总段中心油场