攤鋪機熨平板電加熱控制系統的改造

朱 濤 包西平 陶恩茂 施念宇

（徐州工業職業技術學院，江蘇 徐州221140）

0 引言

瀝青混合料的溫度離析是指在儲存、運輸及攤鋪過程中，瀝青混合料受天氣、施工機械和施工工藝等影響產生熱量損失而出現溫度差異的狀況。[1]瀝青混合料的溫度離析，會導致路面壓實度不均勻，路面的平整度降低。研究表明，由于溫度離析的影響，瀝青面層的使用壽命大大縮短，嚴重離析的路面使用壽命可能會減少50%以上。因此，需要采取有效的措施減少溫度離析現象的發生。

傳統的攤鋪機熨平板加熱，采用在攤鋪作業前一次性加熱的方法使熨平板各部分加熱到一定溫度后，隨即停止加熱，主要目的是防止熨平板過涼使攤鋪路面出現拉絲現象；在攤鋪作業的過程中，由瀝青混合料長期暴露在空氣中，難免產生熱量損失而出現溫度差異的狀況。即使把熨平板溫度加熱裝置打開，由于是開環控制，也無法保證攤鋪前的瀝青混合料溫度恒定。

1 輪胎式攤鋪機行駛控制系統設計方案

為了克服現有技術的缺點，設計了一種新型的攤鋪機熨平板電加熱控制系統，可使攤鋪機熨平板的加熱更加均勻，在作業時盡可能保持瀝青混合料恒定的溫度，有效地降低了瀝青混合料的溫度離析，提高路面攤鋪的質量。

改進的攤鋪機熨平板電加熱控制系統電路圖如圖1所示，系統包括控制器C1，與控制器C1連接多個用于采集熨平板溫度的溫度傳感器，與控制器C1連接用于設置熨平板加熱溫度的溫度電位器Q1，與控制器C1連接的多個用于改變加熱功率的三相交流移相調壓模塊，每個三相交流移相調壓模塊的輸入端和攤鋪機的三相交流發電機連接，輸出端連接有電加熱管；電加熱管分段放置在熨平板的內部；溫度傳感器的數量與三相交流移相調壓模塊數量一致。

圖1 改進的攤鋪機熨平板電加熱控制系統電路圖

以三個溫度傳感器為例，即圖1中的溫度傳感器B1、溫度傳感器B2和溫度傳感器B3，對應的設置在熨平板前端的左、中、右三個位置。為了方便操作，溫度電位器Q1安裝在攤鋪機的操作臺上。電加熱管由三個加熱絲組成，三個加熱絲采用星形連接或者三角形連接。三相交流移相調壓模塊TY1的輸出端對應連接電加熱管R1，三相交流移相調壓模塊TY2的輸出端對應連接電加熱管R2，三相交流移相調壓模塊TY3的輸出端對應連接電加熱管R3。三相交流發電機通過斷路器QF1與三個三相交流移相調壓模塊的輸出端相連。三相交流移相調壓模塊可以在電壓或電流信號的驅動下，產生三相可改變導通角的強觸發脈沖信號再去分別控制其內部的可控硅，實現三相負載電壓從0V到發電機輸出電壓的無級可調。

2 系統的工作原理

系統的工作原理如圖2所示，這里把熨平板分為左、中、右三個部分進行加熱，電加熱管R1、電加熱管R2、電加熱管R3分別放置在熨平板的左、中、右內部，通過攤鋪機上發動機帶動發電機產生交流電源接于加熱系統中，在斷路器QF1打開時，熨平板電加熱控制系統開始工作。對電加熱管R1來講，電加熱絲R11、R12、R13之間采用星形連接方式，由溫度傳感器B1實時對熨平板左部分攤鋪前的瀝青混合料溫度t1進行監測，控制器C1根據溫度電位器Q1的設定值t與所測熨平板左部分攤鋪前的瀝青混合料溫度t1的偏差e1對熨平板左部分攤鋪前的瀝青混合料溫度t1進行閉環控制，其控制算法上采用PID控制，執行器選擇三相交流移相調壓模塊TY1，其內部集三相移相觸發電路、單向可控硅、RC阻容吸收回路等于一體，由控制器C1輸出4~20mA電流信號驅動三相交流移相調壓模塊TY1工作，產生三相可改變導通角的強觸發脈沖信號再去分別控制其內部的可控硅，實現三相負載電壓從0V到發電機輸出電壓的無級可調。對熨平板中部分攤鋪前的瀝青混合料溫度t2和熨平板右部分攤鋪前的瀝青混合料溫度t3的控制同理。

在實際應用中，攤鋪瀝青混合料工作開始之前要對熨平板進行預熱30分鐘左右，以便熨平板各部分能夠有一個合適的初始溫度，可以根據熨平板的長度把其分為更多段進行控制，這樣，在其中一段熨平板攤鋪前的瀝青混合料溫度不符合要求時，控制器C1只需要對該段進行調節，而避免了熨平板不分段控制時，整體要根據局部狀況去調節，這樣，使控制效果大大提高，攤鋪機熨平板的加熱更加均勻，在作業時盡可能保持瀝青混合料恒定的溫度，有效地降低了瀝青混合料的溫度離析，提高了路面攤鋪的質量。

3 結語

本系統有一控制器，分別與控制器連接的溫度采集模塊、溫度電位器以及三相交流移相調壓模塊，每個三相交流移相調壓模塊的輸出端連接有電加熱管，電加熱管放置在熨平板的內部。由溫度采集模塊實時對熨平板攤鋪前的瀝青混合料溫度進行監測，控制器根據溫度電位器的設定值與所測熨平板攤鋪前的瀝青混合料溫度的偏差對瀝青混合料的溫度進行閉環控制，執行器選擇三相交流移相調壓模塊，其控制算法采用PID控制。可使攤鋪機熨平板的加熱更加均勻，在作業時盡可能保持瀝青混合料恒定的溫度，有效地降低了瀝青混合料的溫度離析，提高了路面攤鋪的質量。

［1］張東興,顏舜.瀝青路面施工溫度變異與工程質量控制[J].湖南交通科技,2011(04).