高效節能型導熱油溫控單元組的設計與開發

于淼

【摘? 要】高效節能型導熱油溫控單元組以導熱油用電動三通調節閥根據現場生產工藝要求，將兩種不同溫度的導熱油進行混合后經過導熱油循環泵、溫度傳感器、熱壓機循環加熱裝置、導熱油管路等組成的加熱型溫控單元組集成系統，該溫控單元組占地空間小、結構緊湊，以撬裝成套整機的形式提供給客戶使用。該溫控單元組由溫度檢測/控制單元、熱油循環/加熱單元、自動加/卸油單元和電氣控制單元四部分組成，以保證設備的高效運行和靈活操控性。

【Abstract】Heat transfer oil temperature control unit with high efficiency and energy saving is a heating type temperature control unit group integrated system composed of heat conduction oil circulating pump， temperature sensor， hot press circulating heating device， heat conduction oil pipe， etc.， after mixing two kinds of heat conduction oil of different temperatures with electric three-way regulating valve according to the on-site production process requirements. The temperature control unit group occupies a small space and has a compact structure. It is provided to customers in the form of skid-mounted complete machine. The temperature control unit group is composed of four parts： temperature detection/control unit， hot oil circulation/heating unit， automatic oil loading/unloading unit and electrical control unit to ensure the efficient operation and flexible operation of the equipment.

【關鍵詞】高效可靠;布局緊湊;節能環保;控溫精準

【Keywords】high efficiency and reliability; compact layout; energy saving and environmental protection; accurate temperature control

【中圖分類號】TP273? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2021）04-0188-02

1 引言

通過高效節能熱油溫控單元項目的機械設計，設計了導熱油溫控單元組PI&D系統流程圖、溫控裝配圖、設備材料總清單、備件總清單，規劃設計了該系統在實際生產加工組裝圖中管路的實際走向和設備的布局。根據用戶的現場實際工藝參數對導熱油循環泵的流量/揚程、導熱油用三通調節閥流量進行詳細的核算，確定了熱油循環泵的流量/揚程、三通調節閥、截止閥的規格和型號。在項目開始初期制定了項目的生產進度計劃，參與了整個生產過程中的質量追蹤，指導了設備生產完成后的氣密性測試。該高效節能型熱油溫控應用于上海恒紐——臨沂廣林的項目中，結合該項目在安裝、調試和驗收過程中的反饋，對該套設備進行了更新完善、總結提高，后續又為中福馬、亞聯機械等其他導熱油連續壓機的生產廠家設計了類似的二次循環系統。

2 高效節能型熱油溫控單元組的設計與開發

2.1 有關高效節能型熱油溫控單元組的專業術語及定義

2.1.1 溫度傳感器

溫度傳感器（Temperature Transducer）是指能感受溫度并轉換成可用輸出信號的傳感器。

2.1.2 溫度控制器

溫控器（Thermostat），根據工作環境的溫度變化，在開關內部發生物理形變，從而產生某些特殊效應，產生導通或者斷開動作的一系列自動控制元件，或者電子原件在不同溫度下，工作狀態的不同原理來給電路提供溫度數據，以供電路采集溫度數據。

2.1.3 三通調節閥

三通調節閥是由直行程電子式電動執行機構和采用圓筒型薄壁窗口形閥芯的三通合流（分流）閥組成，具有結構緊湊、重量輕、動作靈敏、流量特性精確，直接接受調節儀表輸入（4-20mA DC 0-10mA DC或1-5V DC）等控制信號及單相電源即可控制運轉，實現對工藝管路流體介質的自動調節控制，廣泛應用于精確控制氣體、液體、蒸汽等介質的工藝參數，如壓力、流量、溫度、液位等參數保持在給定值。

2.2 導熱油溫控單元組簡介

2.2.1 系統原理

導熱油溫控單元組是利用溫度傳感器、溫度控制器和三通調節閥將兩種不同溫度的導熱油按照一定的比例混合后達到生產所需的工藝溫度的撬裝式溫控單元組。

2.2.2 系統主要組成部分

①溫度檢測/控制單元。

溫度傳感器：用于檢測管路中導熱油的溫度。

三通調節閥：用于調節系統中導熱油的流量。

溫度計：用于現場顯示管路中導熱油的溫度。

②熱油加熱/循環單元。

截止閥：用于控制導熱油的打開和切斷。

過濾器：用于過濾導熱油和管路中的雜質，以確保熱媒循環泵、三通調節閥和熱壓機換熱器的正常運行。

熱媒循環泵：用于給管路中導熱油的循環提供動力。

壓力表：用于顯示管路中導熱油的壓力。

排氣閥：用于排出導熱油管路中的空氣。

熱壓機換熱器：用于熱壓機進行熱量交換的設備。

熱油管路：用于連各設備之間導熱油輸送的管道。

③自動加/卸油單元。

電動齒輪泵：用于給系統加/卸油時提供動力。

截止閥：用于切換加/卸油時導熱油的流向。

④電氣控制單元包含控制柜、PLC控制器、觸摸屏、斷路器、接觸器、號塔等元器件。

2.3 該熱油溫控單元組項目中存在的難點

①熱壓機的加熱方式直接影響到熱壓機使用時溫度的選擇、工藝控制以及加工產品的質量，人造板熱壓機傳統的加熱方式是蒸汽加熱和電加熱。②傳統加熱方式所用的溫控單元組均為分體式設計，設備占用空間大，系統操作不便，各設備之間連接管路變長，加熱介質熱損失增大，造成能源的浪費。

2.4 針對難點，采取的解決措施

①將傳統的加熱方式即蒸汽或者電加熱改為導熱媒油進行加熱。使用導熱油作為熱媒，預熱時，高溫導熱媒油經過過濾器進入導熱油泵，通過導熱油泵送入熱壓機對熱壓板進行預熱。通過熱壓機后的導熱油溫度降低部分導熱油通過電動三通調節閥和回油管道流回鍋爐中再加熱，另一部分與鍋爐進油處補充進來的高溫導熱油混合通過導熱油泵再次輸入熱壓機中，當壓機內溫度達到溫度控制器設定的溫度且穩定后，將混合了黏合劑的板材毛坯送入壓機進行加熱壓制成品板材的生產。②將電動三通比例調節閥的閥門位置反饋傳回到溫度控制的電氣系統，讓控制系統根據實際反饋回來的溫度和調節閥實際的閥門位置進行溫度的調節，提高溫度控制的精度。③將導熱油泵循環泵與控制部分二次循環管路集成統一撬裝，設備占地面積小，提供規范接口，客戶現場安裝方便。④嚴謹合理的計算、選型，合理布置管路，優化流道設計，減少了循環泵的耗電量和加熱介質的熱損失，從而節約能源，降低生產成本。⑤導熱油循環泵采用雙層底座配合減震塊使用，有效消除了管道受熱時的形變應力，提高導熱油循環泵、驅動電機和電動三通調節閥的使用壽命。

2.5 有關導熱油溫控單元組的創新和優點

①將熱壓機由傳統的以蒸汽、電加熱為加熱源的加熱工藝更改為以導熱油為加熱源的加熱工藝。導熱媒油加熱的優點是：熱容量高，溫度均勻，在常壓下就可加熱到很高的溫度，熱損耗小，能夠降低生產成本。②本裝置通過感溫棒（溫度傳感器）、溫度控制系統、電動三通調節閥來實現對導熱油的流量的精確控制，對熱壓機進行預熱，待溫度達到熱壓機的預設溫度后對板坯進行加熱，使得板坯受熱更均勻，產品質量更好。③設有Y型過濾器，能夠有效地清除、過濾管路和導熱油中的雜質，為設備的正常運行提供了有力的保障。④選用經過數據模型計算、優化流道設計和質量可靠的導熱油離心泵、高效率、低噪音、低振動的WEG電機與獨特設計的雙層底座加減震塊配合使用，保障了熱油換熱系統長期、安全、平穩、可靠地運行，提高生產效率;有效地降低了電能損耗和維修成本。⑤溫度檢測采用在同一個檢測點雙回路輸出的溫度傳感器對系統油溫進行測量并反饋給控制系統分別進行控制和監視，保障了溫度控制的準確性。⑥在溫控單元組的主要承重和支撐點采用了龍門支撐的形式和底部增加橫檔支撐的設計，保證了主要設備在不承重的工況條件下運行，延長了設備的使用壽命。⑦所有法蘭、閥端、泵端之間的連接均選用能耐高溫、高壓、應力補償能力強、密封性能穩定、安裝方便、墊片預緊力較低、工況應用范圍寬泛的金屬纏繞石墨墊片（Spiral Wound Gaskets）進行密封。

3 結語

綜上所述，該高效節能型導熱油溫控單元組在堅持設計準確、結構合理、布局緊湊、層次清晰、比例協調、高效節能、經濟環保、性能優良、安裝便捷、控溫精準、運行穩定可靠、維護簡單等特點，另外，通過設計前期對用戶生產工藝嚴謹的計算、選型和嚴格遵循導熱油的安裝、制造的規范來進行加工和制造、所有制作流程嚴格按照壓力管道標準與要求來執行、組裝和進行氣密性測試，以上要求能確保高效節能型熱油溫控單元組的機械結構在生產制造過程中做到有理可依、有據可查;為產品的制造質量和穩定運行提供了強有力的保障，通過對此項目的設計和研發，攻克了該成套撬裝設備生產制造過程的工藝規范和關鍵性的技術問題，同時把計算選型和機械結構的創新性設計的合理性、穩定性以及可靠性在調試、生產的實際過程中得到了驗證;贏得了安徽加和、江西綠洲、山東賀友、遼寧德爾等人造板行業的高度認可和一致好評，此產品已經申請了國家新型技術實用專利，在木材加工行業得到了大力推廣和應用。

【參考文獻】

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