高效节能型导热油温控单元组的设计与开发

    于淼

    【摘? 要】高效节能型导热油温控单元组以导热油用电动三通调节阀根据现场生产工艺要求，将两种不同温度的导热油进行混合后经过导热油循环泵、温度传感器、热压机循环加热装置、导热油管路等组成的加热型温控单元组集成系统，该温控单元组占地空间小、结构紧凑，以撬装成套整机的形式提供给客户使用。该温控单元组由温度检测/控制单元、热油循环/加热单元、自动加/卸油单元和电气控制单元四部分组成，以保证设备的高效运行和灵活操控性。

    【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.

    【關键词】高效可靠;布局紧凑;节能环保;控温精准

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

    【中图分类号】TP273? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文献标志码】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章编号】1673-1069（2021）04-0188-02

    1 引言

    通过高效节能热油温控单元项目的机械设计，设计了导热油温控单元组PI&D系统流程图、温控装配图、设备材料总清单、备件总清单，规划设计了该系统在实际生产加工组装图中管路的实际走向和设备的布局。根据用户的现场实际工艺参数对导热油循环泵的流量/扬程、导热油用三通调节阀流量进行详细的核算，确定了热油循环泵的流量/扬程、三通调节阀、截止阀的规格和型号。在项目开始初期制定了项目的生产进度计划，参与了整个生产过程中的质量追踪，指导了设备生产完成后的气密性测试。该高效节能型热油温控应用于上海恒纽——临沂广林的项目中，结合该项目在安装、调试和验收过程中的反馈，对该套设备进行了更新完善、总结提高，后续又为中福马、亚联机械等其他导热油连续压机的生产厂家设计了类似的二次循环系统。

    2 高效节能型热油温控单元组的设计与开发

    2.1 有关高效节能型热油温控单元组的专业术语及定义

    2.1.1 温度传感器

    温度传感器（Temperature Transducer）是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。

    2.1.2 温度控制器

    温控器（Thermostat），根据工作环境的温度变化，在开关内部发生物理形变，从而产生某些特殊效应，产生导通或者断开动作的一系列自动控制元件，或者电子原件在不同温度下，工作状态的不同原理来给电路提供温度数据，以供电路采集温度数据。

    2.1.3 三通调节阀

    三通调节阀是由直行程电子式电动执行机构和采用圆筒型薄壁窗口形阀芯的三通合流（分流）阀组成，具有结构紧凑、重量轻、动作灵敏、流量特性精确，直接接受调节仪表输入（4-20mA DC 0-10mA DC或1-5V DC）等控制信号及单相电源即可控制运转，实现对工艺管路流体介质的自动调节控制，广泛应用于精确控制气体、液体、蒸汽等介质的工艺参数，如压力、流量、温度、液位等参数保持在给定值。

    2.2 导热油温控单元组简介

    2.2.1 系统原理

    导热油温控单元组是利用温度传感器、温度控制器和三通调节阀将两种不同温度的导热油按照一定的比例混合后达到生产所需的工艺温度的撬装式温控单元组。

    2.2.2 系统主要组成部分

    ①温度检测/控制单元。

    温度传感器：用于检测管路中导热油的温度。

    三通调节阀：用于调节系统中导热油的流量。

    温度计：用于现场显示管路中导热油的温度。

    ②热油加热/循环单元。

    截止阀：用于控制导热油的打开和切断。

    过滤器：用于过滤导热油和管路中的杂质，以确保热媒循环泵、三通调节阀和热压机换热器的正常运行。

    热媒循环泵：用于给管路中导热油的循环提供动力。

    压力表：用于显示管路中导热油的压力。

    排气阀：用于排出导热油管路中的空气。

    热压机换热器：用于热压机进行热量交换的设备。

    热油管路：用于连各设备之间导热油输送的管道。

    ③自动加/卸油单元。

    电动齿轮泵：用于给系统加/卸油时提供动力。

    截止阀：用于切换加/卸油时导热油的流向。

    ④电气控制单元包含控制柜、PLC控制器、触摸屏、断路器、接触器、号塔等元器件。

    2.3 该热油温控单元组项目中存在的难点

    ①热压机的加热方式直接影响到热压机使用时温度的选择、工艺控制以及加工产品的质量，人造板热压机传统的加热方式是蒸汽加热和电加热。②传统加热方式所用的温控单元组均为分体式设计，设备占用空间大，系统操作不便，各设备之间连接管路变长，加热介质热损失增大，造成能源的浪费。

    2.4 针对难点，采取的解决措施

    ①将传统的加热方式即蒸汽或者电加热改为导热媒油进行加热。使用导热油作为热媒，预热时，高温导热媒油经过过滤器进入导热油泵，通过导热油泵送入热压机对热压板进行预热。通过热压机后的导热油温度降低部分导热油通过电动三通调节阀和回油管道流回锅炉中再加热，另一部分与锅炉进油处补充进来的高温导热油混合通过导热油泵再次输入热压机中，当压机内温度达到温度控制器设定的温度且稳定后，将混合了黏合剂的板材毛坯送入压机进行加热压制成品板材的生产。②将电动三通比例调节阀的阀门位置反馈传回到温度控制的电气系统，让控制系统根据实际反馈回来的温度和调节阀实际的阀门位置进行温度的调节，提高温度控制的精度。③将导热油泵循环泵与控制部分二次循环管路集成统一撬装，设备占地面积小，提供规范接口，客户现场安装方便。④严谨合理的计算、选型，合理布置管路，优化流道设计，减少了循环泵的耗电量和加热介质的热损失，从而节约能源，降低生产成本。⑤导热油循环泵采用双层底座配合减震块使用，有效消除了管道受热时的形变应力，提高导热油循环泵、驱动电机和电动三通调节阀的使用寿命。

    2.5 有关导热油温控单元组的创新和优点

    ①将热压机由传统的以蒸汽、电加热为加热源的加热工艺更改为以导热油为加热源的加热工艺。导热媒油加热的优点是：热容量高，温度均匀，在常压下就可加热到很高的温度，热损耗小，能够降低生产成本。②本装置通过感温棒（温度传感器）、温度控制系统、电动三通调节阀来实现对导热油的流量的精确控制，对热压机进行预热，待温度达到热压机的预设温度后对板坯进行加热，使得板坯受热更均匀，产品质量更好。③设有Y型过滤器，能够有效地清除、过滤管路和导热油中的杂质，为设备的正常运行提供了有力的保障。④选用经过数据模型计算、优化流道设计和质量可靠的导热油离心泵、高效率、低噪音、低振动的WEG电机与独特设计的双层底座加减震块配合使用，保障了热油换热系统长期、安全、平稳、可靠地运行，提高生产效率;有效地降低了电能损耗和维修成本。⑤温度检测采用在同一个检测点双回路输出的温度传感器对系统油温进行测量并反馈给控制系统分别进行控制和监视，保障了温度控制的准确性。⑥在温控单元组的主要承重和支撑点采用了龙门支撑的形式和底部增加横档支撑的设计，保证了主要设备在不承重的工况条件下运行，延长了设备的使用寿命。⑦所有法兰、阀端、泵端之间的连接均选用能耐高温、高压、应力补偿能力强、密封性能稳定、安装方便、垫片预紧力较低、工况应用范围宽泛的金属缠绕石墨垫片（Spiral Wound Gaskets）进行密封。

    3 结语

    综上所述，该高效节能型导热油温控单元组在坚持设计准确、结构合理、布局紧凑、层次清晰、比例协调、高效节能、经济环保、性能优良、安装便捷、控温精准、运行稳定可靠、维护简单等特点，另外，通过设计前期对用户生产工艺严谨的计算、选型和严格遵循导热油的安装、制造的规范来进行加工和制造、所有制作流程嚴格按照压力管道标准与要求来执行、组装和进行气密性测试，以上要求能确保高效节能型热油温控单元组的机械结构在生产制造过程中做到有理可依、有据可查;为产品的制造质量和稳定运行提供了强有力的保障，通过对此项目的设计和研发，攻克了该成套撬装设备生产制造过程的工艺规范和关键性的技术问题，同时把计算选型和机械结构的创新性设计的合理性、稳定性以及可靠性在调试、生产的实际过程中得到了验证;赢得了安徽加和、江西绿洲、山东贺友、辽宁德尔等人造板行业的高度认可和一致好评，此产品已经申请了国家新型技术实用专利，在木材加工行业得到了大力推广和应用。

    【参考文献】

    【1】HG/T 20592～20635—1997钢制管法兰用缠绕式垫片（PN系列）[S].

    【2】GB/T 8163—2008流体输送用无缝钢管[S].

    【3】GB/T 9115—2010对焊钢制管法兰（PN系列）[S].

    【4】GB 150.1—2011压力容器[S].