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          大口徑涂塑鋼管溫度可控處理系統

          來源:http://www.xddwd.com/article/20191219233.html

          涂塑復合鋼管既具有鋼管的高強度、高剛度又有塑料管的高光潔度和良好的防腐蝕性能,還具有不混生細菌、霉菌以及良好的防結垢能力,在一般情況下比同徑的鋼管輸水量多15%-20%,且輸送過程中的動力消耗降低巧%以上,其使用壽命可達100年。更為重要的是涂塑復合管還具有良好的衛生性能,采用JWWAK132標準試驗得出,涂塑鋼管輸水的混濁度在0.5度以下,色度<<1度,高錳酸鉀消耗量<2 mg/L,殘留氯<0.7 wg/L,水質無異味及任何異,F象,是保障人體健康的環保給水管路。另外涂塑鋼管和其他大、中口徑的給水用管(如水泥管、球鐵內襯水泥管、塑料管等)相比,性價比是最優的,年平均使用費用也是最低。


              溫度是決定涂膜質量的重要因素。溫度隨環境因素變化而受影響,是個動態量。采用溫度自動控制系統來實現精確的自動控制。這是本文要解決的目標。

          1、當前生產大口徑給水涂塑鋼管的工藝
              (1)噴丸
              鋼管進人噴丸室進行噴丸,噴丸質量達到Sa2.5標準要求。
              (2)加熱
              鋼管涂塑前的加熱工藝過程是很重要的工序。塑粉要熱熔砧結在鋼管內壁,給水管一般涂改性PE,所以其加熱溫度為260-320 9C。由于鋼管直徑(DN1200-2400)和長度較大,用一般加熱爐已不太適應,生產廠家改為中頻加熱,中頻加熱特點是沒有任何物理接觸,也沒有輻射源,不產生任何燃燒物,因此加熱干凈、無污染、功率密度高。
              (3)涂塑
              已加熱的鋼管在旋轉臺架上勻速螺旋式向前傳動,轉速為3050 mm/s;鋼管內孔伸進噴槍頭噴涂改性PE塑粉,內壁噴涂后的厚度為2}3 mm,涂好后移出臺架冷卻。冷卻后檢測涂膜各項性能達到《給水涂塑復合鋼管》(CJ/T120-2008)標準。

          2、大口徑鋼管內涂塑設備溫度自動控制研究2.1電磁感應加熱
              為了達到優良性能涂層,均勻加熱是一個重要因素。對塑膜涂層工藝而言,感應加熱是最佳的辦法,這種加熱方法對于保證鋼管在加熱中沒有氧化物的清潔表面是至關重要的。而且能保證鋼管斷面的基體溫度均勻。
              (1)感應加熱基本原理
              感應加熱過程就是把導電的工件置于通交流電流的銅線圈中,由銅線圈中的交流電流產生的交變磁場導致在工件中有電流流動,如圖1所示?梢哉f,感應加熱就是遵循眾所周知的變壓器原理,即在一個繞組中加上交流電壓,在另一個繞組中就會產生出電壓。感應加熱器中的工作線圈就是這個變壓器的初級繞組,而鋼管就象一個短路的環形次級線圈,對于流動的電流而言,因為鋼管具有一定的內在電阻,就產生了熱。
              感應加熱是一種獨特的方式,熱產生在管子中,沒有任何的物理接觸,也沒有輻射熱源,不產生任何燃燒產物,正因為感應加熱不存在與溫度限制有關的來源,故其使用可達到較高能量級,與那些非直接電加熱或燃料燃燒的方法相比,功率密度更高,并能精確控制。
              物理的熱量傳輸是由于溫度梯度的存在,根據熱力學第二定律,即熱量是從較高溫度的物體向較低溫度的物體方向轉移。
              在感應加熱的過程中,由于集膚效應,大部分熱產生在管子的一定厚度之中,熱流在環帶狀的管壁中向2個方向流動,向內流向管壁的中心,向外則從管子的表面輻射出去,這種熱傳導的速度取決于導熱性、熱容和密度。

              (2)選擇頻率
              為了確定一個具體應用的感應加熱系統,需要求出電流穿透深度。這個參數決定感應加熱線圈的效率。穿透深度(有時也稱作參考深度:導體某一深度處的電流密度為其表面電流密度的1/e =0.368時,這一深度就是電流穿透深度)

              鋼管在感應加熱時,其總效率的高低基本上決定于電流頻率的正確選擇。由于感應電流只沿著被加熱鋼管的電流穿透深度層流動,熱量也僅在這一層中產生。而鋼管的加熱要求整個鋼管截面溫度均勻,這時,在電流穿透深度以下的金屬,僅能從已加熱層按導熱的方式加熱。這樣的傳熱需要較長的時間才能使鋼管表面與心部溫度比較均勻。鋼管表面與心部溫差要求越小,加熱時間必然增長,被加熱的鋼管散人空間的熱量增多,熱效率降低。為了提高熱效率,必須縮短加熱時間,其方法就是降低電流頻率,也就是增大鋼管里的電流穿透深度。
              為了提高熱效率和減少單位產品的電能消耗,對于空心圓柱體鋼管感應加熱的最佳電流頻率

              這時感應加熱的效率達到最大值。把調頻器的頻率調到該數值,可以達到高的感應加熱效率。但是由于鋼管尺寸、形狀誤差、材料、涂塑環境、涂塑工藝溫度要求等因素的影響,頻率仍需做必要的調整。以保證涂塑鋼管產品的整體質量。
              要提高電流穿透深度就需要降低電流頻率,要達到較高的感應加熱效率就要使電流頻率在式(1)的值上穩定。


          可見加熱時間與穿透深度成反比,也即是與頻率成正比。

          2.2雙位控制
              為了使溫度控制在260-320 `C,來保證涂塑鋼管加工質量。采用雙位自動控制模式,通過控制電路中的電流調頻器來控制電流頻率,從而控制滲透深度,進而保證溫度處于給定值上下溫度范圍內。
              調節機構只有開和關2個極限位置,被控參數不可能穩定在給定值上,而總在給定值的上下波動,雙位控制儀表(XCT型動圈式雙位指示儀表)的結構如圖3所示。該儀表用于控制被控對象的溫度處于某一個范圍內。被控對象(鋼管)的溫度由遠紅外測溫儀9測出,并轉換成直流電壓信號,輸人到動圈測量機構,使測量指針1隨輸人信號做相應偏轉,指示出測量值。加工工藝要求的溫度范圍中的給定值(一般設置為溫度范圍的中值)由給定值指針5指出,這也就決定了檢測線圈的位置。利用測量指針4與給定指針5(鋁旗和檢測線圈)的偏差位移并通過晶體管振蕩放大器7來控制繼電器8的動作,從而控制被測對象鋼管13相連接的中頻加熱設備線路上的調頻器10頻率的升降,達到控制溫度的目的。

          該自動控制系統是中頻加熱裝置與雙位控制器結合從而實現了溫度范圍的自動控制,在2603 20℃一個給定值上下范圍內(比如(28015 ) 9C ) ,當測量溫度不等于給定溫度值,雙位控制器開關開啟,自動調整中頻感應電流的頻率,使鋼管感應加熱溫度進人所設定的溫度值范圍后觸點斷開?刂萍訜釡囟缺WC了產品涂塑質量同時節約了電能,是一種節能環保且產品質量得到提高的優化組合技術。為傳統意義上的大口徑給水鋼管涂塑加工工藝方法提供了新途徑。
           

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