現(xiàn)代連續(xù)式混砂機(jī)的液料系統(tǒng)

朱以松，李偉，董鄂

（無錫錫南鑄造機(jī)械有限公司，江蘇無錫214028）

·鑄造設(shè)備·

現(xiàn)代連續(xù)式混砂機(jī)的液料系統(tǒng)

朱以松，李偉，董鄂

（無錫錫南鑄造機(jī)械有限公司，江蘇無錫214028）

為了滿足大型、特大型鑄件造型的的要求，連續(xù)式混砂機(jī)液料系統(tǒng)不斷地進(jìn)行完善，已經(jīng)歷第一代、第二代和第三代的改進(jìn)和創(chuàng)新，文中介紹了三代連續(xù)式混砂機(jī)液料系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與存在的問題；特別是液料智能控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，認(rèn)為這種液料控制系統(tǒng)可保證大型鑄件砂型（芯）的質(zhì)量。

連續(xù)式混砂機(jī)；液料系統(tǒng)；大型鑄件砂型（芯）；智能控制系統(tǒng)

對于大型、特大型鑄件造型，由于周期長（數(shù)天，甚至數(shù)周），對前后混制的型砂均勻性要求很高，否則結(jié)合部可能造成分層、裂縫；此外大型、特大型鑄件的型（芯）砂用量往往是上千噸甚至數(shù)千噸，絕對要避免由于液料供給的誤差和不均勻，造成砂型（芯）報(bào)廢，給企業(yè)帶來的巨大損失，所以對使用的連續(xù)式混砂機(jī)液料系統(tǒng)提出了更精確、更穩(wěn)定、控制更方便的要求。隨著技術(shù)發(fā)展的進(jìn)步，液料系統(tǒng)也經(jīng)歷第一代、第二代和第三代的改進(jìn)和創(chuàng)新，達(dá)到不斷完善的地步。

1 閉環(huán)系統(tǒng)

液料系統(tǒng)主要由液料桶、過濾器和刻度開關(guān)控制齒輪泵或隔膜泵、氣動(dòng)三通閥、霧化噴嘴、變頻器、PLC等組成。為了使液料能夠均勻的噴射到砂子的表面上，采用霧化噴入的方式，將液料霧化后并帶有一定的速度噴射到砂子上，減小了液料在砂子表面分布不均勻和砂子與砂子之間分布不均勻的現(xiàn)象。

在液料系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到管路連接時(shí)不可能完全密閉，可能會有空氣進(jìn)去，因此將系統(tǒng)設(shè)計(jì)成一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，即利用三通轉(zhuǎn)換閥的切換，使每次多余的液料可以返回到料桶，這樣即使混砂機(jī)不混砂液體系統(tǒng)也一直在運(yùn)行，即在一個(gè)班工作中，若混砂機(jī)不混砂，液料泵仍然開啟，管路中始終被液料充滿，沒有空氣混入，這樣能夠保證液料不會出現(xiàn)斷流或忽多忽少不穩(wěn)定現(xiàn)象。

早先，第一代的液料系統(tǒng)的液料供給是由直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)液料泵，再通過液料閥進(jìn)入霧化噴咀，見圖1。有幾種液料就有幾個(gè)液料系統(tǒng)，這些系統(tǒng)是分開獨(dú)立的。

液料供給量的多少和控制是由電機(jī)的轉(zhuǎn)速（泵的轉(zhuǎn)速）來調(diào)整決定的，即要通過預(yù)先做好的流量——刻度關(guān)系曲線來確定，該關(guān)系曲線要靠人工稱量作出，既費(fèi)時(shí)又不準(zhǔn)確；尤其在砂溫度變化的情況下，更無法做到在線實(shí)時(shí)控制。

圖1 靠刻度手動(dòng)開關(guān)控制的第一代液料系統(tǒng)原理圖

2 變頻控制

第二代，采用了先進(jìn)的自動(dòng)控制設(shè)備，將原來控制液料泵的直流電機(jī)改為變頻器驅(qū)動(dòng)的三相異步電動(dòng)機(jī)來控制。變頻器具有良好的調(diào)速性能，并且能接受從主控單元（PLC）、流量檢測單元（流量傳感器）傳送過來的給定信號和流量反饋信號，利用其自身的PID優(yōu)化算法調(diào)節(jié)功能，可以使系統(tǒng)構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)控制網(wǎng)絡(luò)，讓液料的供給量能實(shí)時(shí)控制并穩(wěn)定在所設(shè)定的數(shù)值上，大大提高了液料供給系統(tǒng)的穩(wěn)定性。液料供給系統(tǒng)穩(wěn)流控制原理見圖2，該系統(tǒng)利用流量檢測傳感器和流量變送器在線檢測裝置，將泵送出的液料流量大小轉(zhuǎn)換成模擬（電流）信號反饋到變頻器的模擬量信號輸入端，與主控單元（PCL）的設(shè)定值進(jìn)行比較，利用變頻器的PID調(diào)節(jié)功能，使泵的輸出流量大小穩(wěn)定在設(shè)定的范圍內(nèi)。

圖2 第二代液料系統(tǒng)自動(dòng)控制原理圖

3 A+B智能化液料系統(tǒng)

砂溫是型砂制備的一個(gè)重要參數(shù)，它影響到液料的加入量、砂型（芯）的固化質(zhì)量、砂型的強(qiáng)度和均勻性。砂溫的偏差會造成砂型（芯）固化不一致，影響起模，造成表面質(zhì)量不好和缺損，嚴(yán)重的會使砂型（芯）強(qiáng)度下降、砂型斷裂、塌箱而報(bào)廢；砂溫過低又會造成粘模、起模困難。實(shí)際生產(chǎn)中，砂溫的波動(dòng)經(jīng)常遇到，而且原因也很多，因此，如何根據(jù)砂溫、氣溫、甚至濕度的變化來自動(dòng)調(diào)節(jié)固化劑的加入量成為一項(xiàng)迫切而急需解決的課題，尤其對大型、特大型鑄件的造型（芯），為避免由于型（芯）砂的報(bào)廢給企業(yè)帶來的巨大損失，型砂中液料的加入量特別要求精確、穩(wěn)定、方便地進(jìn)行控制。

目前，新一代（第三代）液料智能控制系統(tǒng)，即A+B固化劑液料智能控制系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)入實(shí)用階段，所謂A+B固化劑是指兩種不同性質(zhì)（例如不同酸度或不同固化速度——快慢酯）的固化劑通過改變兩種固化劑各自的用量（總量不變），使砂型（芯）的固化和強(qiáng)度達(dá)到合理、穩(wěn)定。圖3是這種A+B固化劑液料加入系統(tǒng)的原理圖，它是將砂溫或空氣溫度甚至濕度與固化劑加入量的函數(shù)關(guān)系曲線預(yù)先做好，編入主控單元PLC。要加入的固化劑總量是不變的，但選擇兩種（A、B）不同的固化劑（例如快、慢酯或不同酸度的兩種磺酸），各有自己單獨(dú)的液料系統(tǒng)（其原理參見圖3）。系統(tǒng)運(yùn)行過程中，通過各種傳感器將各種所需的數(shù)據(jù)采集反饋到主控單元，而主控單元將根據(jù)函數(shù)曲線預(yù)先的設(shè)定，對采集（反饋）的信號進(jìn)行對比、運(yùn)算，給出比較信號到變頻器，變頻器輸出調(diào)整信號到電機(jī)，調(diào)整其轉(zhuǎn)速，即泵的轉(zhuǎn)速，實(shí)時(shí)調(diào)整A、B流量，調(diào)整好的A、B固化劑流量匯入一根液料管再進(jìn)入到霧化噴嘴，最終進(jìn)入混砂機(jī)攪籠。

圖3 A+B固化劑液料系統(tǒng)原理圖

PLC可以與各種外部設(shè)備如觸摸屏、變頻器及工控機(jī)等連接，實(shí)現(xiàn)模擬量設(shè)定功能。PLC在本系統(tǒng)中通過其自身的通信接口讀取變頻器上傳的頻率、流量及各泵的故障信息等，并接受由觸摸屏傳來的控制信號，依此完成對各臺電機(jī)和電磁閥的控制。

特別指出，在非常情況下（可能出現(xiàn)的閥門或管道的堵塞等現(xiàn)象）流量，供給不正常，這時(shí)系統(tǒng)會發(fā)出報(bào)警信號，并自動(dòng)停機(jī)，只有當(dāng)故障排除后，系統(tǒng)方能正常工作。

Fluid Material System of Madern Continuous Muller

ZHU Yi-song,LI Wei,DONG Er
（Wuxi Xinan Foundry Machinery Co.,LTD,Wuxi Jiangsu 214028，China）

To meet the needs of the large and ultra-large mould,the liquid material system of continuous muller experiences the first,second and third generation through constant improvements and innovations.The design and existing problems of the third were introduced in this research,expecially for the characteristics of liquid materials intelligence control system,which can insure the quality of large sand mould.

foundry,continuous muller,fluid system

TG231

A

1674-6694（2010）06-0008-02

2010-10-20

朱以松（1963-），男，江蘇無錫人，高工，廠長。