现代连续式混砂机的液料系统

朱以松，李伟，董鄂

（无锡锡南铸造机械有限公司，江苏无锡214028）

·铸造设备·

现代连续式混砂机的液料系统

朱以松，李伟，董鄂

（无锡锡南铸造机械有限公司，江苏无锡214028）

为了满足大型、特大型铸件造型的的要求，连续式混砂机液料系统不断地进行完善，已经历第一代、第二代和第三代的改进和创新，文中介绍了三代连续式混砂机液料系统的结构特点与存在的问题；特别是液料智能控制系统的特点，认为这种液料控制系统可保证大型铸件砂型（芯）的质量。

连续式混砂机；液料系统；大型铸件砂型（芯）；智能控制系统

对于大型、特大型铸件造型，由于周期长（数天，甚至数周），对前后混制的型砂均匀性要求很高，否则结合部可能造成分层、裂缝；此外大型、特大型铸件的型（芯）砂用量往往是上千吨甚至数千吨，绝对要避免由于液料供给的误差和不均匀，造成砂型（芯）报废，给企业带来的巨大损失，所以对使用的连续式混砂机液料系统提出了更精确、更稳定、控制更方便的要求。随着技术发展的进步，液料系统也经历第一代、第二代和第三代的改进和创新，达到不断完善的地步。

1 闭环系统

液料系统主要由液料桶、过滤器和刻度开关控制齿轮泵或隔膜泵、气动三通阀、雾化喷嘴、变频器、PLC等组成。为了使液料能够均匀的喷射到砂子的表面上，采用雾化喷入的方式，将液料雾化后并带有一定的速度喷射到砂子上，减小了液料在砂子表面分布不均匀和砂子与砂子之间分布不均匀的现象。

在液料系统设计时，考虑到管路连接时不可能完全密闭，可能会有空气进去，因此将系统设计成一个闭环系统，即利用三通转换阀的切换，使每次多余的液料可以返回到料桶，这样即使混砂机不混砂液体系统也一直在运行，即在一个班工作中，若混砂机不混砂，液料泵仍然开启，管路中始终被液料充满，没有空气混入，这样能够保证液料不会出现断流或忽多忽少不稳定现象。

早先，第一代的液料系统的液料供给是由直流电动机驱动液料泵，再通过液料阀进入雾化喷咀，见图1。有几种液料就有几个液料系统，这些系统是分开独立的。

液料供给量的多少和控制是由电机的转速（泵的转速）来调整决定的，即要通过预先做好的流量——刻度关系曲线来确定，该关系曲线要靠人工称量作出，既费时又不准确；尤其在砂温度变化的情况下，更无法做到在线实时控制。

图1 靠刻度手动开关控制的第一代液料系统原理图

2 变频控制

第二代，采用了先进的自动控制设备，将原来控制液料泵的直流电机改为变频器驱动的三相异步电动机来控制。变频器具有良好的调速性能，并且能接受从主控单元（PLC）、流量检测单元（流量传感器）传送过来的给定信号和流量反馈信号，利用其自身的PID优化算法调节功能，可以使系统构成一个闭环控制网络，让液料的供给量能实时控制并稳定在所设定的数值上，大大提高了液料供给系统的稳定性。液料供给系统稳流控制原理见图2，该系统利用流量检测传感器和流量变送器在线检测装置，将泵送出的液料流量大小转换成模拟（电流）信号反馈到变频器的模拟量信号输入端，与主控单元（PCL）的设定值进行比较，利用变频器的PID调节功能，使泵的输出流量大小稳定在设定的范围内。

图2 第二代液料系统自动控制原理图

3 A+B智能化液料系统

砂温是型砂制备的一个重要参数，它影响到液料的加入量、砂型（芯）的固化质量、砂型的强度和均匀性。砂温的偏差会造成砂型（芯）固化不一致，影响起模，造成表面质量不好和缺损，严重的会使砂型（芯）强度下降、砂型断裂、塌箱而报废；砂温过低又会造成粘模、起模困难。实际生产中，砂温的波动经常遇到，而且原因也很多，因此，如何根据砂温、气温、甚至湿度的变化来自动调节固化剂的加入量成为一项迫切而急需解决的课题，尤其对大型、特大型铸件的造型（芯），为避免由于型（芯）砂的报废给企业带来的巨大损失，型砂中液料的加入量特别要求精确、稳定、方便地进行控制。

目前，新一代（第三代）液料智能控制系统，即A+B固化剂液料智能控制系统已经进入实用阶段，所谓A+B固化剂是指两种不同性质（例如不同酸度或不同固化速度——快慢酯）的固化剂通过改变两种固化剂各自的用量（总量不变），使砂型（芯）的固化和强度达到合理、稳定。图3是这种A+B固化剂液料加入系统的原理图，它是将砂温或空气温度甚至湿度与固化剂加入量的函数关系曲线预先做好，编入主控单元PLC。要加入的固化剂总量是不变的，但选择两种（A、B）不同的固化剂（例如快、慢酯或不同酸度的两种磺酸），各有自己单独的液料系统（其原理参见图3）。系统运行过程中，通过各种传感器将各种所需的数据采集反馈到主控单元，而主控单元将根据函数曲线预先的设定，对采集（反馈）的信号进行对比、运算，给出比较信号到变频器，变频器输出调整信号到电机，调整其转速，即泵的转速，实时调整A、B流量，调整好的A、B固化剂流量汇入一根液料管再进入到雾化喷嘴，最终进入混砂机搅笼。

图3 A+B固化剂液料系统原理图

PLC可以与各种外部设备如触摸屏、变频器及工控机等连接，实现模拟量设定功能。PLC在本系统中通过其自身的通信接口读取变频器上传的频率、流量及各泵的故障信息等，并接受由触摸屏传来的控制信号，依此完成对各台电机和电磁阀的控制。

特别指出，在非常情况下（可能出现的阀门或管道的堵塞等现象）流量，供给不正常，这时系统会发出报警信号，并自动停机，只有当故障排除后，系统方能正常工作。

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，江苏无锡人，高工，厂长。