乳化沥青优良的质量有效增强了路面负荷能力,降低因负荷过重造成的路面疲劳, 成倍地延长路面的使用寿命,用它铺设的路面有良好的耐久性、抗磨性,实现高温不软化,低温不开裂,当前已经被广泛用于高等级公路、机场跑道以及桥梁的铺装。
由于乳化沥青使用时不需加热就可以在常温状态下进行施工。它除广泛地应用在道路工程外?还应用于建筑屋面及洞库防水、金属材料表面防腐、农业土壤改良及植物养生、铁路的整体道床、沙漠的固沙等方面。其中道路工程、建筑屋面为用量最大。在道路工程中?乳化沥青适用于沥青表面处治路面、沥青贯入式路面、常温沥青混合料路面以及透层、粘层与封层。在建筑工程中乳化沥青主要作为防水涂料用。乳化沥青和其他类型的涂料相比?其主要特点是可以在潮湿的基础上使用?而且还有相当大的粘结力。
目前国内技术现状:
我国在新中国建立前只有个别的市政工程部门使用了少量的阴离子乳化沥青,解放后一直都没有接触这项技术。至上世纪70 年代后期为了在我国开展这项新技术的应用由交通部组织成立了“阳离子乳化沥青及其路用性能研究”课题协作组对这项技术进行攻关研究。该课题1981 年列为交通部重点科研项目1983 年列为原国家计划委员会与国家经济委员会的节能应用项目。经过“七五”期间的推广我国在公路部门的乳化沥青应用得到了更大的发展。目前我国的乳化沥青生产基地已经遍布全国各地大部分省地都建有设备完整的乳化沥青车间。在新疆、西藏等不远地区也都已开始生产应用乳化沥青。现在全国公路部门以拥有乳化沥青车间500 多座。乳化沥青车间生产技术水平不断提高,乳化沥青的生产从开口自流、凭经验控制油水比例逐步发展成密封加压由流量计控制油水比例进而达到计算机自动控制油水比例和油水温度。乳化沥青的生产质量提高产量增加满足了公路工程和养护工程的需要。随着乳化沥青技术的发展和在我国大量推广应用,对沥青乳液的质量、产量都提出了更高的要求,沥青乳化设备则将改变目前品种杂乱、故障率高、产量小的状况,向规范化和合理化方向发展。 乳化沥青设备按照工艺流程分类,可以分为间歇作业式、半连续作业式、连续作业式三种。间歇式改性乳化沥青生产设备,生产时将乳化剂、酸、水、和胶乳改性剂等在皂液掺配罐中掺配,然后将其于沥青泵送到胶体磨中。一罐皂液用完后再配置皂液,然后再进行下一罐的生产。当用于改性乳化沥青生产时,根据改性工艺的不同,胶乳管道既可以连接在胶体磨前也可以连接到胶体磨后,或者没有专用的胶乳管道,而是手工将规定剂量的胶乳惨加到皂液罐中。
半连续式乳化沥青生产设备,实际上是将间歇式的乳化沥青设备多配备了皂液掺配罐,从而可以交替掺配皂液,保证不间断的将皂液送入胶体磨。目前,国内相当数量的乳化沥青生产设备属于这种类型。连续式乳化沥青生产设备,将乳化剂、水、酸、胶乳改性剂、沥青等分别用计量泵直接泵送到胶体磨中。皂液的掺配是在输送管道中完成的。 现有的沥青乳化设备主要靠人工操作,有几台泵和几个盛沥青、乳化剂、以及成品乳化沥青的物料罐组成。原料配比也主要靠操作人员的经验手工配置添加,其控制工艺简单、产品质量极不稳定、生产效率低下的特点始终困扰着我国的公路建设者以及公路养护人员,同时也大大增加了人们的劳动强度。
经过市场调研,并且和公路养护人员进行深入探讨后,我们决定设计一套自动化工艺程度高并且生产效率显著提高的同时还能减少工作人员劳动强度的全新设备。
下图为乳化沥青生产过程中的一种生产工艺流程,我们采用了这种生产工艺,配以可编程控制器、变频器、流量计、定量泵等采用计算机技术的控制单元,在非常大的程度上改善了现有的生产状况,提高了产品的质量。整套设备由沥青过度罐、乳化液掺配罐、成品罐、调速乳液泵、剪切磨、成品输送泵、电气控制柜、大底板管道和阀门等组成。
设备的特点:主要是解决油与水的配比问题,它采用了二台调速定量泵,根据油水的比例,调节好定量泵的转速,达到比例要求,操作起来既直观又方便,油水通过二台泵的输送进入乳化机进行乳化。
电控部分以深圳亿维公司的UN 200 系列224PLC 为控制核心,该PLC 具有控制精度高、反应灵敏、抗震性能优良的特点,在筑路行业已得到广泛的应用。配以变频器、流量计、定量泵及各种温度、触摸屏、压力控制设备等组成。
本系统的显著特点是引进了稳定可靠响应及时的PLC 控制系统,同时配以变频器、触摸屏、流量计等先进的控制设备,从而保证了系统的快速稳定运行。
众所周知,公路修建以及公路养护大都在户外,其环境的恶劣是其他行业所无法比拟的,不仅要经受风吹日晒,还要经受高温严寒,同时,大多数筑路设备都是移动式的,并且震动也挺严重的,因此,我们在元器件选型上经过了深思熟虑,前年我们做了一台公路养护沥青摊铺车,其控制系统就是采用的亿维公司的224系列PLC(电源采用DC24V 供电),这台设备的最大特点就是安装在一台汽车上,整天随着汽车跑来跑去,震动颇大,但经过一年多的使用,这台PLC 经受住了考验,现在仍然在兢兢业业地工作着。因此,在沥青乳化设备上我们也选用了亿维公司的224系列PLC 。
亿维的224 CPU 自带两个通信口,一个接口连接接触摸屏,一个接口用于程序调试,两个通信口互不干扰,给调试带来了很大的方便,不但能够通过触摸屏控制设备,监控设备运行状况,还能通过STEP 7 MicroWIN SP9 编程软件对PLC 进行监控,大大方便了设备的调试工作,提高了工作效率。
PLC 控制系统采用深圳亿维公司的UN 200 系列224(订货号为UN 214-1BD23-0XB0)CPU,配以4 通道模拟量扩展输入模块(订货号为UN 231-0HC22-0XA0) 、2 通道模拟量扩展输出模块(订货号为UN 232-0HB22-0XA0) 以及必须的数字量输出输入模块,经过我们的调试及使用,整套系统表现出了反应灵敏、控制精度高、生产效率高的优良系能。
沥青乳化设备控制系统如下图所示:
整个设备的工作原理并不复杂,关键在于沥青和乳化剂的配比控制,这关乎产品的质量以及生产效率的高低优劣,是控制系统的关键所在,它需要适时的调整各个物料泵的转速,并且需要及时准确的处理现场传递回来的流量、压力、温度信号,根据处理的模拟量信号进一步去调整各个物料泵的转速,形成一个快速准确的闭环控制。
本控制系统配以触摸屏做为上位机,方便用户修改参数和手自动控制。为了实现沥青和乳化剂的混合比例,系统对原料沥青泵和乳化剂泵实行变频调速控制,然后通过流量计反馈回来的数据进行闭环控制。 首先通过触摸屏设定成品产量和沥青乳化剂混合比例,两个泵的工作频率是通过2 通道模拟量扩展输出模块(订货号为UN 232-0HB22-0XA0) 以4-20mA 信号的模拟量信号发送给2 个泵的变频器速度给定端,同时2 个变频器的输出频率以4-20mA 信号也反馈到PLC 的4 通道模拟量扩展输入模块(订货号为UN 231-0HC22-0XA0) 中,经计算后显示在触摸屏上。为了方便用户监视系统是否正确工作,也为了实现闭环控制,在管道上安装了两个流量计,都以4-20mA 的模拟信号接到PLC 系统中,PLC 通过采集到的流量信号适时根据预先设定的配料比例和生产效率来调整各定量泵的转速,从而达到稳定产品质量和合理安排生产规划的目的。