專利名稱：噴涂生產(chǎn)線輸調(diào)漆管線系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種噴涂生產(chǎn)線的動(dòng)態(tài)控制方法，特別涉及一種方便、快捷有效的噴涂生產(chǎn)線輸調(diào)漆管線系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)控制方法。
目前國(guó)內(nèi)各汽車生產(chǎn)廠的噴涂生產(chǎn)線漆涂料輸送設(shè)備基本上是美國(guó)GRACO及BINKS公司的產(chǎn)品，該生產(chǎn)線主要包括輸送泵及周邊附屬設(shè)備，同時(shí)需進(jìn)行一種比較復(fù)雜的輸送管線的設(shè)計(jì)。
一條噴涂生產(chǎn)線都有多個(gè)噴涂作業(yè)點(diǎn)，在噴涂某種油漆時(shí)，為保證各作業(yè)點(diǎn)使用的油漆在顏色、粘度等性能完全一致，均采用集中供漆方式，就是將該油漆用管道輸送到各作業(yè)點(diǎn)，為保持各作業(yè)點(diǎn)使用的油漆粘度等性能完全一致還須使油漆不斷流動(dòng)循環(huán)。并以設(shè)計(jì)的流速流動(dòng)以確保油漆不產(chǎn)生沉淀。最基本的系統(tǒng)流程為供漆桶→傳輸泵→管線→噴涂作業(yè)點(diǎn)(槍站)→管線→返回供漆桶。
每一種油漆獨(dú)立使用一套供漆系統(tǒng)。由專業(yè)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)。
供漆桶和傳輸泵是匯總布置在專門為集中供漆系統(tǒng)設(shè)計(jì)的調(diào)漆間內(nèi)。這樣布置可以對(duì)各種油漆統(tǒng)一管理，便于工人操作。同樣，根據(jù)工藝設(shè)計(jì)每個(gè)槍站有各種油漆出口，便于工人使用。
管線輸送方式是集中供漆萬式的共同點(diǎn)。大致可分以下幾種方式1、盲端方式，如

圖1、3所示，為噴涂生產(chǎn)線盲端方式輸送系統(tǒng)及槍站組件示意圖，即流體僅從輸送泵Z1輸送到噴涂作業(yè)點(diǎn)(槍站)，不返回供料桶，可見，流體僅從傳輸泵模組10中的輸送泵Z1經(jīng)供流管(輸送主管線)20輸送到槍站(噴涂作業(yè)點(diǎn))30，不返回傳輸泵模組10中的供料桶，該槍站30包括有槍站調(diào)壓器31、上豎管321、上軟管331及噴槍34，這種方式適用于各種溶劑或不會(huì)沉淀的液體。
2、主管循環(huán)方式，如圖2、3所示，為噴涂生產(chǎn)線主管循環(huán)方式輸送系統(tǒng)及槍站組件示意圖，是一種從傳輸泵模組10中的輸送泵Z1經(jīng)供流管(輸送主管線)20沿各槍站30圍繞一周后經(jīng)背壓閥Z01返回供料桶，即供流管線(主管線)20內(nèi)的涂料(油漆)是不斷循環(huán)的，而槍站30的支管(包括上豎管321和上軟管331)內(nèi)的涂料(油漆)是不循環(huán)的，這種方式適用于不容易產(chǎn)生沉淀或產(chǎn)生沉淀很慢的油漆，對(duì)噴涂要求不高的工藝可采用主管循環(huán)方式。
3、兩線循環(huán)方式，如圖4、5所示，為噴涂生產(chǎn)線兩線循環(huán)方式輸送系統(tǒng)及其槍站組件示意圖，其中，輸送泵模組10包括輸送泵(等效于可調(diào)恒壓源)Z1、過濾器、穩(wěn)壓器、球閥、供料桶、攪拌器及背壓閥Z01，這種方式是不僅從輸送泵模組10的輸送泵(等效于可調(diào)恒壓源)Z1連通的供流管(輸送主管線)20內(nèi)的油漆循環(huán)流動(dòng)，各槍站30中的上、下豎管321、322和上、下軟管331、332內(nèi)的油漆也循環(huán)流動(dòng)，其回流管40連通至輸送泵模組10的兩線回流背壓閥Z02，各槍站30設(shè)置有槍下調(diào)壓器35，這樣一直將油漆流動(dòng)輸送到噴槍34的入口，這適用于易產(chǎn)生沉淀的油漆如金屬漆。
4、三線循環(huán)方式如圖6、7所示，為噴涂生產(chǎn)線三線循環(huán)等效物理模型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖及其槍站組件示意圖，與兩線循環(huán)方式一樣，這種方式不僅供流管(輸送主管線)20內(nèi)的油漆循環(huán)流動(dòng)，各豎管321、322和軟管331、332內(nèi)的油漆也循環(huán)流動(dòng)。但管線的敷設(shè)方式不同，該回流管40連通至輸送泵模組10的三線回流背壓閥Z03，而供流管20回流至輸送泵模組10的背壓閥Z01，在槍站30中還設(shè)置有槍站調(diào)壓器(Z2)31及槍下調(diào)壓器35，這種方式也適用于容易產(chǎn)生沉淀的油漆。
目前國(guó)內(nèi)、外各汽車廠涂裝生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)方案只停留在系統(tǒng)靜態(tài)設(shè)計(jì)上。一條集中供漆的循環(huán)管線系統(tǒng)由輸送泵、穩(wěn)壓器、調(diào)壓器、各種規(guī)格的管道及許多輔助元件組成，系統(tǒng)中有許多槍站出口(噴漆點(diǎn))。集中供漆的循環(huán)管線系統(tǒng)很象人體的血液循環(huán)系統(tǒng)，既有干線，又有支線，且能循環(huán)到許多個(gè)末端，是一個(gè)管線網(wǎng)絡(luò)。設(shè)計(jì)此系統(tǒng)時(shí)須對(duì)所有各點(diǎn)的壓強(qiáng)、流量、流速等進(jìn)行必要的限制和設(shè)定，以便使系統(tǒng)和各噴槍均達(dá)到最佳工作狀態(tài)。靜態(tài)設(shè)計(jì)是指系統(tǒng)中所有噴漆點(diǎn)的噴槍處于全部關(guān)閉狀態(tài)時(shí)的設(shè)計(jì)，也就是系統(tǒng)在準(zhǔn)備作業(yè)但尚未投入作業(yè)時(shí)的狀態(tài)。一個(gè)系統(tǒng)在許多噴槍無規(guī)律的開關(guān)時(shí)，由于網(wǎng)絡(luò)中的各點(diǎn)都是互相關(guān)聯(lián)的，無論那一點(diǎn)產(chǎn)生變化都會(huì)改變整個(gè)網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。當(dāng)系統(tǒng)投入作業(yè)時(shí)許多噴漆點(diǎn)的噴槍作無規(guī)律的開關(guān)，尤其是當(dāng)使用自動(dòng)機(jī)或機(jī)器人噴涂時(shí)噴槍幾乎全處于開的狀態(tài)，此時(shí)系統(tǒng)中的各點(diǎn)數(shù)據(jù)全部變了，與靜態(tài)設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)全不一樣了，因此動(dòng)態(tài)工作時(shí)，要達(dá)到有效控制是非常復(fù)雜，也非常困難。
由此可知，為了克服上述缺點(diǎn)，通過潛心研究，我們初步構(gòu)思了一個(gè)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的方案，并大膽的進(jìn)行了嘗試，由于我們推導(dǎo)的等效數(shù)學(xué)公式使得龐大的計(jì)算簡(jiǎn)化并縮小了，使設(shè)計(jì)變得相對(duì)簡(jiǎn)單，通過大量的數(shù)據(jù)驗(yàn)證與實(shí)踐終于掌握了動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方法，而終有本發(fā)明產(chǎn)生。
解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是這樣的一種噴涂生產(chǎn)線輸調(diào)漆管線系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)控制方法，該管線系統(tǒng)為一集中供漆的循環(huán)管線系統(tǒng)，主要包括有輸送泵模組、供流管、回流管、上軟管、下軟管、上豎管、下豎管、球閥、噴槍及槍下調(diào)壓器，該輸送泵模組包括輸送泵、過濾器、穩(wěn)壓器、球閥、供料桶、攪拌器及背壓閥，其特征是，該管線系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)控制方法是該噴涂生產(chǎn)線管線系統(tǒng)視為一有源網(wǎng)絡(luò)，引入了流體場(chǎng)中漏的原理，把噴槍噴出口視為流動(dòng)場(chǎng)中的漏點(diǎn)，并利用了質(zhì)量守恒原理，構(gòu)成一循環(huán)等效物理模型網(wǎng)絡(luò)；
利用壓強(qiáng)算法找出網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)矩陣；計(jì)算管線及輸出結(jié)點(diǎn)的流量、流速及壓強(qiáng)由該循環(huán)等效物理模型網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)泊蕭葉定律推導(dǎo)出基本公式Q＝ΔPD4/0.693Lη及V＝Q/S，式中ΔP-每段壓差(kg/cm2)，Q-流量(cm3/min)，L-長(zhǎng)度(m)，η-粘度(泊)，D-內(nèi)徑(mm)，V-流速(cm/min)，S-截面積(cm2)，計(jì)算出每段管線及輸出結(jié)點(diǎn)的流量、流速、壓強(qiáng)基本要素；列出表格根據(jù)上述結(jié)果列出表格；驗(yàn)證、修正特定使用參數(shù)驗(yàn)證是否滿足要求，找出有待修正的參數(shù)，修改特定使用參數(shù)或者改變管道的管徑，使各管道及結(jié)點(diǎn)的流量、流速、壓強(qiáng)基本要素都滿足要求，其中，驗(yàn)證分兩步進(jìn)行，①當(dāng)各噴槍處于關(guān)閉時(shí)(即漏點(diǎn)的漏出量為0時(shí))，②當(dāng)各噴槍處于隨機(jī)開關(guān)時(shí)(即漏點(diǎn)的漏出量隨實(shí)際工作狀態(tài)設(shè)定時(shí))；完成調(diào)整；其中，調(diào)整的依據(jù)是該管線系統(tǒng)中涂料流速為≥18m/min，該噴槍的涂料壓強(qiáng)一般為0.5～2kg/cm2，噴槍的吐出量依據(jù)實(shí)際使用狀態(tài)設(shè)定；該管線系統(tǒng)為兩線循環(huán)系統(tǒng)，該系統(tǒng)構(gòu)成的兩線循環(huán)等效物理模型網(wǎng)絡(luò)，是在輸送泵模組中的輸送泵Z1與兩線回流背壓閥Z02之間的網(wǎng)絡(luò)矩陣，包括有回流管形成的多個(gè)回流管流阻c、供流管形成的多個(gè)供流管流阻i，以及連接于回流管與供流管之間的多個(gè)上支管(包括上豎管與上軟管)流阻a、多個(gè)下支管(包括下豎管與下軟管)流阻b及上支管與下支管之間的漏點(diǎn)(噴出口)E；該管線系統(tǒng)為三線循環(huán)系統(tǒng)，該系統(tǒng)構(gòu)成的三線循環(huán)等效物理模型網(wǎng)絡(luò)(其中供流管僅視為高壓動(dòng)力場(chǎng)，在此物理模型中不體現(xiàn))，是在輸送泵模組中的三線回流背壓閥Z03與各槍站的槍站調(diào)壓器Z2之間網(wǎng)絡(luò)矩陣，包括有回流管形成的多個(gè)回流管流阻c，以及連接于回流管上的多個(gè)上支管(包括上豎管與上軟管)流阻a、多個(gè)下支管(包括下豎管與下軟管)流阻b及上支管與下支管之間的漏點(diǎn)(噴出口)E，該多個(gè)上支管流阻a連接至槍站的槍站調(diào)壓器Z2；
該漏點(diǎn)吐出量為0～3000cm3/min，該漏點(diǎn)為1～4只自動(dòng)噴槍或旋杯的噴出口。
該噴槍或旋杯的吐出量一般為300～600cm3/min；該各噴槍吐出量皆為0，各噴槍為不工作狀態(tài)時(shí)，該管線系統(tǒng)處于靜態(tài)工作狀態(tài)；該噴槍吐出量大于0，各噴槍為隨機(jī)工作狀態(tài)時(shí)，該管線系統(tǒng)處于動(dòng)態(tài)工作狀態(tài)；該數(shù)學(xué)矩陣?yán)糜?jì)算機(jī)計(jì)算出通解，并以表格方式列出；根據(jù)該三線循環(huán)等效物理模型網(wǎng)絡(luò)計(jì)算出的各上支管流量推導(dǎo)出供流管各結(jié)點(diǎn)的壓強(qiáng)、流量及流速。
本發(fā)明的基本要素是1、系統(tǒng)中每個(gè)涂料出口的涂料壓強(qiáng)、流量都應(yīng)符合空氣噴槍的工作要求，并能調(diào)節(jié)到最佳工作狀態(tài)，一般空氣噴槍的涂料壓強(qiáng)要求一般為0.5～2kg/cm2。該漏點(diǎn)吐出量為0～3000cm3/min，該漏點(diǎn)為1～4只自動(dòng)噴槍或旋杯的噴出口，該噴槍或旋杯的吐出量一般為300～600cm3/min。
2、該系統(tǒng)中管道里涂料在流動(dòng)時(shí)應(yīng)不產(chǎn)生沉淀。沉淀的基本機(jī)理為管道里涂料的固體微粒在水平流動(dòng)時(shí)主要受到兩個(gè)力，即流動(dòng)的推力和自身重力，當(dāng)涂料以層流狀態(tài)流動(dòng)時(shí)，經(jīng)過時(shí)間積累固體微粒會(huì)在管道中產(chǎn)生沉淀，當(dāng)涂料始終以紊流狀態(tài)流動(dòng)時(shí)，由于不規(guī)則的流動(dòng)，克服了沉淀。由雷諾原理可知，當(dāng)流體在管道中流動(dòng)速度大于某值時(shí)，流體就以紊流狀態(tài)流動(dòng)。所以，為保證管道里涂料在流動(dòng)時(shí)不產(chǎn)生沉淀，涂料應(yīng)以大于某一速度流動(dòng)，由于油漆粘度不同，管的內(nèi)徑不同，該速度也應(yīng)不同?；诠こ淘O(shè)計(jì)需要，此流速以經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)代替，即為18m/min。
3、設(shè)計(jì)的各支路流量應(yīng)均勻分配。
4、系統(tǒng)工作在靜態(tài)(所有該系統(tǒng)中連接的噴槍均處于關(guān)閉狀態(tài))及動(dòng)態(tài)(系統(tǒng)中連接的噴槍處于無規(guī)律開關(guān)狀態(tài))時(shí)，仍應(yīng)保證系統(tǒng)的各環(huán)節(jié)均滿足基本要求(流速、流量、壓強(qiáng))，尤其是各噴槍處的壓強(qiáng)穩(wěn)定性。
5、以較經(jīng)濟(jì)的設(shè)備及管道實(shí)現(xiàn)上述要求。
本發(fā)明的兩線循環(huán)和三線循環(huán)的管線設(shè)計(jì)均為動(dòng)態(tài)線性設(shè)計(jì)。兩線循環(huán)和三線循環(huán)在管線設(shè)計(jì)初步完成后應(yīng)進(jìn)行系統(tǒng)線性參數(shù)優(yōu)化。即對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證是否滿足基本要素的要求。方法是將系統(tǒng)建立物理模型，找出網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)矩陣，利用計(jì)算機(jī)計(jì)算出通解，并以表格方式列出。從表格中可看出每段管道及輸出結(jié)點(diǎn)的流量、壓強(qiáng)、流速等基本要素，驗(yàn)證是否滿足要求。修改特定使用參數(shù)(如槍站壓強(qiáng))后，若所有管道及節(jié)點(diǎn)的流量、壓強(qiáng)、流速等基本要素都滿足要求，那么此表格的數(shù)值就是該系統(tǒng)的一個(gè)特解?？赏度肷a(chǎn)使用。當(dāng)然，此特解不是唯一的。只要滿足基本要素的要求，可以有若干組特解。當(dāng)管徑選擇不合理時(shí)，則無論怎樣調(diào)整使用參數(shù)，都不能滿足基本要素的要求，可改變管徑的設(shè)計(jì)滿足基本要素要求，從而解決了能方便、快捷、有效的控制，其靜態(tài)或動(dòng)態(tài)控制下壓強(qiáng)、流量、流速達(dá)到設(shè)定要求，不產(chǎn)生沉淀的技術(shù)問題。
本發(fā)明的控制方法方便、快捷、有效，其靜態(tài)或動(dòng)態(tài)控制下壓強(qiáng)、流量、流速達(dá)到設(shè)定要求，不產(chǎn)生沉淀，而其實(shí)用性。其中，兩線循環(huán)的特點(diǎn)是涂料可以循環(huán)到噴槍下，輸送干管和回流干管都是管徑漸變的，沒有無用循環(huán)，可選用流量較小的輸送泵，可省去槍站調(diào)壓器，節(jié)約開支。三線循環(huán)的特點(diǎn)是涂料可以循環(huán)到噴槍下，只有回流干管是管徑漸變的，因輸送干管的回流僅為造成高壓循環(huán)，白白回流，并不參與工作，因此所需涂料輸送泵的輸出流量較大，各槍站的輸出壓強(qiáng)可調(diào)節(jié)至比較均衡，工人調(diào)節(jié)時(shí)可操作性好、有可比性。另外本發(fā)明可對(duì)系統(tǒng)非線性參數(shù)優(yōu)化，而泵浦、穩(wěn)壓器、調(diào)壓器等均為非線性元件，在噴涂系統(tǒng)中起到了關(guān)鍵的作用，而這些元件均為可調(diào)節(jié)元件，調(diào)節(jié)這些元件可使系統(tǒng)處于最優(yōu)工作狀態(tài)。
圖2為噴涂生產(chǎn)線主管循環(huán)方式輸送系統(tǒng)示意圖。
圖3為圖1、2中槍站組件示意圖。
圖4為噴涂生產(chǎn)線兩線循環(huán)方式輸送系統(tǒng)示意圖。
圖5為圖4中槍站組件示意圖。
圖6為噴涂生產(chǎn)線三線循環(huán)方式輸送系統(tǒng)示意圖。
圖7為圖6中槍站組件示意圖。
圖8為本發(fā)明噴涂生產(chǎn)線輸調(diào)漆管線系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)控制方法流程圖。
圖9為本發(fā)明噴涂生產(chǎn)線兩線循環(huán)等效物理模型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖10為本發(fā)明噴涂生產(chǎn)線三線循環(huán)等效物理模型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖。
該管線系統(tǒng)為一集中供漆的循環(huán)管線系統(tǒng)，主要包括有輸送泵模組10、供流管(輸漆主管線)20、回流管40、上軟管331、下軟管332、上豎管321、下豎管322、球閥、噴槍34及槍下調(diào)壓器35，該輸送泵模組10包括輸送泵(等效于可調(diào)恒壓源)Z1、過濾器、穩(wěn)壓器、球閥、供料桶、攪拌器及兩線回流背壓閥Z02(參看圖4、5所示)；如圖8所示，本發(fā)明噴涂生產(chǎn)線輸調(diào)漆管線系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)控制方法流程圖，該管線系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)控制方法是該噴涂生產(chǎn)線管線系統(tǒng)視為一有源網(wǎng)絡(luò)，引入了流體場(chǎng)中漏的原理，把噴槍噴出口視為流動(dòng)場(chǎng)中的漏點(diǎn)，并利用了質(zhì)量守恒原理，構(gòu)成一循環(huán)等效物理模型網(wǎng)絡(luò)；利用壓強(qiáng)算法找出網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)矩陣；計(jì)算管線及輸出結(jié)點(diǎn)的流量、流速及壓強(qiáng)由該循環(huán)等效物理模型網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)泊蕭葉定律推導(dǎo)出基本公式Q＝ΔPD4/0.693Lη及V＝Q/S，式中ΔP-每段壓差(kg/cm2)，Q-流量(cm3/min)，L-長(zhǎng)度(m)，η-粘度(泊)，D-內(nèi)徑(mm)，V-流速(cm/min)，S-截面積(cm2)，計(jì)算出每段管線及輸出結(jié)點(diǎn)的流量、流速、壓強(qiáng)基本要素；列出表格根據(jù)上述結(jié)果列出表格；驗(yàn)證、修正特定使用參數(shù)驗(yàn)證是否滿足要求，找出有待修正的參數(shù)，修改特定使用參數(shù)或者改變管道的管徑，使各管道及結(jié)點(diǎn)的流量、流速、壓強(qiáng)基本要素都滿足要求，其中，驗(yàn)證分兩步進(jìn)行，①當(dāng)各噴槍處于關(guān)閉時(shí)(即漏點(diǎn)的漏出量為0時(shí))，②當(dāng)各噴槍處于隨機(jī)開關(guān)時(shí)(即漏點(diǎn)的漏出量隨實(shí)際工作狀態(tài)設(shè)定時(shí))；完成調(diào)整；其中，調(diào)整的依據(jù)是該管線系統(tǒng)中涂料流速為≥18m/min(即0.3m/s)，該噴槍的涂料壓強(qiáng)一般為0.5～2kg/cm2，噴槍的吐出流量依據(jù)實(shí)際使用狀態(tài)設(shè)定，該漏點(diǎn)吐出量為0～3000cm3/min，該漏點(diǎn)為1～4只自動(dòng)噴槍或旋杯的噴出口，該噴槍或旋杯的吐出量一般為300～600cm3/min；該數(shù)學(xué)矩陣?yán)糜?jì)算機(jī)計(jì)算出通解，并以表格方式列出。
該各噴槍吐出量皆為0，各噴槍為不工作狀態(tài)時(shí)，該管線系統(tǒng)處于靜態(tài)工作狀態(tài)；該噴槍吐出量大于0，各噴槍為隨機(jī)工作狀態(tài)時(shí)，該管線系統(tǒng)處于動(dòng)態(tài)工作狀態(tài)。
如圖9所示，為本發(fā)明噴涂生產(chǎn)線兩線循環(huán)等效物理模型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖，該系統(tǒng)構(gòu)成的兩線循環(huán)等效物理模型的網(wǎng)絡(luò)，是在輸送泵模組10中的輸送泵(可調(diào)恒壓源)Z1與兩線回流背壓閥Z02之間的網(wǎng)絡(luò)矩陣，包括有回流管40形成的多個(gè)回流管流阻c、供流管20形成的多個(gè)供流管流阻i，以及連接于回流管40與供流管20之間的多個(gè)上支管(包括上豎管321與上軟管331)流阻a、多個(gè)下支管(包括下豎管322與下軟管332)流阻b及上支管與下支管之間的漏點(diǎn)(噴出口)E。
該兩線動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的實(shí)施例見噴涂生產(chǎn)線兩線循環(huán)等效物理模型的網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)表，其噴槍吐出量的0與500cm3/min時(shí)，分別見表1、2。
三線供漆的循環(huán)管線系統(tǒng)，主要包括有輸送泵模組10、供流管(輸漆主管線)20、回流管40、上軟管331、下軟管332、上豎管321、下豎管322、球閥、噴槍34及槍下調(diào)壓器35，該輸送泵模組10包括輸送泵(等效于可調(diào)恒壓源)Z1、過濾器、穩(wěn)壓器、球閥、供料桶、攪拌器、背壓閥Z01及三線回流背壓閥Z02，并在上豎管321上設(shè)置有槍站調(diào)壓器Z2(參看圖6、7所示)；該三線管線系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)控制方法流程中除三線循環(huán)等效物理模型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有所差別外，其余與兩線管線系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)控制方法流程一樣。
如圖10所示，為本發(fā)明噴涂生產(chǎn)線三線循環(huán)等效物理模型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖，該系統(tǒng)構(gòu)成的三線循環(huán)等效物理模型的網(wǎng)絡(luò)(其中供流管僅視為高壓動(dòng)力場(chǎng)，在此物理模型中不體現(xiàn))，是在輸送泵模組10中的三線回流背壓閥Z03與各槍站30的槍站調(diào)壓器(Z2)31之間網(wǎng)絡(luò)矩陣，包括有回流管40形成的多個(gè)回流管流阻c，以及連接于回流管40上的多個(gè)上支管(包括上豎管321與上軟管331)流阻a、多個(gè)下支管(包括下豎管322與下軟管332)流阻b及上支管與下支管之間的漏點(diǎn)(噴出口)E，該多個(gè)上支管流阻a連接至槍站30的槍站調(diào)壓器(Z2)35。
根據(jù)該三線循環(huán)等效物理模型網(wǎng)絡(luò)計(jì)算出的各上支管(包括下豎管322與下軟管332)流量推導(dǎo)出供流管各結(jié)點(diǎn)的壓強(qiáng)、流量及流速。
該三線動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的實(shí)施例見噴涂生產(chǎn)線三線循環(huán)等效物理模型的網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)表，其噴槍吐出量的0與500cm3/min時(shí)，分別見表3、4。
本發(fā)明的控制方法方便、快捷、有效，其中兩線循環(huán)的特點(diǎn)是涂料可以循環(huán)到噴槍下，輸送干管和回流干管都是管徑漸變的，沒有無用循環(huán)，可選用流量較小的輸送泵，可省去槍站調(diào)壓器，節(jié)約開支。但各槍站輸出壓強(qiáng)是沿排列依此遞減的，各噴槍所需壓強(qiáng)是靠槍下調(diào)壓器調(diào)節(jié)的，這樣每支噴槍的調(diào)節(jié)可比性小(由于廠房?jī)?nèi)同一工位的相對(duì)兩槍站分別處于供漆上、下游，壓強(qiáng)差很大)；三線循環(huán)的特點(diǎn)是涂料可以循環(huán)到噴槍下，只有回流干管是管徑漸變的，因輸送干管的回流僅為造成高壓循環(huán)，白白回流，并不參與工作，因此所需涂料輸送泵的輸出流量較大。但每槍站需配置調(diào)壓器，費(fèi)用較高。各槍站的輸出壓強(qiáng)可調(diào)節(jié)至比較均衡，工人調(diào)節(jié)時(shí)可操作性好、有可比性。本發(fā)明可對(duì)系統(tǒng)非線性參數(shù)優(yōu)化，在噴涂系統(tǒng)中輸送管道是線性元件，而泵浦、穩(wěn)壓器、調(diào)壓器等均為非線性元件，在噴涂系統(tǒng)中起到了關(guān)鍵的作用，調(diào)節(jié)這些元件可使系統(tǒng)處于最優(yōu)工作狀態(tài)。
綜上所述，本發(fā)明構(gòu)思了一個(gè)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的方案，并進(jìn)行了試驗(yàn)，達(dá)到了方便、快捷、有效的控制，不產(chǎn)生沉淀。這種設(shè)計(jì)既包容了靜態(tài)設(shè)計(jì)又有動(dòng)態(tài)分析，把汽車噴涂技術(shù)提高到一個(gè)新的先進(jìn)水平，對(duì)生產(chǎn)更具創(chuàng)造性、實(shí)用性。符合發(fā)明專利各要件，故依法提出發(fā)明專利申請(qǐng)。
表1噴涂生產(chǎn)線兩線循環(huán)等效物理模型的網(wǎng)絡(luò)圖的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)表(噴槍吐出量為0時(shí))

注涂料名稱金屬漆粘度0.3二線回流背壓(Pb)1.5
表2噴涂生產(chǎn)線兩線循環(huán)等效物理模型的網(wǎng)絡(luò)圖的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)表(噴槍吐出量為500cm3/min時(shí))

注涂料名稱金屬漆粘度0.3二線回流背壓(Pb)1.5
表3噴涂生產(chǎn)線三線循環(huán)等效物理模型的網(wǎng)絡(luò)圖的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)表(噴槍吐出量為0時(shí))

注涂料名稱金屬漆粘度0.3三線回流背壓1bar主管回流背壓7bar主泵頻率15周期/min
表4噴涂生產(chǎn)線三線循環(huán)等效物理模型的網(wǎng)絡(luò)圖的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)表(噴槍吐出量為500cm3/min時(shí))

注涂料名稱金屬漆粘度0.3三線回流背壓1bar主管回流背壓7bar主泵頻率15周期/min
權(quán)利要求
1.一種噴涂生產(chǎn)線輸調(diào)漆管線系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)控制方法，該管線系統(tǒng)為一集中供漆的循環(huán)管線系統(tǒng)，主要包括有輸送泵模組、供流管、回流管、上軟管、下軟管、上豎管、下豎管、球閥、噴槍及槍下調(diào)壓器，該輸送泵模組包括輸送泵、過濾器、穩(wěn)壓器、球閥、供料桶、攪拌器及背壓閥，其特征是，該管線系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)控制方法是該噴涂生產(chǎn)線管線系統(tǒng)視為一有源網(wǎng)絡(luò)，引入了流體場(chǎng)中漏的原理，該噴槍噴出口視為流動(dòng)場(chǎng)中的漏點(diǎn)，并利用了質(zhì)量守恒原理，構(gòu)成一循環(huán)等效物理模型網(wǎng)絡(luò)；利用壓強(qiáng)算法找出網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)矩陣；計(jì)算管線及輸出結(jié)點(diǎn)的流量、流速及壓強(qiáng)由該循環(huán)等效物理模型網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)泊蕭葉定律推導(dǎo)出基本公式Q＝ΔP D4/0.693Lη及V＝Q/S，式中ΔP-每段壓差(kg/cm2)，Q-流量(cm3/min)，L-長(zhǎng)度(m)，η-粘度(泊)，D-內(nèi)徑(mm)，V-流速(cm/min)，S-截面積(cm2)，計(jì)算出每段管線及輸出結(jié)點(diǎn)的流量、流速、壓強(qiáng)基本要素；列出表格根據(jù)上述結(jié)果列出表格；驗(yàn)證、修正特定使用參數(shù)驗(yàn)證是否滿足要求，找出有待修正的參數(shù)，修改特定使用參數(shù)或者改變管道的管徑，使各管道及結(jié)點(diǎn)的流量、流速、壓強(qiáng)基本要素都滿足要求，其中，驗(yàn)證分兩步進(jìn)行，①當(dāng)各噴槍處于關(guān)閉時(shí)(即漏點(diǎn)的漏出量為0時(shí))，②當(dāng)各噴槍處于隨機(jī)開關(guān)時(shí)(即漏點(diǎn)的漏出量隨實(shí)際工作狀態(tài)設(shè)定時(shí))；完成調(diào)整；其中，調(diào)整的依據(jù)是該管線系統(tǒng)中涂料流速為≥18m/min，該噴槍的涂料壓強(qiáng)一般為0.5～2kg/cm2，噴槍的吐出量依據(jù)實(shí)際使用狀態(tài)設(shè)定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴涂生產(chǎn)線輸調(diào)漆管線系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)控制方法，其特征是該管線系統(tǒng)為兩線循環(huán)系統(tǒng)，該系統(tǒng)構(gòu)成的兩線循環(huán)等效物理模型網(wǎng)絡(luò)，是在輸送泵模組中的輸送泵Z1與兩線回流背壓閥Z02之間的網(wǎng)絡(luò)矩陣，包括有回流管形成的多個(gè)回流管流阻c、供流管形成的多個(gè)供流管流阻i，以及連接于回流管與供流管之間的多個(gè)上支管(包括上豎管與上軟管)流阻a、多個(gè)下支管(包括下豎管與下軟管)流阻b及上支管與下支管之間的漏點(diǎn)(噴出口)E。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴涂生產(chǎn)線輸調(diào)漆管線系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)控制方法，其特征是該管線系統(tǒng)為三線循環(huán)系統(tǒng)，該系統(tǒng)構(gòu)成的三線循環(huán)等效物理模型網(wǎng)絡(luò)(其中供流管僅視為高壓動(dòng)力場(chǎng)，在此物理模型中不體現(xiàn))，是在輸送泵模組中的三線回流背壓閥Z03與各槍站的槍站調(diào)壓器Z2之間網(wǎng)絡(luò)矩陣，包括有回流管形成的多個(gè)回流管流阻c，以及連接于回流管上的多個(gè)上支管(包括上豎管與上軟管)流阻a、多個(gè)下支管(包括下豎管與下軟管)流阻b及上支管與下支管之間的漏點(diǎn)(噴出口)E，該多個(gè)上支管流阻a連接至槍站的槍站調(diào)壓器Z2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴涂生產(chǎn)線輸調(diào)漆管線系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)控制方法，其特征是該漏點(diǎn)吐出量為0～3000cm3/min，該漏點(diǎn)為1～4只自動(dòng)噴槍或旋杯的噴出口。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的噴涂生產(chǎn)線輸調(diào)漆管線系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)控制方法，其特征是該噴槍或旋杯吐出量一般常用為300～600cm3/min。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的噴涂生產(chǎn)線輸調(diào)漆管線系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)控制方法，其特征是該各噴槍吐出量皆為0，各噴槍為不工作狀態(tài)時(shí)，該管線系統(tǒng)處于靜態(tài)工作狀態(tài)；該噴槍吐出量大于0，各噴槍為隨機(jī)工作狀態(tài)時(shí)，該管線系統(tǒng)處于動(dòng)態(tài)工作狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴涂生產(chǎn)線輸調(diào)漆管線系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)控制方法，其特征是該數(shù)學(xué)矩陣?yán)糜?jì)算機(jī)計(jì)算出通解，并以表格方式列出。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的噴涂生產(chǎn)線輸調(diào)漆管線系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)控制方法，其特征是根據(jù)該三線循環(huán)等效物理模型網(wǎng)絡(luò)計(jì)算出的各上支管流量推導(dǎo)出供流管各結(jié)點(diǎn)的壓強(qiáng)、流量及流速。
全文摘要
一種噴涂生產(chǎn)線輸調(diào)漆管線系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)控制方法，該管線系統(tǒng)為一集中供漆的循環(huán)管線系統(tǒng)，包括有輸送泵模組、供流管、同流管、上軟管、下軟管、上豎管、下豎管、球閥、噴槍及槍下調(diào)壓器，該輸送泵模組包括輸送泵、過濾器、穩(wěn)壓器、球閥、供料桶、攪拌器及背壓閥，其特征是該管線系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)控制方法是把該管線系統(tǒng)視為一有源網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成一循環(huán)等效物理模型網(wǎng)絡(luò)；利用壓強(qiáng)算法找出網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)矩陣；計(jì)算出每段管線及輸出結(jié)點(diǎn)的流量、流速、壓強(qiáng)基本要素；并列出表格；使各管線及結(jié)點(diǎn)的流量、流速、壓強(qiáng)基本要素都滿足要求。從而方便、快捷、有效的對(duì)該管線系統(tǒng)進(jìn)行控制，其靜態(tài)或動(dòng)態(tài)控制下壓強(qiáng)、流量、流速達(dá)到設(shè)定要求，不產(chǎn)生沉淀，而具實(shí)用性。
文檔編號(hào)B05D7/14GK1478607SQ0314987
公開日2004年3月3日 申請(qǐng)日期2003年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月29日
發(fā)明者周金, 李克, 周 金 申請(qǐng)人:周金, 李克, 周 金