一种聚氨酯发泡机两级独立温控控制方法与流程

本发明涉及发泡设备温控，具体为一种聚氨酯发泡机两级独立温控控制方法。

背景技术：

1、聚氨酯发泡成型工艺中，多组分原料的温度对混合反应速率、发泡倍率、制品密度及最终力学性能具有决定性影响；温度波动极易引发制品气孔、塌陷、硬度不均、尺寸偏差等批量质量缺陷，因此温控系统是高压聚氨酯发泡设备的核心功能模块，尤其对于汽车座椅、头枕、内饰缓冲件等高端精密制品，温控精度直接决定生产良率与产品竞争力。

2、目前，国内主流高压聚氨酯发泡机普遍采用一体式单回路温控方案，即整机共用一套循环水路和一套pid调节逻辑，从料罐储料、管路输送、计量泵加压到浇注枪出料，全部环节由同一组温度参数和同一套控制策略统一调控；该方案结构简单、成本较低，但在实际量产应用中暴露出诸多难以克服的缺陷：

3、第一，温控目标相互冲突，无法兼顾储料与浇注的不同工艺需求：料罐储存阶段需要相对低温恒温静置，以防止原料提前预聚变质；而计量泵高速运转时机械摩擦产生显著温升，长距离输送管路又受环境温度影响存在散热损失；单一温控回路和单一设定值无法同时满足储料保质与浇注精准恒温的双重工艺要求，顾此失彼；

4、第二，温控精度低，产品一致性差：传统单回路温控缺乏针对性的温度补偿逻辑，无法有效抵消计量泵摩擦发热和管路环境温降的动态影响，在待机、间歇出料、连续生产等不同工况切换时，温度波动范围大，行业常规温控精度仅能达到±5℃左右，难以满足汽车内饰等高端领域对制品尺寸、硬度、外观一致性的精密成型要求；

5、第三，工艺参数高度耦合，调试和维护困难：由于整机温控参数相互绑定，调整储料温度必然改变浇注温度，反之亦然，工艺容错率低；当更换不同牌号原料或切换不同产品时，需反复折中调试，耗时耗力，且难以找到兼顾两端的理想参数组合。

6、为此，本发明提出一种聚氨酯发泡机两级独立温控控制方法，旨在克服上述发明的局限性。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提出如下技术方案：一种聚氨酯发泡机两级独立温控控制方法，应用于聚氨酯发泡机两级独立温控结构，所述聚氨酯发泡机两级独立温控结构最少设置有两套温控系统，温控系统包括冷水机、存储单元、热交换单元、计量泵、高低压切换单元，此外，所述聚氨酯发泡机两级独立温控结构还包括混合头单元、控制终端；所述冷水机自带至少一条主水管路，分别连接冷水机的出水口和入水口实现循环；所述存储单元包括带有夹套层的料罐，料罐内部设置有搅拌器、加热器及温度传感器，夹套层与冷水机的主水管路并联连接并形成回路，夹套层入水口处设置有电磁水阀；

2、所述热交换单元包括热交换器，热交换器与冷水机的主水管路并联连接并形成回路，热交换器入水口处设置有电磁水阀；所述存储单元出料口与热交换器进料口连接，热交换器出料口与计量泵的进料口连接，计量泵的出料口与高低压切换单元连接；所述高低压切换单元为三通结构，其拥有一个进料口与两个出料口，高低压切换单元的进料口与计量泵的出料口连接，高低压切换单元其中一个出料口连接有高低压切换阀，高低压切换单元另一个出料口与混合头单元连接，高低压切换单元的进料口处设置有温度探头；所述混合头单元包括混合头，混合头的进料口与高低压切换单元连接，混合头的泄压口通过泄压总管与料罐连接；所述高低压切换阀出料口通过泄压总管与料罐连接；所有的所述电磁水阀、计量泵、搅拌器、加热器、温度探头均与控制终端电信号连接；

3、所述一种聚氨酯发泡机两级独立温控控制方法包括如下两种工况：

4、工况一为待机状态，其控制逻辑如下：

5、系统上电初始化后，系统读取预设的料罐储存温度、浇注目标温度及对应pid参数；工作人员将计量泵、搅拌器打开，控制终端检测到搅拌器运行信号便会启动一级温控，控制终端检测到计量泵运行信号便会启动二级温控；

6、所述一级温控动作为：控制终端检测料罐内原料的温度，当料罐内原料的温度比设定值高时，控制终端会关闭料罐内的加热器，同时打开夹套层入水口处的电磁水阀；当料罐内原料的温度比设定值低时，控制终端会打开料罐内的加热器，同时关闭夹套层入水口处的电磁水阀，当搅拌器关闭时，一级温控随之关闭；

7、所述二级温控动作为：控制终端通过温度探头检测高低压切换单元处的原料温度，当高低压切换单元处的原料温度高于设定温度时，控制终端将热交换器入水口处的电磁水阀打开，反之则无任何动作，而后再次检测计量泵运行信号，当检测到计量泵关机时，控制终端会在延时设定时间后将热交换器入水口处的电磁水阀关闭，并再次等待计量泵开机信号；

8、在整个工况一的过程中，混合头的泄压口、高低压切换阀始终打开，当计量泵运转时，原料通过高低压切换阀与混合头的泄压口通过泄压总管回到料罐；

9、工况二为工作状态，其控制逻辑如下：

10、当生产线从待机状态转为工作状态时，工人扣下混合头的扳机，与此同时，混合头的泄压口、高低压切换阀关闭，原料被迫改变路径，转向流向混合头出料口方向并被充分混合后注射出来；

11、当工作结束，工人松开混合头的扳机，混合头的泄压口、高低压切换阀打开，设备重新恢复工况一所述的待机状态。

12、优选的，所述夹套层出水口处设置有闸阀，热交换器出水口处亦设置有闸阀。

13、优选的，所述闸阀为手动控制阀门。

14、优选的，操作人员可根据原料的不同的比热容参数，手动调节各支路的闸阀开度，改变循环水流量上限，适配不同原料换热需求，浇注全程一级温控与二级温控均独立运行，两级温控互不干扰。

15、优选的，所述混合头的进料口处设置有温度探头，且此处温度探头为显示探头，仅用于通过肉眼或仪器直观观测，不接入温控调节程序。

16、优选的，当工作人员将所述计量泵停机后，控制终端启动30~120s可配置延时计时，延时计时结束后即判定浇注工序完成，控制终端将热交换器入水口处的电磁水阀关闭，二级温控关闭，而后工作人员可根据需要决定是否关闭搅拌器，当搅拌器关闭后则会使得一级温控关闭，此时即为停机状态。

17、优选的，所述控制终端依托plc可编程控制器实现全自动时序控制，plc内置自适应pid算法。

18、本发明的有益效果在于：一、针对传统温控方案因缺乏针对性动态补偿而导致控温精度低、产品一致性差的问题，本发明在二级温控中引入了独有的间歇循环控制逻辑，该逻辑能够根据计量泵实时运行状态动态补偿泵体摩擦产生的温升以及管路的环境散热损耗，有效抵消了各种外部温度干扰因素；通过这一针对性设计，设备出料温控精度由行业常规的±5℃显著提升至±1.5℃，有力保障了聚氨酯发泡反应过程的稳定性，使得制品的密度、硬度和外观在批量生产中保持高度一致。

19、二、针对传统单回路温控方案无法同时满足料罐低温储存与管路高温浇注的工艺矛盾，本发明通过构建两套完全独立的闭环调控体系，将储料温控与浇注温控彻底分离；一级温控绑定搅拌器运行联锁，有效杜绝原料局部积温预聚；二级温控绑定计量泵运行联锁，以高低压切换阀前端的原料温度为精准基准点进行独立调节，两级互不耦合，从而很好解决了储料保质与浇注精准恒温无法兼顾的行业核心痛点。

20、三、在待机状态下一级温控与二级温控均启动，能够保证管道内部与搅拌罐内的原料始终是流动的，能够保证原料温度始终恒定；同时闸阀为手动控制阀门，操作人员可根据原料的不同的比热容参数，手动调节各支路的闸阀开度，改变循环水流量上限，适配不同原料换热需求。