一种工业宏量制备新材料的集成设备制造技术

一种工业宏量制备新材料的集成设备，包括有控制柜内分别与三个工艺介质连接端口相连的三个采集单元；与工艺气源连接端口相连的降温单元和先导气源单元；采集单元一连接控制单元一；采集单元二连接控制单元二；采集单元三连接控制单元三；控制单元一、控制单元二、控制单元三分别与出口一、出口二、出口三相连；先导气源单元分别与各控制单元相连；宏量制备的工艺介质A，B，C从各自的原料储罐进入各工艺介质连接端口,压缩空气D作为先导气源进入工艺气源连接端口，在设备内分为二部分；各工艺介质分别经过各采集单元，分别完成压力和流量的初步控制；完成介质A,B,C的工艺流量压力控制；具备安装方便、调试简单，免维护的特点。

An integrated equipment for industrial macro preparation of new materials

【技术实现步骤摘要】
一种工业宏量制备新材料的集成设备
本专利技术属于工业新
，具体涉及一种工业宏量制备新材料的集成设备。
技术介绍
新材料生产制备需要控制多种不同工艺介质的流量，在特定的压力条件下混合反应，按照制备工艺搅拌和控制反应温度和反应时间等技术工艺点，最终得到良品率很高的新材料。所谓的新材料包括不同流量的工新能源材料领域锂电池材料、电子材料领域银粉等新材料；流量的控制精度往往要求在2‰～5‰，流量调节范围在5L/h～500L/h稳定调节。流量控制精度和最终的良品率密切相关。工艺介质要求同时进入混合反应空间，而且在反应期间要求注入压力相对稳定。较为传统的控制方法多是采用定量泵或者流量计和调节阀组合控制法，定量泵的调节控制精度较差，流量脉动较大，该方法直接影响着成品的合格率；传统的调节阀和流量计安装于设备现场，受流体特性因素影响，导致响应时间和流量输出和设定值存在很大的偏差和超调。不能及时准确地将稳定的流量值注入到反应容器中，该方法也直接影响着成品的合格率。再者，新材料制备往往是多种工艺介质的定量混合反应，要求同时定量添加。尤其在反应初期各工艺介质流量稳定的时间较长，不符合要求的工艺介质被大量注入到反应容器中，造成混合反应的浓度梯度和制备工艺相差很大。传统技术的缺点主要有微流量调节不稳定、调节精度低、响应速度慢；采用传统技术制备新材料，新材料制备的良品率低；制备设备对环境的适应性差，不耐震，易腐蚀。传统的控制方法调节控制精度较差：(流量脉动较大，微流量调节不稳定)、响应速度慢(流量输出和设定值存在很大的偏差和超调，不能及时准确地将稳定的流量值注入到反应容器中)、多种工艺介质定量混合时，流量稳定的时间较长，不符合要求的工艺介质被大量注入到反应容器中，造成混合反应的浓度梯度和制备工艺相差很大，接影响着成品的合格率。近年来，微流量控制技术在新材料制备项目中获得了很多重要的经验。将新材料制备的各个工艺点汇总合成，然后分成一个个控制单元，有效组合后集成撬装在一个IP55的控制阀站内部，一台设备既可独立工作，多台设备以工业总线连接实现联动工作，有效扩展增大生产能力。此种模式在新材料制备中既适应各种制备环境，还具有很大的柔性，这些技术在电子新材料、新型碳材料、精细化工等领域都得到了越来越多的应用。这种集成式撬装设备也越来越体现出优势。
技术实现思路
为克服上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种工业宏量制备新材料的集成设备，不受环境温度和酸碱腐蚀影响，同时具备工艺要求的流量适应范围和高调节精度，具备集成式质量流量测量和控制功能，具备现场/远程操作功能，具备计量功能，精度高，无超调扰动，并具备多工艺介质同时定量混合，具备IP55防护，具备安装方便、调试简单，免维护的特点。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种工业宏量制备新材料的集成设备，包括有控制柜，控制柜内设有与工艺介质连接端口一相连的采集单元一、与工艺介质连接端口二相连的采集单元二、与工艺介质连接端口三相连的采集单元三；与工艺气源连接端口相连的降温单元和先导气源单元；采集单元一通过管道连接的控制单元一；采集单元二通过管道连接的控制单元二；采集单元三通过管道连接的控制单元三；控制单元一、控制单元二、采集单元三的出口端分别与出口一、出口二、出口三相连；降温单元分别与控制单元一、控制单元二、采集单元三相连。所述的控制柜中还设有温度补偿单元和电气控制系统；所述的控制柜采用IP55防护的控制柜；所述的电气控制系统安装在IP55防护的控制柜内，并安装在集成设备内的上部空间；所述的工艺介质的采集单元一,采集单元二,采集单元三安装在IP55防护的控制柜内，采用撬装式集成。所述的工艺气源连接端口在控制柜内分为两个接口，一个接口进入柜体降温单元单元；另一接口经过过滤三联件的气体出口，连接气体调压手阀，气体调压手阀的出口管道上依次接压力表和压力传感器后进入先导气源分配器，先导气源分配器分为3个支路，包括支路一，支路二,支路三，分别和控制单元一，控制单元二，控制单元三相连。所述的工艺介质分别经过工艺介质连接端口一、工艺介质连接端口二、工艺介质连接端口三引入计量泵一、计量泵二、计量泵三；经计量泵一、计量泵二、计量泵三输出的工艺介质一路分别进入控制单元一、控制单元二、控制单元三，另外一路分别经过回流控制回路一、回流控制回路二、回流控制回路三回流至工艺介质A、工艺介质B、工艺介质C各自的原料储罐中。所述的计量泵一、计量泵二、计量泵三采用变频调节控制，回流控制阀一、回流控制阀二、回流控制阀三的回流控制采用手动截止阀和背压阀调节控制。所述的控制单元一、控制单元二、控制单元三分别经弹性缓冲节一,弹性缓冲节二,弹性缓冲节三连接科氏质量流量计一、科氏质量流量计二、科氏质量流量计三；科氏质量流量计一、科氏质量流量计二、科氏质量流量计三分别与气动调节阀一、气动调节阀二、气动调节阀三相连；气动调节阀一、气动调节阀二、气动调节阀三的出口管道再分别连接到设备外部的出口一、出口二、出口三。所述的电气控制系统由ET200SP和控制模块组成的PLC系统；电气控制系统通过电缆与控制单元一,控制单元二,控制单元三在控制柜内部连接；ET200SP和变频器的通讯电缆采用以太网，ET200SP和质量流量计的通讯电缆采用RS232。本专利技术的有益效果是：本专利技术采用了新的总线控制式流量调节单元，动态测量工艺介质的流量，密度等，根据工艺要求和不同温度，不同批次的工艺介质的密度，高速动态调节工艺流量，以工艺要求的注入压力将各支路参与反应的介质同时注入反应容器。质量流量测量和调节阀控制紧装在一起，具备调节精度高，响应速度快；本专利技术的PID曲线控制输出可实现整个动态配比无超调扰动。控制系统的所有关键器件采用世界知名品牌集成在具备IP55防护的控制柜内。由于本专利技术在计量泵的入口和出口采用了新的控制方式，来稳定采集单元的流量和压力稳定，又采用了科氏质量流量计和滑板调节阀进行测量和控制，所以具有微流量稳定调节，调节精度高，响应速度快的优点；由于本专利技术采用的新的总线控制流量和压力，动态测量工艺介质的流量，压力，密度；根据工艺要求和不同温度，不同批次的工艺介质的密度，高速动态调节工艺流量，并以工艺要求的注入压力将各支路参与反应的介质同时注入反应容器，所以新材料制备的良品率稳定上升；由于本专利技术以单元模块的形式设计设备，可以根据订单需求，总线控制投产的设备数量：一台设备即可独立工作，多台设备以工业总线连接实现联动工作，所以适应工业柔性化生产；由于本专利技术针对制备环境现状，在减震和IP防护，防腐保护上采用了专门设计，所以设备可安装在钢结构厂房内，并适应高温，弱酸和弱碱腐蚀环境。本专利技术的工业宏量制备新材料的集成设备具有微流量稳定调节，调节精度高，响应速度快；新材料制备的良品率稳定上升；工业柔性化生产；设备对环境的适应性(耐震，防腐)的优点。附图说明图1为本专利技术的工业宏量制备新材料的集成设备的示意图。...

【技术保护点】
1.一种工业宏量制备新材料的集成设备，其特征在于，包括有控制柜，控制柜内设有与工艺介质连接端口一(1)相连的采集单元一(5)、与工艺介质连接端口二(2)相连的采集单元二(6)、与工艺介质连接端口三(3)相连的采集单元三(7)；与工艺气源连接端口(4)相连的降温单元(9)和先导气源单元(8)；采集单元一(5)通过管道连接的控制单元一(11)；采集单元二(6)通过管道连接的控制单元二(12)；采集单元三(7)通过管道连接的控制单元三(13)；控制单元一(11)、控制单元二(12)、采集单元三(13)的出口端分别与出口一(15)、出口二(16)、出口三(17)相连；先导气源单元(8)分别与控制单元一(11)、控制单元二(12)、采集单元三(13)相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种工业宏量制备新材料的集成设备，其特征在于，包括有控制柜，控制柜内设有与工艺介质连接端口一(1)相连的采集单元一(5)、与工艺介质连接端口二(2)相连的采集单元二(6)、与工艺介质连接端口三(3)相连的采集单元三(7)；与工艺气源连接端口(4)相连的降温单元(9)和先导气源单元(8)；采集单元一(5)通过管道连接的控制单元一(11)；采集单元二(6)通过管道连接的控制单元二(12)；采集单元三(7)通过管道连接的控制单元三(13)；控制单元一(11)、控制单元二(12)、采集单元三(13)的出口端分别与出口一(15)、出口二(16)、出口三(17)相连；先导气源单元(8)分别与控制单元一(11)、控制单元二(12)、采集单元三(13)相连。


2.根据权利要求1所述的一种工业宏量制备新材料的集成设备，其特征在于，所述的控制柜中还设有温度补偿单元(14)和电气控制系统(10)；所述的控制柜采用IP55防护的控制柜；所述的电气控制系统(10)安装在IP55防护的控制柜内，并安装在集成设备内的上部空间；所述的工艺介质的采集单元一(5),采集单元二(6),采集单元三(7)安装在IP55防护的控制柜内，采用撬装式集成。


3.根据权利要求1所述的一种工业宏量制备新材料的集成设备，其特征在于，所述的工艺气源连接端口(4)在控制柜内分为两个接口，一个接口进入柜体的降温单元(9)；
另一接口经过过滤三联件(18)的气体出口(19)，连接气体调压手阀(20)，气体调压手阀的出口管道(21)上依次接压力表(22)和压力传感器(23)后进入先导气源分配器(24)，先导气源分配器(24)分为3个支路，包括支路一(25)，支路二(26),支路三(27)，分别和控制单元一(11)，控制单元二(12)，控制单元三(13)相连。


4.根据权利要求1所述的一种工业宏量制备新材料的集成设备，其特征在于，所述的工艺介质分...

【专利技术属性】
技术研发人员：张旭，
申请(专利权)人：张旭，
类型：发明
国别省市：陕西;61