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1前言
盡管我國(guó)已成為耐火材料生產(chǎn)大國(guó),耐火材料生產(chǎn)工藝及技術(shù)水平也有了很大的提高,但由于各種原因,生產(chǎn)裝備自動(dòng)化水平的發(fā)展還遠(yuǎn)不如其它行業(yè)。隨著耐火材料品種規(guī)格增多、原料配方種類(lèi)多樣化以及勞動(dòng)力成本增加等的影響,我國(guó)耐火材料生產(chǎn)自動(dòng)化水平逐步發(fā)展。本文介紹某分公司新項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中采用的自動(dòng)化水平較高的耐火材料生產(chǎn)裝備。
2主要設(shè)備概況
2.1自動(dòng)配料系統(tǒng)
2.1.1系統(tǒng)組成
自動(dòng)配料系統(tǒng)的主要組成部分包括可調(diào)速加料裝置、自動(dòng)稱(chēng)量裝置、
自動(dòng)化控制系統(tǒng)等。
可調(diào)速加料裝置主要采用多行程氣動(dòng)弧形閥、變頻振動(dòng)給料機(jī)和變頻螺旋給料機(jī)等,這些裝置均可根據(jù)配料情況實(shí)現(xiàn)快慢給料,從而實(shí)現(xiàn)配料的準(zhǔn)確性。另外,在加料裝置下方必須設(shè)置快速切斷閥,快速切斷閥可以在加料完成時(shí)及時(shí)關(guān)閉,保證每次稱(chēng)量的準(zhǔn)確性,切斷閥的可靠穩(wěn)定性可直接影響配料精度。
自動(dòng)稱(chēng)量裝置分為可移動(dòng)式和固定式。目前采用較多的是移動(dòng)式自動(dòng)稱(chēng)量裝置,即移動(dòng)配料車(chē),在工作時(shí),配料車(chē)根據(jù)配方要求自動(dòng)在直線(xiàn)排列的料倉(cāng)下全程行走移動(dòng),自動(dòng)找位在料倉(cāng)下自動(dòng)配料,由不同的給料點(diǎn)向稱(chēng)量斗加人物料進(jìn)行配料,到固定排料位自動(dòng)卸料。到位采用光電開(kāi)關(guān)(亦有廠家選用多圈絕對(duì)值編碼器)定位停車(chē),可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位為2cm以?xún)?nèi)。計(jì)量配料斗采用高精度傳感器,計(jì)量?jī)x表采用智能儀表,它具有重量設(shè)定智能控制功能,當(dāng)設(shè)定計(jì)量值后它具有粗加、中速、精加3種功能,能有效控制加料裝置自動(dòng)加料。
自動(dòng)化控制系統(tǒng)一般由1臺(tái)工控機(jī)和一系列PLC組成,工控機(jī)采用組態(tài)軟件進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)度、管理和顯示,監(jiān)控軟件可以動(dòng)態(tài)的顯示整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的工藝流程,顯示各設(shè)備的運(yùn)行、故障及報(bào)警狀態(tài),顯示諸如料倉(cāng)高低料位,閥門(mén)開(kāi)閉等工藝參數(shù)等。下位機(jī)則采用若干臺(tái)PLC分工實(shí)施分料和配料過(guò)程的實(shí)時(shí)控制,上下位機(jī)采用現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)或工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行通訊。
2.1.2主要功能特點(diǎn)
全自動(dòng)化配料系統(tǒng)避免了人工配料操作的不穩(wěn)定性和不可追溯性,而且具有超差報(bào)警和糾錯(cuò)功能,可以有效的保證配方的準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn),保證了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。控制系統(tǒng)可儲(chǔ)存多種配方,配料可以根據(jù)生產(chǎn)需要隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整變化,提高了生產(chǎn)效率,而且配方名稱(chēng)可用代碼替代,方便了企業(yè)配方的保密工作。系統(tǒng)還可記錄打印各次配料結(jié)果,打印日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表,給生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)工作帶來(lái)了很大方便。
2.2混合設(shè)備
混合設(shè)備的自動(dòng)化主要由PLC實(shí)現(xiàn)混合機(jī)進(jìn)料、排料、混合時(shí)間的自動(dòng)化控制,帶有加熱保溫裝置的混合機(jī)帶有自動(dòng)控溫功能。這些自動(dòng)化功能的實(shí)現(xiàn)不僅可以節(jié)省人力,而且可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定最佳混煉時(shí)間,通過(guò)人機(jī)界面輸人控制系統(tǒng),保證了混煉質(zhì)量的穩(wěn)定性。自動(dòng)控溫功能可以防止混煉機(jī)內(nèi)環(huán)境溫度過(guò)高過(guò)低對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量帶來(lái)的影響。另外可以將配料信息傳送到主控室內(nèi),進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)整條生產(chǎn)線(xiàn)的自動(dòng)化控制。2.3成型設(shè)備
我國(guó)大功率開(kāi)關(guān)磁阻調(diào)速電機(jī)的研制成功,給我國(guó)摩擦壓力機(jī)的自動(dòng)化改造帶來(lái)了革命性的變化,電動(dòng)程控螺旋壓力機(jī)在近幾年已成功運(yùn)用到耐火材料的成型工藝,實(shí)現(xiàn)了壓磚過(guò)程的自動(dòng)化控制,大大降低了壓磚機(jī)的使用能耗。
2.3.1設(shè)備概述
該壓力機(jī)是根據(jù)耐火材料成型的要求和特點(diǎn)而開(kāi)發(fā)的。
開(kāi)關(guān)磁阻調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺旋壓力機(jī)的飛輪、套軸與螺母一起頻繁正反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),螺母與螺桿形成運(yùn)動(dòng)副,螺母驅(qū)動(dòng)螺桿和滑塊上下運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生打擊力。
以PLC為核心的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)有多個(gè)工作程序段,各程序段的打擊速度、打擊次數(shù)可以通過(guò)觸摸屏進(jìn)行設(shè)置;采集壓力機(jī)各瞬間工作狀態(tài)進(jìn)行邏輯判定,完成對(duì)電機(jī)控制和制動(dòng)、出模裝置的控制。
壓力機(jī)的底部安裝有出?？刂茪飧?在設(shè)定打擊次數(shù)完成后,PLC控制出模氣缸頂出,出模橫梁將頂桿上推頂出磚坯,頂出時(shí)間長(zhǎng)短可通過(guò)觸摸屏設(shè)定。也可根據(jù)成型工藝需要第一次打擊后將磚坯頂出,從而實(shí)現(xiàn)排氣功能,排氣次數(shù)也可以通過(guò)觸摸屏設(shè)定。
在設(shè)定的工作程序段內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)任意時(shí)間暫停,滑塊停止在出模位置,復(fù)位后繼續(xù)完成后面的工作程序。
2.3.2設(shè)備特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)
(l)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單維護(hù)方便:沒(méi)有摩擦盤(pán),電機(jī)直接帶動(dòng)飛輪正反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),驅(qū)動(dòng)滑塊上下運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生打擊力,易損易耗件少,維護(hù)費(fèi)用低。
(2)成型產(chǎn)品的一致性好:電機(jī)的轉(zhuǎn)速可以任意設(shè)置,因此滑塊的打擊力和打擊能量在允許范圍內(nèi)可以任意設(shè)置,保證了批量成型件的尺寸一致性。
(3)高效節(jié)能:生產(chǎn)效率和傳統(tǒng)的摩擦壓力機(jī)相當(dāng),系統(tǒng)能耗降低50%左右。
(4)自動(dòng)化程度高:控制系統(tǒng)采用PLC控制,具有手動(dòng)和自動(dòng)控制方式。采用人機(jī)界面(HMI),便于操作人員根據(jù)工件和工藝的變化進(jìn)行打擊力和打擊次數(shù)等參數(shù)的設(shè)定和修改?？刂凭雀?、操作方便。
(5)安全性高:設(shè)計(jì)有紅外線(xiàn)光柵保護(hù)接口,三重制動(dòng),保證滑塊在任意位置停止。
2.4熱工設(shè)備
2.4.1熱工設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)的組成
熱工設(shè)備的自動(dòng)化控制系統(tǒng)組成一般包括:工控機(jī)、人工智能調(diào)節(jié)儀、電磁閥、電動(dòng)執(zhí)行器和空燃比例調(diào)節(jié)閥等,并配置數(shù)據(jù)采集卡和機(jī)內(nèi)機(jī)外的隔離器件。將多種產(chǎn)品燒成工藝的溫度制度、壓力制度和氣氛制度存貯在工控機(jī)中,工控機(jī)軟件根據(jù)這些制度能夠?qū)θ紵蜕仉A段段進(jìn)行協(xié)調(diào)控制,控制精度大大提高。
2.4.2干澡設(shè)備的自動(dòng)化控制和特點(diǎn)
溫度控制:由干燥窯上的傳感器檢出的溫度信號(hào)饋送至智能溫度控制儀,按工藝要求,與設(shè)定值進(jìn)行比較、放大,一路由繼電器作位式報(bào)警控制輸出;另一路經(jīng)PID運(yùn)算,輸出SSR觸發(fā)信號(hào),改變調(diào)功器的占空比(PWM),達(dá)到控溫的目的。

濕度控制:由干燥窯上的傳感器檢出的濕度信號(hào)饋送至濕度控制儀,按工藝要求,與設(shè)定值進(jìn)行比較、放大,由繼電器作位式控制輸出,控制濕氣排放引風(fēng)機(jī),達(dá)到濕度控制的目的。在排放過(guò)程中,引風(fēng)機(jī)作間歇工作,大大降低了能量損失,達(dá)到節(jié)能的目的。
2.4.3燒成設(shè)備的自動(dòng)化控制和特點(diǎn)
每支燒嘴前設(shè)有電離式火焰檢測(cè)/自動(dòng)點(diǎn)火裝置,燒嘴有熄火發(fā)生,系統(tǒng)將發(fā)出報(bào)警信號(hào),同時(shí)轉(zhuǎn)人自動(dòng)點(diǎn)火運(yùn)行程序。若在規(guī)定時(shí)間內(nèi)點(diǎn)火失敗,燒嘴前的燃?xì)怆姶砰y自動(dòng)關(guān)閉,切斷燃?xì)夤?yīng),并提示人工處理。
溫度控制通過(guò)人工智能儀表接收熱電偶的測(cè)量溫度信號(hào)值,與溫度曲線(xiàn)設(shè)定值進(jìn)行比較,若實(shí)測(cè)值小于設(shè)定值,人工智能儀表通過(guò)電動(dòng)執(zhí)行器,增大助燃風(fēng)管蝶閥的開(kāi)度。同時(shí),通過(guò)燃?xì)夤艿赖谋壤y,同步調(diào)大燃?xì)饬髁?使窯內(nèi)溫度升高。若實(shí)測(cè)值大于設(shè)定值,人工智能儀表則進(jìn)行反向調(diào)節(jié),以保證窯溫曲線(xiàn)按照設(shè)定的燒成曲線(xiàn)進(jìn)行。
壓力控制包括窯內(nèi)壓力、助燃風(fēng)壓力和調(diào)溫風(fēng)壓力控制。窯內(nèi)壓力控制是通過(guò)變頻控制排煙風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)的,即從窯內(nèi)測(cè)壓點(diǎn)取出窯壓信號(hào),經(jīng)壓力傳感器將信號(hào)送至人工智能儀表,與窯壓設(shè)定值進(jìn)行比較,輸出信號(hào)通過(guò)變頻器控制排煙風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速,使窯內(nèi)壓力按照設(shè)定的窯壓曲線(xiàn)進(jìn)行。窯內(nèi)壓力可采取全過(guò)程的恒壓控制,以減小對(duì)溫度的干擾。助燃風(fēng)壓力和調(diào)溫風(fēng)壓力的控制是從各自的總管路上取出壓力信號(hào),通過(guò)變頻控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)的。
配置安全連鎖控制報(bào)警系統(tǒng):為了保證供氣安全,在供氣主管路上設(shè)有電磁總閥。當(dāng)系統(tǒng)停電時(shí)或燃?xì)鈮毫Τ^(guò)使用范圍時(shí),電磁閥自動(dòng)切斷氣路;當(dāng)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)故障引起風(fēng)壓變化過(guò)大時(shí),報(bào)警系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信號(hào),同時(shí)電磁閥自動(dòng)切斷氣路,確保安全。
排煙風(fēng)機(jī)、調(diào)溫風(fēng)機(jī)和助燃風(fēng)機(jī)按照設(shè)定開(kāi)停順序進(jìn)行連鎖控制,以保證窯爐安全運(yùn)行。窯門(mén)的開(kāi)啟關(guān)閉與進(jìn)出車(chē)系統(tǒng)和燒嘴自動(dòng)點(diǎn)火系統(tǒng)連鎖控制。當(dāng)窯門(mén)未完全打開(kāi)時(shí),進(jìn)出窯系統(tǒng)不啟動(dòng);當(dāng)窯門(mén)未完全關(guān)閉時(shí),燒嘴自動(dòng)點(diǎn)火系統(tǒng)不啟動(dòng)。
計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)對(duì)窯爐燒成操作的自動(dòng)控制、對(duì)窯爐各系統(tǒng)的綜合控制,并能自動(dòng)記錄、打印及畫(huà)面語(yǔ)言提示。另外,計(jì)算機(jī)還能根據(jù)燒成要求模擬并儲(chǔ)存多種燒成制度曲線(xiàn),燒成曲線(xiàn)參數(shù)可按需要隨時(shí)修改。
3結(jié)語(yǔ)
用工成本的逐漸增高和耐火制品的高質(zhì)量要求,必然推進(jìn)我國(guó)耐火材料用自動(dòng)化裝備的創(chuàng)新和發(fā)展。要實(shí)現(xiàn)耐火材料生產(chǎn)線(xiàn)綜合自動(dòng)化的進(jìn)一步提高,還需制定統(tǒng)一的生產(chǎn)規(guī)范,促進(jìn)成套設(shè)備的開(kāi)發(fā),降低自動(dòng)化設(shè)備的投資成本。

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