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1前言
盡管我國已成為耐火材料生產(chǎn)大國,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、原料配方種類多樣化以及勞動力成本增加等的影響,我國耐火材料生產(chǎn)自動化水平逐步發(fā)展。本文介紹某分公司新項(xiàng)目建設(shè)過程中采用的自動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自動配料系統(tǒng)
2.1.1系統(tǒng)組成
自動配料系統(tǒng)的主要組成部分包括可調(diào)速加料裝置、自動稱量裝置、
自動化控制系統(tǒng)等。
可調(diào)速加料裝置主要采用多行程氣動弧形閥、變頻振動給料機(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及時關(guān)閉,保證每次稱量的準(zhǔn)確性,切斷閥的可靠穩(wěn)定性可直接影響配料精度。
自動稱量裝置分為可移動式和固定式。目前采用較多的是移動式自動稱量裝置,即移動配料車,在工作時,配料車根據(jù)配方要求自動在直線排列的料倉下全程行走移動,自動找位在料倉下自動配料,由不同的給料點(diǎn)向稱量斗加人物料進(jìn)行配料,到固定排料位自動卸料。到位采用光電開關(guān)(亦有廠家選用多圈絕對值編碼器)定位停車,可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位為2cm以內(nèi)。計(jì)量配料斗采用高精度傳感器,計(jì)量儀表采用智能儀表,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加料。
自動化控制系統(tǒng)一般由1臺工控機(jī)和一系列PLC組成,工控機(jī)采用組態(tài)軟件進(jìn)行整個系統(tǒng)的調(diào)度、管理和顯示,監(jiān)控軟件可以動態(tài)的顯示整個生產(chǎn)過程的工藝流程,顯示各設(shè)備的運(yùn)行、故障及報警狀態(tài),顯示諸如料倉高低料位,閥門開閉等工藝參數(shù)等。下位機(jī)則采用若干臺PLC分工實(shí)施分料和配料過程的實(shí)時控制,上下位機(jī)采用現(xiàn)場總線或工業(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,而且具有超差報警和糾錯功能,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?？刂葡到y(tǒng)可儲存多種配方,配料可以根據(jù)生產(chǎn)需要隨時進(jìn)行調(diào)整變化,提高了生產(chǎn)效率,而且配方名稱可用代碼替代,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,打印日報表、月報表,給生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)工作帶來了很大方便。
2.2混合設(shè)備
混合設(shè)備的自動化主要由PLC實(shí)現(xiàn)混合機(jī)進(jìn)料、排料、混合時間的自動化控制,帶有加熱保溫裝置的混合機(jī)帶有自動控溫功能。這些自動化功能的實(shí)現(xiàn)不僅可以節(jié)省人力,而且可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定最佳混煉時間,通過人機(jī)界面輸人控制系統(tǒng),保證了混煉質(zhì)量的穩(wěn)定性。自動控溫功能可以防止混煉機(jī)內(nèi)環(huán)境溫度過高過低對產(chǎn)品質(zhì)量帶來的影響。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)線的自動化控制。2.3成型設(shè)備
我國大功率開關(guān)磁阻調(diào)速電機(jī)的研制成功,給我國摩擦壓力機(jī)的自動化改造帶來了革命性的變化,電動程控螺旋壓力機(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)了壓磚過程的自動化控制,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)而開發(fā)的。
開關(guān)磁阻調(diào)速電機(jī)驅(qū)動螺旋壓力機(jī)的飛輪、套軸與螺母一起頻繁正反轉(zhuǎn)運(yùn)動,螺母與螺桿形成運(yùn)動副,螺母驅(qū)動螺桿和滑塊上下運(yùn)動,產(chǎn)生打擊力。
以PLC為核心的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)有多個工作程序段,各程序段的打擊速度、打擊次數(shù)可以通過觸摸屏進(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,完成對電機(jī)控制和制動、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,頂出時間長短可通過觸摸屏設(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
(l)結(jié)構(gòu)簡單維護(hù)方便:沒有摩擦盤,電機(jī)直接帶動飛輪正反轉(zhuǎn)運(yùn)動,驅(qū)動滑塊上下運(yùn)動,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)自動化程度高:控制系統(tǒng)采用PLC控制,具有手動和自動控制方式。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。控制精度高、操作方便。
(5)安全性高:設(shè)計(jì)有紅外線光柵保護(hù)接口,三重制動,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)備自動化系統(tǒng)的組成
熱工設(shè)備的自動化控制系統(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警控制輸出;另一路經(jīng)PID運(yùn)算,輸出SSR觸發(fā)信號,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)備的自動化控制和特點(diǎn)
每支燒嘴前設(shè)有電離式火焰檢測/自動點(diǎn)火裝置,燒嘴有熄火發(fā)生,系統(tǒng)將發(fā)出報警信號,同時轉(zhuǎn)人自動點(diǎn)火運(yùn)行程序。若在規(guī)定時間內(nèi)點(diǎn)火失敗,燒嘴前的燃?xì)怆姶砰y自動關(guān)閉,切斷燃?xì)夤?yīng),并提示人工處理。
溫度控制通過人工智能儀表接收熱電偶的測量溫度信號值,與溫度曲線設(shè)定值進(jìn)行比較,若實(shí)測值小于設(shè)定值,人工智能儀表通過電動執(zhí)行器,增大助燃風(fēng)管蝶閥的開度。同時,通過燃?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),以保證窯溫曲線按照設(shè)定的燒成曲線進(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)壓力控制是通過變頻控制排煙風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)的,即從窯內(nèi)測壓點(diǎn)取出窯壓信號,經(jīng)壓力傳感器將信號送至人工智能儀表,與窯壓設(shè)定值進(jìn)行比較,輸出信號通過變頻器控制排煙風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速,使窯內(nèi)壓力按照設(shè)定的窯壓曲線進(jìn)行。窯內(nèi)壓力可采取全過程的恒壓控制,以減小對溫度的干擾。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,通過變頻控制風(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)停電時或燃?xì)鈮毫Τ^使用范圍時,電磁閥自動切斷氣路;當(dāng)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)故障引起風(fēng)壓變化過大時,報警系統(tǒng)發(fā)出報警信號,同時電磁閥自動切斷氣路,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)定開停順序進(jìn)行連鎖控制,以保證窯爐安全運(yùn)行。窯門的開啟關(guān)閉與進(jìn)出車系統(tǒng)和燒嘴自動點(diǎn)火系統(tǒng)連鎖控制。當(dāng)窯門未完全打開時,進(jìn)出窯系統(tǒng)不啟動;當(dāng)窯門未完全關(guān)閉時,燒嘴自動點(diǎn)火系統(tǒng)不啟動。
計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)對窯爐燒成操作的自動控制、對窯爐各系統(tǒng)的綜合控制,并能自動記錄、打印及畫面語言提示。另外,計(jì)算機(jī)還能根據(jù)燒成要求模擬并儲存多種燒成制度曲線,燒成曲線參數(shù)可按需要隨時修改。
3結(jié)語
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)我國耐火材料用自動化裝備的創(chuàng)新和發(fā)展。要實(shí)現(xiàn)耐火材料生產(chǎn)線綜合自動化的進(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)備的開發(fā),降低自動化設(shè)備的投資成本。

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