楊樹春

（寧夏青龍管業(yè)股份有限公司，寧夏青銅峽751600）

預(yù)應(yīng)力混凝土管纏絲系統(tǒng)改造

楊樹春

（寧夏青龍管業(yè)股份有限公司，寧夏青銅峽751600）

預(yù)應(yīng)力混凝土壓力管生產(chǎn)線纏絲機(jī)存在的問題，采用變頻和PLC技術(shù)改造纏絲系統(tǒng)，可替代20世紀(jì)70年代生產(chǎn)的老式纏絲機(jī)。

壓力管；纏絲機(jī)；改造

1 存在的問題

寧夏青龍管業(yè)股份有限公司壓力管生產(chǎn)線纏絲機(jī)，多年以來始終延用20世紀(jì)70年代設(shè)計(jì)的簡易鋼筋骨架纏絲機(jī)，該纏絲機(jī)在多年使用過程中，以簡單實(shí)用的絕對(duì)優(yōu)勢，主導(dǎo)著壓力管管網(wǎng)的生產(chǎn)制作工藝，國內(nèi)壓力管纏絲工藝也基本采用這種生產(chǎn)作業(yè)方式。這種纏絲機(jī)操作簡單，對(duì)纏絲作業(yè)人員的技術(shù)要求不高，2名操作人員經(jīng)過1～2 d的簡單培訓(xùn)，基本能具備獨(dú)立作業(yè)的能力。但是，在纏絲完成進(jìn)行環(huán)網(wǎng)綁扎時(shí)，投入人員較多，一般需配置4～5名熟練操作人員才能配合完成，而且由于公司壓力管生產(chǎn)品種多，生產(chǎn)任務(wù)大，生產(chǎn)一線操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度非常大。20世紀(jì)70年代設(shè)計(jì)的簡易鋼筋骨架纏絲機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，傳動(dòng)比全部由機(jī)械傳動(dòng)完成。螺距調(diào)節(jié)采用無極調(diào)速器手動(dòng)調(diào)節(jié)，主機(jī)回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速與小車運(yùn)行速度也靠機(jī)械傳動(dòng)。由于機(jī)械傳動(dòng)每個(gè)環(huán)節(jié)均存在誤差，小車行走時(shí)受到送絲盤拖拽的影響容易打滑或者行走不均勻，造成生產(chǎn)出的環(huán)網(wǎng)螺距誤差較大，滿足不了波筋固定工藝要求。

2 改造目標(biāo)

通過改造，達(dá)到提高機(jī)械設(shè)備自動(dòng)化程度，從而減輕工人勞動(dòng)輕度，減少操作人員數(shù)量，提高生產(chǎn)效率；提高環(huán)網(wǎng)制作質(zhì)量，滿足波筋固定工藝的要求。極大程度上改善目前國內(nèi)預(yù)應(yīng)力混凝土管，簡稱PCP（Prestressed Concrete Pipe）纏絲工藝的設(shè)備。

3 PCP纏絲系統(tǒng)改造實(shí)施及效果

3.1 設(shè)計(jì)制作一套全新的電氣控制系統(tǒng)

新改進(jìn)的纏絲機(jī)（圖1）采用變頻和PLC技術(shù)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制，主機(jī)、小車電控部分全部采用變頻控制，實(shí)現(xiàn)主機(jī)、小車的無極調(diào)速功能和制動(dòng)功能，整機(jī)運(yùn)行更加平穩(wěn)，極大的縮短纏絲作業(yè)時(shí)間。充分發(fā)揮變頻控制的功能，實(shí)現(xiàn)停機(jī)時(shí)自動(dòng)制動(dòng)，纏絲作業(yè)過程中一旦發(fā)生異常，需要停機(jī)時(shí)，可以隨時(shí)進(jìn)行減速停機(jī)，而無需人工進(jìn)行危險(xiǎn)的制動(dòng)操作，避免了安全事故的發(fā)生。實(shí)現(xiàn)了小車螺距調(diào)整數(shù)字化功能，保證螺距調(diào)整精確，調(diào)整方便易行。設(shè)置了各種手動(dòng)及緊急按鈕，使用過程中既可實(shí)現(xiàn)單個(gè)設(shè)備的控制要求，也可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)運(yùn)行，操作人員操作更加靈活方便。實(shí)現(xiàn)小車運(yùn)行速度的微調(diào)功能，生產(chǎn)過程中螺距一旦出現(xiàn)偏差，可利用該功能將纏絲螺距調(diào)整至要求螺距，該功能的使用，使操作更加簡單。增加一套遙控裝置，實(shí)現(xiàn)主回轉(zhuǎn)的正反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)、小車螺距微調(diào)、絲盤制動(dòng)的功能，在進(jìn)行絲盤制動(dòng)時(shí)，同樣可用遙控器或控制臺(tái)的單控按鈕實(shí)現(xiàn)絲盤的制動(dòng)控制。拆缷張緊架時(shí)，也可利用該裝置配合完成張緊架的松緊。極大的方便了操作人員的操作，使整機(jī)性能得以充分發(fā)揮。

圖1 改造后的纏絲機(jī)

3.2 設(shè)計(jì)制作尾架支撐部分

設(shè)計(jì)并制作一套全自動(dòng)拆缷裝置，在進(jìn)行拆網(wǎng)作業(yè)時(shí)，只需輕輕扳動(dòng)手轉(zhuǎn)閥，利用汽缸的相應(yīng)動(dòng)作就可實(shí)現(xiàn)尾架支撐的拆裝，進(jìn)一步縮短因門架問題使纏絲成形后網(wǎng)身一時(shí)不能取下的時(shí)間，減輕操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，使纏絲作業(yè)更加輕松易行，而且杜絕了傳統(tǒng)作業(yè)的安全隱患。

3.3 設(shè)計(jì)制作行走小車

淘汰原機(jī)齒鏈?zhǔn)綗o極調(diào)速器，淘汰原機(jī)蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，將原小車機(jī)構(gòu)改為分體控制，傳動(dòng)采用直聯(lián)傳動(dòng)，進(jìn)一步減小傳動(dòng)誤差，增大小車輪距，減少輪子與軌道的間隙，將小車輪軸承增加為兩盤，阻尼輪增加軸承。對(duì)小車系統(tǒng)的改造使小車穩(wěn)定性更高，纏絲過程中小車擺動(dòng)量減小，纏絲螺距更好控制。

3.4 設(shè)計(jì)纏絲機(jī)放絲盤

對(duì)纏絲盤進(jìn)行重新設(shè)計(jì)制作，增加一套自動(dòng)制動(dòng)裝置。加大絲盤軸的強(qiáng)度，重新選用兩盤軸承安裝在絲盤軸的上、下兩端進(jìn)行定位，壓力軸承選用更大規(guī)格的軸承，使絲盤的整體承載能力更大，設(shè)計(jì)并制作了一套氣動(dòng)制動(dòng)裝置，利用遠(yuǎn)程控制實(shí)現(xiàn)絲盤的制動(dòng)功能，經(jīng)過改造，該絲盤運(yùn)行穩(wěn)定、安全，控制及操作非常方便，使用狀況良好。

3.5 壓波機(jī)的改造

采用波筋固定法進(jìn)行纏絲作業(yè)，對(duì)壓波機(jī)有了更高的要求，縱向壓波筋的壓深、螺距、水平度、垂直度，都必須嚴(yán)格達(dá)到技術(shù)要求，這樣才能保證纏絲作業(yè)對(duì)螺距的控制要求和環(huán)網(wǎng)質(zhì)量的控制要求，但是現(xiàn)階段的使用的壓波機(jī)只配備了2套固定尺寸的壓波輪，壓波質(zhì)量很難控制在新工藝所要求的規(guī)格尺寸，為此，對(duì)壓波機(jī)進(jìn)行了相應(yīng)的技術(shù)改造。設(shè)計(jì)制作了3套新型壓波輪。3套新型壓波輪完全滿足現(xiàn)階段所有規(guī)格壓波筋的要求，壓出的波形螺距平均控制誤差1 mm、螺距間距誤差0.5 mm，壓波深度可控調(diào)節(jié)，壓出的波筋平直，沒有扭曲等現(xiàn)象。

4 創(chuàng)新點(diǎn)

通過以上對(duì)纏絲機(jī)和壓波機(jī)的改造，滿足了波筋固定法纏絲作業(yè)的生產(chǎn)要求，纏絲螺距平均控制誤差2 mm、螺距間距誤差2～5 mm，螺距調(diào)整更加方便快捷，主回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速0～23 r/min連續(xù)可調(diào)，纏絲用時(shí)極大減小，凈纏絲時(shí)間5～10 min，整個(gè)纏絲作業(yè)在20 min全部完成。纏絲機(jī)操作更加方便，安全性能更高。公司2015年采用波筋固定法生產(chǎn)DN1600高工壓PCP管時(shí)，成品管質(zhì)量明顯優(yōu)于舊工藝，產(chǎn)品縱、環(huán)裂及空鼓問題得以有效控制，現(xiàn)階段利用波筋固定法生產(chǎn)的1000余節(jié)DN1600壓力管，質(zhì)量極為穩(wěn)定。

該新產(chǎn)品為寧夏青龍管業(yè)股份有限公司自主開發(fā)的新產(chǎn)品，于2015年先后獲得了國家實(shí)用新型專利4項(xiàng)：一種改造后新型壓力管纏絲機(jī)；一種氣動(dòng)伸縮式尾部支撐架；一種可控氣壓式制動(dòng)放絲盤；一種新型壓波輪。

5 社會(huì)效益及推廣價(jià)值

公司從2014年至2016年共改造該類設(shè)備10臺(tái)，已得到生產(chǎn)部門的廣泛認(rèn)可，可完全替代20世紀(jì)70年代的老舊纏絲機(jī)，使國內(nèi)PCP纏絲工藝設(shè)備的自動(dòng)化程度得到提高，進(jìn)而減少工人勞動(dòng)強(qiáng)度。PCP環(huán)網(wǎng)質(zhì)量改善，PCP管質(zhì)量及合格率提高。

〔編輯 凌瑞〕

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0.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.02.40