李勝萍,包舒揚(yáng)

(1.撫順礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司十一廠,遼寧 撫順113003;2.重慶順安爆破器材有限公司,重慶400711)

0 引言

冷卻乳化基質(zhì)的目的是要保證在乳化炸藥生產(chǎn)過程中,將高溫乳化基質(zhì)冷卻并達(dá)到敏化工藝要求的溫度。利用鋼帶將乳化后的高溫乳化基質(zhì)進(jìn)行冷卻是炸藥生產(chǎn)中的主要工藝之一,其工作原理是在鋼帶勻速移動(dòng)過程中,通過特殊的碾壓布料裝置,將尚處于可流動(dòng)狀態(tài)的高溫乳化基質(zhì)均勻地碾壓分布。鋼帶背面設(shè)有向上噴淋的冷卻及回水裝置,使均勻分布在鋼帶上面的乳化基質(zhì)在被輸送至卸料端的過程中得到連續(xù)冷卻。冷卻后的乳化基質(zhì)落入敏化機(jī)進(jìn)行敏化。乳化炸藥鋼帶冷卻機(jī)已被列入民用爆炸物品專用設(shè)備目錄,廣泛應(yīng)用在中低溫敏化的乳化炸藥生產(chǎn)線上[1-2]。

乳化基質(zhì)產(chǎn)能、初始溫度、冷卻水溫度、冷卻水噴水口流量、數(shù)量和鋼帶運(yùn)動(dòng)速度、布料厚度等都會(huì)影響乳化基質(zhì)的冷卻效果,其中,乳化基質(zhì)布料厚度的調(diào)整是一個(gè)重要的控制過程。

“十四五”行業(yè)發(fā)展規(guī)劃提出“工藝流程數(shù)據(jù)可視化、生產(chǎn)數(shù)據(jù)在線采集、安全參數(shù)自動(dòng)檢測(cè)工藝裝備”,但是目前,乳化基質(zhì)布料厚度一般采用人工調(diào)節(jié)。為適應(yīng)少人化、無(wú)人化作業(yè)要求,降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度,通過對(duì)乳化基質(zhì)布料裝置的改進(jìn),實(shí)現(xiàn)在控制室內(nèi)遠(yuǎn)程自動(dòng)調(diào)節(jié)乳化基質(zhì)布料厚度。

1 改進(jìn)方案

乳化炸藥鋼帶冷卻機(jī)主要由碾壓布料裝置、鋼帶輸送裝置、噴水裝置、下料裝置、動(dòng)力機(jī)構(gòu)和機(jī)架構(gòu)成。乳化基質(zhì)布料厚度調(diào)整是通過布料裝置實(shí)現(xiàn)的。布料裝置上設(shè)有料層控制裝置,由壓輥、調(diào)節(jié)手輪和調(diào)節(jié)絲桿組成[3]。

鋼帶上乳化基質(zhì)布料厚度一般采用人工調(diào)節(jié)壓輥與鋼帶的距離,達(dá)到控制乳化基質(zhì)布料所需厚度的目的,距離調(diào)整好后,將調(diào)節(jié)手輪及調(diào)節(jié)絲桿固定即可保證乳化基質(zhì)布料厚度,且保持不變。布料裝置有兩組壓輥,前壓輥?zhàn)饔檬菍娜榛鞒鰜?lái)的乳化基質(zhì)初步分散鋪開,與鋼帶距離有較多間隙,一般人為調(diào)整至正常生產(chǎn)后不再做調(diào)整。后壓輥?zhàn)饔弥饕獩Q定乳化基質(zhì)的需求厚度,人為調(diào)節(jié)絲桿使壓輥至需要高度,使得乳化基質(zhì)滿足生產(chǎn)厚度,本次改進(jìn)主要針對(duì)此部分進(jìn)行。

本方案在原有裝置不變的前提下,增設(shè)布料厚度調(diào)節(jié)裝置、布料厚度檢測(cè)裝置,選配滿足行業(yè)規(guī)范要求的自動(dòng)調(diào)節(jié)設(shè)備,通過PLC控制自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置實(shí)現(xiàn)布料厚度遠(yuǎn)程調(diào)節(jié),即用布料厚度調(diào)節(jié)裝置代替調(diào)節(jié)手輪及調(diào)節(jié)絲桿,調(diào)節(jié)壓輥與鋼帶的距離。根據(jù)布料厚度檢測(cè)裝置反饋的壓輥與鋼帶之間的距離信號(hào),由PLC控制布料厚度檢測(cè)裝置啟停,達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)布料厚度的目的。

1.1 布料厚度調(diào)節(jié)裝置

1.1.1 線性驅(qū)動(dòng)器的選擇

布料厚度調(diào)節(jié)裝置的主要部件擬采用線性驅(qū)動(dòng)器。線性驅(qū)動(dòng)器包括電動(dòng)推桿、氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)及電液推桿。電動(dòng)推桿作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)不僅可減少采用氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需的氣源裝置和輔助設(shè)備,也可減少執(zhí)行機(jī)構(gòu)的重量。采用電動(dòng)推桿執(zhí)行機(jī)構(gòu),在改變控制開度時(shí),需要供電,在達(dá)到所需開度時(shí)就可不再供電,電動(dòng)推桿執(zhí)行機(jī)構(gòu)比氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)有明顯節(jié)能優(yōu)點(diǎn)。電動(dòng)推桿具有體積小、精度高、完全同步、自鎖性能好等優(yōu)點(diǎn),電機(jī)直接驅(qū)動(dòng),不需要管道的氣源、油路,現(xiàn)已大量用于汽車、軍工、紡織、污水處理等各類行業(yè)設(shè)備上,是成熟產(chǎn)品[4-5]?；陔妱?dòng)推桿以上優(yōu)點(diǎn),此方案采用電動(dòng)推桿作為布料厚度調(diào)節(jié)裝置的主要部件。

1.1.2 電動(dòng)推桿的工作原理

方案擬選用的工業(yè)型電動(dòng)推桿,由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、減速齒輪、螺桿、渦輪、導(dǎo)套、推桿、滑座、彈簧、外殼及微動(dòng)控制開關(guān)等組成,如圖1所示。電機(jī)通過傳動(dòng)齒輪變速,帶動(dòng)絲桿螺母轉(zhuǎn)動(dòng),完成原人工調(diào)節(jié)手輪帶動(dòng)調(diào)節(jié)絲桿調(diào)整布料厚度的功能。

圖1 工業(yè)型電動(dòng)推桿

1.1.3 電動(dòng)推桿的應(yīng)用

電動(dòng)推桿采用不銹鋼伸縮管,能夠耐受乳化基質(zhì)制備酸堿腐蝕及高溫環(huán)境；采用梯形絲杠傳動(dòng)系統(tǒng),具有機(jī)械自鎖力；使用過載保護(hù)離合器進(jìn)行行程中間和末端保護(hù)；帶有過熱、過載保護(hù)裝置。

電動(dòng)推桿內(nèi)置限位開關(guān),伸到頭縮到底自動(dòng)停止,中間任意斷電即停止。推桿通過正負(fù)極對(duì)調(diào)控制伸縮。低極限位檢測(cè)裝置確保電動(dòng)推桿運(yùn)行到該位置時(shí)自動(dòng)停止運(yùn)行,確保布料壓輥不損傷鋼帶,為保證生產(chǎn)安全,防止乳化基質(zhì)在鋼帶上殉爆,鋼帶上乳化基質(zhì)厚度必須滿足防殉爆要求(一般不得高于20 mm)。高極限位檢測(cè)裝置確保電動(dòng)推桿運(yùn)行到該位置時(shí)自動(dòng)停止運(yùn)行。根據(jù)布料厚度和調(diào)節(jié)高度所需扭力的大小,選用電動(dòng)推桿的行程為50 mm、推力為1 200 N。

電動(dòng)推桿采用2套接觸器控制電機(jī)正反運(yùn)行,從而使電動(dòng)推桿伸長(zhǎng)或縮短,達(dá)到控制布料壓輥與鋼帶之間距離的目的,2套接觸器互鎖連接,確保不會(huì)同時(shí)接通,保證安全。

1.2 布料厚度檢測(cè)裝置

布料厚度檢測(cè)裝置由具有DC4-20MA模擬信號(hào)輸出功能的電感式距離傳感器、組態(tài)王軟件、PLC控制組成。電感式傳感器的傳統(tǒng)電路——線圈振蕩器產(chǎn)生高頻磁場(chǎng),并通過感應(yīng)面向外發(fā)送,進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域的任何金屬都會(huì)吸收能量,傳感器內(nèi)置的電子設(shè)備探測(cè)到磁場(chǎng)的變化并計(jì)算出金屬吸收能量的多少,自動(dòng)換算成距離。將該傳感器安裝在壓輥上,可精確檢測(cè)壓輥與鋼帶之間的距離。在組態(tài)王軟件上設(shè)置藥層厚度,根據(jù)傳感器檢測(cè)信號(hào),由PLC程序驅(qū)動(dòng)電動(dòng)推桿的電機(jī),調(diào)節(jié)壓輥與鋼帶之間的距離。

2 控制原理

根據(jù)乳化炸藥生產(chǎn)線通信要求,可采用PLC控制,用組態(tài)王軟件創(chuàng)建人機(jī)界面。在人機(jī)界面上設(shè)定鋼帶乳化基質(zhì)布料厚度,與電感式距離傳感器檢測(cè)到的布料壓輥與鋼帶之間的實(shí)際距離進(jìn)行比較。若實(shí)際值偏大,電動(dòng)推桿正轉(zhuǎn)接觸器得電吸合,電動(dòng)推桿正轉(zhuǎn)運(yùn)行,推桿伸長(zhǎng),直至實(shí)際值與設(shè)定值一致或在設(shè)定偏差范圍之內(nèi)時(shí),電動(dòng)推桿正轉(zhuǎn)接觸器失電斷開,電動(dòng)推桿停止運(yùn)行；若實(shí)際值偏小,電動(dòng)推桿反轉(zhuǎn)接觸器得電吸合,電動(dòng)推桿反轉(zhuǎn)運(yùn)行,推桿縮短,直至實(shí)際值與設(shè)定值一致或在設(shè)定偏差范圍之內(nèi)時(shí),電動(dòng)推桿反轉(zhuǎn)接觸器失電斷開,電動(dòng)推桿停止運(yùn)行。通過上述方式達(dá)到控制鋼帶乳化基質(zhì)布料厚度恒定的目的。程序控制框如圖2所示。

圖2 程序控制框

電動(dòng)推桿正反向控制采用接觸器控制電機(jī)正反運(yùn)行,從而使電動(dòng)推桿伸縮。其電路原理如圖3所示。

圖3 電路原理

3 部件安裝與調(diào)試方案

調(diào)試操作,將后壓輥調(diào)整到合適位置,拆除升降機(jī)兩側(cè)手輪,調(diào)節(jié)絲桿換成調(diào)節(jié)桿,將兩組電動(dòng)推桿分別裝在壓輥兩側(cè)的支架上,推桿與調(diào)節(jié)桿中心垂直相對(duì),通過聯(lián)軸器連接。調(diào)節(jié)桿、電動(dòng)推桿支架和聯(lián)軸器根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際進(jìn)行專項(xiàng)設(shè)計(jì)。安裝好后,調(diào)整電動(dòng)推桿內(nèi)置限位開關(guān)位置,低極限位確保布料壓輥不損傷鋼帶；高極限位確保鋼帶上乳化基質(zhì)厚度必須滿足防殉爆要求(一般不得高于20 mm)。

控制系統(tǒng)安裝調(diào)試方案:按圖3要求,安裝好電動(dòng)推桿的啟停、正反運(yùn)動(dòng)電路。將2個(gè)DW-AD-519型電感式距離傳感器分別安裝在后壓輥兩端。將電動(dòng)推桿、電感式距離傳感器信號(hào)分別安裝到系統(tǒng)PLC上。使用前,標(biāo)定好電感式傳感器與鋼帶的距離信號(hào)參數(shù)。按照?qǐng)D2要求,編制好電動(dòng)推桿啟停程序。在組態(tài)王軟件上設(shè)置布料厚度,檢測(cè)是否達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)布料厚度的目的。

4 結(jié)論

1)電動(dòng)推桿和電感式距離傳感器是現(xiàn)代自動(dòng)控制應(yīng)用中比較成熟的技術(shù),應(yīng)用在乳化炸藥連續(xù)化生產(chǎn)線中,對(duì)提高自動(dòng)化程度具有重要意義。

2)根據(jù)生產(chǎn)需要,遠(yuǎn)程自動(dòng)調(diào)節(jié)乳化基質(zhì)布料厚度,減少人員操作,是實(shí)現(xiàn)炸藥生產(chǎn)線少人化或無(wú)人化的一個(gè)重要節(jié)點(diǎn)。

3)配合冷卻水溫度、開關(guān)自動(dòng)檢測(cè)、控制改造,完全可以做到乳化、冷卻過程現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人化操作。