王天鵬 王 兵 盧建新 郭小沖

葛洲壩宜城水泥有限公司 湖北 襄陽 441400

我公司現(xiàn)有4臺(tái)唐山任氏BHYW8水泥包裝機(jī),設(shè)計(jì)產(chǎn)能為80-100t/h,控制方式為每臺(tái)各有8個(gè)灌裝單元,由微機(jī)單元進(jìn)行計(jì)量,并實(shí)現(xiàn)程序化自動(dòng)工作,各單元獨(dú)立工作,互不干擾。整個(gè)袋裝裝運(yùn)流程水泥從水泥庫經(jīng)物料破碎混合后由輸送斜槽送至回轉(zhuǎn)式包裝機(jī),插袋工確認(rèn)品種和預(yù)裝袋數(shù)后開啟旋轉(zhuǎn)包裝機(jī)和輸送皮帶進(jìn)行裝袋,袋裝水泥掉入輔機(jī)區(qū)進(jìn)行浮灰清掃和間距處理,再通過運(yùn)輸皮帶送至RZJ高臺(tái)移動(dòng)式裝車機(jī)皮帶上,最后由人工啟動(dòng)、停止高臺(tái)式移動(dòng)裝車機(jī)前后上下移動(dòng)來進(jìn)行碼包裝車。在操作過程中,水泥灌裝、計(jì)量、掉袋、輸送等均可由電氣控制回路自動(dòng)完成,而插袋和碼包由人工進(jìn)行。

一、問題現(xiàn)狀

經(jīng)過仔細(xì)觀察和分析,發(fā)現(xiàn)在整個(gè)袋裝水泥裝運(yùn)流程中出現(xiàn)了三個(gè)主要問題導(dǎo)致連續(xù)裝車效率不高:

1、包裝和區(qū)一共4臺(tái)八嘴回轉(zhuǎn)式包裝機(jī),每臺(tái)包裝機(jī)上均有8臺(tái)出灰電機(jī),電機(jī)型號(hào)為Y112M-4 4KW,裝車區(qū)8臺(tái)高臺(tái)移動(dòng)裝車機(jī)的行走、皮帶,升降和收塵和水泥包裝機(jī)的出灰電機(jī)共計(jì)64個(gè)接觸器,其控制回路均采用電磁式交流接觸器（由鐵芯和線圈及觸點(diǎn)構(gòu)成）,接觸器約每10s就要通斷一次,但由于使用環(huán)境水泥粉塵大,粉塵極易進(jìn)入接觸器內(nèi)部,使觸頭迅速燒蝕,引起接觸不良、供電缺相和觸頭粘黏,造成電機(jī)缺相或者失控?fù)p壞。由于包機(jī)需要24h隨時(shí)裝車,而頻繁的更換接觸器和電機(jī)維修量大,停機(jī)時(shí)間長,嚴(yán)重降低了水泥包裝機(jī)的工作效率;

2、由于人工在進(jìn)行插袋和碼包工作的同時(shí)進(jìn)行數(shù)包,經(jīng)常數(shù)包出錯(cuò),導(dǎo)致袋裝車在出磅過磅時(shí)重量不符合要求,需要返回裝運(yùn)進(jìn)行重新補(bǔ)包和卸包,增加碼包的工作量,同時(shí)降低了車輛出廠效率;

3、輸送區(qū)運(yùn)輸皮帶采用的是普通Y型三相異步電動(dòng)機(jī),當(dāng)發(fā)出停止信號(hào)時(shí),皮帶會(huì)因滾筒的慣性繼續(xù)向前滑行,導(dǎo)致袋裝水泥也會(huì)向前移動(dòng),影響計(jì)包準(zhǔn)確性。

二、解決方法

1、采用三相固態(tài)繼電器KSQA480A60替代原控制回路的普通電磁式交流接觸器。

1.1 交流接觸器主要有四部分組成:（1）電磁部分,包括吸引線圈、動(dòng)鐵芯和靜鐵芯;（2）觸頭部分,包括三對(duì)主觸頭和四對(duì)輔助觸頭,它們是和鐵芯一起聯(lián)動(dòng)的;（3）滅弧裝置,一般容量較大的交流接觸器中設(shè)有滅弧罩,其作用是限制主觸頭分?jǐn)鄷r(shí)產(chǎn)生的電弧,以避免觸頭燒結(jié)或熔焊;（4）絕緣外殼及附件,各種彈簧、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、短路環(huán)接線柱等。包裝現(xiàn)場水泥粉塵大,電磁式交流接觸器的防塵罩也極易在處理故障時(shí)丟失,粉塵易從滅弧罩進(jìn)入接觸器內(nèi)部,長期使用容易使觸頭迅速燒蝕。

1.2 三相固態(tài)繼電器KSQA480A60的優(yōu)點(diǎn)

（1）三相固態(tài)繼電器KSQA480A60采用進(jìn)口單向可控硅反并聯(lián),功率留有足夠余量,優(yōu)質(zhì)環(huán)氧樹脂完全灌封,不受環(huán)境因素影響,尤其是粉塵環(huán)境,集成散熱片散熱效率高,使用穩(wěn)定壽命長。安裝時(shí)將散熱片與地面呈垂直狀態(tài),水泥灰塵會(huì)沿散熱片縫隙掉落,定期清理控制箱內(nèi)灰塵就可不必頻繁更換接觸器,電機(jī)的使用壽命就會(huì)大大延長。

（2）電路設(shè)計(jì)上充分考慮了精確定位,其切換速度快,一般為幾ms,同時(shí)內(nèi)置RC吸收回路和MOV壓敏電阻保護(hù)電路,RC吸收回路可以有效消除電路中浪涌電壓對(duì)負(fù)載側(cè)的影響,MOV（金屬氧化物壓敏電阻）是以ZnO（氧化鋅）為主要材料的非線性電阻元件,該元件浪涌電流耐量和非線性系數(shù)非常大,在閾值電壓以下時(shí),電阻非常高。當(dāng)加在壓敏電阻的電壓低于閾值時(shí),流過它的電流非常小,它相當(dāng)于一個(gè)阻值無窮大的電阻;當(dāng)加在壓敏電阻的電壓超過閾值時(shí),流過它的電流激增,它相當(dāng)于一個(gè)阻值無窮小的電阻,這種特性使得它能有效的吸收異常電壓和雷擊浪涌,有效保護(hù)電路。

（3）適用于惡劣環(huán)境,頻繁啟動(dòng)的場所,使用電壓范圍寬達(dá)175～265VAC,同時(shí)具有抗干擾電路,交直流通用10～32VDC。另具備過溫保護(hù)和觸頭選裝功能。

（4）三相固態(tài)繼電器KSQA480A60采用過零檢測技術(shù),使得每次啟動(dòng)都在零點(diǎn)附近,電機(jī)繞組上的電壓逐漸增加（1/4周期）,啟動(dòng)電流緩慢提升,減輕了對(duì)電網(wǎng)的沖擊,也減輕了對(duì)電機(jī)繞組的沖擊,同時(shí)在繼電器通斷瞬間無火花,不會(huì)對(duì)電機(jī)繞組的絕緣產(chǎn)生沖擊,相對(duì)于普通接觸器的每次通斷火花沖擊電機(jī)繞組線圈和拖動(dòng)機(jī)械,具有極大的優(yōu)勢(shì),不會(huì)加速電機(jī)線圈發(fā)熱和機(jī)械磨損,從而大大延長電機(jī)的使用壽命。固態(tài)繼電器的簡化電路和實(shí)際安裝效果如圖1。

圖1 固態(tài)繼電器的簡化電路和實(shí)際安裝

1.3 改造效果

水泥包裝機(jī)在更換三相固態(tài)繼電器KSQA480A60后,直接經(jīng)濟(jì)效益明顯,電機(jī)、接觸器損壞量大大降低,電機(jī)燒毀率下降96.8%,年接觸器燒毀率僅為改造前的0.4%,包裝機(jī)因此類問題年停車時(shí)間減少200h。改造前后對(duì)比如表1。

表1 改造前后對(duì)比

為解決人工數(shù)包易出錯(cuò)的問題,結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際設(shè)計(jì)一種能自動(dòng)數(shù)包的裝置,其原理是在運(yùn)輸皮帶盡頭,快進(jìn)入移動(dòng)式升降皮帶前端安裝紅外式數(shù)包器。

當(dāng)水泥袋在運(yùn)輸皮帶上經(jīng)過計(jì)包器時(shí)會(huì)擋住紅外線,紅外線由通到斷再到通的過程數(shù)包器計(jì)為一包,依次累加,并將累加結(jié)果顯示在LED屏上。在實(shí)際應(yīng)用過程中發(fā)現(xiàn)偶爾會(huì)出現(xiàn)連包的情況,即多包水泥無間距連續(xù)通常數(shù)包的紅外傳感器,而且此情況無法避免,遂繼續(xù)優(yōu)化,當(dāng)出現(xiàn)連包時(shí),650ms算一包,900-1300ms算兩包,1300ms-1900ms算三包,依次疊加。若裝包工人發(fā)現(xiàn)連包時(shí)停止了運(yùn)輸皮帶檢查后發(fā)現(xiàn)沒有問題,又快速啟動(dòng)運(yùn)輸皮帶,在這期間為了避免出現(xiàn)計(jì)包器誤計(jì)數(shù),運(yùn)輸皮帶延時(shí)5秒啟動(dòng)。當(dāng)計(jì)包器上的包數(shù)達(dá)到LED屏上所顯示的包數(shù)時(shí),計(jì)包器控制箱內(nèi)的中間繼電器斷開聯(lián)鎖點(diǎn),輸送皮帶停止運(yùn)行,同時(shí)計(jì)數(shù)器清零,本次裝車結(jié)束,等待下一次裝車。通過長時(shí)間試運(yùn)行,計(jì)包器計(jì)數(shù)精準(zhǔn),不需要人工數(shù)包,減輕員工勞動(dòng)強(qiáng)度?，F(xiàn)場紅外傳感器的安裝圖2。

圖2 現(xiàn)場紅外傳感器的安裝圖

3、針對(duì)輸送皮帶停機(jī)時(shí)由于慣性向前滑行,影響計(jì)包精度的問題,經(jīng)過仔細(xì)研究和選型,決定選擇電磁制動(dòng)電機(jī)。

普通制動(dòng)電動(dòng)機(jī)是具有附加圓盤式直流制動(dòng)器的全封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī),是由在Y系列電動(dòng)機(jī)的后端蓋與風(fēng)扇之間附加1個(gè)直流盤式電磁制動(dòng)電動(dòng)機(jī)組成的。制動(dòng)電動(dòng)機(jī)的圓盤式直流制動(dòng)器安裝在電動(dòng)機(jī)非軸伸端的端蓋上,當(dāng)制動(dòng)電動(dòng)機(jī)接入電源即可開始工作。由于電磁吸力作用,電磁鐵吸引銜鐵并壓縮彈簧,制動(dòng)盤于銜鐵端蓋脫開,制動(dòng)電動(dòng)機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)切斷電源時(shí),制動(dòng)電動(dòng)機(jī)電磁鐵失去磁吸力,彈簧推動(dòng)銜鐵壓緊制動(dòng)盤,在摩擦力矩作用下制動(dòng)電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

SEW制動(dòng)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)器為電磁盤式制動(dòng)器,并具有專利技術(shù)的雙線圈系統(tǒng)——加速線圈、保持線圈,當(dāng)電流從整流塊輸出之后進(jìn)入制動(dòng)線圈,加速線圈在極短的時(shí)間內(nèi)形成很大的電磁力克服彈簧的勢(shì)能將壓力盤完全回吸（此時(shí)制動(dòng)器打開）后,經(jīng)極短的時(shí)間切換至保持線圈開始正常的工作。由于是雙線圈工作,制動(dòng)器吸合時(shí)間極短,所以對(duì)制動(dòng)摩擦片幾乎形成零磨損的無摩擦快速啟動(dòng)。普通制動(dòng)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)器大部分采用單線圈系統(tǒng),其制動(dòng)器在工作時(shí)就需要電動(dòng)機(jī)先轉(zhuǎn)動(dòng)起來,具有一定的力矩輸出后,才能脫開制動(dòng)器,即所謂的蓄能,因此,其無法保證電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的無摩擦啟動(dòng),從而使電動(dòng)機(jī)做無用功,加快了摩擦片的損耗。通過對(duì)比普通制動(dòng)電機(jī)和SEW制動(dòng)電機(jī)的制動(dòng)原理可以看出SEW制動(dòng)電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)器釋放反應(yīng)時(shí)間遠(yuǎn)小于普通制動(dòng)電動(dòng)機(jī),摩擦片也更加耐用。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)SEW電磁制動(dòng)電機(jī)隨停隨啟,完美的解決皮帶停機(jī)慣性的問題。普通電磁和SEW電磁制動(dòng)器的機(jī)構(gòu)如圖3。

圖3 普通電磁和SEW電磁制動(dòng)器的機(jī)構(gòu)圖

三、總結(jié)

通過對(duì)水泥包裝機(jī)實(shí)施固態(tài)繼電器、設(shè)計(jì)自動(dòng)數(shù)包和更換SEW電磁制動(dòng)電機(jī)這三種改進(jìn)方法以來,極大的減輕頻繁的更換接觸器和電機(jī)的工作量,降低了維護(hù)成本;實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)數(shù)包和電磁制動(dòng)的功能,減輕了人員數(shù)包工作量,極大的提高了水泥包裝機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率。而且這三種改進(jìn)方法安裝方便,維護(hù)簡單,性能穩(wěn)定,效果明顯,具有極大的可復(fù)制性。