Sinex電磁振動旋轉(zhuǎn)給料機的國產(chǎn)化替代方案探索

齊 銘

（中國鋁業(yè)連城分公司，甘肅 蘭州 730335）

1 背景

振動成型系統(tǒng)做為炭陽極成型生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的關(guān)鍵設(shè)備組，一般由振動成型機、移動料斗、給料裝置等組成。中國鋁業(yè)連城分公司500KA炭素成型系統(tǒng)配備的是fives solios 振動成型系統(tǒng)，其給料裝置為一臺法國Sinex TS-500電磁振動給料機，滿足最大生產(chǎn)能力為47噸的輸料要求。該設(shè)備的主要功能為：將強力冷卻機排出的生陽極糊料（以下簡稱物料），輸送到移動料斗中，當(dāng)移動料斗中的物料達到設(shè)定重量時，給料機停止輸送物料。此時移動料斗將秤量好的物料加入成型模具，經(jīng)振動成型后制成炭陽極生塊。該設(shè)備具備正常生產(chǎn)和排廢功能，可以實現(xiàn)無級調(diào)速，具有輸送能力強，結(jié)構(gòu)緊湊，控制精度高，響應(yīng)速度快，不需潤滑等優(yōu)點，已做為fives solios 振動成型系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)配置在國內(nèi)多家鋁廠使用[1]。

該振動給料機的核心部件為一部sinex industrie的VST-R裝置控制的10KW的電磁鐵。控制裝置產(chǎn)生的半波電流驅(qū)動電磁鐵而產(chǎn)生振動，達到輸送物料的目的。振幅的控制是由PLC發(fā)出的4～20mA的電流信號改變可控硅的導(dǎo)通角，控制輸出電壓的高低，從而控制振幅大小。同時振幅的大小由安裝在料斗上的振幅傳感器實時反饋4～20mA振幅信號，將最大振幅控制在1.7mm。振動給料機的出口設(shè)置氣動擋料板。當(dāng)移動料斗內(nèi)的物料達到設(shè)定重量時，給料機出口氣動擋板關(guān)閉，給料機停止振動，此時，強力冷卻機排出的物料聚積在給料機料槽內(nèi)。當(dāng)移動料斗給模具完成下料后，振動給料機擋板打開，給料機重新啟動，新一輪給料開始，周而復(fù)始。

在實際運行過程，由于電磁線圈固定框架及固定螺栓等零部件在振動作用下經(jīng)常疲勞斷裂，造成鐵芯及線圈頻繁損壞，造成物料積壓，生產(chǎn)被迫中斷。由于電磁線圈及鐵芯備件均為國外進口，價格昂貴，供貨周期長。連城分公司與國內(nèi)兄弟企業(yè)嘗試采用備件國產(chǎn)化方式解決問題，但由于無法獲得備件材質(zhì)及加工精度等參數(shù)要求，國產(chǎn)化備件達不到可使用目標(biāo)，不得不放棄使用。

為保證生產(chǎn)的連續(xù)性，只能采購大量的進口備件，造成備件庫存積壓，維修費用居高不下。此問題已成為制約生產(chǎn)的瓶頸問題，改造勢在必行。

2 技術(shù)原理及要求

2016年下半年，連城分公司下決心對給料機進行改造。由于安裝位置及給料機旋轉(zhuǎn)要求等限制，市場上現(xiàn)成的相同輸送能力的國產(chǎn)振動給料機由于體積過于龐大，安裝結(jié)構(gòu)等問題，根本無法在此安裝。因此，決定自行設(shè)計實施。經(jīng)過認真研究該給料機的功能和現(xiàn)場條件等因素，新設(shè)計的振動給料機必須滿足以下要求：

①材料、備件必須國產(chǎn)化，并便于采購，加工制做簡單。②給料機體積和結(jié)構(gòu)必須滿足現(xiàn)場的安裝及水平旋轉(zhuǎn)要求，且料槽設(shè)計結(jié)構(gòu)必須有優(yōu)秀的抗疲勞能力。③必須具備原系統(tǒng)的所有控制功能。④給料機物料輸送能力不能低于原設(shè)備。⑤給料機性能可靠，不能對生產(chǎn)線造成影響。⑥現(xiàn)場噪音值滿足環(huán)境要求。⑦給料機啟動、停止等響應(yīng)速度，必須滿足使用要求。⑧給料機振幅值達到或優(yōu)于原設(shè)備，且具備可調(diào)節(jié)功能。⑨給料機要便于檢修，便于安裝。⑩由于國產(chǎn)化的料槽重量增加，要具備件較小體積的振動單元推動更大負載的能力。[11]由于輸送物料溫度達到約160℃，且振動電機啟動頻繁，振動單元要具備一定的隔熱、過熱能力。[12]由于輸送物料有易粘接特性，給料機必須有防堵料能力。

3 實施方案

綜合考慮以上問題，決定采用較經(jīng)濟的電機振動給料機替代原電磁振動給料機。

①由于原裝的Sinex TS-500電磁振動給料機料槽長度尺寸達到2400mm，為不銹鋼板整體結(jié)構(gòu)加工，重量輕、抗振能力強，不易產(chǎn)生疲勞裂紋。分公司現(xiàn)有的條件下，無法自行制做。因此，采用市場上最為普通的Q235A板材做為料槽材質(zhì)，焊接而成。為防止料槽及焊縫在振動作用下產(chǎn)生疲勞裂紋，料槽的結(jié)構(gòu)采用特殊加強型設(shè)計，同時也滿足給料機水平180°旋轉(zhuǎn)的要求。②為保證給料機現(xiàn)場安裝要求，料槽水平傾角按11°設(shè)計。③通過計算物料及給料機自身重量，考慮到物料溫度對振動電機的熱輻射影響，選擇激振力相匹配的0.55KW的耐熱振動電機做為振動單元；④為保證電機振動的同步性，同時盡可能提高物料輸送速度，使物料仍然產(chǎn)生微拋運動，振動電機的垂直傾角按最小5°設(shè)計。為消除橫向激振力，采用兩臺振動電機反向轉(zhuǎn)動、對稱安裝設(shè)計。⑤振動電機采用變頻控制，可以通過調(diào)整頻率達到調(diào)整振幅的目的。兩臺振動電機采用同一臺變頻器控制，達到電氣同步的要求。⑥為滿足原系統(tǒng)的所有控制功能，原給料機的稱重傳感器、振幅傳感器、出口氣動擋料板、橡膠緩沖器等部件，按原方案設(shè)計。⑦對振動成型機控制程序進行調(diào)整，使改造后的振動改料機完全適配原控制系統(tǒng)，由4～20mA振幅給定信號控制變頻器輸出頻率和電壓，改變振動電機振動速度，從而使物料輸送速度完全滿足振動成型機下料PID控制需要。

4 實施效果

以上改造由于采用市場上最為普遍的材料及備件，利用系統(tǒng)停產(chǎn)檢修時間，僅用三天即完成設(shè)計及改造安裝。經(jīng)現(xiàn)場測試并生產(chǎn)驗證，取得了如下效果：①排料速度較原裝給料機更快，給料機內(nèi)的料物厚度大大降低，加快了物料的散熱速度，減小了上游強力冷卻機的物料冷卻水量，對提高炭塊質(zhì)量大有幫助。防堵料能力大大提高。②現(xiàn)場噪音值（距離一米處測試）由原來的82dB降低到66dB。改善了現(xiàn)場噪音環(huán)境。③工頻振幅達到2.5mm，且振幅可能通過振動電機的偏心塊以及變頻器自動調(diào)整控制，完全滿足生產(chǎn)要求。④與原生產(chǎn)控制系統(tǒng)完全匹配。經(jīng)過一年多運行實踐，幾乎未發(fā)生故障停機問題，故障率遠低于原裝電磁振動給料機，且能耗大幅降低。大大降低了設(shè)備的維修費用，極大地保障了生產(chǎn)線的連續(xù)性。

5 結(jié)語

該設(shè)備自改造投入運行以來，一直運行穩(wěn)定，成功替代了進口電磁振動給料機，系統(tǒng)運行可靠性大幅提高。

此項改造，完全由連城分公司自行設(shè)計，自行制做。由于備件及材料均為市場常見規(guī)格，備件的重要級別由專用備件降為通用備件，備件供應(yīng)保障程度大大提高。

[1]聞邦椿,劉鳳翹 .振動機械的理論及應(yīng)用.機械工業(yè)出版社，1982.