淺談提高水泥包裝機運轉率的改進方法

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

我公司現有4臺唐山任氏BHYW8水泥包裝機,設計產能為80-100t/h,控制方式為每臺各有8個灌裝單元,由微機單元進行計量,并實現程序化自動工作,各單元獨立工作,互不干擾。整個袋裝裝運流程水泥從水泥庫經物料破碎混合后由輸送斜槽送至回轉式包裝機,插袋工確認品種和預裝袋數后開啟旋轉包裝機和輸送皮帶進行裝袋,袋裝水泥掉入輔機區進行浮灰清掃和間距處理,再通過運輸皮帶送至RZJ高臺移動式裝車機皮帶上,最后由人工啟動、停止高臺式移動裝車機前后上下移動來進行碼包裝車。在操作過程中,水泥灌裝、計量、掉袋、輸送等均可由電氣控制回路自動完成,而插袋和碼包由人工進行。

一、問題現狀

經過仔細觀察和分析,發現在整個袋裝水泥裝運流程中出現了三個主要問題導致連續裝車效率不高:

1、包裝和區一共4臺八嘴回轉式包裝機,每臺包裝機上均有8臺出灰電機,電機型號為Y112M-4 4KW,裝車區8臺高臺移動裝車機的行走、皮帶,升降和收塵和水泥包裝機的出灰電機共計64個接觸器,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構成）,接觸器約每10s就要通斷一次,但由于使用環境水泥粉塵大,粉塵極易進入接觸器內部,使觸頭迅速燒蝕,引起接觸不良、供電缺相和觸頭粘黏,造成電機缺相或者失控損壞。由于包機需要24h隨時裝車,而頻繁的更換接觸器和電機維修量大,停機時間長,嚴重降低了水泥包裝機的工作效率;

2、由于人工在進行插袋和碼包工作的同時進行數包,經常數包出錯,導致袋裝車在出磅過磅時重量不符合要求,需要返回裝運進行重新補包和卸包,增加碼包的工作量,同時降低了車輛出廠效率;

3、輸送區運輸皮帶采用的是普通Y型三相異步電動機,當發出停止信號時,皮帶會因滾筒的慣性繼續向前滑行,導致袋裝水泥也會向前移動,影響計包準確性。

二、解決方法

1、采用三相固態繼電器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、動鐵芯和靜鐵芯;（2）觸頭部分,包括三對主觸頭和四對輔助觸頭,它們是和鐵芯一起聯動的;（3）滅弧裝置,一般容量較大的交流接觸器中設有滅弧罩,其作用是限制主觸頭分斷時產生的電弧,以避免觸頭燒結或熔焊;（4）絕緣外殼及附件,各種彈簧、傳動機構、短路環接線柱等。包裝現場水泥粉塵大,電磁式交流接觸器的防塵罩也極易在處理故障時丟失,粉塵易從滅弧罩進入接觸器內部,長期使用容易使觸頭迅速燒蝕。

1.2 三相固態繼電器KSQA480A60的優點

（1）三相固態繼電器KSQA480A60采用進口單向可控硅反并聯,功率留有足夠余量,優質環氧樹脂完全灌封,不受環境因素影響,尤其是粉塵環境,集成散熱片散熱效率高,使用穩定壽命長。安裝時將散熱片與地面呈垂直狀態,水泥灰塵會沿散熱片縫隙掉落,定期清理控制箱內灰塵就可不必頻繁更換接觸器,電機的使用壽命就會大大延長。

（2）電路設計上充分考慮了精確定位,其切換速度快,一般為幾ms,同時內置RC吸收回路和MOV壓敏電阻保護電路,RC吸收回路可以有效消除電路中浪涌電壓對負載側的影響,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非常大,在閾值電壓以下時,電阻非常高。當加在壓敏電阻的電壓低于閾值時,流過它的電流非常小,它相當于一個阻值無窮大的電阻;當加在壓敏電阻的電壓超過閾值時,流過它的電流激增,它相當于一個阻值無窮小的電阻,這種特性使得它能有效的吸收異常電壓和雷擊浪涌,有效保護電路。

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

（4）三相固態繼電器KSQA480A60采用過零檢測技術,使得每次啟動都在零點附近,電機繞組上的電壓逐漸增加（1/4周期）,啟動電流緩慢提升,減輕了對電網的沖擊,也減輕了對電機繞組的沖擊,同時在繼電器通斷瞬間無火花,不會對電機繞組的絕緣產生沖擊,相對于普通接觸器的每次通斷火花沖擊電機繞組線圈和拖動機械,具有極大的優勢,不會加速電機線圈發熱和機械磨損,從而大大延長電機的使用壽命。固態繼電器的簡化電路和實際安裝效果如圖1。

圖1 固態繼電器的簡化電路和實際安裝

1.3 改造效果

水泥包裝機在更換三相固態繼電器KSQA480A60后,直接經濟效益明顯,電機、接觸器損壞量大大降低,電機燒毀率下降96.8%,年接觸器燒毀率僅為改造前的0.4%,包裝機因此類問題年停車時間減少200h。改造前后對比如表1。

表1 改造前后對比

為解決人工數包易出錯的問題,結合現場實際設計一種能自動數包的裝置,其原理是在運輸皮帶盡頭,快進入移動式升降皮帶前端安裝紅外式數包器。

當水泥袋在運輸皮帶上經過計包器時會擋住紅外線,紅外線由通到斷再到通的過程數包器計為一包,依次累加,并將累加結果顯示在LED屏上。在實際應用過程中發現偶爾會出現連包的情況,即多包水泥無間距連續通常數包的紅外傳感器,而且此情況無法避免,遂繼續優化,當出現連包時,650ms算一包,900-1300ms算兩包,1300ms-1900ms算三包,依次疊加。若裝包工人發現連包時停止了運輸皮帶檢查后發現沒有問題,又快速啟動運輸皮帶,在這期間為了避免出現計包器誤計數,運輸皮帶延時5秒啟動。當計包器上的包數達到LED屏上所顯示的包數時,計包器控制箱內的中間繼電器斷開聯鎖點,輸送皮帶停止運行,同時計數器清零,本次裝車結束,等待下一次裝車。通過長時間試運行,計包器計數精準,不需要人工數包,減輕員工勞動強度。現場紅外傳感器的安裝圖2。

圖2 現場紅外傳感器的安裝圖

3、針對輸送皮帶停機時由于慣性向前滑行,影響計包精度的問題,經過仔細研究和選型,決定選擇電磁制動電機。

普通制動電動機是具有附加圓盤式直流制動器的全封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動機,是由在Y系列電動機的后端蓋與風扇之間附加1個直流盤式電磁制動電動機組成的。制動電動機的圓盤式直流制動器安裝在電動機非軸伸端的端蓋上,當制動電動機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,制動盤于銜鐵端蓋脫開,制動電動機開始運轉。當切斷電源時,制動電動機電磁鐵失去磁吸力,彈簧推動銜鐵壓緊制動盤,在摩擦力矩作用下制動電動機停止運轉。

SEW制動電動機的制動器為電磁盤式制動器,并具有專利技術的雙線圈系統——加速線圈、保持線圈,當電流從整流塊輸出之后進入制動線圈,加速線圈在極短的時間內形成很大的電磁力克服彈簧的勢能將壓力盤完全回吸（此時制動器打開）后,經極短的時間切換至保持線圈開始正常的工作。由于是雙線圈工作,制動器吸合時間極短,所以對制動摩擦片幾乎形成零磨損的無摩擦快速啟動。普通制動電動機的制動器大部分采用單線圈系統,其制動器在工作時就需要電動機先轉動起來,具有一定的力矩輸出后,才能脫開制動器,即所謂的蓄能,因此,其無法保證電動機啟動時的無摩擦啟動,從而使電動機做無用功,加快了摩擦片的損耗。通過對比普通制動電機和SEW制動電機的制動原理可以看出SEW制動電動機的制動器釋放反應時間遠小于普通制動電動機,摩擦片也更加耐用。在實際應用時SEW電磁制動電機隨停隨啟,完美的解決皮帶停機慣性的問題。普通電磁和SEW電磁制動器的機構如圖3。

圖3 普通電磁和SEW電磁制動器的機構圖

三、總結

通過對水泥包裝機實施固態繼電器、設計自動數包和更換SEW電磁制動電機這三種改進方法以來,極大的減輕頻繁的更換接觸器和電機的工作量,降低了維護成本;實現了自動數包和電磁制動的功能,減輕了人員數包工作量,極大的提高了水泥包裝機的運轉效率。而且這三種改進方法安裝方便,維護簡單,性能穩定,效果明顯,具有極大的可復制性。