傾斜式料架降噪設備

董志剛，丁 欣，龔 源

（1.渤海石油裝備制造有限公司天津石油專用管分公司，天津 300280；2.渤海石油裝備制造有限公司中成機械制造有限公司，天津 300280）

0 引言

在鋼管制造和生產車間，在進行批量鋼管的橫向移動時最常見的是用到傾斜式料架和鏈條傳動。建廠較早的車間一般用的都是傾斜式料架，這種料架雖然造價便宜，但鋼管碰撞產生的噪聲大。近年來環保形勢越來越嚴峻，工人們也希望在一個相對安靜的環境中工作，改造傾斜式料架就勢在必行了。一般企業會選擇更改成鏈條傳動，這樣改造需要將傾斜式料架全部廢除，重新安裝鏈條傳動所需的料架、電機、減速機等。耗時且費力，對于要求產量的企業根本不可能實施。新研發了一套降噪設備，不需要破壞原有料架，可直接安裝在傾斜式料架中間，設備可實現模塊化安裝，2 h內即可安裝完畢。

1 設備整體結構

降噪設備為降噪小車形式，包含支架、拖鏈、可移動的小車（圖1）。支架安裝在傾斜式料架的中間，固定安裝在地面上?？刂乒裨O置在料架的外部，通過拖鏈連接小車的電路和氣路，該設備的電氣控制部分、氣動控制部分和操作控制部分都在這個控制柜中。控制柜中的主要設備有變頻器、S7-200 CN PLC以及與PLC系統對應的繼電器、接觸器等電氣元件，在控制柜的主面板上有電源開關、電源指示燈、手動/自動切換旋鈕、擋管器起落旋鈕、降噪小車前進后退旋鈕以及急停按鈕，以方便操作者靈活掌控?？刂乒褡钕露耸且粋€油水分離器，通過它給降噪設備輸送穩定的氣源，氣源的壓力一般設置在0.5 MPa左右。鋼管生產現場的傾斜式料架為滿足不同長短的鋼管橫向滾動，一般設置4道支架，降噪設備安裝在傾斜式料架中間（圖2）。下文描述中使用的詞語“前”、“后”指的是鋼管在傾斜式料架上運動的方向，即圖1和圖2中左側為“前”，右側為“后”。

圖1 傾斜式料架降噪設備

圖2 傾斜式料架降噪設備

2 設備原理

降噪設備的支架安裝在可以滾動鋼管的傾斜料架之間，移動小車能夠通過拖鏈在支架上沿著滑軌前后移動。移動小車在不工作時停放在滑道的上位等待鋼管，此時的舉升氣缸處于氣缸下限位的位置。當第一根鋼管滾動到移動小車前，被前有料傳感器感應到，舉升氣缸升起到氣缸上限位，鋼管被擋管器擋住。移動小車啟動向料架末端移動，直到后有料傳感器感應到料架末端的下位接近開關后，舉升氣缸下降到氣缸下限位，擋管器收回，鋼管因重力勢能平穩地滾到料架尾端，同時小車向料架上方移動，當上位接近開關感應到移動小車滾輪時，移動小車停下等待下一根鋼管。當下一根鋼管滾動到移動小車前，重復上述動作，當移動小車向料架尾端移動時，后有料傳感器感應到停放的鋼管后，舉升氣缸下降到氣缸下限位，擋管器收回，鋼管緩慢的滾動到前一根鋼管的后面，同時小車向料架上方移動，當上位接近開關感應到移動小車滾輪時，移動小車停下等待下一根鋼管，如此反復。

3 設備結構說明

（1）傳送支架。為了不破壞原來的工位，移動小車運行的支架可以獨立安裝，與原有工位的料架并行安裝。傳送支架由架體和滑軌組成，滑軌安裝在架體上，方便移動小車在上面來回行進。架體的前、后兩端分別設置有支撐架，支撐架固定安裝在地面上。滑軌的上端安裝了一個上位接近開關，每次移動小車的自下而上滑動時，接近開關感應到移動小車的滾輪時，移動小車便停下。

（2）移動小車。動力由一個伺服電機提供，伺服電機由PLC控制，經過減速機減速并增加扭矩。使用2根鏈條并排連接到移動小車的滾輪芯軸，帶動移動小車運行。鏈輪鏈條的驅動穩定，移動小車的電路和氣路通過拖鏈連接，使得小車在移動過程中始終得到穩定的電源和氣源。移動小車中間安裝有舉升裝置，舉升裝置的上面有緩沖平臺，擋管器就在緩沖平臺上。移動小車的前后又安裝了2個導向支撐架。小車的前端設置有前有料傳感器，后端設置有后有料傳感器，2個傳感器均可根據料架調整高度。

（3）擋管器。用于擋住來向的鋼管，擋管器的表面安裝有減振材料，用于消除與來向鋼管接觸瞬間產生的噪聲。擋管器上的減振材料為聚酰胺纖維，也可以用橡膠替代。當減振材料磨損時，可以隨時更換，方便快捷。

（4）舉升氣缸。缸體固定安裝在移動小車的底座上，活塞桿的上端與緩沖平臺固定連接。導向支撐架的支撐軸沿導向套內孔上下移動，導向套的下端固定安裝在底座上，支撐軸的上端與緩沖平臺固定連接。

（5）拖鏈。所述降噪小車的動力管線設置在拖鏈中，拖鏈的一端安裝在滑軌的前端部，另一端與小車驅動裝置連接。

（6）下位擋板。在滑軌后端安裝有下位擋板，擋板高度根據料架和后有料傳感器調整，使其略低于同位置的料架，略高于后有料傳感器。滾動過來的鋼管既撞不到下位擋板，移動小車滑動過來時后有料傳感器又能感應到它，并可根據料架調整高度。

4 設備主要技術參數

可搬運鋼管重量，最大2000 kg；可搬運鋼管直徑，最大340 mm；降噪設備尺寸，長2400 mm×寬800 mm×高1200 mm。

5 設備主要優點

（1）降噪效果顯著。2根鋼管在接觸撞擊前，已經經過移動小車的阻擋，使滾動的鋼管速度和小車的移動速度相同，動能大大減小。因此，該方案可以大大減弱噪聲，滿足降噪的需要。

（2）設計靈活，適應面廣。移動小車每次搬運完一根鋼管后，需要回到原來的位置等待搬運下一根鋼管，這個距離和小車的移動速度都可以設置，因此該系統可以適應不同管徑的鋼管降噪。

（3）采用PLC控制技術，具有控制精度高、重復性好、效率高等特點。

（4）模塊化設計。降噪設備可先在設備廠家調試完成再利用鋼管生產現場的生產間隙時間安裝，約2 h可完成安裝工作。設計簡單可靠，可維護性高，且一旦損壞可暫時棄之不用，恢復原先的傳輸方式，能夠最大限度地保證鋼管生產線不停滯。

（5）獨立于原有的料架結構，不需要對原有結構進行破壞即可完成生產線的改造，風險低。

6 結語

通過長期在石油專用管生產現場降噪設備的使用和維修經驗，結合了國內外同行業鋼管生產線的調研和摸索，于2019年開發出來的該套設備，現應用于中國石油渤海裝備石油專用管公司制管四廠。目前這套設備在車間一共安裝了5套，降噪效果良好，得到了生產一線工人和技術人員的高度評價。