粉末冶金配料的自動化技術與應用

李景星

摘 要：十八大以來隨著我國經濟轉型升級進程的加速，粉末冶金行業(yè)在配料方面長期存在的問題，制約著行業(yè)的技術升級與轉型發(fā)展。本文針對當前粉末冶金行業(yè)在配料方面存在的問題進行了分析，然后設計了一套快速高精度全自動配料系統以解決該問題。該系統已經在多家粉末冶金企業(yè)成功應用，對行業(yè)的發(fā)展起到了示范與推動作用。

關鍵詞：粉末冶金 配料系統 自動化

中圖分類號：TF37 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）02（c）-0077-01

長期以來我國粉末冶金企業(yè)在配料方面存在工藝水平落后、生產效率低、自動化程度不高等問題。隨著我國經濟社會的發(fā)展，用工成本和原材料價格也在不斷上漲，依靠傳統的人工稱量配料或一般的配料設備已不能適應當前的發(fā)展。本文提出的快速高精度全自動配料系統，就是有針對性的為粉末冶金配料開發(fā)設計的。

1 粉末冶金行業(yè)在配料方面存在的問題

1.1 傳統配料方式危害工人健康

傳統配料方式為工人領到配料單后，按配比將各種原料分別在電子臺秤上稱量后投入混料機。所用原料多為200目以上的鐵粉、銅粉、鉛粉、石墨、樹脂、硬脂酸鋅等。由于顆粒微小極易產生揚塵，加上工人佩戴的口罩或防毒面罩過濾效果有限，工人長期在此環(huán)境下工作對皮膚和肺部危害極大。

1.2 配料的用工成本不斷增加

據統計近幾年粉末冶金行業(yè)薪酬以年均10%的速度增長，然而年輕一代的新增就業(yè)人群寧愿選擇工資低些環(huán)境好些的崗位，也不愿意選擇像粉末冶金配料這樣“臟、累、差”的崗位。再加上老員工的流失，企業(yè)不得不開出更高的薪酬留人，即便這樣配料工的用工缺口仍在擴大。

1.3 人工配料方式效率低下

由于傳統配料過程都是由人工完成，會產生工作繁重、出錯率高、無數據紀錄、無法保證生產工藝，且無法實現技術檔案的信息化管理，不能完成數據的調用與核對。粗放的配料模式已不能滿足行業(yè)的發(fā)展要求。

1.4 一般的配料設備應用性差

針對以上問題，部分粉末冶金企業(yè)采購了一些自動化配料設備。如若干原料倉下接螺旋輸送機，根據配比將原料輸送至一個或幾個計量倉，計量完畢后下料至混料機。這種簡單的配料設備雖然部分替代了人工，但是這種系統配料精度低，整體穩(wěn)定性差，不能記錄數據，自動化程度低。

2 快速高精度自動化配料系統

這是一種集合了微電腦技術、變頻技術、破拱技術、精細喂料技術、實時檢測技術和集塵除塵技術的配料系統；集解包、輸送、計量、配料、記錄、監(jiān)測、收塵等功能于一體。

2.1 電氣控制部分

（1）上位計算機，安裝了由組態(tài)軟件編好的程序放置于控制室內，主要用于對配方的選擇和設定、對配料過程的監(jiān)測、對報警信號的處理、對配料數據的調取。

（2）可編程控制器，安裝于電控柜內，用于配料系統的流程控制。

（3）稱量儀表，作為工業(yè)控制終端以及專門的配料控制器安裝在控制柜內，是用來控制一種或多種物料的配制的微電腦系統。

（4）變頻器與電位器，安裝于電控柜或現場控制箱內，分別用于控制螺旋輸送機和電磁振動給料機的無極調速給料。

（5）觸摸屏，可作為備選輔助設備安裝在控制柜或現場操作箱內，用于現場控制和實時監(jiān)測。

2.2 上料破拱部分

（1）粉末冶金所用原料上料時易形成揚塵，因此解包器要與集塵機配合使用。主要模塊：①自動檢測裝置，即在開關門上安裝行程開關，開門集塵機工作反之則停止；②濾芯反吹裝置，儲氣包內的正壓氣體通過膜片閥，定期對濾芯上附著的原料粉塵進行反吹回收；③解包器下料口下方帶有不銹鋼過濾網，網孔大小10*10以上以易于落料并擋住誤操作而落入的雜物。

（2）粉末冶金所用原料流動性較差易于起拱，因此破拱裝置必不可少。主要有：①電磁振動器，適用于流動性相對好的原料；②氣吹破拱裝置，適用于密度小流動性差的原料。根據起拱特點決定氣吹頭的個數、排列方式和氣吹頻率；③攪拌破拱裝置，適用于密度大流動性差的原料。根據起拱特點選擇攪拌點的位置和攪拌葉片的形狀；④振動料斗，適用于流動性極差的原料。

2.3 喂料計量部分

（1）精密喂料是配料成功的關鍵，適用于粉末冶金配料的喂料機主要有螺旋輸送機和電磁振動給料機。主要應用方式有：①單獨螺旋輸送機或電磁振動給料機，適用于精度要求不高的原料；②大螺旋輸送機配微量螺旋輸送機，適用于量大、精度要求高和密度大的原料；③大螺旋輸送機配微量電磁振動給料機，適用于量大、精度要求高和密度小的原料。

（2）計量部分一般采用圓形或方形計量倉，倉上配有稱重傳感器、排料閥和振動器。注意設計：①在規(guī)定量程內，盡量選用小量程的傳感器，以提高系統的計量精度；②盡量減少喂料機出料口與計量倉之間的落差，以減小原料的提前量而提高計量精度；③在喂料機與計量倉之間配擋料閥，以擋住計量完畢而意外落下的原料，從而提高計量的可靠性。

2.4 監(jiān)測校核部分

（1）監(jiān)測部分：①阻旋料位計對原料倉的料位監(jiān)測。低料位報警則需上料，高料位報警則停止上料；②控制儀表對計量倉的物料檢測。啟動喂料機后如發(fā)生起拱，計量倉持續(xù)無物料落入時，控制儀表反饋信號給破拱裝置以啟動破拱。

（2）校核部分：①儀表對計量倉排料后殘余物料量進行核對，如超出允許誤差范圍則啟動聲光報警，人工干預后停止報警并繼續(xù)進行配料流程；②儀表對排至混料機的總物料量與之前所有單個計量倉稱量量之和進行對比，如超出允許誤差范圍則啟動聲光報警，人工干預后停止報警并啟動混料流程。

2.5 集塵除塵部分

（1）集塵部分是用單個帶反吹濾芯裝置的集塵機，對同一種原料的解包器處、喂料器喂料處和計量倉下料處除塵與回收裝置。必須是一種原料配一臺集塵機，其出風口接工廠的總除塵系統的負壓管道。

（2）除塵部分是相對集塵部分而言的，就是對集塵部分沒有涉及到的揚塵處進行收塵的裝置。因為其收集的為混合物料或灰塵沒有利用價值，所每個收塵單元可直接接工廠的總除塵系統的負壓管道。

3 結論

本配料系統通過以上功能模塊的協調工作，能很好得完成粉末冶金原料的配料任務。自投入使用以來運行高效穩(wěn)定可靠，人機界面友好，系統軟件易于升級，現場環(huán)境干凈整潔。為工人創(chuàng)造了高效、舒適的工作環(huán)境，為企業(yè)提高了效益、降低了成本，為我國粉末冶金行業(yè)的轉型升級提供了有力支持。

參考文獻

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