1前言
盡管我國已成為耐火材料生產大國,耐火材料生產工藝及技術水平也有了很大的提高,但由於各種原因,生產裝備自動化水平的發展還遠不如其它行業。隨著耐火材料品種規格增多、原料配方種類多樣化以及勞動力成本增加等的影響,我國耐火材料生產自動化水平逐步發展。本文介紹某分公司新項目建設過程中采用的自動化水平較高的耐火材料生產裝備。
2主要設備概況
2.1自動配料係統
2.1.1係統組成
自動配料係統的主要組成部分包括可調速加料裝置、自動稱量裝置、
自動化控製係統等。
可調速加料裝置主要采用多行程氣動弧形閥、變頻振動給料機和變頻螺旋給料機等,這些裝置均可根據配料情況實現快慢給料,從而實現配料的準確性。另外,在加料裝置下方必須設置快速切斷閥,快速切斷閥可以在加料完成時及時關閉,保證每次稱量的準確性,切斷閥的可靠穩定性可直接影響配料精度。
自動稱量裝置分為可移動式和固定式。目前采用較多的是移動式自動稱量裝置,即移動配料車,在工作時,配料車根據配方要求自動在直線排列的料倉下全程行走移動,自動找位在料倉下自動配料,由不同的給料點向稱量鬥加人物料進行配料,到固定排料位自動卸料。到位采用光電開關(亦有廠家選用多圈絕對值編碼器)定位停車,可實現準確定位為2cm以內。計量配料鬥采用高精度傳感器,計量儀表采用智能儀表,它具有重量設定智能控製功能,當設定計量值後它具有粗加、中速、精加3種功能,能有效控製加料裝置自動加料。
自動化控製係統一般由1台工控機和一係列PLC組成,工控機采用組態軟件進行整個係統的調度、管理和顯示,監控軟件可以動態的顯示整個生產過程的工藝流程,顯示各設備的運行、故障及報警狀態,顯示諸如料倉高低料位,閥門開閉等工藝參數等。下位機則采用若幹台PLC分工實施分料和配料過程的實時控製,上下位機采用現場總線或工業以太網進行通訊。
2.1.2主要功能特點
全自動化配料係統避免了人工配料操作的不穩定性和不可追溯性,而且具有超差報警和糾錯功能,可以有效的保證配方的準確實現,保證了產品質量的穩定性。控製係統可儲存多種配方,配料可以根據生產需要隨時進行調整變化,提高了生產效率,而且配方名稱可用代碼替代,方便了企業配方的保密工作。係統還可記錄打印各次配料結果,打印日報表、月報表,給生產統計工作帶來了很大方便。
2.2混合設備
混合設備的自動化主要由PLC實現混合機進料、排料、混合時間的自動化控製,帶有加熱保溫裝置的混合機帶有自動控溫功能。這些自動化功能的實現不僅可以節省人力,而且可以根據經驗確定最佳混煉時間,通過人機界麵輸人控製係統,保證了混煉質量的穩定性。自動控溫功能可以防止混煉機內環境溫度過高過低對產品質量帶來的影響。另外可以將配料信息傳送到主控室內,進一步實現整條生產線的自動化控製。2.3成型設備
我國大功率開關磁阻調速電機的研製成功,給我國摩擦壓力機的自動化改造帶來了革命性的變化,電動程控螺旋壓力機在近幾年已成功運用到耐火材料的成型工藝,實現了壓磚過程的自動化控製,大大降低了壓磚機的使用能耗。
2.3.1設備概述
該壓力機是根據耐火材料成型的要求和特點而開發的。
開關磁阻調速電機驅動螺旋壓力機的飛輪、套軸與螺母一起頻繁正反轉運動,螺母與螺杆形成運動副,螺母驅動螺杆和滑塊上下運動,產生打擊力。
以PLC為核心的控製係統設計有多個工作程序段,各程序段的打擊速度、打擊次數可以通過觸摸屏進行設置;采集壓力機各瞬間工作狀態進行邏輯判定,完成對電機控製和製動、出模裝置的控製。
壓力機的底部安裝有出模控製氣缸,在設定打擊次數完成後,PLC控製出模氣缸頂出,出模橫梁將頂杆上推頂出磚坯,頂出時間長短可通過觸摸屏設定。也可根據成型工藝需要第一次打擊後將磚坯頂出,從而實現排氣功能,排氣次數也可以通過觸摸屏設定。
在設定的工作程序段內可以實現任意時間暫停,滑塊停止在出模位置,複位後繼續完成後麵的工作程序。
2.3.2設備特點和優勢
(l)結構簡單維護方便:沒有摩擦盤,電機直接帶動飛輪正反轉運動,驅動滑塊上下運動,產生打擊力,易損易耗件少,維護費用低。
(2)成型產品的一致性好:電機的轉速可以任意設置,因此滑塊的打擊力和打擊能量在允許範圍內可以任意設置,保證了批量成型件的尺寸一致性。
(3)高效節能:生產效率和傳統的摩擦壓力機相當,係統能耗降低50%左右。
(4)自動化程度高:控製係統采用PLC控製,具有手動和自動控製方式。采用人機界麵(HMI),便於操作人員根據工件和工藝的變化進行打擊力和打擊次數等參數的設定和修改。控製精度高、操作方便。
(5)安全性高:設計有紅外線光柵保護接口,三重製動,保證滑塊在任意位置停止。
2.4熱工設備
2.4.1熱工設備自動化係統的組成
熱工設備的自動化控製係統組成一般包括:工控機、人工智能調節儀、電磁閥、電動執行器和空燃比例調節閥等,並配置數據采集卡和機內機外的隔離器件。將多種產品燒成工藝的溫度製度、壓力製度和氣氛製度存貯在工控機中,工控機軟件根據這些製度能夠對燃燒和升保溫階段段進行協調控製,控製精度大大提高。
2.4.2幹澡設備的自動化控製和特點
溫度控製:由幹燥窯上的傳感器檢出的溫度信號饋送至智能溫度控製儀,按工藝要求,與設定值進行比較、放大,一路由繼電器作位式報警控製輸出;另一路經PID運算,輸出SSR觸發信號,改變調功器的占空比(PWM),達到控溫的目的。

濕度控製:由幹燥窯上的傳感器檢出的濕度信號饋送至濕度控製儀,按工藝要求,與設定值進行比較、放大,由繼電器作位式控製輸出,控製濕氣排放引風機,達到濕度控製的目的。在排放過程中,引風機作間歇工作,大大降低了能量損失,達到節能的目的。
2.4.3燒成設備的自動化控製和特點
每支燒嘴前設有電離式火焰檢測/自動點火裝置,燒嘴有熄火發生,係統將發出報警信號,同時轉人自動點火運行程序。若在規定時間內點火失敗,燒嘴前的燃氣電磁閥自動關閉,切斷燃氣供應,並提示人工處理。
溫度控製通過人工智能儀表接收熱電偶的測量溫度信號值,與溫度曲線設定值進行比較,若實測值小於設定值,人工智能儀表通過電動執行器,增大助燃風管蝶閥的開度。同時,通過燃氣管道的比例閥,同步調大燃氣K8凯发登录入口,使窯內溫度升高。若實測值大於設定值,人工智能儀表則進行反向調節,以保證窯溫曲線按照設定的燒成曲線進行。
壓力控製包括窯內壓力、助燃風壓力和調溫風壓力控製。窯內壓力控製是通過變頻控製排煙風機實現的,即從窯內測壓點取出窯壓信號,經壓力傳感器將信號送至人工智能儀表,與窯壓設定值進行比較,輸出信號通過變頻器控製排煙風機轉速,使窯內壓力按照設定的窯壓曲線進行。窯內壓力可采取全過程的恒壓控製,以減小對溫度的幹擾。助燃風壓力和調溫風壓力的控製是從各自的總管路上取出壓力信號,通過變頻控製風機轉速實現的。
配置安全連鎖控製報警係統:為了保證供氣安全,在供氣主管路上設有電磁總閥。當係統停電時或燃氣壓力超過使用範圍時,電磁閥自動切斷氣路;當風機係統出現故障引起風壓變化過大時,報警係統發出報警信號,同時電磁閥自動切斷氣路,確保安全。
排煙風機、調溫風機和助燃風機按照設定開停順序進行連鎖控製,以保證窯爐安全運行。窯門的開啟關閉與進出車係統和燒嘴自動點火係統連鎖控製。當窯門未完全打開時,進出窯係統不啟動;當窯門未完全關閉時,燒嘴自動點火係統不啟動。
計算機控製係統能實現對窯爐燒成操作的自動控製、對窯爐各係統的綜合控製,並能自動記錄、打印及畫麵語言提示。另外,計算機還能根據燒成要求模擬並儲存多種燒成製度曲線,燒成曲線參數可按需要隨時修改。
3結語
用工成本的逐漸增高和耐火製品的高質量要求,必然推進我國耐火材料用自動化裝備的創新和發展。要實現耐火材料生產線綜合自動化的進一步提高,還需製定統一的生產規範,促進成套設備的開發,降低自動化設備的投資成本。

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