齊 銘

（中國鋁業(yè)連城分公司，甘肅 蘭州 730335）

1 背景

振動(dòng)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(dòng)成型機(jī)、移動(dòng)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(dòng)成型系統(tǒng)，其給料裝置為一臺(tái)法國Sinex TS-500電磁振動(dòng)給料機(jī)，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(qiáng)力冷卻機(jī)排出的生陽極糊料（以下簡(jiǎn)稱物料），輸送到移動(dòng)料斗中，當(dāng)移動(dòng)料斗中的物料達(dá)到設(shè)定重量時(shí)，給料機(jī)停止輸送物料。此時(shí)移動(dòng)料斗將秤量好的物料加入成型模具，經(jīng)振動(dòng)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(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速，具有輸送能力強(qiáng)，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(diǎn)，已做為fives solios 振動(dòng)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(dòng)給料機(jī)的核心部件為一部sinex industrie的VST-R裝置控制的10KW的電磁鐵?？刂蒲b置產(chǎn)生的半波電流驅(qū)動(dòng)電磁鐵而產(chǎn)生振動(dòng)，達(dá)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(hào)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(shí)振幅的大小由安裝在料斗上的振幅傳感器實(shí)時(shí)反饋4～20mA振幅信號(hào)，將最大振幅控制在1.7mm。振動(dòng)給料機(jī)的出口設(shè)置氣動(dòng)擋料板。當(dāng)移動(dòng)料斗內(nèi)的物料達(dá)到設(shè)定重量時(shí)，給料機(jī)出口氣動(dòng)擋板關(guān)閉，給料機(jī)停止振動(dòng)，此時(shí)，強(qiáng)力冷卻機(jī)排出的物料聚積在給料機(jī)料槽內(nèi)。當(dāng)移動(dòng)料斗給模具完成下料后，振動(dòng)給料機(jī)擋板打開，給料機(jī)重新啟動(dòng)，新一輪給料開始，周而復(fù)始。

在實(shí)際運(yùn)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(dòng)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(jìn)口，價(jià)格昂貴，供貨周期長(zhǎng)。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(dá)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(jìn)口備件，造成備件庫存積壓，維修費(fèi)用居高不下。此問題已成為制約生產(chǎn)的瓶頸問題，改造勢(shì)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(duì)給料機(jī)進(jìn)行改造。由于安裝位置及給料機(jī)旋轉(zhuǎn)要求等限制，市場(chǎng)上現(xiàn)成的相同輸送能力的國產(chǎn)振動(dòng)給料機(jī)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(jì)實(shí)施。經(jīng)過認(rèn)真研究該給料機(jī)的功能和現(xiàn)場(chǎng)條件等因素，新設(shè)計(jì)的振動(dòng)給料機(jī)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(jiǎn)單。②給料機(jī)體積和結(jié)構(gòu)必須滿足現(xiàn)場(chǎng)的安裝及水平旋轉(zhuǎn)要求，且料槽設(shè)計(jì)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(jī)物料輸送能力不能低于原設(shè)備。⑤給料機(jī)性能可靠，不能對(duì)生產(chǎn)線造成影響。⑥現(xiàn)場(chǎng)噪音值滿足環(huán)境要求。⑦給料機(jī)啟動(dòng)、停止等響應(yīng)速度，必須滿足使用要求。⑧給料機(jī)振幅值達(dá)到或優(yōu)于原設(shè)備，且具備可調(diào)節(jié)功能。⑨給料機(jī)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(dòng)單元推動(dòng)更大負(fù)載的能力。[11]由于輸送物料溫度達(dá)到約160℃，且振動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)頻繁，振動(dòng)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(jī)必須有防堵料能力。

3 實(shí)施方案

綜合考慮以上問題，決定采用較經(jīng)濟(jì)的電機(jī)振動(dòng)給料機(jī)替代原電磁振動(dòng)給料機(jī)。

①由于原裝的Sinex TS-500電磁振動(dòng)給料機(jī)料槽長(zhǎng)度尺寸達(dá)到2400mm，為不銹鋼板整體結(jié)構(gòu)加工，重量輕、抗振能力強(qiáng)，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(chǎng)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(dòng)作用下產(chǎn)生疲勞裂紋，料槽的結(jié)構(gòu)采用特殊加強(qiáng)型設(shè)計(jì)，同時(shí)也滿足給料機(jī)水平180°旋轉(zhuǎn)的要求。②為保證給料機(jī)現(xiàn)場(chǎng)安裝要求，料槽水平傾角按11°設(shè)計(jì)。③通過計(jì)算物料及給料機(jī)自身重量，考慮到物料溫度對(duì)振動(dòng)電機(jī)的熱輻射影響，選擇激振力相匹配的0.55KW的耐熱振動(dòng)電機(jī)做為振動(dòng)單元；④為保證電機(jī)振動(dòng)的同步性，同時(shí)盡可能提高物料輸送速度，使物料仍然產(chǎn)生微拋運(yùn)動(dòng)，振動(dòng)電機(jī)的垂直傾角按最小5°設(shè)計(jì)。為消除橫向激振力，采用兩臺(tái)振動(dòng)電機(jī)反向轉(zhuǎn)動(dòng)、對(duì)稱安裝設(shè)計(jì)。⑤振動(dòng)電機(jī)采用變頻控制，可以通過調(diào)整頻率達(dá)到調(diào)整振幅的目的。兩臺(tái)振動(dòng)電機(jī)采用同一臺(tái)變頻器控制，達(dá)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(jī)的稱重傳感器、振幅傳感器、出口氣動(dòng)擋料板、橡膠緩沖器等部件，按原方案設(shè)計(jì)。⑦對(duì)振動(dòng)成型機(jī)控制程序進(jìn)行調(diào)整，使改造后的振動(dòng)改料機(jī)完全適配原控制系統(tǒng)，由4～20mA振幅給定信號(hào)控制變頻器輸出頻率和電壓，改變振動(dòng)電機(jī)振動(dòng)速度，從而使物料輸送速度完全滿足振動(dòng)成型機(jī)下料PID控制需要。

4 實(shí)施效果

以上改造由于采用市場(chǎng)上最為普遍的材料及備件，利用系統(tǒng)停產(chǎn)檢修時(shí)間，僅用三天即完成設(shè)計(jì)及改造安裝。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試并生產(chǎn)驗(yàn)證，取得了如下效果：①排料速度較原裝給料機(jī)更快，給料機(jī)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(qiáng)力冷卻機(jī)的物料冷卻水量，對(duì)提高炭塊質(zhì)量大有幫助。防堵料能力大大提高。②現(xiàn)場(chǎng)噪音值（距離一米處測(cè)試）由原來的82dB降低到66dB。改善了現(xiàn)場(chǎng)噪音環(huán)境。③工頻振幅達(dá)到2.5mm，且振幅可能通過振動(dòng)電機(jī)的偏心塊以及變頻器自動(dòng)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(yùn)行實(shí)踐，幾乎未發(fā)生故障停機(jī)問題，故障率遠(yuǎn)低于原裝電磁振動(dòng)給料機(jī)，且能耗大幅降低。大大降低了設(shè)備的維修費(fèi)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(yùn)行以來，一直運(yùn)行穩(wěn)定，成功替代了進(jìn)口電磁振動(dòng)給料機(jī)，系統(tǒng)運(yùn)行可靠性大幅提高。

此項(xiàng)改造，完全由連城分公司自行設(shè)計(jì)，自行制做。由于備件及材料均為市場(chǎng)常見規(guī)格，備件的重要級(jí)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(dòng)機(jī)械的理論及應(yīng)用.機(jī)械工業(yè)出版社，1982.