張笑宇（大慶油田水泥有限責(zé)任公司）

1 概述

回轉(zhuǎn)式水泥包裝機(jī)是袋裝水泥生產(chǎn)必需的一種專(zhuān)用設(shè)備，對(duì)粉塵環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，用于完成對(duì)水泥的自動(dòng)包裝，也可用來(lái)包裝其它流動(dòng)性能好的粉狀物料（如粉煤灰、水泥添加劑等），因此在中小型水泥廠被廣泛應(yīng)用，其運(yùn)轉(zhuǎn)示意圖見(jiàn)圖1。從圖中可以看出，回轉(zhuǎn)式包裝機(jī)工作在有270°防護(hù)板的半封閉空間內(nèi)，包裝工人在操作臺(tái)上開(kāi)啟整個(gè)包裝機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)，包裝機(jī)開(kāi)始順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，包裝機(jī)旋轉(zhuǎn)一周的時(shí)間可以從1～10 s進(jìn)行調(diào)整，包裝機(jī)上均勻分布8個(gè)出料裝置[1]。每個(gè)出料裝置上均安裝有對(duì)應(yīng)的出灰嘴，包裝工人在插袋位置將包裝袋插在包裝機(jī)出料裝置對(duì)應(yīng)的出灰嘴上，水泥經(jīng)過(guò)包裝機(jī)頂部的布料器均勻分到8個(gè)出料裝置，通過(guò)出灰嘴進(jìn)行水泥灌裝，水泥袋達(dá)到設(shè)定重量后，在掉袋位置掉袋在輸送皮帶上。水泥公司的包裝生產(chǎn)線選用BX-8JX八嘴包裝機(jī)作為水泥灌袋包裝的主機(jī)設(shè)備，已經(jīng)投入運(yùn)行十多年，設(shè)備老化、技術(shù)相對(duì)落后控制原理簡(jiǎn)單，在袋裝水泥灌袋包裝的過(guò)程中出現(xiàn)了出灰嘴漏灰、現(xiàn)場(chǎng)揚(yáng)塵大、執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障率高、過(guò)度充裝、編織袋破損率高等一系列問(wèn)題。尤其是隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，保護(hù)環(huán)境，減輕環(huán)境污染，遏制污染惡化趨勢(shì)，已成為政府社會(huì)管理和企業(yè)生產(chǎn)管理的重要任務(wù)，粉塵污染治理刻不容緩。針對(duì)上述情況，經(jīng)過(guò)技術(shù)人員的研討，決定對(duì)BX-8JX八嘴包裝機(jī)進(jìn)行全方位優(yōu)化改造。

圖1 包裝機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)示意圖

2 包裝機(jī)出灰系統(tǒng)的控制流程的優(yōu)化改造

2.1 改造方案

水泥公司包裝機(jī)為老式八嘴包裝機(jī)，控制原理過(guò)于簡(jiǎn)單。原有水泥包裝機(jī)控制原理如圖2，控制原理中只以稱重信號(hào)作過(guò)程控制，理想化認(rèn)為：在包裝機(jī)旋轉(zhuǎn)一個(gè)周期內(nèi)，會(huì)在掉袋位置前完成水泥灌裝，包裝袋會(huì)在掉袋位置掉袋，然后關(guān)閉閘板和出料裝置電動(dòng)機(jī)、停止計(jì)量。如果第一圈有編制袋沒(méi)有灌裝充滿未達(dá)到掉袋重量，在掉袋位置就不會(huì)掉袋，第二圈繼續(xù)充裝，造成第二圈未達(dá)到掉袋位置前就提前達(dá)到了重量要求，過(guò)早掉袋，從而卡死包裝機(jī)[2]。另外，如果因操作人員插袋不及時(shí)，有的包裝出灰嘴漏插袋，則在包裝機(jī)的一圈運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，出灰嘴的閘板處于打開(kāi)狀態(tài)一直向外打灰，造成包裝現(xiàn)場(chǎng)揚(yáng)塵急劇增加，操作工作業(yè)環(huán)境惡化遭受粉塵污染。

圖2 原有水泥包裝機(jī)控制原理

針對(duì)包裝機(jī)出料裝置的控制原理簡(jiǎn)單，稱重信號(hào)作為唯一的過(guò)程控制，無(wú)法很好的控制掉袋的現(xiàn)象，技術(shù)人員結(jié)合包裝生產(chǎn)的實(shí)際情況，改進(jìn)原有的控制原理，增加是否有編織袋判斷信號(hào)，與包裝袋稱量信號(hào)雙重控制水泥袋灌裝，將掉袋操作作為獨(dú)立程序，結(jié)束包裝過(guò)程[3]。整個(gè)包裝過(guò)程分為3個(gè)分過(guò)程：判斷過(guò)程、灌裝過(guò)程、掉袋過(guò)程，3個(gè)過(guò)程順序進(jìn)行，改進(jìn)后的水泥包裝機(jī)控制原理見(jiàn)圖3。

圖3 改進(jìn)后的水泥包裝機(jī)控制原理

2.2 改造實(shí)施

采用復(fù)合的包裝機(jī)控制原理，增加是否有編織袋判斷信號(hào)，與包裝袋稱量信號(hào)雙重控制水泥袋灌裝過(guò)程。出料控制器及其工作現(xiàn)場(chǎng)如圖4，利用接近開(kāi)關(guān)來(lái)制作是否有編織袋判斷信號(hào)的出料控制器，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試出料控制器的位置和角度。同時(shí)，改編原有PLC程序，寫(xiě)入判斷過(guò)程中的控制信號(hào)，將掉袋過(guò)程與灌裝過(guò)程程序分開(kāi)寫(xiě)，3個(gè)分過(guò)程（判斷過(guò)程、灌裝過(guò)程、掉袋過(guò)程）順序進(jìn)行[4]。改造后的包裝出灰系統(tǒng)，通過(guò)判斷過(guò)程杜絕了未插袋就出灰灌裝造成的揚(yáng)塵，減少了粉塵污染；通過(guò)灌裝過(guò)程的計(jì)量控制，袋裝水泥達(dá)到重量后就同時(shí)關(guān)閉出灰嘴閘板和出料裝置電動(dòng)機(jī)，同時(shí)停止計(jì)量秤，避免包裝袋過(guò)充提前掉袋卡死包裝機(jī)[5]。

圖4 出料控制器及其工作現(xiàn)場(chǎng)

3 包裝機(jī)給料閘板執(zhí)行機(jī)構(gòu)的優(yōu)化改造

改造前包裝機(jī)每個(gè)下料裝置出灰口的閘板開(kāi)關(guān)機(jī)械操作都使用控制元件MQM4-25型電磁鐵，MQM4-25型電磁鐵及其結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖5，MQM4-25型電磁鐵防護(hù)等級(jí)低，動(dòng)鐵芯與定鐵芯之間有1 mm的活動(dòng)間隙，在包裝生產(chǎn)中微小粉塵容易進(jìn)入間隙內(nèi)，造成電磁鐵反應(yīng)精度下降，執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作失靈，造成閘板的開(kāi)關(guān)不到位，影響包裝機(jī)正常灌裝。

圖5 MQM4-25型電磁鐵及其結(jié)構(gòu)圖

針對(duì)這一情況，對(duì)包裝機(jī)給料閘板執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行改造，改造后包裝機(jī)給料執(zhí)行機(jī)構(gòu)見(jiàn)圖6。采用精度較高且防護(hù)等級(jí)高的開(kāi)關(guān)型數(shù)控電磁執(zhí)行器代替MQM4-25型電磁鐵，控制包裝機(jī)給料閘板動(dòng)作。包裝機(jī)給料閘板執(zhí)行機(jī)構(gòu)改造后，減少了因電磁鐵工作不正常造成的包裝機(jī)故障停機(jī)，包裝機(jī)的故障率有效降低[6]。

圖6 改造后的包裝機(jī)給料執(zhí)行機(jī)構(gòu)

4 結(jié)論

水泥包裝機(jī)經(jīng)過(guò)改造后，水泥包裝灌袋過(guò)程進(jìn)一步優(yōu)化，水泥物料進(jìn)入包裝機(jī)出料斗殼體，經(jīng)人工插袋的同時(shí)啟動(dòng)接近開(kāi)關(guān)，把信號(hào)傳至微機(jī)，啟動(dòng)電磁閥，通過(guò)開(kāi)關(guān)型數(shù)控電磁執(zhí)行器工作，打開(kāi)出灰嘴，由高速運(yùn)轉(zhuǎn)的葉輪將水泥物料經(jīng)出灰嘴連續(xù)不斷的灌裝入編織袋中，當(dāng)袋重達(dá)到設(shè)定值時(shí)，由傳感器把信號(hào)傳至微機(jī)，電磁閥通過(guò)微機(jī)控制啟動(dòng)開(kāi)關(guān)型數(shù)控電磁執(zhí)行器，關(guān)閉出料嘴結(jié)束灌裝；到達(dá)掉袋位置時(shí)，電磁閥通過(guò)感應(yīng)器的信號(hào)進(jìn)行吸合，壓袋器作用，使包裝袋自動(dòng)傾斜掉袋。整個(gè)灌裝過(guò)程除人工插袋外，水泥袋壓袋、出料嘴的開(kāi)啟、關(guān)閉；水泥灌袋、稱重計(jì)量、自動(dòng)掉袋等功能均可自動(dòng)完成。本次改造有效提高了包裝機(jī)出灰控制機(jī)構(gòu)的精度和防護(hù)等級(jí)，提高了包裝機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)率，使袋裝水泥灌裝過(guò)程更為穩(wěn)定，降低了包裝機(jī)的揚(yáng)塵，優(yōu)化了操作工的作業(yè)環(huán)境，減少了水泥跑冒滴漏造成的損失，改造的實(shí)施簡(jiǎn)單易行，為企業(yè)贏得了效益。

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