摘 要：十八大以來(lái)隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級(jí)進(jìn)程的加速,粉末冶金行業(yè)在配料方面長(zhǎng)期存在的問(wèn)題,制約著行業(yè)的技術(shù)升級(jí)與轉(zhuǎn)型發(fā)展。本文針對(duì)當(dāng)前粉末冶金行業(yè)在配料方面存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析,然后設(shè)計(jì)了一套快速高精度全自動(dòng)配料系統(tǒng)以解決該問(wèn)題。該系統(tǒng)已經(jīng)在多家粉末冶金企業(yè)成功應(yīng)用,對(duì)行業(yè)的發(fā)展起到了示范與推動(dòng)作用。

關(guān)鍵詞：粉末冶金 配料系統(tǒng) 自動(dòng)化

中圖分類(lèi)號(hào)：TF37 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）02（c）-0077-01

長(zhǎng)期以來(lái)我國(guó)粉末冶金企業(yè)在配料方面存在工藝水平落后、生產(chǎn)效率低、自動(dòng)化程度不高等問(wèn)題。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展,用工成本和原材料價(jià)格也在不斷上漲,依靠傳統(tǒng)的人工稱(chēng)量配料或一般的配料設(shè)備已不能適應(yīng)當(dāng)前的發(fā)展。本文提出的快速高精度全自動(dòng)配料系統(tǒng),就是有針對(duì)性的為粉末冶金配料開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的。

1 粉末冶金行業(yè)在配料方面存在的問(wèn)題

1.1 傳統(tǒng)配料方式危害工人健康

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

1.2 配料的用工成本不斷增加

據(jù)統(tǒng)計(jì)近幾年粉末冶金行業(yè)薪酬以年均10%的速度增長(zhǎng),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(kāi)出更高的薪酬留人,即便這樣配料工的用工缺口仍在擴(kuò)大。

1.3 人工配料方式效率低下

由于傳統(tǒng)配料過(guò)程都是由人工完成,會(huì)產(chǎn)生工作繁重、出錯(cuò)率高、無(wú)數(shù)據(jù)紀(jì)錄、無(wú)法保證生產(chǎn)工藝,且無(wú)法實(shí)現(xiàn)技術(shù)檔案的信息化管理,不能完成數(shù)據(jù)的調(diào)用與核對(duì)。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(shè)備應(yīng)用性差

針對(duì)以上問(wèn)題,部分粉末冶金企業(yè)采購(gòu)了一些自動(dòng)化配料設(shè)備。如若干原料倉(cāng)下接螺旋輸送機(jī),根據(jù)配比將原料輸送至一個(gè)或幾個(gè)計(jì)量倉(cāng),計(jì)量完畢后下料至混料機(jī)。這種簡(jiǎn)單的配料設(shè)備雖然部分替代了人工,但是這種系統(tǒng)配料精度低,整體穩(wěn)定性差,不能記錄數(shù)據(jù),自動(dòng)化程度低。

2 快速高精度自動(dòng)化配料系統(tǒng)

這是一種集合了微電腦技術(shù)、變頻技術(shù)、破拱技術(shù)、精細(xì)喂料技術(shù)、實(shí)時(shí)檢測(cè)技術(shù)和集塵除塵技術(shù)的配料系統(tǒng),集解包、輸送、計(jì)量、配料、記錄、監(jiān)測(cè)、收塵等功能于一體。

2.1 電氣控制部分

（1）上位計(jì)算機(jī),安裝了由組態(tài)軟件編好的程序放置于控制室內(nèi),主要用于對(duì)配方的選擇和設(shè)定、對(duì)配料過(guò)程的監(jiān)測(cè)、對(duì)報(bào)警信號(hào)的處理、對(duì)配料數(shù)據(jù)的調(diào)取。

（2）可編程控制器,安裝于電控柜內(nèi),用于配料系統(tǒng)的流程控制。

（3）稱(chēng)量?jī)x表,作為工業(yè)控制終端以及專(zhuān)門(mén)的配料控制器安裝在控制柜內(nèi),是用來(lái)控制一種或多種物料的配制的微電腦系統(tǒng)。

（4）變頻器與電位器,安裝于電控柜或現(xiàn)場(chǎng)控制箱內(nèi),分別用于控制螺旋輸送機(jī)和電磁振動(dòng)給料機(jī)的無(wú)極調(diào)速給料。

（5）觸摸屏,可作為備選輔助設(shè)備安裝在控制柜或現(xiàn)場(chǎng)操作箱內(nèi),用于現(xiàn)場(chǎng)控制和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

2.2 上料破拱部分

（1）粉末冶金所用原料上料時(shí)易形成揚(yáng)塵,因此解包器要與集塵機(jī)配合使用。主要模塊：①自動(dòng)檢測(cè)裝置,即在開(kāi)關(guān)門(mén)上安裝行程開(kāi)關(guān),開(kāi)門(mén)集塵機(jī)工作反之則停止,②濾芯反吹裝置,儲(chǔ)氣包內(nèi)的正壓氣體通過(guò)膜片閥,定期對(duì)濾芯上附著的原料粉塵進(jìn)行反吹回收,③解包器下料口下方帶有不銹鋼過(guò)濾網(wǎng),網(wǎng)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(dòng)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(dòng)器,適用于流動(dòng)性相對(duì)好的原料,②氣吹破拱裝置,適用于密度小流動(dòng)性差的原料。根據(jù)起拱特點(diǎn)決定氣吹頭的個(gè)數(shù)、排列方式和氣吹頻率,③攪拌破拱裝置,適用于密度大流動(dòng)性差的原料。根據(jù)起拱特點(diǎn)選擇攪拌點(diǎn)的位置和攪拌葉片的形狀,④振動(dòng)料斗,適用于流動(dòng)性極差的原料。

2.3 喂料計(jì)量部分

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

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

2.4 監(jiān)測(cè)校核部分

（1）監(jiān)測(cè)部分：①阻旋料位計(jì)對(duì)原料倉(cāng)的料位監(jiān)測(cè)。低料位報(bào)警則需上料,高料位報(bào)警則停止上料,②控制儀表對(duì)計(jì)量倉(cāng)的物料檢測(cè)。啟動(dòng)喂料機(jī)后如發(fā)生起拱,計(jì)量倉(cāng)持續(xù)無(wú)物料落入時(shí),控制儀表反饋信號(hào)給破拱裝置以啟動(dòng)破拱。

（2）校核部分：①儀表對(duì)計(jì)量倉(cāng)排料后殘余物料量進(jìn)行核對(duì),如超出允許誤差范圍則啟動(dòng)聲光報(bào)警,人工干預(yù)后停止報(bào)警并繼續(xù)進(jìn)行配料流程,②儀表對(duì)排至混料機(jī)的總物料量與之前所有單個(gè)計(jì)量倉(cāng)稱(chēng)量量之和進(jìn)行對(duì)比,如超出允許誤差范圍則啟動(dòng)聲光報(bào)警,人工干預(yù)后停止報(bào)警并啟動(dòng)混料流程。

2.5 集塵除塵部分

（1）集塵部分是用單個(gè)帶反吹濾芯裝置的集塵機(jī),對(duì)同一種原料的解包器處、喂料器喂料處和計(jì)量倉(cāng)下料處除塵與回收裝置。必須是一種原料配一臺(tái)集塵機(jī),其出風(fēng)口接工廠的總除塵系統(tǒng)的負(fù)壓管道。

（2）除塵部分是相對(duì)集塵部分而言的,就是對(duì)集塵部分沒(méi)有涉及到的揚(yáng)塵處進(jìn)行收塵的裝置。因?yàn)槠涫占臑榛旌衔锪匣蚧覊m沒(méi)有利用價(jià)值,所每個(gè)收塵單元可直接接工廠的總除塵系統(tǒng)的負(fù)壓管道。

3 結(jié)論

本配料系統(tǒng)通過(guò)以上功能模塊的協(xié)調(diào)工作,能很好得完成粉末冶金原料的配料任務(wù)。自投入使用以來(lái)運(yùn)行高效穩(wěn)定可靠,人機(jī)界面友好,系統(tǒng)軟件易于升級(jí),現(xiàn)場(chǎng)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(guó)粉末冶金行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)提供了有力支持。

參考文獻(xiàn)

[1] 宋建成.PLC控制和應(yīng)用[M].科學(xué)出版社,2002.

[2] 唐藝菁.微機(jī)配料控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)[D].成都四川大學(xué),2003：20-23.

[3] 王成.工程生產(chǎn)自動(dòng)化[M].科學(xué)出版社,2003.