众所周知,国产的挤出机由于配置不够,其运动参数不能提取出来进入整个生产线的自动化控制平台,成为了烧结墙材生产线全线自动化控制的阻力之一,或者说是障碍。例如在挤出机前的原材料处理阶段,所有设备都可以实现自动化的联动,或互锁联动、顺序启停等功能;在挤出机后的切、码、运直至到隧道窑的焙烧(洁净外燃料,如气体燃料、生物燃料等)以及卸窑车打包等工序都可以实现自动化控制,唯独挤出机成为了阻隔,既不能与上游设备也不能与下游设备在电气控制上联成一体。在绝大多数的情况下,只要挤出机一启动生产,就不得不要求一个责任心极强的技术工人在时刻监看着挤出机以及上下游设备的运行状态,俗称为“把机口”。一旦上游或下游设备出现问题时,能以最快的速度使挤出机上下级的离合器分离,借此把可能造成不能连续生产或故障的影响减小到最低程度。稍有操作不慎,则会造成长时间的生产停顿。但是,在事故排除之后,又要启动离合器进入工作状态,此时离合器是在超负荷状态下工作,因为没有缓冲或过渡,直接就启动了。这对挤出机的运动部件以及电动机都会产生一定程度的伤害。例如,下游的切、码、运系统设备出现故障时;又如上游搅拌机中加水量的多少变化过大时而造成泥条的挤出速度忽快忽慢时等等影响因素时,都会出现要关停、重新启动挤出机的操作。一般说来,每个班次都要关停、启动挤出机多次,有的甚至达数十次以上。这种关停、启动的操作会给整个生产线的稳定生产带来很大的影响,也对挤出机本身的使用寿命和保护造成了很大的影响。
随着烧结砖生产线的规模越来越大,对产量的要求也越来越高。但是挤出机挤出速度的不稳定,泥条速度陡增陡降现象频繁,有时超过了下游设备的应对能力,给生产线下游设备如切、码、运系统设备来了工作节拍的混乱和停机等等,严重地制约了设备产能的发挥,影响着产品的质量。同时也会造成挤出机上下游设备的频繁启停,影响着设备正常、稳定的运转。。
为减缓上述问题,目前行业内通常采用启动器或变频器,仅仅采用开环控制电动机的方式,将挤出机主电动机启动后恒速运转,电动机通过减速机和离合器拖动螺旋绞刀轴旋转,推动挤出机内的混合料通过机头(芯架)、机口挤出成型为连续的泥条。挤出机的工作与停止完全由离合器在满负荷工作的状态下被接通或分离。
这种启停的方式有很大的缺陷,因为离合器在接通的瞬间电动机处于相对的高速运转状态,而挤出机内螺旋绞刀和混合料均处于静止状态,突然启动会对离合器和减速机造成较大的冲击,大大缩减了离合器、减速机齿轮、传动轴和轴承的使用寿命。这种现象在实际生产中经常可以遇见,如挤出机主轴弯曲、轴承损坏、减速机齿轮或输出轴折断等等。更有甚者,就在重新启动挤出机这一瞬间,有的把机头与泥缸之间的连接螺栓都给拉断了;另外,启动冲击还会造成电动机瞬间电流过大,进而影响现场供电电压不稳。
另一个缺陷是国内可提供的机械设备没有自动加水控制措施,在生产运行过程中,电动机、螺旋绞刀等均处于恒速运转状态,但是供给挤出机的物料会因混合料中的含水率变化(软硬不均匀),造成挤出泥条的速度有很大的波动,时快时慢;如果混合料供应不稳定或不能连续供料,就会造成供料过多时挤出速度过高,导致下游设备(切、码、运系统设备)超速运行。当挤出泥条的速度超过下游设备的应对处理极限时,就会导致停产,甚至损坏设备。此时就不得不停机等待或检修;供料过少时,会导致挤出泥条速度下降。为避免供料量过大造成的危害,不少生产厂家往往采用降低供料量的方法,不惜降低挤出的产量。这样一来,不但降低了生产的效率,也加剧了螺旋绞刀与泥缸内衬套的磨损,更不利于下游设备生产能力的发挥,造成无谓的电能浪费以及设备的磨损。下图1为实时监测到的挤出泥条速度的波动状态。

综上所述,挤出泥条速度忽快忽慢(或忽高忽低),挤出机频繁的启停操作,会带来如下的危害:
不利于切、码、运系统设备产能的发挥;
会导致切、码、运系统设备的工作程序混乱,损坏设备;
从陈化库到干燥阶段前的生产效率整体下降;
挤出机出现故障的几率增大,使用寿命缩短;
无法实现全线的自动化控制;
电费以及设备维修费用增大。
为克服挤出机的上述缺陷,满足用户节能增产的需求,河南欧帕集团公司在长期深入生产现场的基础上,结合国内现有挤出机的现状,经过多年研究试验,取得了重大的突破——开发研制出了挤出泥条速度在线监测控制器,现已在安徽、四川、河南等地用户现场得到了实际应用,取得了非常好的效果。这种挤出泥条速度在线监测控制器与变频器联通,借此控制挤出机主电动机的转速,在很宽的范围内有效地控制住了挤出泥条的速度,达到了稳产、高产、保护设备的目的。更重要的是这一挤出泥条速度在线监测控制器,使得挤出机不能进入生产线自动化控制平台成为了历史。
通过烧结砖生产厂家实际使用情况表明,挤出泥条速度在线监测控制器,在不改变现场设备布置、生产时间、不增加电力容量的情况下,可以提高产量10~15%。
挤出泥条速度在线监测控制器带有触摸屏和测速器,可以预设工作速度等参数以及可监测挤出泥条速度,安装在挤出机电动机的控制回路中,通过变频器控制挤出机电动机转速,进而实现对挤出泥条速度的控制,形成了挤出机的闭环控制系统。
挤出泥条速度在线监测控制器的工作原理是:控制挤出机电动机缓慢加速启动,测速器测量出挤出泥条的速度,挤出泥条速度在线监测控制器将采集到的速度与预设的速度数据进行对比运算后,通过变频器调整挤出机电动机转速,进而实现对挤出泥条速度的调节,可使挤出泥条的速度接近预设值。当测速器测得的挤出泥条速度过快超过预设值时,控制器控制挤出机电动机降低转速,借此降低泥条挤出速度至预设值;当泥条挤出速度过慢时,控制挤出机电动机加速,提高挤出泥条速度至预设值。稳定了挤出泥条速度接近预设速度,避免了挤出速度过高造成下游设备超速运行产生的故障,或避免了泥条速度过低造成下游设备产能浪费。
挤出泥条速度在线监测控制器另外一个功能就是当控制器接收到离合器分离信号时,控制挤出机电动机减速,以低速或零速运行,可节约电能消耗;当控制器接收到停机信号时,快速分离离合并控制挤出机电动机减速停机。



图2为挤出泥条速度在线监测控制器的实物照片和在实际使用现场监测到的挤出泥条速度对照曲线图。
挤出泥条速度在线监测控制器通过对挤出机电动机速度的控制,稳定了挤出泥条的速度,提高了生产过程的连续性、稳定性;限制了超速现象,预设的挤出泥条速度就可以尽可能的提高并接近下游切、码、运设备的最大安全运行速度,提高了生产效率,减少了停机的概率; 同时也对挤出机的运动部件如主轴、主轴承、减速机、电动机、离合器等起到了很好的保护作用,不但可延长挤出机的使用寿命,也延长了下游设备的使用寿命。
更重要的是挤出泥条速度在线监测控制器完全可以进入整条生产线的自动化控制平台,使烧结砖生产线全线的自动化在目前条件下成为了现实。
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