水泥包裝機的優(yōu)化改造

張笑宇（大慶油田水泥有限責(zé)任公司）

1 概述

回轉(zhuǎn)式水泥包裝機是袋裝水泥生產(chǎn)必需的一種專用設(shè)備，對粉塵環(huán)境適應(yīng)性強，用于完成對水泥的自動包裝，也可用來包裝其它流動性能好的粉狀物料（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，其運轉(zhuǎn)示意圖見圖1。從圖中可以看出，回轉(zhuǎn)式包裝機工作在有270°防護板的半封閉空間內(nèi)，包裝工人在操作臺上開啟整個包裝機運轉(zhuǎn)系統(tǒng)，包裝機開始順時針旋轉(zhuǎn)，包裝機旋轉(zhuǎn)一周的時間可以從1～10 s進行調(diào)整，包裝機上均勻分布8個出料裝置[1]。每個出料裝置上均安裝有對應(yīng)的出灰嘴，包裝工人在插袋位置將包裝袋插在包裝機出料裝置對應(yīng)的出灰嘴上，水泥經(jīng)過包裝機頂部的布料器均勻分到8個出料裝置，通過出灰嘴進行水泥灌裝，水泥袋達到設(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八嘴包裝機作為水泥灌袋包裝的主機設(shè)備，已經(jīng)投入運行十多年，設(shè)備老化、技術(shù)相對落后控制原理簡單，在袋裝水泥灌袋包裝的過程中出現(xiàn)了出灰嘴漏灰、現(xiàn)場揚塵大、執(zhí)行機構(gòu)故障率高、過度充裝、編織袋破損率高等一系列問題。尤其是隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，保護環(huán)境，減輕環(huán)境污染，遏制污染惡化趨勢，已成為政府社會管理和企業(yè)生產(chǎn)管理的重要任務(wù)，粉塵污染治理刻不容緩。針對上述情況，經(jīng)過技術(shù)人員的研討，決定對BX-8JX八嘴包裝機進行全方位優(yōu)化改造。

圖1 包裝機運轉(zhuǎn)示意圖

2 包裝機出灰系統(tǒng)的控制流程的優(yōu)化改造

2.1 改造方案

水泥公司包裝機為老式八嘴包裝機，控制原理過于簡單。原有水泥包裝機控制原理如圖2，控制原理中只以稱重信號作過程控制，理想化認為：在包裝機旋轉(zhuǎn)一個周期內(nèi)，會在掉袋位置前完成水泥灌裝，包裝袋會在掉袋位置掉袋，然后關(guān)閉閘板和出料裝置電動機、停止計量。如果第一圈有編制袋沒有灌裝充滿未達到掉袋重量，在掉袋位置就不會掉袋，第二圈繼續(xù)充裝，造成第二圈未達到掉袋位置前就提前達到了重量要求，過早掉袋，從而卡死包裝機[2]。另外，如果因操作人員插袋不及時，有的包裝出灰嘴漏插袋，則在包裝機的一圈運轉(zhuǎn)過程中，出灰嘴的閘板處于打開狀態(tài)一直向外打灰，造成包裝現(xiàn)場揚塵急劇增加，操作工作業(yè)環(huán)境惡化遭受粉塵污染。

圖2 原有水泥包裝機控制原理

針對包裝機出料裝置的控制原理簡單，稱重信號作為唯一的過程控制，無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)的實際情況，改進原有的控制原理，增加是否有編織袋判斷信號，與包裝袋稱量信號雙重控制水泥袋灌裝，將掉袋操作作為獨立程序，結(jié)束包裝過程[3]。整個包裝過程分為3個分過程：判斷過程、灌裝過程、掉袋過程，3個過程順序進行，改進后的水泥包裝機控制原理見圖3。

圖3 改進后的水泥包裝機控制原理

2.2 改造實施

采用復(fù)合的包裝機控制原理，增加是否有編織袋判斷信號，與包裝袋稱量信號雙重控制水泥袋灌裝過程。出料控制器及其工作現(xiàn)場如圖4，利用接近開關(guān)來制作是否有編織袋判斷信號的出料控制器，現(xiàn)場調(diào)試出料控制器的位置和角度。同時，改編原有PLC程序，寫入判斷過程中的控制信號，將掉袋過程與灌裝過程程序分開寫，3個分過程（判斷過程、灌裝過程、掉袋過程）順序進行[4]。改造后的包裝出灰系統(tǒng)，通過判斷過程杜絕了未插袋就出灰灌裝造成的揚塵，減少了粉塵污染；通過灌裝過程的計量控制，袋裝水泥達到重量后就同時關(guān)閉出灰嘴閘板和出料裝置電動機，同時停止計量秤，避免包裝袋過充提前掉袋卡死包裝機[5]。

圖4 出料控制器及其工作現(xiàn)場

3 包裝機給料閘板執(zhí)行機構(gòu)的優(yōu)化改造

改造前包裝機每個下料裝置出灰口的閘板開關(guān)機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)圖見圖5，MQM4-25型電磁鐵防護等級低，動鐵芯與定鐵芯之間有1 mm的活動間隙，在包裝生產(chǎn)中微小粉塵容易進入間隙內(nèi)，造成電磁鐵反應(yīng)精度下降，執(zhí)行機構(gòu)動作失靈，造成閘板的開關(guān)不到位，影響包裝機正常灌裝。

圖5 MQM4-25型電磁鐵及其結(jié)構(gòu)圖

針對這一情況，對包裝機給料閘板執(zhí)行機構(gòu)進行改造，改造后包裝機給料執(zhí)行機構(gòu)見圖6。采用精度較高且防護等級高的開關(guān)型數(shù)控電磁執(zhí)行器代替MQM4-25型電磁鐵，控制包裝機給料閘板動作。包裝機給料閘板執(zhí)行機構(gòu)改造后，減少了因電磁鐵工作不正常造成的包裝機故障停機，包裝機的故障率有效降低[6]。

圖6 改造后的包裝機給料執(zhí)行機構(gòu)

4 結(jié)論

水泥包裝機經(jīng)過改造后，水泥包裝灌袋過程進一步優(yōu)化，水泥物料進入包裝機出料斗殼體，經(jīng)人工插袋的同時啟動接近開關(guān)，把信號傳至微機，啟動電磁閥，通過開關(guān)型數(shù)控電磁執(zhí)行器工作，打開出灰嘴，由高速運轉(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，當袋重達到設(shè)定值時，由傳感器把信號傳至微機，電磁閥通過微機控制啟動開關(guān)型數(shù)控電磁執(zhí)行器，關(guān)閉出料嘴結(jié)束灌裝；到達掉袋位置時，電磁閥通過感應(yīng)器的信號進行吸合，壓袋器作用，使包裝袋自動傾斜掉袋。整個灌裝過程除人工插袋外，水泥袋壓袋、出料嘴的開啟、關(guān)閉；水泥灌袋、稱重計量、自動掉袋等功能均可自動完成。本次改造有效提高了包裝機出灰控制機構(gòu)的精度和防護等級，提高了包裝機的運轉(zhuǎn)率，使袋裝水泥灌裝過程更為穩(wěn)定，降低了包裝機的揚塵，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，改造的實施簡單易行，為企業(yè)贏得了效益。

西南油氣分公司元壩氣田凈化廠