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      不同規(guī)格管片共線流水線生產(chǎn)

      2013-08-15 00:54:11張克強
      科技視界 2013年10期
      關(guān)鍵詞:流水線管片小車

      張克強

      (中國鐵建重工集團有限公司,湖南 長沙 410100)

      近些年來,各大城市由于地鐵建設(shè)的迅速發(fā)展,盾構(gòu)管片的需求量大幅增加,而采用自動化生產(chǎn)線生產(chǎn)管片可以充分發(fā)揮出預(yù)制構(gòu)件生產(chǎn)的技術(shù)經(jīng)濟優(yōu)勢和特點,確保管片的尺寸精度、質(zhì)量可控,性能穩(wěn)定,達到提高產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟效益的目的。本文通過對地鐵盾構(gòu)管片生產(chǎn)方式的分析,結(jié)合長沙某管片廠自動化流水生產(chǎn)線實例,總結(jié)出了一套不同尺寸規(guī)格管片共線生產(chǎn)的自動化生產(chǎn)線施工技術(shù)。

      1 管片生產(chǎn)概述

      目前國內(nèi)已建成不同規(guī)格管片共線生產(chǎn)的自動化生產(chǎn)線,由于地鐵、城際鐵路、市政等工程項目所用管片型號、大小、規(guī)格均不同,為此特對引進的管片自動化生產(chǎn)線進行了設(shè)計改動,實現(xiàn)了不同規(guī)格管片共線生產(chǎn),為以后其它管片廠承接不同類型管片生產(chǎn)積累了經(jīng)驗。通過對國內(nèi)管片生產(chǎn)工藝進行考察研究,近幾年來,為提高生產(chǎn)效益,所新建的預(yù)制管片構(gòu)件的工廠均采用自動化生產(chǎn)線。

      2 自動化生產(chǎn)線工作原理

      自動化生產(chǎn)線是由:控制系統(tǒng)、模具行走系統(tǒng)、溫控蒸氣養(yǎng)護系統(tǒng)、養(yǎng)護室升降門系統(tǒng)、混凝土輸送和下料系統(tǒng)、實時監(jiān)控系統(tǒng)等系統(tǒng)組成,能夠?qū)崿F(xiàn)定點開模,定點下料,定點振動搗固,人工修光后進入養(yǎng)護線作分區(qū)升溫、恒溫蒸汽養(yǎng)護,使用自動溫度控制實施窯式蒸汽養(yǎng)護線的升溫、恒溫、降溫分段控制,最后降溫出養(yǎng)護室。

      在PLC集中控制下,模具在生產(chǎn)線上按設(shè)定的節(jié)拍自動運行,實行定人定崗的工序細分,在各自的工位上,操作工人在規(guī)定的相應(yīng)時間內(nèi)獨立完成該崗位應(yīng)該完成的工作,最終完成混凝土管片的制作。

      3 主要系統(tǒng)描述

      3.1 控制系統(tǒng)

      控制系統(tǒng)是利用PLC程序控制器實施管片生產(chǎn)流程的自動化控制。生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)有三個方式:全自動運行方式、操作臺上的半自動單點操作方式和執(zhí)行器上的單獨手動操作方式。

      3.1.1 全自動操作方式是保護最全面的運行模式,在系統(tǒng)和模具均正常的情況下使用;

      3.1.2 半自動操作方式是在系統(tǒng)或模具不太穩(wěn)定是使用,在進行該操作時,操作員應(yīng)觀察每一個動作條件下的檢測點的信號狀態(tài),在確認動作條件滿足的情況下進行單步操作;

      3.1.3 執(zhí)行器上的單獨手動操作方式是在系統(tǒng)調(diào)試及排障是才使用的特殊運行模式,在該模式下的運行必須非常慎重,操作員除了要觀察本地運作條件外還須兼顧和該操作有關(guān)的其他關(guān)聯(lián)動作直接的相關(guān)關(guān)系,其協(xié)調(diào)操作人員之間必須建立無線電聯(lián)絡(luò)通道,且操作員必須在保障自身、他人及系統(tǒng)安全的前提下進行操作。

      3.2 模具行走系統(tǒng)

      模具行走系統(tǒng)是在PLC程序控制器控制下實現(xiàn)管片模具的自動化運行。平移小車是把模具從生產(chǎn)線運送到養(yǎng)護線和從養(yǎng)護線運送到生產(chǎn)線的轉(zhuǎn)運設(shè)備,平移小車采用變頻器控制,以減速馬達為動力,可根據(jù)現(xiàn)場情況適當?shù)募訙p行走及停車速度,使工作流程更加合理化。平移小車上配備有液壓油缸,模具在推進油缸的作用下行走。在全自動運行模式下,兩臺平移小車同步保持同一條生產(chǎn)線或養(yǎng)護線上,從而保證同線上一端有一個模具的進入,另一端有空閑模具工位等待模具出養(yǎng)護室,依次動作形成生產(chǎn)線和養(yǎng)護線上模具的轉(zhuǎn)換和循環(huán)作業(yè)。根據(jù)不同規(guī)格的模具設(shè)計出模具小車,可隨時調(diào)換不同規(guī)格模具,實現(xiàn)不同規(guī)格模具共線生產(chǎn)。

      3.3 溫控蒸氣養(yǎng)護系統(tǒng)

      溫控蒸氣養(yǎng)護系統(tǒng)是由熱源、溫度傳感器、溫度控制器組成,在自動溫孔儀器的控制下實現(xiàn)養(yǎng)護室溫度的自動化控制。管片養(yǎng)護的溫度要求相對比較嚴格,升溫速度不超過 15℃/h,降溫速度不超過 20℃/h。管片養(yǎng)護分預(yù)養(yǎng) (與靜停同時進行),升溫,恒溫,降溫四個過程。每個區(qū)域都在溫度控制器上設(shè)定好溫度范圍,溫度控制器會根據(jù)傳感器反饋回來的溫度自動控制各個區(qū)域的溫度,來保證管片的蒸養(yǎng)條件,模具在按次序進入不同的溫度區(qū)的同時,完成所規(guī)定的升溫、恒溫和降溫養(yǎng)護程序。

      3.4 養(yǎng)護室升降門系統(tǒng)

      養(yǎng)護室升降門系統(tǒng)是精確配合管片運行節(jié)拍自動開閉、保證養(yǎng)護室溫度穩(wěn)定的垂直升降門,在PLC控制的減速電機操作下自動打開,模具離開后關(guān)閉。門的打開高度可通過調(diào)整限位感應(yīng)器調(diào)整。除了中央控制室操作外,門也可通過現(xiàn)場控制箱上的開關(guān)控制其開關(guān)。

      3.5 混凝土輸送和下料系統(tǒng)

      混凝土輸送和下料系統(tǒng)是采用軌道式高低位雙料斗來完成管片澆注成型的組成單元。高料斗負責從攪拌站接料口接混凝土送入車間,投放到低料斗內(nèi),低料斗負責向模具投料。其動力為減速馬達,電源和電信號由電纜拖鏈供給,具中央控制和現(xiàn)場控制兩種操作方式。當發(fā)生斷電或電氣故障時,扳動馬達的剎車扳手可人工推動料斗,而料斗門也可用人工方法操作電磁閥進行開關(guān)。當?shù)土隙钒l(fā)生故障時,也可以直接采用高料斗投料,避免流水線作業(yè)的停滯。

      3.6 監(jiān)控系統(tǒng)

      為實現(xiàn)在預(yù)設(shè)程序控制下實現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場的錄象監(jiān)控,在平移小車、養(yǎng)護室升降門、下料斗等關(guān)鍵位置安裝攝像頭。使操作員掌握各部生產(chǎn)情況和設(shè)備運行情況,確保安全生產(chǎn),使生產(chǎn)控制具可追溯性。

      4 不同規(guī)格管片自動化生產(chǎn)線的優(yōu)點

      4.1 降低生產(chǎn)能耗

      傳統(tǒng)生產(chǎn)模式模具是固定不動的,鋼筋籠入模、混凝土澆注、管片脫模等都需要行車頻繁地來回長距離運行。 因此,采用傳統(tǒng)生產(chǎn)方式時,行車運行時間長,能耗大。自動化流水線生產(chǎn)方式下,鋼筋籠入模、管片脫模都是定點工位工序,涉及到吊裝區(qū)域小,混凝土澆注無需行車參與,大幅降低了行車運行時間。

      傳統(tǒng)生產(chǎn)模式下的管片蒸養(yǎng)采用簡易蒸養(yǎng)罩,密封性差,蒸汽易逃逸,蒸養(yǎng)溫度不宜控制,影響整個生產(chǎn)車間環(huán)境,濕度增大,能見度降低。自動化流水線模式下,采用蒸養(yǎng)窯養(yǎng)護管片,密封保溫效果好,通過計算機智能控制靜養(yǎng)區(qū)和蒸養(yǎng)窯的溫度以及濕度等,有效控制蒸汽使用量,大幅降低蒸汽使用量,節(jié)約生產(chǎn)成本。

      4.2 提高管片質(zhì)量

      自動化流水線生產(chǎn)模式下,各工位定點定人,操作單一,熟練度易提高,質(zhì)量易控制。通過計算機控制蒸養(yǎng)窯內(nèi)的管片蒸養(yǎng)溫度、時間,控制的更為精確可靠,管片質(zhì)量能夠得到有效提高。

      采用振搗平臺或附著式振動馬達加人工振搗,多種振搗方式,有效降低塌落度和減少管片內(nèi)部和表面氣泡,進一步提高管片質(zhì)量。

      4.3 提高了管片生產(chǎn)自動化流水線的通用性

      流水線上設(shè)計增加通用模具小車,模具工位定距,從而實現(xiàn)不同規(guī)格管片共線生產(chǎn)。另一方面增加通用模具小車,方便的模具的維修,在缺一個管片模具的情況下,仍然可以保證流水線的正常運轉(zhuǎn)。

      傳統(tǒng)的管片生產(chǎn)都是批量的進行生產(chǎn),現(xiàn)在不但可以批量生產(chǎn),還可以同時生產(chǎn)不同型號規(guī)格的管片。較高的自動化程S度,不僅極大的提高了生產(chǎn)效率,還節(jié)約了人力成本。

      5 自動化生產(chǎn)線的局限性

      5.1 自動化生產(chǎn)線對設(shè)備的要求高

      制約自動化生產(chǎn)線生產(chǎn)效率的關(guān)鍵是設(shè)備的可靠性。其中有兩個關(guān)鍵點,第一是控制系統(tǒng);第二是平移小車。每個點出現(xiàn)問題都會使生產(chǎn)線停頓,同時造成其它工位延時作業(yè),造成整體生產(chǎn)效率的降低。所以一定要把設(shè)備的檢查保養(yǎng)放在首位,提高設(shè)備的檢查保養(yǎng)力度,降低設(shè)備故障率,減小因設(shè)備故障對生產(chǎn)進度的影響。

      5.2 配套設(shè)備的要求高

      配套設(shè)備如鍋爐、行車、空壓機、管片倒運設(shè)備等,其中任何設(shè)備出現(xiàn)故障都會影響到流水線是否繼續(xù)運行,所以另一方面也要保證配套設(shè)備的可靠性。

      5.3 自動化生產(chǎn)線對工人的熟練程度要求高

      在固定生產(chǎn)節(jié)拍開始以后,工人需要在規(guī)定的時間內(nèi)完成所在工序的操作,否則就會影響整個生產(chǎn)線的生產(chǎn)進度,所以要求工人要有一定的熟練程度,從而不影響到整個流水線的步進進度。

      5.4 自動化作業(yè)的安全性

      傳統(tǒng)模式的吊裝區(qū)域大,安全隱患高。自動化流水線減小了吊裝區(qū)域,提高了安全保障。在管片的生產(chǎn)過程中,每個模具在完成澆注振搗以后,為提高生產(chǎn)效率,模具要移動馬上進入下一個工序環(huán)節(jié),在此過程中很容易引發(fā)模具擠壓事故;在流水線運轉(zhuǎn)中,不允許平移小車區(qū)域的人員活動。流水線作業(yè)在提高了生產(chǎn)效率,同時也要提高作業(yè)人員的安全意識,保證安全生產(chǎn)。

      6 結(jié)束語

      現(xiàn)在的管片構(gòu)件預(yù)制廠已實現(xiàn)了不同規(guī)格管片的共線生產(chǎn),是管片自動化生產(chǎn)線的一個重大進步,但是不論是從系統(tǒng)設(shè)計、優(yōu)化上,還是設(shè)備的可靠性上都存在著很多不足的地方,這些都需要制造商和相關(guān)的工程技術(shù)人員來不斷完善。相信隨著人們對自動化生產(chǎn)線認識的不斷深入,流水線形式的生產(chǎn),并大范圍地應(yīng)用于軌道交通標準化管片生產(chǎn)。

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