高效自動控制滴灌生產(chǎn)線關(guān)鍵技術(shù)的研究開發(fā)

嚴(yán)格

摘 要：塑料再生料多次回收利用導(dǎo)致雜質(zhì)越來越多，加工特性越來越差，已經(jīng)不能適應(yīng)連續(xù)性生產(chǎn)的需求，帶式連續(xù)自動過濾裝置的研發(fā)，使生產(chǎn)中無須進行停機換網(wǎng)或者很少停機換網(wǎng)，同時其過濾方式和效果較其他方式都有利于生產(chǎn)的集中控制；自動收卷換卷設(shè)備的研發(fā)，大大降低了人工的勞動強度，同時減少了企業(yè)對重體力勞動的依賴，大幅降低了企業(yè)的勞動力成本，這兩項關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)，對傳統(tǒng)滴灌企業(yè)實現(xiàn)自動化集中控制有重大意義。

關(guān)鍵詞：連續(xù)過濾裝置；自動收換落卷機；自動化工廠

中圖分類號： TS103 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號： 1673-1069（2017）03-166-2

0 引言

由于塑料自身的特性，多次回收利用的廢舊滴灌帶原料在生產(chǎn)過程中性能發(fā)生了一定的改變，產(chǎn)品的質(zhì)量不穩(wěn)定，因此對滴灌帶回收利用加工特性就日顯迫切。再生料雜質(zhì)越來越多，加工特性越來越差，普通的換網(wǎng)裝置已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在的連續(xù)性生產(chǎn)需求，研制了帶式連續(xù)自動過濾裝置，其技術(shù)原理：通過對PE料及PE再生料的轉(zhuǎn)動流變域和擠出壓力分布特性研究，分析了物料在熔融狀態(tài)的黏度轉(zhuǎn)矩值、熔融中的能量的消耗、熔融特性、熱穩(wěn)定時間和分解特性等參數(shù)，了解雜質(zhì)在各種狀態(tài)下對上述參數(shù)的影響，采用了集中控制參數(shù)設(shè)置并自動根據(jù)程序指令調(diào)整相關(guān)的溫度、壓力、時間和換網(wǎng)長度等參數(shù)，使用物料側(cè)向分力自動完成換網(wǎng)的過程，來提高PE料及PE再生料的加工特性，保證了生產(chǎn)的連續(xù)性。

在連續(xù)性生產(chǎn)過程中，上卷、換卷和落卷占用了大量的人工，占全部勞動量的50%以上，因此，開發(fā)了全自動收卷落卷設(shè)備，其技術(shù)原理：使用網(wǎng)絡(luò)自動控制程序?qū)崿F(xiàn)整個收卷落卷全過程中的更換管芯、搭帶、力矩調(diào)整、割帶和落卷等關(guān)鍵動作的自動化控制，改由人工和簡單機械控制為全自動控制，減少人工和提高勞動效率。

1 生產(chǎn)工藝創(chuàng)新

傳統(tǒng)滴灌帶生產(chǎn)工藝流程與新滴灌帶生產(chǎn)工藝流程如圖1所示。

與傳統(tǒng)工藝流程相比，新工藝流程更加注重各個部件之間的聯(lián)系和反饋，提高了自動化程度，減少了因人員帶來的誤差，保證了滴灌帶的連續(xù)性生產(chǎn)，同時還降低了人工成本，提高了勞動生產(chǎn)率。

2 關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新

2.1 帶式連續(xù)自動過濾裝置

通過對各種換網(wǎng)裝置優(yōu)缺點的分析，結(jié)合國內(nèi)節(jié)水設(shè)備的現(xiàn)狀：各種換網(wǎng)裝置均有，存在磨損快、漏料、換網(wǎng)困難等情況，因過濾換網(wǎng)裝置造成滴灌帶連續(xù)生產(chǎn)問題經(jīng)常發(fā)生，綜合各種過濾換網(wǎng)優(yōu)缺點，確定帶式連續(xù)自動過濾裝置作為解決上述問題的突破口，以提高滴灌帶生產(chǎn)效率，提高PE、PE再生料適應(yīng)性，解決滴灌帶連續(xù)生產(chǎn)中產(chǎn)生的關(guān)鍵難題。

帶式連續(xù)自動過濾裝置設(shè)計方案為：擠出機擠出料通過過濾網(wǎng)板和過濾網(wǎng)帶時，擠出料在冷卻水的作用下，自動冷卻密封網(wǎng)板，擠出料透過過濾網(wǎng)帶進入多孔板正常生產(chǎn)，當(dāng)過濾網(wǎng)帶上雜質(zhì)過多時，擠出料很少透過過濾網(wǎng)帶進入多孔板，此時加熱裝置開始加熱，自動連續(xù)過濾自動開始，過濾網(wǎng)帶開始移動，直至壓力正常，連續(xù)過濾過程結(jié)束，過濾網(wǎng)帶停止移動。設(shè)計方案示意圖如圖2所示。

設(shè)計加工了高精度的過濾網(wǎng)板并通過特殊熱處理，大大提高了過濾網(wǎng)板的安裝精度和耐磨性能，解決了因安裝精度和磨損而產(chǎn)生的漏料問題。

通過反復(fù)實驗，確定了側(cè)壓進料通道的設(shè)計方案，原料進入側(cè)壓進料通道可以在過濾過程產(chǎn)生側(cè)向料壓，減小了垂直于網(wǎng)帶的料壓，側(cè)向料壓還可輔助網(wǎng)帶進行換網(wǎng)，從而解決了垂直料壓較大情況下，自動換網(wǎng)困難的難點。

密封型腔采用了楔形結(jié)構(gòu)，不但能在過濾過程中快速完成換網(wǎng)過程，還能在冷卻時起到更好的密封作用，解決了其他換網(wǎng)裝置的死角余料問題，能夠保證自動換網(wǎng)過程的快速順利進行。

通過優(yōu)化了密封性能、材料耐磨性能、進料通道結(jié)構(gòu)和密封型腔結(jié)構(gòu)，從而保證了滴灌帶連續(xù)生產(chǎn)。

為了保證帶式連續(xù)自動過濾全過程自動控制，根據(jù)過濾網(wǎng)和冷卻加熱系統(tǒng)裝置設(shè)計了溫度測試比較裝置和壓力測試比較裝置，溫度測試比較裝置和壓力測試比較裝置通過測試比較軟件，根據(jù)過濾網(wǎng)板和系統(tǒng)裝置設(shè)計了多個溫度和壓力測試點，以保證對過濾網(wǎng)板和物料的溫度及壓力得到準(zhǔn)確反映，并由測試比較軟件進行采集和比較，最后反饋到上位控制系統(tǒng)，由控制系統(tǒng)進行全過程監(jiān)控。

通過對傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝的跟蹤設(shè)計參數(shù)范圍，如下：

溫度：100℃～200℃；壓力：20MPa～30MPa；時間：20～50min

在生產(chǎn)運行中，根據(jù)設(shè)備對原料加工特性和產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計了不同的參數(shù)組合，組合工藝參數(shù)中如有任一一項達到要求，監(jiān)控程序發(fā)出指令開始換網(wǎng)，直至換網(wǎng)結(jié)束。

2.2 自動收卷換卷設(shè)備

國內(nèi)滴灌帶生產(chǎn)企業(yè)發(fā)展迅速，由于人工成本越來越高，熟練技術(shù)工人流動性大造成加工過程穩(wěn)定性下降，生產(chǎn)管理成本也越來越高，在連續(xù)性生產(chǎn)過程中，上卷、換卷和落卷占用了大量的人工，占全部勞動量的50%以上，并且所有的步驟都是人工完成：①人工更換管芯；②人工搭帶；③人工調(diào)整力矩；④人工割帶；⑤人工落卷，改由人工和簡單機械控制為全自動控制成為減少人工和提高勞動效率的關(guān)鍵。

根據(jù)對現(xiàn)有生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)設(shè)備的深入研究，模擬人工收卷換卷過程，設(shè)計開發(fā)了全自動收卷換卷設(shè)備，采用了機械手聯(lián)動方案模擬人工勞動的過程完成整個收、換、落卷工作。其設(shè)計方案包括排線裝置、管芯夾持裝置、頂緊裝置、夾帶裝置、割帶裝置等裝置的聯(lián)動解決了各個部件之間銜接，保障生產(chǎn)過程有序而平穩(wěn)地進行。

全自動收卷換卷設(shè)備樣機采用了全電控技術(shù)，在各個關(guān)鍵部位全部使用了傳感器，采集了全部實驗過程的數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)分析對比，優(yōu)化了全自動收卷換卷設(shè)備的設(shè)計方案，部分裝置改用機械設(shè)備，保證了生產(chǎn)過程中設(shè)備的穩(wěn)定性，并且降低了成本。

3 結(jié)論

本項目根據(jù)再生料在回收生產(chǎn)過程中性能發(fā)生了一定的改變，對再生料加工特性傷害性較大，對回收造粒的再生料質(zhì)量影響很大，引發(fā)產(chǎn)品的質(zhì)量不穩(wěn)定，研發(fā)出了研制帶式連續(xù)自動過濾裝置、自動收卷換卷設(shè)備及相應(yīng)的上位控制系統(tǒng)，保證了原料的適應(yīng)性，使其更適合連續(xù)性生產(chǎn)，降低了人工成本，同時還排除了人為因素的影響，保障了產(chǎn)品的質(zhì)量，實現(xiàn)了任務(wù)的預(yù)期目標(biāo)，把工廠離散型單機生產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)榱魉€作業(yè)生產(chǎn)關(guān)鍵的一步，為滴灌企業(yè)實現(xiàn)自動化工廠奠定了設(shè)備基礎(chǔ)。

參 考 文 獻

[1] 匡迎春.南方丘陵區(qū)水稻節(jié)水灌溉自動調(diào)控系統(tǒng)的研究[D].湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2011.

[2] 張力，張凱，張杰武.新型滴灌系統(tǒng)及附屬設(shè)備的研發(fā)與應(yīng)用[J].中國農(nóng)村水利水電，2013，04：61-63.