傾斜式料架降噪設(shè)備

董志剛，丁 欣，龔 源

（1.渤海石油裝備制造有限公司天津石油專用管分公司，天津 300280；2.渤海石油裝備制造有限公司中成機(jī)械制造有限公司，天津 300280）

0 引言

在鋼管制造和生產(chǎn)車間，在進(jìn)行批量鋼管的橫向移動時最常見的是用到傾斜式料架和鏈條傳動。建廠較早的車間一般用的都是傾斜式料架，這種料架雖然造價便宜，但鋼管碰撞產(chǎn)生的噪聲大。近年來環(huán)保形勢越來越嚴(yán)峻，工人們也希望在一個相對安靜的環(huán)境中工作，改造傾斜式料架就勢在必行了。一般企業(yè)會選擇更改成鏈條傳動，這樣改造需要將傾斜式料架全部廢除，重新安裝鏈條傳動所需的料架、電機(jī)、減速機(jī)等。耗時且費力，對于要求產(chǎn)量的企業(yè)根本不可能實施。新研發(fā)了一套降噪設(shè)備，不需要破壞原有料架，可直接安裝在傾斜式料架中間，設(shè)備可實現(xiàn)模塊化安裝，2 h內(nèi)即可安裝完畢。

1 設(shè)備整體結(jié)構(gòu)

降噪設(shè)備為降噪小車形式，包含支架、拖鏈、可移動的小車（圖1）。支架安裝在傾斜式料架的中間，固定安裝在地面上?？刂乒裨O(shè)置在料架的外部，通過拖鏈連接小車的電路和氣路，該設(shè)備的電氣控制部分、氣動控制部分和操作控制部分都在這個控制柜中?？刂乒裰械闹饕O(shè)備有變頻器、S7-200 CN PLC以及與PLC系統(tǒng)對應(yīng)的繼電器、接觸器等電氣元件，在控制柜的主面板上有電源開關(guān)、電源指示燈、手動/自動切換旋鈕、擋管器起落旋鈕、降噪小車前進(jìn)后退旋鈕以及急停按鈕，以方便操作者靈活掌控?？刂乒褡钕露耸且粋€油水分離器，通過它給降噪設(shè)備輸送穩(wěn)定的氣源，氣源的壓力一般設(shè)置在0.5 MPa左右。鋼管生產(chǎn)現(xiàn)場的傾斜式料架為滿足不同長短的鋼管橫向滾動，一般設(shè)置4道支架，降噪設(shè)備安裝在傾斜式料架中間（圖2）。下文描述中使用的詞語“前”、“后”指的是鋼管在傾斜式料架上運(yùn)動的方向，即圖1和圖2中左側(cè)為“前”，右側(cè)為“后”。

圖1 傾斜式料架降噪設(shè)備

圖2 傾斜式料架降噪設(shè)備

2 設(shè)備原理

降噪設(shè)備的支架安裝在可以滾動鋼管的傾斜料架之間，移動小車能夠通過拖鏈在支架上沿著滑軌前后移動。移動小車在不工作時停放在滑道的上位等待鋼管，此時的舉升氣缸處于氣缸下限位的位置。當(dāng)?shù)谝桓摴軡L動到移動小車前，被前有料傳感器感應(yīng)到，舉升氣缸升起到氣缸上限位，鋼管被擋管器擋住。移動小車啟動向料架末端移動，直到后有料傳感器感應(yīng)到料架末端的下位接近開關(guān)后，舉升氣缸下降到氣缸下限位，擋管器收回，鋼管因重力勢能平穩(wěn)地滾到料架尾端，同時小車向料架上方移動，當(dāng)上位接近開關(guān)感應(yīng)到移動小車滾輪時，移動小車停下等待下一根鋼管。當(dāng)下一根鋼管滾動到移動小車前，重復(fù)上述動作，當(dāng)移動小車向料架尾端移動時，后有料傳感器感應(yīng)到停放的鋼管后，舉升氣缸下降到氣缸下限位，擋管器收回，鋼管緩慢的滾動到前一根鋼管的后面，同時小車向料架上方移動，當(dāng)上位接近開關(guān)感應(yīng)到移動小車滾輪時，移動小車停下等待下一根鋼管，如此反復(fù)。

3 設(shè)備結(jié)構(gòu)說明

（1）傳送支架。為了不破壞原來的工位，移動小車運(yùn)行的支架可以獨立安裝，與原有工位的料架并行安裝。傳送支架由架體和滑軌組成，滑軌安裝在架體上，方便移動小車在上面來回行進(jìn)。架體的前、后兩端分別設(shè)置有支撐架，支撐架固定安裝在地面上?；壍纳隙税惭b了一個上位接近開關(guān)，每次移動小車的自下而上滑動時，接近開關(guān)感應(yīng)到移動小車的滾輪時，移動小車便停下。

（2）移動小車。動力由一個伺服電機(jī)提供，伺服電機(jī)由PLC控制，經(jīng)過減速機(jī)減速并增加扭矩。使用2根鏈條并排連接到移動小車的滾輪芯軸，帶動移動小車運(yùn)行。鏈輪鏈條的驅(qū)動穩(wěn)定，移動小車的電路和氣路通過拖鏈連接，使得小車在移動過程中始終得到穩(wěn)定的電源和氣源。移動小車中間安裝有舉升裝置，舉升裝置的上面有緩沖平臺，擋管器就在緩沖平臺上。移動小車的前后又安裝了2個導(dǎo)向支撐架。小車的前端設(shè)置有前有料傳感器，后端設(shè)置有后有料傳感器，2個傳感器均可根據(jù)料架調(diào)整高度。

（3）擋管器。用于擋住來向的鋼管，擋管器的表面安裝有減振材料，用于消除與來向鋼管接觸瞬間產(chǎn)生的噪聲。擋管器上的減振材料為聚酰胺纖維，也可以用橡膠替代。當(dāng)減振材料磨損時，可以隨時更換，方便快捷。

（4）舉升氣缸。缸體固定安裝在移動小車的底座上，活塞桿的上端與緩沖平臺固定連接。導(dǎo)向支撐架的支撐軸沿導(dǎo)向套內(nèi)孔上下移動，導(dǎo)向套的下端固定安裝在底座上，支撐軸的上端與緩沖平臺固定連接。

（5）拖鏈。所述降噪小車的動力管線設(shè)置在拖鏈中，拖鏈的一端安裝在滑軌的前端部，另一端與小車驅(qū)動裝置連接。

（6）下位擋板。在滑軌后端安裝有下位擋板，擋板高度根據(jù)料架和后有料傳感器調(diào)整，使其略低于同位置的料架，略高于后有料傳感器。滾動過來的鋼管既撞不到下位擋板，移動小車滑動過來時后有料傳感器又能感應(yīng)到它，并可根據(jù)料架調(diào)整高度。

4 設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)

可搬運(yùn)鋼管重量，最大2000 kg；可搬運(yùn)鋼管直徑，最大340 mm；降噪設(shè)備尺寸，長2400 mm×寬800 mm×高1200 mm。

5 設(shè)備主要優(yōu)點

（1）降噪效果顯著。2根鋼管在接觸撞擊前，已經(jīng)經(jīng)過移動小車的阻擋，使?jié)L動的鋼管速度和小車的移動速度相同，動能大大減小。因此，該方案可以大大減弱噪聲，滿足降噪的需要。

（2）設(shè)計靈活，適應(yīng)面廣。移動小車每次搬運(yùn)完一根鋼管后，需要回到原來的位置等待搬運(yùn)下一根鋼管，這個距離和小車的移動速度都可以設(shè)置，因此該系統(tǒng)可以適應(yīng)不同管徑的鋼管降噪。

（3）采用PLC控制技術(shù)，具有控制精度高、重復(fù)性好、效率高等特點。

（4）模塊化設(shè)計。降噪設(shè)備可先在設(shè)備廠家調(diào)試完成再利用鋼管生產(chǎn)現(xiàn)場的生產(chǎn)間隙時間安裝，約2 h可完成安裝工作。設(shè)計簡單可靠，可維護(hù)性高，且一旦損壞可暫時棄之不用，恢復(fù)原先的傳輸方式，能夠最大限度地保證鋼管生產(chǎn)線不停滯。

（5）獨立于原有的料架結(jié)構(gòu)，不需要對原有結(jié)構(gòu)進(jìn)行破壞即可完成生產(chǎn)線的改造，風(fēng)險低。

6 結(jié)語

通過長期在石油專用管生產(chǎn)現(xiàn)場降噪設(shè)備的使用和維修經(jīng)驗，結(jié)合了國內(nèi)外同行業(yè)鋼管生產(chǎn)線的調(diào)研和摸索，于2019年開發(fā)出來的該套設(shè)備，現(xiàn)應(yīng)用于中國石油渤海裝備石油專用管公司制管四廠。目前這套設(shè)備在車間一共安裝了5套，降噪效果良好，得到了生產(chǎn)一線工人和技術(shù)人員的高度評價。