李胜萍,包舒扬

(1.抚顺矿业集团有限责任公司十一厂,辽宁 抚顺113003;2.重庆顺安爆破器材有限公司,重庆400711)

0 引言

冷却乳化基质的目的是要保证在乳化炸药生产过程中,将高温乳化基质冷却并达到敏化工艺要求的温度。利用钢带将乳化后的高温乳化基质进行冷却是炸药生产中的主要工艺之一,其工作原理是在钢带匀速移动过程中,通过特殊的碾压布料装置,将尚处于可流动状态的高温乳化基质均匀地碾压分布。钢带背面设有向上喷淋的冷却及回水装置,使均匀分布在钢带上面的乳化基质在被输送至卸料端的过程中得到连续冷却。冷却后的乳化基质落入敏化机进行敏化。乳化炸药钢带冷却机已被列入民用爆炸物品专用设备目录,广泛应用在中低温敏化的乳化炸药生产线上[1-2]。

乳化基质产能、初始温度、冷却水温度、冷却水喷水口流量、数量和钢带运动速度、布料厚度等都会影响乳化基质的冷却效果,其中,乳化基质布料厚度的调整是一个重要的控制过程。

“十四五”行业发展规划提出“工艺流程数据可视化、生产数据在线采集、安全参数自动检测工艺装备”,但是目前,乳化基质布料厚度一般采用人工调节。为适应少人化、无人化作业要求,降低工人劳动强度,通过对乳化基质布料装置的改进,实现在控制室内远程自动调节乳化基质布料厚度。

1 改进方案

乳化炸药钢带冷却机主要由碾压布料装置、钢带输送装置、喷水装置、下料装置、动力机构和机架构成。乳化基质布料厚度调整是通过布料装置实现的。布料装置上设有料层控制装置,由压辊、调节手轮和调节丝杆组成[3]。

钢带上乳化基质布料厚度一般采用人工调节压辊与钢带的距离,达到控制乳化基质布料所需厚度的目的,距离调整好后,将调节手轮及调节丝杆固定即可保证乳化基质布料厚度,且保持不变。布料装置有两组压辊,前压辊作用是将从乳化器出来的乳化基质初步分散铺开,与钢带距离有较多间隙,一般人为调整至正常生产后不再做调整。后压辊作用主要决定乳化基质的需求厚度,人为调节丝杆使压辊至需要高度,使得乳化基质满足生产厚度,本次改进主要针对此部分进行。

本方案在原有装置不变的前提下,增设布料厚度调节装置、布料厚度检测装置,选配满足行业规范要求的自动调节设备,通过PLC控制自动调节装置实现布料厚度远程调节,即用布料厚度调节装置代替调节手轮及调节丝杆,调节压辊与钢带的距离。根据布料厚度检测装置反馈的压辊与钢带之间的距离信号,由PLC控制布料厚度检测装置启停,达到自动调节布料厚度的目的。

1.1 布料厚度调节装置

1.1.1 线性驱动器的选择

布料厚度调节装置的主要部件拟采用线性驱动器。线性驱动器包括电动推杆、气动执行机构及电液推杆。电动推杆作为执行机构不仅可减少采用气动执行机构所需的气源装置和辅助设备,也可减少执行机构的重量。采用电动推杆执行机构,在改变控制开度时,需要供电,在达到所需开度时就可不再供电,电动推杆执行机构比气动执行机构有明显节能优点。电动推杆具有体积小、精度高、完全同步、自锁性能好等优点,电机直接驱动,不需要管道的气源、油路,现已大量用于汽车、军工、纺织、污水处理等各类行业设备上,是成熟产品[4-5]。基于电动推杆以上优点,此方案采用电动推杆作为布料厚度调节装置的主要部件。

1.1.2 电动推杆的工作原理

方案拟选用的工业型电动推杆,由驱动电机、减速齿轮、螺杆、涡轮、导套、推杆、滑座、弹簧、外壳及微动控制开关等组成,如图1所示。电机通过传动齿轮变速,带动丝杆螺母转动,完成原人工调节手轮带动调节丝杆调整布料厚度的功能。

图1 工业型电动推杆

1.1.3 电动推杆的应用

电动推杆采用不锈钢伸缩管,能够耐受乳化基质制备酸碱腐蚀及高温环境；采用梯形丝杠传动系统,具有机械自锁力；使用过载保护离合器进行行程中间和末端保护；带有过热、过载保护装置。

电动推杆内置限位开关,伸到头缩到底自动停止,中间任意断电即停止。推杆通过正负极对调控制伸缩。低极限位检测装置确保电动推杆运行到该位置时自动停止运行,确保布料压辊不损伤钢带,为保证生产安全,防止乳化基质在钢带上殉爆,钢带上乳化基质厚度必须满足防殉爆要求(一般不得高于20 mm)。高极限位检测装置确保电动推杆运行到该位置时自动停止运行。根据布料厚度和调节高度所需扭力的大小,选用电动推杆的行程为50 mm、推力为1 200 N。

电动推杆采用2套接触器控制电机正反运行,从而使电动推杆伸长或缩短,达到控制布料压辊与钢带之间距离的目的,2套接触器互锁连接,确保不会同时接通,保证安全。

1.2 布料厚度检测装置

布料厚度检测装置由具有DC4-20MA模拟信号输出功能的电感式距离传感器、组态王软件、PLC控制组成。电感式传感器的传统电路——线圈振荡器产生高频磁场,并通过感应面向外发送,进入磁场区域的任何金属都会吸收能量,传感器内置的电子设备探测到磁场的变化并计算出金属吸收能量的多少,自动换算成距离。将该传感器安装在压辊上,可精确检测压辊与钢带之间的距离。在组态王软件上设置药层厚度,根据传感器检测信号,由PLC程序驱动电动推杆的电机,调节压辊与钢带之间的距离。

2 控制原理

根据乳化炸药生产线通信要求,可采用PLC控制,用组态王软件创建人机界面。在人机界面上设定钢带乳化基质布料厚度,与电感式距离传感器检测到的布料压辊与钢带之间的实际距离进行比较。若实际值偏大,电动推杆正转接触器得电吸合,电动推杆正转运行,推杆伸长,直至实际值与设定值一致或在设定偏差范围之内时,电动推杆正转接触器失电断开,电动推杆停止运行；若实际值偏小,电动推杆反转接触器得电吸合,电动推杆反转运行,推杆缩短,直至实际值与设定值一致或在设定偏差范围之内时,电动推杆反转接触器失电断开,电动推杆停止运行。通过上述方式达到控制钢带乳化基质布料厚度恒定的目的。程序控制框如图2所示。

图2 程序控制框

电动推杆正反向控制采用接触器控制电机正反运行,从而使电动推杆伸缩。其电路原理如图3所示。

图3 电路原理

3 部件安装与调试方案

调试操作,将后压辊调整到合适位置,拆除升降机两侧手轮,调节丝杆换成调节杆,将两组电动推杆分别装在压辊两侧的支架上,推杆与调节杆中心垂直相对,通过联轴器连接。调节杆、电动推杆支架和联轴器根据现场实际进行专项设计。安装好后,调整电动推杆内置限位开关位置,低极限位确保布料压辊不损伤钢带；高极限位确保钢带上乳化基质厚度必须满足防殉爆要求(一般不得高于20 mm)。

控制系统安装调试方案:按图3要求,安装好电动推杆的启停、正反运动电路。将2个DW-AD-519型电感式距离传感器分别安装在后压辊两端。将电动推杆、电感式距离传感器信号分别安装到系统PLC上。使用前,标定好电感式传感器与钢带的距离信号参数。按照图2要求,编制好电动推杆启停程序。在组态王软件上设置布料厚度,检测是否达到自动调节布料厚度的目的。

4 结论

1)电动推杆和电感式距离传感器是现代自动控制应用中比较成熟的技术,应用在乳化炸药连续化生产线中,对提高自动化程度具有重要意义。

2)根据生产需要,远程自动调节乳化基质布料厚度,减少人员操作,是实现炸药生产线少人化或无人化的一个重要节点。

3)配合冷却水温度、开关自动检测、控制改造,完全可以做到乳化、冷却过程现场无人化操作。