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摩擦壓磚機(jī)節(jié)能改造

文檔作者：王奎，趙婷婷，王洪森，賈明全，徐建國文檔來源： 1山東耐火材料有限公司 2山東理工大學(xué) 3山東科匯電力自動(dòng)化有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2022年10月19日
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第33卷第1期
2011年2月
山 東
Shandong
冶 金
Metallurgy
V0I33 No．1
February 201 1
摩擦壓磚機(jī)節(jié)能改造
王奎 ，趙婷婷 ，王洪森 ，賈明全 ，徐建國
(1山東耐火材料有限公司，山東淄博255311；2山東理工大學(xué)，山東淄博255049；
3山東科匯電力自動(dòng)化有限公司，山東淄博255087)
摘要：摩擦壓磚機(jī)存在能耗高、難數(shù)控、成形質(zhì)量不穩(wěn)定等缺陷，采用新式節(jié)能型開關(guān)磁阻電機(jī)數(shù)控系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)螺旋工作機(jī)
構(gòu)的改造技術(shù)，去掉雙摩擦盤、飛輪等零部件，利用電機(jī)一皮帶傳動(dòng)一齒輪螺旋運(yùn)動(dòng)一螺旋副的壓磚機(jī)新結(jié)構(gòu)實(shí)施改造，改造
后實(shí)現(xiàn)了壓磚機(jī)的高效節(jié)能和柔性數(shù)控，節(jié)能達(dá)67．86％。
關(guān)鍵詞：摩擦壓磚機(jī)；開關(guān)磁阻；節(jié)能；數(shù)控
中圖分類號(hào)：TQ175．5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1004—4620(2011)01—0078—01
耐火材料壓磚廣泛使用摩擦壓磚機(jī)，而摩擦壓
力機(jī)已屬于淘汰類設(shè)備，存在著能耗高、難數(shù)控、成
形質(zhì)量不穩(wěn)定的缺陷。因此，利用新型節(jié)能數(shù)控技
術(shù)對(duì)摩擦壓力機(jī)進(jìn)行改造，達(dá)到節(jié)能數(shù)控，成為耐火
材料生產(chǎn)的迫切需求。
1 摩擦壓磚機(jī)存在的問題
摩擦壓磚機(jī)利用摩擦盤摩擦接合力產(chǎn)生的力矩
在正、反2個(gè)行程中，向螺旋工作機(jī)構(gòu)傳遞動(dòng)能和電
機(jī)能量，常用雙盤摩擦壓力機(jī)結(jié)構(gòu)，機(jī)身上橫梁內(nèi)裝
有銅螺母，與螺桿配合，飛輪安裝在螺桿的頂端，圓
周上裝有摩擦材料。螺桿下端通過軸承或螺母與滑
塊連接。在機(jī)身兩側(cè)的支架上安裝有橫軸，2個(gè)摩
擦盤安裝在橫軸的兩端，通過操縱機(jī)構(gòu)使橫軸帶動(dòng)
摩擦盤左右移動(dòng)。當(dāng)左邊的摩擦盤接觸飛輪時(shí)，飛
輪正向轉(zhuǎn)動(dòng)通過螺旋副驅(qū)動(dòng)滑塊向下運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)T
作行程；反之，當(dāng)右邊的摩擦盤接觸飛輪時(shí)，飛輪反
向轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)滑塊向上運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)反向回程。
1．1 能耗分析
對(duì)于耐火材料壓磚工藝，摩擦壓磚機(jī)耗能較
大。設(shè)摩擦盤半徑為R，轉(zhuǎn)速為n，則半徑R．點(diǎn)處線
速度 為： =叮TnRl／30。
設(shè)飛輪摩擦帶摩擦系數(shù) ，橫軸壓緊力為 ，
飛輪在尺 處接觸摩擦盤，則飛輪接觸點(diǎn)消耗的瞬時(shí)
功率為：Pl=1T nR#F／30。
壓磚工藝要求在下止點(diǎn)附近連擊，滑塊下行時(shí)
起始點(diǎn)滑塊在下止點(diǎn)附近，飛輪的位置在摩擦盤半
徑兄的 點(diǎn)，壓下瞬間滑塊與飛輪速度為0，摩擦盤
轉(zhuǎn)速為n，其A點(diǎn)線速度為 ，此時(shí)的能量損失為
100％，損失功率為 ，后續(xù)飛輪線速度逐漸接近摩
收稿日期：2010—10—25
作者簡(jiǎn)介：王奎，男，1963年生，1985年畢業(yè)于安徽工業(yè)大學(xué)冶金機(jī)
械專業(yè)。現(xiàn)為山東耐火材料有限公司王耐分公司工程師，從事設(shè)
備管理工作。
78 ．
擦盤線速度，速度增大。從100％~量損失到速度接
近一致的下行過程中，摩擦消耗的能量接近50％。
設(shè)上行始點(diǎn)在摩擦盤半徑風(fēng)的B點(diǎn)，壓緊時(shí)，初
始滑塊與飛輪速度為0，轉(zhuǎn)速為 摩擦盤的 點(diǎn)線速
度為 ，此時(shí)的能量損失為100％，損失功率為P ，然
后飛輪線速度逐漸接近摩擦盤線速度，速度減小。
從100％~量損失到速度接近一致的上行過程中，摩
擦消耗的能量大于50％。
由于R > ，B點(diǎn)功率大于A點(diǎn)功率，所以摩擦
能耗的損失大于50％。
綜上所述，摩擦壓磚機(jī)在運(yùn)行過程中飛輪和摩
擦盤產(chǎn)生嚴(yán)重打滑，能量損失嚴(yán)重，不但降低了傳動(dòng)
效率，也加劇了摩擦帶的磨損。尤其是當(dāng)要求凸、凹
模不脫開，進(jìn)行連擊時(shí)，飛輪與摩擦盤的接觸點(diǎn)始終
是功率損失較高的位置，摩擦損失特別嚴(yán)重。
1．2 控制分析
摩擦壓磚機(jī)設(shè)置有橫軸移動(dòng)裝置，通過操縱機(jī)
構(gòu)使橫軸帶動(dòng)摩擦盤左右移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)1二作行程和反
向回程?，F(xiàn)在大部分摩擦壓磚機(jī)由人T操作換向，
有的企業(yè)曾經(jīng)做過摩擦壓磚機(jī)主運(yùn)動(dòng)自動(dòng)化改造，
在橫軸端設(shè)置氣缸，氣缸的控制由PLC可編程控制
器通過電磁閥完成，雖然節(jié)省了人力操作，但憑借通
斷壓力的位置和時(shí)間產(chǎn)生摩擦力控制速度，難以準(zhǔn)
確控制打擊力，輕打重打不穩(wěn)定，極易產(chǎn)生不合格
品。造制磚工藝參數(shù)不能實(shí)施優(yōu)化，排氣差、磚坯氣
孔率高、密度低、耐火磚性能差，直接影響冶金爐的
使用壽命和熔體的理化指標(biāo)。上述分析說明，摩擦
壓磚機(jī)存在的主要問題：靠摩擦盤傳遞動(dòng)力摩擦損
失大、效率低；橫軸移動(dòng)依靠人力或氣動(dòng)，力能誤差
大、打擊力控制不準(zhǔn)確，制件穩(wěn)定性差，成本高。
2 改造措施
開關(guān)磁阻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(SRD)具有(下轉(zhuǎn)第80頁)
一～交流驗(yàn)一～
，
2011年2月 山東冶金 第33卷
用期過后，再綜合評(píng)價(jià)其質(zhì)量及價(jià)格、壽命周期及服
務(wù)水平等。實(shí)踐證明，有些產(chǎn)品完全可以實(shí)現(xiàn)替代，
從而既能降低生產(chǎn)成本，又能保證較好的質(zhì)量，同時(shí)
也確立了與這些單位的合作關(guān)系。
4)一般性招標(biāo)。對(duì)于一般性招標(biāo)，在選擇參標(biāo)
單位時(shí)，不能僅從欲參加競(jìng)標(biāo)單位提供的資質(zhì)來確
定是否選擇，更重要的是要在其提供的業(yè)績(jī)中，即在
同行業(yè)中的使用狀況做抽樣調(diào)查，對(duì)其產(chǎn)品質(zhì)量、信
譽(yù)情況、售后服務(wù)等方面進(jìn)行深入了解，增加把握程
度及可信度后，確實(shí)是否選擇其參加競(jìng)標(biāo)，再按照招
標(biāo)原則確立最終中標(biāo)單位。這樣有利于保證價(jià)格、
質(zhì)量雙優(yōu)。
4 加強(qiáng)招投標(biāo)管理
1)建立供應(yīng)商準(zhǔn)入制度。為防止個(gè)別供應(yīng)商擾
亂正常的招標(biāo)秩序，對(duì)其準(zhǔn)入條件嚴(yán)加審核，從基本
注冊(cè)狀況到各種認(rèn)證，從業(yè)績(jī)狀況到用戶反映，從財(cái)
務(wù)狀況到經(jīng)營狀況，都要制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)加以約束，
以防止造成不良后果。對(duì)于個(gè)別供應(yīng)商，還要實(shí)地
考察，對(duì)其各方面狀況進(jìn)行詳細(xì)了解。
(上接第78頁)頻繁正反轉(zhuǎn)和瞬時(shí)全速降功能，利用
開關(guān)磁阻電機(jī)研發(fā)新型螺旋壓力機(jī)的同時(shí)，可以利
用SRD的優(yōu)勢(shì)對(duì)現(xiàn)有的摩擦壓磚機(jī)進(jìn)行改造。
開關(guān)磁阻電機(jī)及其數(shù)控系統(tǒng)由電機(jī)及控制器兩
大部分組成。SRD電機(jī)屬于定子、轉(zhuǎn)子雙凸極可變
磁阻電機(jī)。定子、轉(zhuǎn)子均由硅鋼片疊壓而成，定子極
上繞有集中繞組，轉(zhuǎn)子上既無繞組，導(dǎo)體也無永繞磁
體，轉(zhuǎn)子無磁場(chǎng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能可靠，發(fā)熱量少，抗
沖擊性能較強(qiáng)，電機(jī)的轉(zhuǎn)向與相繞組的電流方向無
關(guān)，只取決于相繞組通電的順序，具備頻繁瞬時(shí)全速
下降和換向的電機(jī)原理、結(jié)構(gòu)和控制條件。
開關(guān)磁阻控制器由嵌入式微處理器、可編程邏
輯器件、驅(qū)動(dòng)電路、電力電子器件及軟件組成。數(shù)控
系統(tǒng)由開關(guān)磁阻控制器、PLC、觸摸屏等電氣元件組
成；具有參數(shù)輸入功能，可實(shí)現(xiàn)電機(jī)的起停數(shù)控及轉(zhuǎn)
速等各種參數(shù)的設(shè)置；可實(shí)現(xiàn)PLC控制功能；具有通
訊接口，用戶可通過該接口實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方監(jiān)控，同時(shí)也可
2)細(xì)化招投標(biāo)辦法。在以《中華人民共和國招
標(biāo)投標(biāo)法》為準(zhǔn)繩的基礎(chǔ)上，將招投標(biāo)程序細(xì)化、公
開，形成自己的制度和規(guī)定，加強(qiáng)監(jiān)督，防止弄虛作
假，確保招標(biāo)的有效、真實(shí)、公正。
3)加強(qiáng)合同履行管理及履行過程監(jiān)督。雖然有
些單位從供應(yīng)商準(zhǔn)入到招投標(biāo)過程等都符合規(guī)定，
但在合同形成后的履行過程中出現(xiàn)一些意外情況，
在材質(zhì)或參數(shù)等一些不易察覺到的方面弄虛作假，
結(jié)果造成最終的產(chǎn)品在使用過程中經(jīng)常出現(xiàn)這樣或
那樣的問題，使正常的生產(chǎn)受到了影響。因此，在履
行環(huán)節(jié)加強(qiáng)監(jiān)督，包括從材質(zhì)選取、工藝步驟到最后
成型檢驗(yàn)等各環(huán)節(jié)，杜絕投機(jī)取巧現(xiàn)象的出現(xiàn)。
4)防止極端“低價(jià)中標(biāo)”。堅(jiān)持“低價(jià)中標(biāo)”原
則，加強(qiáng)監(jiān)督考核，提高產(chǎn)品的過程能力指數(shù)。要防
止走極端，即單純地認(rèn)為價(jià)格越低越好。當(dāng)某些單
位的產(chǎn)品價(jià)格不能正確反映其質(zhì)量或其產(chǎn)品價(jià)值
時(shí)，則產(chǎn)品質(zhì)量就難以保證，這時(shí)就不能片面地堅(jiān)持
“低價(jià)中標(biāo)”原則。因此，要在工作中不斷地積累經(jīng)
驗(yàn)，無論從量上還是質(zhì)上，都要用正確的工作思路引
導(dǎo)工作。
通過該通訊口下載程序，進(jìn)行系統(tǒng)的維護(hù)。
用開關(guān)磁阻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)改造摩擦壓磚機(jī)，去掉摩
擦盤，用電機(jī)通過減速傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)螺旋副。改造方案：
開關(guān)磁阻電機(jī)通過皮帶傳動(dòng)連接小齒輪軸，小齒輪
與長(zhǎng)齒形的大齒輪嚙合傳動(dòng)，大齒輪帶動(dòng)螺桿作螺
旋運(yùn)動(dòng)。去掉上摩擦傳動(dòng)系統(tǒng)，用長(zhǎng)齒形齒輪代替
飛輪，即可實(shí)現(xiàn)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的目的。
3 應(yīng)用效果
改造后節(jié)能數(shù)控螺旋壓磚機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易操作、
易維護(hù)、效率高，實(shí)現(xiàn)了主運(yùn)動(dòng)的數(shù)字化自動(dòng)化控
制，打擊力重復(fù)精度誤差<±2％，且成本低，環(huán)保效
果好。400 t級(jí)設(shè)備噸產(chǎn)品耗電量由10．92 kW·h減
為3．51 kW·h，節(jié)能67．86％。同時(shí)，提升了耐火磚體
積密度、尺寸精度、強(qiáng)度、抗渣侵蝕性和高溫荷重溫
度等指標(biāo)要求，實(shí)現(xiàn)了高性能耐火磚的數(shù)控化生產(chǎn)。
加快“四個(gè)轉(zhuǎn)變” 推動(dòng)我國鋼鐵工業(yè)由大變強(qiáng)
近日召開的中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)第四次會(huì)員大會(huì)重點(diǎn)研究了
“十二五”鋼鐵工業(yè)發(fā)展思路，并指出“十二五”期間鋼鐵工業(yè)應(yīng)
加快“四個(gè)轉(zhuǎn)變”，推動(dòng)我國鋼鐵工業(yè)由大變強(qiáng)。鋼協(xié)會(huì)長(zhǎng)鄧崎
琳強(qiáng)調(diào)，“十二五”期間，中國鋼鐵工業(yè)應(yīng)該加快“四個(gè)轉(zhuǎn)變”：在
生產(chǎn)經(jīng)營上，要由追求產(chǎn)量擴(kuò)張，靠增加資源投入的粗放經(jīng)營，
向注重品種質(zhì)量效益提高，靠技術(shù)進(jìn)步、科學(xué)管理、人才成長(zhǎng)的
集約化經(jīng)營轉(zhuǎn)變；在企業(yè)發(fā)展上，要由只注重鋼鐵主業(yè)發(fā)展，向
信息園地
既做強(qiáng)鋼鐵主業(yè)又向鋼鐵上下游產(chǎn)業(yè)鏈延伸的一業(yè)為主、適度
發(fā)展相關(guān)多元產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變；在新增產(chǎn)能和產(chǎn)業(yè)布局調(diào)整上，要由過
多在內(nèi)陸發(fā)展，向沿海和靠近原料、靠近用戶的地區(qū)發(fā)展轉(zhuǎn)變；
在科技創(chuàng)新上，要由消化引進(jìn)技術(shù)集成創(chuàng)新，逐步向更多的原始
發(fā)明創(chuàng)新，能引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展轉(zhuǎn)變。而實(shí)現(xiàn)“四個(gè)轉(zhuǎn)變”的關(guān)鍵，一
是不斷提高技術(shù)創(chuàng)新和管理創(chuàng)新能力，二是不斷增強(qiáng)上下游完
整產(chǎn)業(yè)鏈的建設(shè)。 摘自2011年2月22日《中國冶金報(bào)》

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