粉末冶金配料的自动化技术与应用

摘 要：十八大以来随着我国经济转型升级进程的加速，粉末冶金行业在配料方面长期存在的问题，制约着行业的技术升级与转型发展。本文针对当前粉末冶金行业在配料方面存在的问题进行了分析，然后设计了一套快速高精度全自动配料系统以解决该问题。该系统已经在多家粉末冶金企业成功应用，对行业的发展起到了示范与推动作用。

关键词：粉末冶金 配料系统 自动化

中图分类号：TF37 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）02（c）-0077-01

长期以来我国粉末冶金企业在配料方面存在工艺水平落后、生产效率低、自动化程度不高等问题。随着我国经济社会的发展，用工成本和原材料价格也在不断上涨，依靠传统的人工称量配料或一般的配料设备已不能适应当前的发展。本文提出的快速高精度全自动配料系统，就是有针对性的为粉末冶金配料开发设计的。

1 粉末冶金行业在配料方面存在的问题

1.1 传统配料方式危害工人健康

传统配料方式为工人领到配料单后，按配比将各种原料分别在电子台秤上称量后投入混料机。所用原料多为200目以上的铁粉、铜粉、铅粉、石墨、树脂、硬脂酸锌等。由于颗粒微小极易产生扬尘，加上工人佩戴的口罩或防毒面罩过滤效果有限，工人长期在此环境下工作对皮肤和肺部危害极大。

1.2 配料的用工成本不断增加

据统计近几年粉末冶金行业薪酬以年均10%的速度增长，然而年轻一代的新增就业人群宁愿选择工资低些环境好些的岗位，也不愿意选择像粉末冶金配料这样“脏、累、差”的岗位。再加上老员工的流失，企业不得不开出更高的薪酬留人，即便这样配料工的用工缺口仍在扩大。

1.3 人工配料方式效率低下

由于传统配料过程都是由人工完成，会产生工作繁重、出错率高、无数据纪录、无法保证生产工艺，且无法实现技术档案的信息化管理，不能完成数据的调用与核对。粗放的配料模式已不能满足行业的发展要求。

1.4 一般的配料设备应用性差

针对以上问题，部分粉末冶金企业采购了一些自动化配料设备。如若干原料仓下接螺旋输送机，根据配比将原料输送至一个或几个计量仓，计量完毕后下料至混料机。这种简单的配料设备虽然部分替代了人工，但是这种系统配料精度低，整体稳定性差，不能记录数据，自动化程度低。

2 快速高精度自动化配料系统

这是一种集合了微电脑技术、变频技术、破拱技术、精细喂料技术、实时检测技术和集尘除尘技术的配料系统；集解包、输送、计量、配料、记录、监测、收尘等功能于一体。

2.1 电气控制部分

（1）上位计算机，安装了由组态软件编好的程序放置于控制室内，主要用于对配方的选择和设定、对配料过程的监测、对报警信号的处理、对配料数据的调取。

（2）可编程控制器，安装于电控柜内，用于配料系统的流程控制。

（3）称量仪表，作为工业控制终端以及专门的配料控制器安装在控制柜内，是用来控制一种或多种物料的配制的微电脑系统。

（4）变频器与电位器，安装于电控柜或现场控制箱内，分别用于控制螺旋输送机和电磁振动给料机的无极调速给料。

（5）触摸屏，可作为备选辅助设备安装在控制柜或现场操作箱内，用于现场控制和实时监测。

2.2 上料破拱部分

（1）粉末冶金所用原料上料时易形成扬尘，因此解包器要与集尘机配合使用。主要模块：①自动检测装置，即在开关门上安装行程开关，开门集尘机工作反之则停止；②滤芯反吹装置，储气包内的正压气体通过膜片阀，定期对滤芯上附着的原料粉尘进行反吹回收；③解包器下料口下方带有不锈钢过滤网，网孔大小10*10以上以易于落料并挡住误操作而落入的杂物。

（2）粉末冶金所用原料流动性较差易于起拱，因此破拱装置必不可少。主要有：①电磁振动器，适用于流动性相对好的原料；②气吹破拱装置，适用于密度小流动性差的原料。根据起拱特点决定气吹头的个数、排列方式和气吹频率；③搅拌破拱装置，适用于密度大流动性差的原料。根据起拱特点选择搅拌点的位置和搅拌叶片的形状；④振动料斗，适用于流动性极差的原料。

2.3 喂料计量部分

（1）精密喂料是配料成功的关键，适用于粉末冶金配料的喂料机主要有螺旋输送机和电磁振动给料机。主要应用方式有：①单独螺旋输送机或电磁振动给料机，适用于精度要求不高的原料；②大螺旋输送机配微量螺旋输送机，适用于量大、精度要求高和密度大的原料；③大螺旋输送机配微量电磁振动给料机，适用于量大、精度要求高和密度小的原料。

（2）计量部分一般采用圆形或方形计量仓，仓上配有称重传感器、排料阀和振动器。注意设计：①在规定量程内，尽量选用小量程的传感器，以提高系统的计量精度；②尽量减少喂料机出料口与计量仓之间的落差，以减小原料的提前量而提高计量精度；③在喂料机与计量仓之间配挡料阀，以挡住计量完毕而意外落下的原料，从而提高计量的可靠性。

2.4 监测校核部分

（1）监测部分：①阻旋料位计对原料仓的料位监测。低料位报警则需上料，高料位报警则停止上料；②控制仪表对计量仓的物料检测。启动喂料机后如发生起拱，计量仓持续无物料落入时，控制仪表反馈信号给破拱装置以启动破拱。

（2）校核部分：①仪表对计量仓排料后残余物料量进行核对，如超出允许误差范围则启动声光报警，人工干预后停止报警并继续进行配料流程；②仪表对排至混料机的总物料量与之前所有单个计量仓称量量之和进行对比，如超出允许误差范围则启动声光报警，人工干预后停止报警并启动混料流程。

2.5 集尘除尘部分

（1）集尘部分是用单个带反吹滤芯装置的集尘机，对同一种原料的解包器处、喂料器喂料处和计量仓下料处除尘与回收装置。必须是一种原料配一台集尘机，其出风口接工厂的总除尘系统的负压管道。

（2）除尘部分是相对集尘部分而言的，就是对集尘部分没有涉及到的扬尘处进行收尘的装置。因为其收集的为混合物料或灰尘没有利用价值，所每个收尘单元可直接接工厂的总除尘系统的负压管道。

3 结论

本配料系统通过以上功能模块的协调工作，能很好得完成粉末冶金原料的配料任务。自投入使用以来运行高效稳定可靠，人机界面友好，系统软件易于升级，现场环境干净整洁。为工人创造了高效、舒适的工作环境，为企业提高了效益、降低了成本，为我国粉末冶金行业的转型升级提供了有力支持。