不同规格管片共线流水线生产

张克强

（中国铁建重工集团有限公司，湖南 长沙 410100）

近些年来，各大城市由于地铁建设的迅速发展，盾构管片的需求量大幅增加，而采用自动化生产线生产管片可以充分发挥出预制构件生产的技术经济优势和特点，确保管片的尺寸精度、质量可控，性能稳定，达到提高产品质量和经济效益的目的。本文通过对地铁盾构管片生产方式的分析，结合长沙某管片厂自动化流水生产线实例，总结出了一套不同尺寸规格管片共线生产的自动化生产线施工技术。

1 管片生产概述

目前国内已建成不同规格管片共线生产的自动化生产线，由于地铁、城际铁路、市政等工程项目所用管片型号、大小、规格均不同，为此特对引进的管片自动化生产线进行了设计改动，实现了不同规格管片共线生产，为以后其它管片厂承接不同类型管片生产积累了经验。通过对国内管片生产工艺进行考察研究，近几年来，为提高生产效益，所新建的预制管片构件的工厂均采用自动化生产线。

2 自动化生产线工作原理

自动化生产线是由:控制系统、模具行走系统、温控蒸气养护系统、养护室升降门系统、混凝土输送和下料系统、实时监控系统等系统组成，能够实现定点开模，定点下料，定点振动捣固，人工修光后进入养护线作分区升温、恒温蒸汽养护，使用自动温度控制实施窑式蒸汽养护线的升温、恒温、降温分段控制，最后降温出养护室。

在PLC集中控制下,模具在生产线上按设定的节拍自动运行，实行定人定岗的工序细分，在各自的工位上，操作工人在规定的相应时间内独立完成该岗位应该完成的工作，最终完成混凝土管片的制作。

3 主要系统描述

3.1 控制系统

控制系统是利用PLC程序控制器实施管片生产流程的自动化控制。生产线的控制系统有三个方式:全自动运行方式、操作台上的半自动单点操作方式和执行器上的单独手动操作方式。

3.1.1 全自动操作方式是保护最全面的运行模式，在系统和模具均正常的情况下使用；

3.1.2 半自动操作方式是在系统或模具不太稳定是使用，在进行该操作时，操作员应观察每一个动作条件下的检测点的信号状态，在确认动作条件满足的情况下进行单步操作；

3.1.3 执行器上的单独手动操作方式是在系统调试及排障是才使用的特殊运行模式，在该模式下的运行必须非常慎重，操作员除了要观察本地运作条件外还须兼顾和该操作有关的其他关联动作直接的相关关系，其协调操作人员之间必须建立无线电联络通道，且操作员必须在保障自身、他人及系统安全的前提下进行操作。

3.2 模具行走系统

模具行走系统是在PLC程序控制器控制下实现管片模具的自动化运行。平移小车是把模具从生产线运送到养护线和从养护线运送到生产线的转运设备，平移小车采用变频器控制，以减速马达为动力，可根据现场情况适当的加减行走及停车速度,使工作流程更加合理化。平移小车上配备有液压油缸，模具在推进油缸的作用下行走。在全自动运行模式下，两台平移小车同步保持同一条生产线或养护线上,从而保证同线上一端有一个模具的进入，另一端有空闲模具工位等待模具出养护室，依次动作形成生产线和养护线上模具的转换和循环作业。根据不同规格的模具设计出模具小车，可随时调换不同规格模具，实现不同规格模具共线生产。

3.3 温控蒸气养护系统

温控蒸气养护系统是由热源、温度传感器、温度控制器组成，在自动温孔仪器的控制下实现养护室温度的自动化控制。管片养护的温度要求相对比较严格,升温速度不超过 15℃/h,降温速度不超过 20℃/h。管片养护分预养 (与静停同时进行),升温,恒温,降温四个过程。每个区域都在温度控制器上设定好温度范围,温度控制器会根据传感器反馈回来的温度自动控制各个区域的温度,来保证管片的蒸养条件，模具在按次序进入不同的温度区的同时,完成所规定的升温、恒温和降温养护程序。

3.4 养护室升降门系统

养护室升降门系统是精确配合管片运行节拍自动开闭、保证养护室温度稳定的垂直升降门，在PLC控制的减速电机操作下自动打开，模具离开后关闭。门的打开高度可通过调整限位感应器调整。除了中央控制室操作外，门也可通过现场控制箱上的开关控制其开关。

3.5 混凝土输送和下料系统

混凝土输送和下料系统是采用轨道式高低位双料斗来完成管片浇注成型的组成单元。高料斗负责从搅拌站接料口接混凝土送入车间，投放到低料斗内，低料斗负责向模具投料。其动力为减速马达，电源和电信号由电缆拖链供给，具中央控制和现场控制两种操作方式。当发生断电或电气故障时，扳动马达的刹车扳手可人工推动料斗，而料斗门也可用人工方法操作电磁阀进行开关。当低料斗发生故障时，也可以直接采用高料斗投料，避免流水线作业的停滞。

3.6 监控系统

为实现在预设程序控制下实现生产现场的录象监控，在平移小车、养护室升降门、下料斗等关键位置安装摄像头。使操作员掌握各部生产情况和设备运行情况，确保安全生产，使生产控制具可追溯性。

4 不同规格管片自动化生产线的优点

4.1 降低生产能耗

传统生产模式模具是固定不动的，钢筋笼入模、混凝土浇注、管片脱模等都需要行车频繁地来回长距离运行。 因此，采用传统生产方式时，行车运行时间长，能耗大。自动化流水线生产方式下，钢筋笼入模、管片脱模都是定点工位工序，涉及到吊装区域小，混凝土浇注无需行车参与，大幅降低了行车运行时间。

传统生产模式下的管片蒸养采用简易蒸养罩，密封性差，蒸汽易逃逸，蒸养温度不宜控制，影响整个生产车间环境，湿度增大，能见度降低。自动化流水线模式下，采用蒸养窑养护管片，密封保温效果好，通过计算机智能控制静养区和蒸养窑的温度以及湿度等，有效控制蒸汽使用量，大幅降低蒸汽使用量，节约生产成本。

4.2 提高管片质量

自动化流水线生产模式下，各工位定点定人，操作单一，熟练度易提高，质量易控制。通过计算机控制蒸养窑内的管片蒸养温度、时间，控制的更为精确可靠，管片质量能够得到有效提高。

采用振捣平台或附着式振动马达加人工振捣，多种振捣方式，有效降低塌落度和减少管片内部和表面气泡，进一步提高管片质量。

4.3 提高了管片生产自动化流水线的通用性

流水线上设计增加通用模具小车，模具工位定距，从而实现不同规格管片共线生产。另一方面增加通用模具小车，方便的模具的维修，在缺一个管片模具的情况下，仍然可以保证流水线的正常运转。

传统的管片生产都是批量的进行生产，现在不但可以批量生产，还可以同时生产不同型号规格的管片。较高的自动化程S度，不仅极大的提高了生产效率，还节约了人力成本。

5 自动化生产线的局限性

5.1 自动化生产线对设备的要求高

制约自动化生产线生产效率的关键是设备的可靠性。其中有两个关键点,第一是控制系统;第二是平移小车。每个点出现问题都会使生产线停顿,同时造成其它工位延时作业，造成整体生产效率的降低。所以一定要把设备的检查保养放在首位，提高设备的检查保养力度，降低设备故障率，减小因设备故障对生产进度的影响。

5.2 配套设备的要求高

配套设备如锅炉、行车、空压机、管片倒运设备等，其中任何设备出现故障都会影响到流水线是否继续运行，所以另一方面也要保证配套设备的可靠性。

5.3 自动化生产线对工人的熟练程度要求高

在固定生产节拍开始以后,工人需要在规定的时间内完成所在工序的操作,否则就会影响整个生产线的生产进度，所以要求工人要有一定的熟练程度，从而不影响到整个流水线的步进进度。

5.4 自动化作业的安全性

传统模式的吊装区域大，安全隐患高。自动化流水线减小了吊装区域，提高了安全保障。在管片的生产过程中，每个模具在完成浇注振捣以后，为提高生产效率，模具要移动马上进入下一个工序环节，在此过程中很容易引发模具挤压事故；在流水线运转中，不允许平移小车区域的人员活动。流水线作业在提高了生产效率，同时也要提高作业人员的安全意识，保证安全生产。

6 结束语

现在的管片构件预制厂已实现了不同规格管片的共线生产，是管片自动化生产线的一个重大进步，但是不论是从系统设计、优化上,还是设备的可靠性上都存在着很多不足的地方，这些都需要制造商和相关的工程技术人员来不断完善。相信随着人们对自动化生产线认识的不断深入,流水线形式的生产，并大范围地应用于轨道交通标准化管片生产。