Sinex电磁振动旋转给料机的国产化替代方案探索

齐 铭

（中国铝业连城分公司，甘肃 兰州 730335）

1 背景

振动成型系统做为炭阳极成型生产环节中的关键设备组，一般由振动成型机、移动料斗、给料装置等组成。中国铝业连城分公司500KA炭素成型系统配备的是fives solios 振动成型系统，其给料装置为一台法国Sinex TS-500电磁振动给料机，满足最大生产能力为47吨的输料要求。该设备的主要功能为：将强力冷却机排出的生阳极糊料（以下简称物料），输送到移动料斗中，当移动料斗中的物料达到设定重量时，给料机停止输送物料。此时移动料斗将秤量好的物料加入成型模具，经振动成型后制成炭阳极生块。该设备具备正常生产和排废功能，可以实现无级调速，具有输送能力强，结构紧凑，控制精度高，响应速度快，不需润滑等优点，已做为fives solios 振动成型系统的标准配置在国内多家铝厂使用[1]。

该振动给料机的核心部件为一部sinex industrie的VST-R装置控制的10KW的电磁铁。控制装置产生的半波电流驱动电磁铁而产生振动，达到输送物料的目的。振幅的控制是由PLC发出的4～20mA的电流信号改变可控硅的导通角，控制输出电压的高低，从而控制振幅大小。同时振幅的大小由安装在料斗上的振幅传感器实时反馈4～20mA振幅信号，将最大振幅控制在1.7mm。振动给料机的出口设置气动挡料板。当移动料斗内的物料达到设定重量时，给料机出口气动挡板关闭，给料机停止振动，此时，强力冷却机排出的物料聚积在给料机料槽内。当移动料斗给模具完成下料后，振动给料机挡板打开，给料机重新启动，新一轮给料开始，周而复始。

在实际运行过程，由于电磁线圈固定框架及固定螺栓等零部件在振动作用下经常疲劳断裂，造成铁芯及线圈频繁损坏，造成物料积压，生产被迫中断。由于电磁线圈及铁芯备件均为国外进口，价格昂贵，供货周期长。连城分公司与国内兄弟企业尝试采用备件国产化方式解决问题，但由于无法获得备件材质及加工精度等参数要求，国产化备件达不到可使用目标，不得不放弃使用。

为保证生产的连续性，只能采购大量的进口备件，造成备件库存积压，维修费用居高不下。此问题已成为制约生产的瓶颈问题，改造势在必行。

2 技术原理及要求

2016年下半年，连城分公司下决心对给料机进行改造。由于安装位置及给料机旋转要求等限制，市场上现成的相同输送能力的国产振动给料机由于体积过于庞大，安装结构等问题，根本无法在此安装。因此，决定自行设计实施。经过认真研究该给料机的功能和现场条件等因素，新设计的振动给料机必须满足以下要求：

①材料、备件必须国产化，并便于采购，加工制做简单。②给料机体积和结构必须满足现场的安装及水平旋转要求，且料槽设计结构必须有优秀的抗疲劳能力。③必须具备原系统的所有控制功能。④给料机物料输送能力不能低于原设备。⑤给料机性能可靠，不能对生产线造成影响。⑥现场噪音值满足环境要求。⑦给料机启动、停止等响应速度，必须满足使用要求。⑧给料机振幅值达到或优于原设备，且具备可调节功能。⑨给料机要便于检修，便于安装。⑩由于国产化的料槽重量增加，要具备件较小体积的振动单元推动更大负载的能力。[11]由于输送物料温度达到约160℃，且振动电机启动频繁，振动单元要具备一定的隔热、过热能力。[12]由于输送物料有易粘接特性，给料机必须有防堵料能力。

3 实施方案

综合考虑以上问题，决定采用较经济的电机振动给料机替代原电磁振动给料机。

①由于原装的Sinex TS-500电磁振动给料机料槽长度尺寸达到2400mm，为不锈钢板整体结构加工，重量轻、抗振能力强，不易产生疲劳裂纹。分公司现有的条件下，无法自行制做。因此，采用市场上最为普通的Q235A板材做为料槽材质，焊接而成。为防止料槽及焊缝在振动作用下产生疲劳裂纹，料槽的结构采用特殊加强型设计，同时也满足给料机水平180°旋转的要求。②为保证给料机现场安装要求，料槽水平倾角按11°设计。③通过计算物料及给料机自身重量，考虑到物料温度对振动电机的热辐射影响，选择激振力相匹配的0.55KW的耐热振动电机做为振动单元；④为保证电机振动的同步性，同时尽可能提高物料输送速度，使物料仍然产生微抛运动，振动电机的垂直倾角按最小5°设计。为消除横向激振力，采用两台振动电机反向转动、对称安装设计。⑤振动电机采用变频控制，可以通过调整频率达到调整振幅的目的。两台振动电机采用同一台变频器控制，达到电气同步的要求。⑥为满足原系统的所有控制功能，原给料机的称重传感器、振幅传感器、出口气动挡料板、橡胶缓冲器等部件，按原方案设计。⑦对振动成型机控制程序进行调整，使改造后的振动改料机完全适配原控制系统，由4～20mA振幅给定信号控制变频器输出频率和电压，改变振动电机振动速度，从而使物料输送速度完全满足振动成型机下料PID控制需要。

4 实施效果

以上改造由于采用市场上最为普遍的材料及备件，利用系统停产检修时间，仅用三天即完成设计及改造安装。经现场测试并生产验证，取得了如下效果：①排料速度较原装给料机更快，给料机内的料物厚度大大降低，加快了物料的散热速度，减小了上游强力冷却机的物料冷却水量，对提高炭块质量大有帮助。防堵料能力大大提高。②现场噪音值（距离一米处测试）由原来的82dB降低到66dB。改善了现场噪音环境。③工频振幅达到2.5mm，且振幅可能通过振动电机的偏心块以及变频器自动调整控制，完全满足生产要求。④与原生产控制系统完全匹配。经过一年多运行实践，几乎未发生故障停机问题，故障率远低于原装电磁振动给料机，且能耗大幅降低。大大降低了设备的维修费用，极大地保障了生产线的连续性。

5 结语

该设备自改造投入运行以来，一直运行稳定，成功替代了进口电磁振动给料机，系统运行可靠性大幅提高。

此项改造，完全由连城分公司自行设计，自行制做。由于备件及材料均为市场常见规格，备件的重要级别由专用备件降为通用备件，备件供应保障程度大大提高。

[1]闻邦椿,刘凤翘 .振动机械的理论及应用.机械工业出版社，1982.