朱積攀，蔣少鋒，蔣勗欣

（中國新型建筑材料工業(yè)杭州設(shè)計(jì)研究院，杭州310003）

礦棉裝飾吸音板（即礦棉板）是一種多功能的新型裝飾裝修材料，它具有不燃、不霉、不蛀、不變形、吸水率小、導(dǎo)熱系數(shù)低、吸音、輕質(zhì)美觀等優(yōu)點(diǎn)。它是以礦渣棉為主要原料，加適量的添加劑，經(jīng)配料、成型、干燥、切割、壓花、飾面等工序加工而成。該板材可廣泛應(yīng)用于賓館、商廈、機(jī)場、車站、劇院、禮堂、隧道、地鐵、高級(jí)住宅的吊頂裝飾和保溫，可改善建筑物使用時(shí)的聲學(xué)性能，既是理想的吸音材料，又是高效的節(jié)能裝飾材料。

礦棉板水切割系統(tǒng)是礦棉裝飾生產(chǎn)線上必不可少的關(guān)鍵設(shè)備，可根據(jù)礦棉板的具體尺寸調(diào)整縱切刀位置和橫切水刀的切割速度和下刀時(shí)間，保證生產(chǎn)礦棉板的寬度和長度，為以后分切做好準(zhǔn)備。由于生產(chǎn)時(shí)有大量水蒸汽和礦棉灰在水切割區(qū)，設(shè)備長時(shí)間在惡劣潮濕和灰塵環(huán)境中工作，并且調(diào)整機(jī)構(gòu)不是經(jīng)常調(diào)整的，而是長時(shí)間不動(dòng)，極易生銹而且灰也會(huì)越積越厚，導(dǎo)致絲桿和螺母要調(diào)整時(shí)無法工作，設(shè)備使用壽命較短，以至于影響礦棉板線的正常生產(chǎn)。

礦棉板水切割系統(tǒng)是結(jié)合礦棉板生產(chǎn)線項(xiàng)目進(jìn)行的全新設(shè)計(jì)，很好解決了老設(shè)備存在的生銹、積灰、設(shè)備笨重及設(shè)計(jì)外觀等問題。下面就礦棉板水切割系統(tǒng)的原理及性能及控制進(jìn)行論述：

1 礦棉板水切割系統(tǒng)的工作原理

設(shè)備是由水泵站、縱切水刀、橫切水刀和控制系統(tǒng)的主要部分組成。

1.1 水泵站

系統(tǒng)裝備了2臺(tái)高壓水泵（一用一備），水壓可以通過調(diào)壓閥進(jìn)行調(diào)整，選擇合適的工作水壓。當(dāng)壓力水量過大和水壓過高時(shí)調(diào)壓閥自動(dòng)將壓力水通過回水管將多余部分送回水箱。先人工打開球閥讓水箱進(jìn)水，水箱外面裝有液位開關(guān)指示，等到水箱中的水位達(dá)到要求時(shí)，人工打開出水球閥，行程開關(guān)發(fā)訊，控制中心可以啟動(dòng)高壓水泵；高壓水泵啟動(dòng)后產(chǎn)生的高壓水送往縱切水刀和橫切水刀，用于切割礦棉板。

1.2 縱切水刀

設(shè)備承接從成型工段來的礦棉板，并將連續(xù)的長板根據(jù)設(shè)定要求切邊。這些礦棉板分別進(jìn)入設(shè)備與布置的輸送輥道上，切邊完成后由輥道將礦棉板送入橫切機(jī)進(jìn)行切斷。當(dāng)高壓水泵站工作時(shí)，縱切水刀噴頭就有高壓水噴出，也可以根據(jù)需要情況手動(dòng)關(guān)閉噴嘴前球閥。設(shè)備在生產(chǎn)線每側(cè)配有兩個(gè)噴嘴，一用一備。設(shè)備邊部位置可以人工操作兩側(cè)的絲桿機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)手輪；可以調(diào)整噴嘴位置，保證切邊尺寸。工作狀態(tài)：連續(xù)。即水泵站開，縱切噴頭電磁閥就可以釋放。功能：切割板邊。

1.3 橫切水刀

主要功能是將礦棉板根據(jù)設(shè)定長度橫向切斷。當(dāng)高壓水泵站工作時(shí)，設(shè)備可以進(jìn)行直線切割和曲線切割。承接從成型工段來的礦棉板，并將連續(xù)的長板根據(jù)設(shè)定要求切斷。這些礦棉板分別進(jìn)入設(shè)備與布置的輸送輥道上，然后邊往前進(jìn)行板間拉開，切斷完成后由輥道將礦棉板送入下一設(shè)備工段。設(shè)備直線切割速度89m／min，當(dāng)進(jìn)行曲線切割時(shí)可根據(jù)用戶提出曲線要求進(jìn)行變速切割，切割速度范圍為0～158m／min。

2 礦棉板水切割系統(tǒng)組成

2.1 水泵站

2.1.1 設(shè)備結(jié)構(gòu)（如圖1所示）

該系統(tǒng)由高壓水泵、水箱、液位開關(guān)、不銹鋼水箱、各種高壓管閥管路元件等組成，該設(shè)備主要由電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置、高壓水泵、調(diào)壓閥、發(fā)訊開關(guān)、液位儀、水箱、過濾器和各種高壓管閥管路元件組成。設(shè)備主要功能是給礦棉板生產(chǎn)線設(shè)備橫切和縱切提供高壓水。所有管路采用不銹鋼制造。設(shè)備產(chǎn)生水壓100bar，可根據(jù)用戶要求進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

2.1.2 主要參數(shù)

1）電機(jī)功率：N＝7.5kW；2）水泵型號(hào)：WS104；3）輸出壓力：100bar。

2.1.3 功能和作用

1）系統(tǒng)由高壓水泵、液位開關(guān)，不銹鋼水箱、各種高壓管閥管路元件等組成。

2）系統(tǒng)裝備了2臺(tái)高壓水泵，其輸出壓力為100bar。水壓可以通過調(diào)壓閥進(jìn)行調(diào)整，選擇合適的工作水壓。當(dāng)壓力水量過大和水壓過高時(shí)，調(diào)壓閥自動(dòng)將壓力水通過回水管將多余部分送回水箱。

3）設(shè)備開啟前，先人工先打開球閥讓水箱進(jìn)水，水箱外面裝有液位指示，等到水箱中的水位達(dá)到要求時(shí)，才可以人工打開出水球閥，只要一打開球閥，行程開關(guān)發(fā)訊，這時(shí)在控制中心才可以啟動(dòng)高壓水泵。

4）水箱中的水位由浮球閥自動(dòng)控制，要求定期檢查，一般情況下要求浮球閥前球閥處于常開狀態(tài)，可根據(jù)情況將球閥手柄拆除，確保工作正常。

5）水泵停止工作后，才能關(guān)閉出水球閥，切斷控制回路。

6）每次啟動(dòng)水泵前，必須人工檢查水箱的水位和管的溢流情況；只有確保水箱有水和浮球閥工作正常的情況下才能打開球閥，接通電器控制回路。

7）系統(tǒng)為縱切水刀與橫切水刀同時(shí)提供滿足工作壓力的高壓水。

2.2 縱切水刀

2.2.1 設(shè)備結(jié)構(gòu)

新型縱切水刀，包括支架和設(shè)置在支架上的矩形鋼管，矩形鋼管的底部設(shè)有開口，開口上方設(shè)有安裝在矩形鋼管內(nèi)的支座，支座上設(shè)有調(diào)整機(jī)構(gòu)，開口下方設(shè)有連接調(diào)整機(jī)構(gòu)的刀架，刀架上設(shè)有水刀。開口上設(shè)有固定在刀架上的密封板。調(diào)整機(jī)構(gòu)包括固定在支座上的下滑軌和上滑軌，下滑軌和上滑軌之間設(shè)有移動(dòng)架，移動(dòng)架上設(shè)有調(diào)節(jié)絲桿，調(diào)節(jié)絲桿端部連接有置于矩形鋼管外的手輪。與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過將調(diào)整機(jī)構(gòu)安裝在矩形鋼管內(nèi)，并通過密封板進(jìn)行密封，使得調(diào)整機(jī)構(gòu)完全密封，不會(huì)有水汽和灰塵進(jìn)入，保證了調(diào)節(jié)絲桿和螺母的工作環(huán)境，防止調(diào)整機(jī)構(gòu)生銹和積灰，保證了使用壽命和礦棉板線的正常生產(chǎn)。圖2為縱切水刀結(jié)構(gòu)示意圖，圖3為圖2中的A向結(jié)構(gòu)示意圖。

該設(shè)備通過旋轉(zhuǎn)手輪，調(diào)節(jié)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，使得移動(dòng)架在上滑軌和下滑軌上移動(dòng)，從而帶動(dòng)連接移動(dòng)架的刀架和密封板移動(dòng)，達(dá)到調(diào)整的目的。將調(diào)整機(jī)構(gòu)安裝在矩形鋼管內(nèi)，并通過密封板進(jìn)行密封，使得調(diào)整機(jī)構(gòu)完全密封，不會(huì)有水汽和灰塵進(jìn)入，保證了調(diào)節(jié)絲桿和螺母的工作環(huán)境，防止調(diào)整機(jī)構(gòu)生銹和積灰，保證了使用壽命和礦棉板線的正常生產(chǎn)。該設(shè)備還具有使用方便和實(shí)施結(jié)構(gòu)簡單的特點(diǎn)，已獲得實(shí)用新型專利授權(quán)。

2.3 橫切水刀

2.3.1 設(shè)備結(jié)構(gòu)（如圖4所示）

該設(shè)備由伺服驅(qū)動(dòng)裝置、直線運(yùn)動(dòng)單元、刀架、電磁噴頭、接近傳感器、橫梁、立柱和各種高壓管閥管路元件組成。

主要功能是將礦棉板根據(jù)設(shè)定長度橫向切斷，設(shè)備可以進(jìn)行直線切割和曲線切割。設(shè)備直線切割速度89m／min，當(dāng)進(jìn)行曲線切割時(shí)可根據(jù)用戶提出曲線要求進(jìn)行變速切割，切割速度范圍為0～158m／min。

2.3.2 主要參數(shù)

1）橫切速度：V＝0～190m／min；直線運(yùn)動(dòng)單元傳動(dòng)伺服電機(jī)：P＝9.3kW；n＝2 000r／min。

2）外形尺寸（長×寬×高）：大約為4.3m×1.08m×0.8m。

3 礦棉板水切割系統(tǒng)電控要求

3.1 水泵電控要求

水泵現(xiàn)場及遠(yuǎn)程操作臺(tái)需配置：啟停按鈕（啟動(dòng)－停止），功能：正常生產(chǎn)啟停；點(diǎn)動(dòng)按鈕（啟動(dòng)－停止），功能：調(diào)試維修啟停；緊停按鈕（停止），功能：事故緊停。

1）液位開關(guān)輸入：24V，輸出：24V。功能：確保水泵有水。控制行程開關(guān)發(fā)訊。

保安行程開關(guān)輸入：24V，輸出：24V。功能：確保水泵有水?？刂浦行牟趴梢詥?dòng)高壓水泵（015－MCC01或015－MCC02）；

2）水泵作用：產(chǎn)生高壓水

手動(dòng)模式：（操作臺(tái)，啟動(dòng)／停止）啟動(dòng)條件：確認(rèn)水箱有水。運(yùn)行條件：a.急停釋放，b.隔離開關(guān)閉合。

自動(dòng)模式：（水切割系統(tǒng)運(yùn)行）啟動(dòng)條件：液位開關(guān)（015－PS01）確認(rèn)水箱有水。運(yùn)行條件：a.急停釋放，b.隔離開關(guān)閉合，c.行程開關(guān)接觸球閥手柄，并發(fā)訊。

3.2 縱切電控要求

縱切遠(yuǎn)程操作臺(tái)需配置：

啟停按鈕（啟動(dòng)－停止）功能：正常生產(chǎn)啟停；

點(diǎn)動(dòng)按鈕（啟動(dòng)－停止）功能：調(diào)試維修啟停；

急停按鈕（停止）功能：事故急停；

噴頭電磁閥（010－SV01／03或010－SV02／04）；

水刀電磁閥（005－SV01或005－SV02）作用：用于縱向切割礦棉板。輸入：24V，輸出：24V。

3.3 橫切水刀電控要求

1）控制柜設(shè)有伺服控制器、PLC、電源開關(guān)、24V電源等。

2）操作臺(tái)上設(shè)有：系統(tǒng)啟動(dòng)／系統(tǒng)復(fù)位／故障／緊停按鈕、觸摸屏、電源開關(guān)等。

3）操作臺(tái)有狀態(tài)指示，觸摸屏可修改參數(shù)。

伺服機(jī)旁按鈕盒需配置：

啟停按鈕一個(gè)周期（啟動(dòng)（帶燈按鈕）－停止（按鈕））功能：一個(gè)周期啟停；

點(diǎn)動(dòng)旋鈕（切板－停止－返回）功能：調(diào)試維修啟停；

故障復(fù)位按鈕功能：伺服故障復(fù)位；

零位復(fù)位按鈕功能：伺服故障復(fù)位。

3.3.1 各電器元件說明

1）行程開關(guān)

功能：設(shè)備保安，當(dāng)運(yùn)動(dòng)刀架接觸行程開關(guān)時(shí)，伺服電機(jī)必須緊急制動(dòng)，要求切斷主回路和控制回路，電機(jī)抱閘停止。

2）起始位的接近開關(guān)

作用：用于刀架找零及停止。

3）停車返回接近開關(guān)

作用：用于控制刀架減速停，并且經(jīng)過延時(shí)后刀架慢速返回切割初始位。

4）伺服電機(jī)

功能：驅(qū)動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)單元，帶動(dòng)刀架進(jìn)行切割動(dòng)作。電機(jī)配有光電變碼器，可根據(jù)切割要求進(jìn)行加、減速。輸入：電機(jī)380V，輸出：3 000r／min轉(zhuǎn)矩：

手動(dòng)模式：（操作臺(tái)，啟動(dòng)／停止）啟動(dòng)條件：無。運(yùn)行條件：1.急停釋放，2.隔離開關(guān)閉合。

自動(dòng)模式：（水切割系統(tǒng)運(yùn)行）切割啟動(dòng)條件：（1）刀架處于零位開關(guān)處。（2）開關(guān)選擇切割直線或開關(guān)選擇切割曲線。

返回啟動(dòng)條件：（1）刀架處于返回開關(guān)處。

切割運(yùn)行條件：1.急停釋放，2.隔離開關(guān)閉合，3.水泵站設(shè)備運(yùn)行，4.左右極限行程開關(guān)都不接觸，5.減速接近開關(guān)正常。

返回運(yùn)行條件：1.急停釋放，2.隔離開關(guān)閉合，3.水泵站設(shè)備運(yùn)行，4.左右極限行程開關(guān)都不接觸，5.0位接近開關(guān)未發(fā)訊。

5）水刀電磁閥

功能：用于切割礦棉板。水刀電磁閥由伺服電機(jī)開停控制。

輸入：24V，輸出：24V 。

手動(dòng)模式：（操作臺(tái)，啟動(dòng)／停止）啟動(dòng)條件：無。運(yùn)行條件：無。

自動(dòng)模式：（水切割系統(tǒng)運(yùn)行）啟動(dòng)條件：無。運(yùn)行條件：1.急停釋放，2.隔離開關(guān)閉合，3.水泵電機(jī)運(yùn)行，4.伺服電機(jī)切割方向運(yùn)行。

3.3.2 伺服電機(jī)工作動(dòng)作描述

動(dòng)作1：切直線時(shí)，生產(chǎn)線速度20m／min時(shí)，刀架從0位啟動(dòng)約0.2s加速到速度89m／min，保持速度到板完全切斷，0.2s進(jìn)行減速停。以速度50m／min返回到0位。準(zhǔn)備下一周期切割。

動(dòng)作2：切割曲線時(shí)刀架從0位啟動(dòng)約0.2s加速到115m／min，行走約0.8s后減速到40m／min，時(shí)間約0.15s，然后開始加速到115m／min，維持時(shí)間約0.8s后再次減速到40m／min，然后再次加速到115m／min，將板切開后減速停，時(shí)間約0.2s。刀架停頓約1s后，以50m／min速度返回0位停止等待信號(hào)進(jìn)行再次切割。具體切割曲線可根據(jù)用戶提供參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。

以板長為5 090mm，生產(chǎn)線速度Vmax＝20m／min為例。切一塊板間隔時(shí)間為T＝15.27s，最大板寬2 490，水刀切割速度：89m／min，切割時(shí)間T1＝1.68s，啟動(dòng)時(shí)間：T2＝0.2s，停車時(shí)間：T3＝0.2s，返回時(shí)間：T4＝5s。T1＋T2＋T3＋T4＝7.08s，水刀切割周期為：T＝15.27s＞7.08s。水刀在0位等待時(shí)間約8s。

3.3.3 聯(lián)動(dòng)動(dòng)作描述

1）成型驅(qū)動(dòng)電機(jī)所帶的編碼器提供切割信號(hào)。2）刀架驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作，同時(shí)給加速電機(jī)提供啟動(dòng)信號(hào)。3）噴頭電磁閥動(dòng)作，水刀開始切割。4）刀架運(yùn)行到達(dá)計(jì)數(shù)值時(shí)（或檢測到接近開關(guān)信號(hào)），伺服電機(jī)減速后停，電磁閥關(guān)閉。5）伺服電機(jī)反轉(zhuǎn)，刀架低速返回至零位停止，一個(gè)切割周期完成。

4 結(jié) 語

通過礦棉板水切割系統(tǒng)與舊系統(tǒng)比較，可以得知新系統(tǒng)有以下優(yōu)勢：1）水泵站進(jìn)水增加一級(jí)過濾，大幅減少電磁噴嘴被堵的可能。2）水箱增加下水位電控浮球，有效解決水箱沒水自動(dòng)停止水泵工作，保護(hù)水泵。3）縱切水刀結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，外觀美觀，結(jié)構(gòu)簡潔。4）縱切水刀采用矩形鋼管密封結(jié)構(gòu)，有效保護(hù)調(diào)節(jié)絲桿和滑動(dòng)件在潮濕環(huán)境下不銹蝕。5）橫切水刀水管及導(dǎo)線采用拖鏈結(jié)構(gòu)，解決老式懸掛結(jié)構(gòu)設(shè)備外觀不夠美觀問題。6）橫切水刀增加一組發(fā)訊開關(guān)，增加設(shè)備動(dòng)作可靠性及安全性。

［1］ 一種礦棉板水切割設(shè)備，CN202194030U［S］.