忠義數控水泥包裝機 備戰“工業(yè)4.0”

                                                                                    ——專(zhuān)訪(fǎng)忠義機械制造有限公司董事長(cháng)裴建忠

                                                                                                                                                                                                                              本刊記者 侯偉華

仿佛一夜之間，“工業(yè)4.0”和《中國制造2025》就成了家喻戶(hù)曉的熱點(diǎn)話(huà)題，這對于大多數的中國企業(yè)而言，無(wú)疑又是一次全新的挑戰。唐山是中國水泥包裝機產(chǎn)業(yè)的發(fā)源地和聚集地，伴隨著(zhù)中國水泥工業(yè)的發(fā)展壯大，也先后走過(guò)了模仿、改進(jìn)、趕超、創(chuàng )新的歷史進(jìn)程，以忠義、任氏、智能、翔云等為代表的一系列品牌，如今已取得了中國市場(chǎng)的地位，并出口世界多個(gè)國家。新的挑戰面前，企業(yè)將如何應對？日前，忠義機械制造有限公司董事長(cháng)裴建忠接受本刊記者專(zhuān)訪(fǎng)，詳細介紹了他們以BHYW8S數控水泥包裝機為代表的相關(guān)研發(fā)成果。

忠義機械與“數控”的結緣，來(lái)自一次偶然的機會(huì )。2008年，裴建忠在上海參觀(guān)了一場(chǎng)包裝設備的世界性展會(huì )，一系列服務(wù)于食品等行業(yè)的全自動(dòng)數控包裝機械，讓這位在水泥包裝領(lǐng)域摸爬滾打了幾十年的專(zhuān)家“看傻了眼”。他敏銳地認識到，數字化的大潮勢不可擋，既然啤酒、瓜子、各種食品乃至藥品都可以實(shí)現數控包裝，那么數控水泥包裝應該同樣可行，“這必將是水泥包裝機新的發(fā)展方向”。

傳統水泥包裝機使用復雜的機械傳動(dòng)實(shí)現所需的全部流程，不僅故障率居高不下，計量精度也難以保障，至于作業(yè)流程的遠程監控則更是無(wú)從談起。如果實(shí)現數字化控制，那么這些困擾業(yè)界多年的問(wèn)題就都將隨著(zhù)技術(shù)路線(xiàn)的升級而徹底解決——這也正是讓裴建忠怦然心動(dòng)的根源。

拿定主意的裴建忠從2008年開(kāi)始即著(zhù)手研發(fā)，到2010年基本完成樣機試制，經(jīng)過(guò)幾年的測試完善，全新設計的BHYW8S數控水泥包裝機于2014年正式推向市場(chǎng)。新機器隨即引起了冀東、華潤、賽馬等國內水泥巨頭的高度關(guān)注，華潤水泥甚至組織了包括工藝、機械、電氣等專(zhuān)家在內的團隊專(zhuān)程前往考察，對機器的設計理念和技術(shù)指標表示充分認可，并簽署了采購數量不菲的合作意向。

BHYW8S首次將智能驅動(dòng)、精準定位的伺服數控技術(shù)用于水泥包裝領(lǐng)域，以新穎的結構、美觀(guān)的造型、精確的計量將水泥包裝機的設計制造提升到了一個(gè)新的高度。其伺服系統是數控包裝機的執行部分，由速度控制、位置控制、伺服電機驅動(dòng)及相應的機械傳動(dòng)裝置等組成，通過(guò)數字技術(shù)實(shí)現壓袋、開(kāi)啟閘板、推袋等動(dòng)作，并對其位置、速度加以實(shí)時(shí)控制，完成水泥灌裝全過(guò)程。

裴建忠告訴記者，與國內外同類(lèi)產(chǎn)品相比，BHYW8S在計量、產(chǎn)量、故障率和環(huán)保指標四個(gè)方面實(shí)現了新的突破，最明顯的特點(diǎn)是計量更為精準。包裝機依據實(shí)時(shí)的測量結果控制灌裝過(guò)程，而執行機構完成相關(guān)動(dòng)作會(huì )有一定的滯后時(shí)間，供料停止時(shí)，儀表顯示值和實(shí)際值往往大于目標設定值，這一現象俗稱(chēng)“過(guò)沖”。顯然，閘板關(guān)閉速度越快過(guò)沖越小，反之則越大。傳統氣動(dòng)結構包裝機采用通用繼電器驅動(dòng)電磁閥控制氣缸，后者拉動(dòng)直板型閘板實(shí)現通斷式的開(kāi)閉，反應明顯“遲鈍”，過(guò)沖很大；而數控包裝機使用伺服電機控制閘板，通過(guò)PID調節，可隨著(zhù)灌裝量的增加不斷調整閘板開(kāi)度，不僅反應敏捷，過(guò)沖也大大減少，從而實(shí)現更為精確的計量。

業(yè)內人士都知道，灌裝過(guò)程中閘板會(huì )發(fā)生卡漏現象，這也會(huì )影響計量的精度。傳統包裝機通常采用1.5mm的65MN彈簧鋼片做閘板，一方面極易磨損，另一方面水泥中的雜物也會(huì )導致灌裝時(shí)閘板被卡住，這都將導致閘板與出灰座之間產(chǎn)生縫隙，當水泥包灌滿(mǎn)后，在電機慣性作用下依然還會(huì )少量灌裝，難以保證高精度計量；而B(niǎo)HYW8S采用的是經(jīng)過(guò)特殊熱處理的鉻12材質(zhì)的7mm扇形閘板，不僅耐磨，遇到異物時(shí)借助伺服電機的強大扭力可以直接將其切斷，杜絕了卡、漏現象，計量精度也得以大幅提高。

此外，國內大部分包裝機均采用活動(dòng)式出灰管，灌裝完成的水泥包依靠自重掉落到接包機上，這時(shí)出灰嘴中殘存的水泥雖然已經(jīng)計入單袋重量卻沒(méi)有進(jìn)入水泥袋，而是隨著(zhù)掉袋散落到地面，這不僅造成工作面的污染，還將帶來(lái)超過(guò)100克的計量誤差；新型數控包機將活動(dòng)出灰嘴改成固定出灰嘴，并將前端改為尖形以減少水泥存留，灌滿(mǎn)后由伺服電機控制的推袋機構模擬人工將水泥袋緩送到接包機上，不僅消除了落灰污染，灌裝精度也進(jìn)一步提高。

計量精度是水泥包裝機的核心指標，稱(chēng)重傳感器是計量的核心依據。傳統包裝機的吊掛稱(chēng)重系統使用四組彈片支撐，由于長(cháng)期受到?jīng)_擊、振動(dòng)的影響，彈片容易老化疲勞，緊固螺絲也會(huì )松動(dòng)，進(jìn)而造成稱(chēng)重波動(dòng)，如不及時(shí)維護，將直接影響稱(chēng)重精度；新型數控包裝機采用懸壁梁稱(chēng)重傳感器，不需要在吊掛上加裝彈片，而是直接通過(guò)高強度螺栓與吊掛連接，剛性和穩定性大幅提高，承受偏載能力更強，有效提高了計量精度和長(cháng)期穩定度。

BHYW8S數控水泥包裝機不僅計量精度大大提高，產(chǎn)量也優(yōu)于傳統的型號。相比傳統8嘴回轉包裝機，BHYW8S的倉體主體高度增加了90mm，料位也隨之增高，因此倉底出料端出料壓力增加，提高了單位時(shí)間出灰量；同時(shí)，出料斗殼體入料口有效面積增大，使得出料斗殼體入料更加充分，避免了“吃不飽”的現象，使得出料更加充足，減少灌裝時(shí)間，提高了灌裝效率和臺時(shí)產(chǎn)量。

與之相配套，忠義還開(kāi)發(fā)了新型葉輪以增加出灰量。葉輪機箱進(jìn)口尺寸由Φ65增加至Φ100，葉輪由4片改為5片，對水泥單位時(shí)間內的作用次數增加25%，使得灌裝更加充分，產(chǎn)量得以提高。另外，在出灰管處配置插袋感應裝置，實(shí)現了插袋即灌裝，進(jìn)一步提高了包裝機的自動(dòng)化水平。

因為數控系統及高強度閘板等一系列新技術(shù)、新部件的采用，BHYW8S的故障率得以大幅降低。傳統包裝機控制部分為機械聯(lián)動(dòng)機構，氣缸是軸向滑動(dòng)，由于動(dòng)作頻繁，導致故障率較高；數控包裝機采用伺服電機直接驅動(dòng)閘板，壓袋、推袋部分也去掉了復雜的機械聯(lián)動(dòng)機構，灌裝、推袋時(shí)不產(chǎn)生振動(dòng)和沖擊，因為結構簡(jiǎn)單，故障率自然隨之降低。同時(shí)，整機易損部件的大量減少，不僅節省了維修時(shí)間，節約了備件費用，而且為提高產(chǎn)量奠定了堅實(shí)的基礎，設備使用壽命也大大延長(cháng)。

裴建忠介紹，除了優(yōu)異的精度、產(chǎn)量指標和更好的可靠性，BHYW8S的環(huán)保性能也大為改善。

在設計上，新型數控包裝機的葉輪增加了8枚副葉片，副葉片結構加上動(dòng)力頭原來(lái)的迷宮、密封軸套外纏繞盤(pán)根、擋灰盤(pán)、唇形密封圈等密封裝置，形成了完整的密封體系，有效阻止了水泥對軸承的損壞，提高了動(dòng)力頭的使用壽命。在工藝處理上，一方面給料機加裝了耐磨、耐高溫的聚氨酯膠板，下面設置蝶閥，防止因給料機漏灰對地面造成的污染；另一方面采用滾籠式接包機、刷輥滾籠式清包機，在水泥袋進(jìn)入輸送帶之前有效地處理袋子表面水泥；同時(shí)采用“不插袋、不噴灰”的控制方式，有效地防止了因出灰嘴噴灰而造成的工作面污染。

BHYW8S采用伺服電機控制開(kāi)關(guān)閘板和推袋，避免了機械聯(lián)動(dòng)或氣缸控制所引起的頻繁沖擊和連帶振動(dòng)發(fā)出的噪音，使得整個(gè)包裝過(guò)程平穩、安靜，有效降低了環(huán)境噪音。一系列針對性的設計，使得機器的生產(chǎn)污染和噪音大幅降低，更有效地保護了操作工人的身體健康。

BHYW8S還配備了遠程監控系統，不僅可以實(shí)時(shí)監控包裝機每個(gè)料嘴的生產(chǎn)運行情況，隨時(shí)查看每個(gè)料嘴的實(shí)時(shí)袋重和設定值，還可以使用遙控器在不停機的狀態(tài)下修改儀表的運行參數，查看并記錄每個(gè)料嘴的累計產(chǎn)量，整機的所有運行數據更可自動(dòng)形成Excel報表，方便歸檔查詢(xún)。這種全方位監控的設計，特別適用于大型的水泥集團，坐在辦公室即可實(shí)時(shí)掌握工廠(chǎng)的生產(chǎn)情況。

經(jīng)過(guò)系統性的優(yōu)化設計，新型BHYW8S數控水泥包裝機的袋重精度優(yōu)于國家JC/T818-2007標準，杜絕了二次灌裝，臺時(shí)產(chǎn)量提高到120噸，稱(chēng)量精度達到95%，單袋重量誤差50kg±0.2kg，設備故障率大幅降低，配件維修用量比原來(lái)減少90%，共獲得9項國家專(zhuān)利。雖然新型數控包裝機比公司的傳統型號高出近一倍的價(jià)格，但還是贏(yíng)得了國內外眾多高端用戶(hù)的青睞，并成功出口到印度尼西亞、也門(mén)等國家，投產(chǎn)運行的設備均贏(yíng)得了用戶(hù)的廣泛好評。

裴建忠坦言，忠義機械BHYW8S的問(wèn)世與“工業(yè)4.0”的相遇是一次“美麗的巧合”——忠義開(kāi)始研發(fā)數控機的時(shí)候，“工業(yè)4.0”的概念還不曾提出，而幾年前的忠義就已經(jīng)意識到，隨著(zhù)信息技術(shù)的快速發(fā)展和全面滲透，“智能生產(chǎn)”和“智能物流”必將成為現代化制造企業(yè)的發(fā)展方向——這正是“工業(yè)4.0”和《中國制造2025》的核心。

兵馬未動(dòng)，糧草先行。中國水泥工業(yè)即將面對“工業(yè)4.0”和《中國制造2025》的大考，忠義機械已經(jīng)未雨綢繆做出了相應的準備，這也將帶動(dòng)中國水泥包裝機械的升級換代，促進(jìn)行業(yè)水平的整體提升。