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摩擦压砖机节能改造

文档作者：王奎，赵婷婷，王洪森，贾明全，徐建国文档来源： 1山东耐火材料有限公司 2山东理工大学 3山东科汇电力自动化有限公司		点击数：	更新时间： 2022年10月19日
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第33卷第1期
2011年2月
山 东
Shandong
冶 金
Metallurgy
V0I33 No．1
February 201 1
摩擦压砖机节能改造
王奎 ，赵婷婷 ，王洪森 ，贾明全 ，徐建国
(1山东耐火材料有限公司，山东淄博255311；2山东理工大学，山东淄博255049；
3山东科汇电力自动化有限公司，山东淄博255087)
摘要：摩擦压砖机存在能耗高、难数控、成形质量不稳定等缺陷，采用新式节能型开关磁阻电机数控系统驱动螺旋工作机
构的改造技术，去掉双摩擦盘、飞轮等零部件，利用电机一皮带传动一齿轮螺旋运动一螺旋副的压砖机新结构实施改造，改造
后实现了压砖机的高效节能和柔性数控，节能达67．86％。
关键词：摩擦压砖机；开关磁阻；节能；数控
中图分类号：TQ175．5 文献标识码：B 文章编号：1004—4620(2011)01—0078—01
耐火材料压砖广泛使用摩擦压砖机，而摩擦压
力机已属于淘汰类设备，存在着能耗高、难数控、成
形质量不稳定的缺陷。因此，利用新型节能数控技
术对摩擦压力机进行改造，达到节能数控，成为耐火
材料生产的迫切需求。
1 摩擦压砖机存在的问题
摩擦压砖机利用摩擦盘摩擦接合力产生的力矩
在正、反2个行程中，向螺旋工作机构传递动能和电
机能量，常用双盘摩擦压力机结构，机身上横梁内装
有铜螺母，与螺杆配合，飞轮安装在螺杆的顶端，圆
周上装有摩擦材料。螺杆下端通过轴承或螺母与滑
块连接。在机身两侧的支架上安装有横轴，2个摩
擦盘安装在横轴的两端，通过操纵机构使横轴带动
摩擦盘左右移动。当左边的摩擦盘接触飞轮时，飞
轮正向转动通过螺旋副驱动滑块向下运动，实现T
作行程；反之，当右边的摩擦盘接触飞轮时，飞轮反
向转动驱动滑块向上运动，实现反向回程。
1．1 能耗分析
对于耐火材料压砖工艺，摩擦压砖机耗能较
大。设摩擦盘半径为R，转速为n，则半径R．点处线
速度 为： =叮TnRl／30。
设飞轮摩擦带摩擦系数 ，横轴压紧力为 ，
飞轮在尺 处接触摩擦盘，则飞轮接触点消耗的瞬时
功率为：Pl=1T nR#F／30。
压砖工艺要求在下止点附近连击，滑块下行时
起始点滑块在下止点附近，飞轮的位置在摩擦盘半
径兄的 点，压下瞬间滑块与飞轮速度为0，摩擦盘
转速为n，其A点线速度为 ，此时的能量损失为
100％，损失功率为 ，后续飞轮线速度逐渐接近摩
收稿日期：2010—10—25
作者简介：王奎，男，1963年生，1985年毕业于安徽工业大学冶金机
械专业。现为山东耐火材料有限公司王耐分公司工程师，从事设
备管理工作。
78 ．
擦盘线速度，速度增大。从100％~量损失到速度接
近一致的下行过程中，摩擦消耗的能量接近50％。
设上行始点在摩擦盘半径风的B点，压紧时，初
始滑块与飞轮速度为0，转速为 摩擦盘的 点线速
度为 ，此时的能量损失为100％，损失功率为P ，然
后飞轮线速度逐渐接近摩擦盘线速度，速度减小。
从100％~量损失到速度接近一致的上行过程中，摩
擦消耗的能量大于50％。
由于R > ，B点功率大于A点功率，所以摩擦
能耗的损失大于50％。
综上所述，摩擦压砖机在运行过程中飞轮和摩
擦盘产生严重打滑，能量损失严重，不但降低了传动
效率，也加剧了摩擦带的磨损。尤其是当要求凸、凹
模不脱开，进行连击时，飞轮与摩擦盘的接触点始终
是功率损失较高的位置，摩擦损失特别严重。
1．2 控制分析
摩擦压砖机设置有横轴移动装置，通过操纵机
构使横轴带动摩擦盘左右移动，实现1二作行程和反
向回程。现在大部分摩擦压砖机由人T操作换向，
有的企业曾经做过摩擦压砖机主运动自动化改造，
在横轴端设置气缸，气缸的控制由PLC可编程控制
器通过电磁阀完成，虽然节省了人力操作，但凭借通
断压力的位置和时间产生摩擦力控制速度，难以准
确控制打击力，轻打重打不稳定，极易产生不合格
品。造制砖工艺参数不能实施优化，排气差、砖坯气
孔率高、密度低、耐火砖性能差，直接影响冶金炉的
使用寿命和熔体的理化指标。上述分析说明，摩擦
压砖机存在的主要问题：靠摩擦盘传递动力摩擦损
失大、效率低；横轴移动依靠人力或气动，力能误差
大、打击力控制不准确，制件稳定性差，成本高。
2 改造措施
开关磁阻驱动系统(SRD)具有(下转第80页)
一～交流验一～
，
2011年2月 山东冶金 第33卷
用期过后，再综合评价其质量及价格、寿命周期及服
务水平等。实践证明，有些产品完全可以实现替代，
从而既能降低生产成本，又能保证较好的质量，同时
也确立了与这些单位的合作关系。
4)一般性招标。对于一般性招标，在选择参标
单位时，不能仅从欲参加竞标单位提供的资质来确
定是否选择，更重要的是要在其提供的业绩中，即在
同行业中的使用状况做抽样调查，对其产品质量、信
誉情况、售后服务等方面进行深入了解，增加把握程
度及可信度后，确实是否选择其参加竞标，再按照招
标原则确立最终中标单位。这样有利于保证价格、
质量双优。
4 加强招投标管理
1)建立供应商准入制度。为防止个别供应商扰
乱正常的招标秩序，对其准入条件严加审核，从基本
注册状况到各种认证，从业绩状况到用户反映，从财
务状况到经营状况，都要制定相应的标准加以约束，
以防止造成不良后果。对于个别供应商，还要实地
考察，对其各方面状况进行详细了解。
(上接第78页)频繁正反转和瞬时全速降功能，利用
开关磁阻电机研发新型螺旋压力机的同时，可以利
用SRD的优势对现有的摩擦压砖机进行改造。
开关磁阻电机及其数控系统由电机及控制器两
大部分组成。SRD电机属于定子、转子双凸极可变
磁阻电机。定子、转子均由硅钢片叠压而成，定子极
上绕有集中绕组，转子上既无绕组，导体也无永绕磁
体，转子无磁场，结构简单，性能可靠，发热量少，抗
冲击性能较强，电机的转向与相绕组的电流方向无
关，只取决于相绕组通电的顺序，具备频繁瞬时全速
下降和换向的电机原理、结构和控制条件。
开关磁阻控制器由嵌入式微处理器、可编程逻
辑器件、驱动电路、电力电子器件及软件组成。数控
系统由开关磁阻控制器、PLC、触摸屏等电气元件组
成；具有参数输入功能，可实现电机的起停数控及转
速等各种参数的设置；可实现PLC控制功能；具有通
讯接口，用户可通过该接口实现远方监控，同时也可
2)细化招投标办法。在以《中华人民共和国招
标投标法》为准绳的基础上，将招投标程序细化、公
开，形成自己的制度和规定，加强监督，防止弄虚作
假，确保招标的有效、真实、公正。
3)加强合同履行管理及履行过程监督。虽然有
些单位从供应商准入到招投标过程等都符合规定，
但在合同形成后的履行过程中出现一些意外情况，
在材质或参数等一些不易察觉到的方面弄虚作假，
结果造成最终的产品在使用过程中经常出现这样或
那样的问题，使正常的生产受到了影响。因此，在履
行环节加强监督，包括从材质选取、工艺步骤到最后
成型检验等各环节，杜绝投机取巧现象的出现。
4)防止极端“低价中标”。坚持“低价中标”原
则，加强监督考核，提高产品的过程能力指数。要防
止走极端，即单纯地认为价格越低越好。当某些单
位的产品价格不能正确反映其质量或其产品价值
时，则产品质量就难以保证，这时就不能片面地坚持
“低价中标”原则。因此，要在工作中不断地积累经
验，无论从量上还是质上，都要用正确的工作思路引
导工作。
通过该通讯口下载程序，进行系统的维护。
用开关磁阻驱动系统改造摩擦压砖机，去掉摩
擦盘，用电机通过减速传动驱动螺旋副。改造方案：
开关磁阻电机通过皮带传动连接小齿轮轴，小齿轮
与长齿形的大齿轮啮合传动，大齿轮带动螺杆作螺
旋运动。去掉上摩擦传动系统，用长齿形齿轮代替
飞轮，即可实现电机直接驱动的目的。
3 应用效果
改造后节能数控螺旋压砖机结构简单、易操作、
易维护、效率高，实现了主运动的数字化自动化控
制，打击力重复精度误差<±2％，且成本低，环保效
果好。400 t级设备吨产品耗电量由10．92 kW·h减
为3．51 kW·h，节能67．86％。同时，提升了耐火砖体
积密度、尺寸精度、强度、抗渣侵蚀性和高温荷重温
度等指标要求，实现了高性能耐火砖的数控化生产。
加快“四个转变” 推动我国钢铁工业由大变强
近日召开的中国钢铁工业协会第四次会员大会重点研究了
“十二五”钢铁工业发展思路，并指出“十二五”期间钢铁工业应
加快“四个转变”，推动我国钢铁工业由大变强。钢协会长邓崎
琳强调，“十二五”期间，中国钢铁工业应该加快“四个转变”：在
生产经营上，要由追求产量扩张，靠增加资源投入的粗放经营，
向注重品种质量效益提高，靠技术进步、科学管理、人才成长的
集约化经营转变；在企业发展上，要由只注重钢铁主业发展，向
信息园地
既做强钢铁主业又向钢铁上下游产业链延伸的一业为主、适度
发展相关多元产业转变；在新增产能和产业布局调整上，要由过
多在内陆发展，向沿海和靠近原料、靠近用户的地区发展转变；
在科技创新上，要由消化引进技术集成创新，逐步向更多的原始
发明创新，能引领行业发展转变。而实现“四个转变”的关键，一
是不断提高技术创新和管理创新能力，二是不断增强上下游完
整产业链的建设。 摘自2011年2月22日《中国冶金报》

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