技術部分
十一、中鐵一局集團天津建設工程有限責任公司
盾構管片流水線設計總體說明
為了便於詳細介紹中鐵一局集團天津建設工程有限責任公司盾構管片流水線我公司的設計方案及該流水線的特點，將按以下目錄進行介紹：
(一)、盾構管片流水線裝置主要的技術引數說明
(二)、盾構管片流水線設計方案及各子系統配置及詳細說明
(三)、各主要組成的詳細說明及產地、效能、引數
(四)、各種保護裝置的詳細說明
(五)、各種隨機配件的清單及說明
(六)、國產件與國外件的配置情況說明
(七)、 原裝及組裝說明
(八)、裝置特點及優缺點
(九)、裝置的質量標準、驗收標準和辦法
(十)、其他需要說明的事項
(十一)、盾構管片流水線整體布局及關鍵裝置的圖紙及**說明
(一)、盾構管片流水線裝置主要的技術引數說明
1.裝置名稱及型號規格：名稱「盾構管片生產流水線」，型號zxyl-60
主要技術引數：適用於地鐵管片，管片寬度1.5m，流水線軌距1.1m，澆注線模具中心距5m；
總體布置：本設計空間布置合理，充分照顧了鋼筋籠、混凝土澆築和管片運出時的空間分配，不會發生相互干擾。在各模具之間留有足夠的清理作業空間，使清掃和維護工作容易。
採用1條澆注線4條蒸養線，其中澆注線布置12座模具，蒸養線布置15座模具，可容納12套管片模具在流水線上執行，如前期只使用10套模具可使用工位小車進行補位。
2．流水線的產能指標：夏季生產採用6分鐘為1個節拍，可保證每
天完成3翻生產；冬季生產採用8分鐘為1個節拍，可保證每天完成2.5翻生產；另外，可根據掌握流水線生產的熟練程度、生產環境及產能要求對生產節拍進行調節，
執行方式：本生產線全自動執行，全系統計算機監控。流水線整體執行可採用半自動人手操作，全自動plc程式控制，及計算機全系統控制管理。混凝土周轉系統採用指示燈狀態下的半自動運轉。
3.混凝土澆注振搗：採用附著式振搗方式，在混凝土澆注工位設定有與模具振動器快速連線氣路接頭，附著式振搗的振搗效果優於振動台振搗；在澆注工位設定一部液壓控制開合的混凝土料斗，下部設定氣囊頂公升的托舉裝置；混凝土採用周轉小車將攪拌站混凝土運送到澆注料鬥，周轉小車配置液壓站、振動器。
4．混凝土管片養護方式、養護時間及溫度控制：採用蒸養窯蒸汽養
護，蒸養窯內設定3個溫區：公升溫區、保溫區、降溫區。利用隔板及溫度感測器、電磁閥控制蒸汽量將各溫區的溫度分別控制在40-45℃、50-55℃、40-45℃。
5．管片生產流水線需具備穩定性、可靠性、易維護性、安全性等要
求：首先盾構施工對於管片質量要求非常高，包括混凝土構件的外觀質量、內部質量、尺寸精度、生產效率、成本控制。流水線應相關裝置具備效能穩定、可靠性好、易於維護、安全效能好，同時還應具備自動化程度高、生產效率高等方面的要求。
6.環境因素及職業健康安全引數：盾構管片流水線不存在對環境汙染情況，在保證產能的前提下，合理匹配動力單元、汙水循序處理使用，做到節能減排。
針對管片生產主要影響到職業健康的因素-振搗過程中的噪音汙染，該流水線採用封閉式澆注室，通過一系列的降噪措施可保證噪音控制在80分貝以下。
(二)、盾構管片流水線設計原理介紹及各子系統配置及詳細說明
1、盾構管片流水線設計原理介紹
自動化生產線是是模具在生產線上有規律的按著一定節拍行走, 操作工人站在固定的工位上完成本工序的操作。完成乙個等待下乙個。混凝土的澆注及振搗固定在生產線的某個位置上。
澆注室的上方是混凝土料斗, 攪拌好的混凝土直接輸送至料斗中, 等待澆注。抹面後進入養護窯蒸養。
不管是固定式生產還是流水線生成都需要相同的工序,各生產工序流程圖如下：
由於在管片製作過程中, 有三個時間是必須保證的, 一是管片澆注後的靜停時間根據實際經驗要 1￣2 h, 二是蒸養時間一般不少於 4 h, 三是混凝土攪拌時間每盤最快也要 5min。這樣就確定了生產節拍是 5 min, 也就是說生產線在正常生產的時候要每 5 min 就要澆注乙個模具。也就是說澆注線必需保證在5-6min內完成一座模具的入窯準備，60座模具在6個小時內完成一次迴圈、在環境溫度允許的情況下完成每天3翻的生產要求。
2.流水線的執行過程
流水線可採用的順時針或逆時針的迴圈方式，兩側擺渡車同時執行到蒸養線，兩側蒸養窯門開啟後，左側擺渡車推進器將一座靜養後的模具推入蒸養窯並將蒸養完畢的模具推出；擺渡車執行到澆注線，利用右側擺渡的推進器將模具送入澆注線的同時，將靜養完成後的模具推入到左側的擺渡車上；擺渡車再交替執行到三條或四條蒸養線將模具推入蒸養窯；通過以上的方式完成模具的周而復始的迴圈。
澆注線的執行過程：通過推進器和平移小車的傳遞完成工位的交替，在澆注線從左到右需完成管片脫模、模具清理、放鋼筋籠、放置預埋件、混凝土澆注、混凝土靜養等工序。
流水線平面布置圖
3.盾構管片流水線的各子系統配置及詳細說明
自動化生產線上主要由控制系統、生產線、養護線、推進系統、擺渡小車、混凝土的澆注振搗系統、養護系統和混凝土周轉系統組成。
3.1 控制系統(包括plc自動控制系統、監控系統、溫度控制系統、模具型別智慧型識別系統)
自動化生產線的控制系統非常關鍵, 它是整條線的大腦, 生產線上的所有動作指令都是由控制系統發出的。並且, 它要使生產線的每個動作都要協調一致。控制系統是由電腦軟體通過 plc 控制各個驅動電機, 由驅動電機來完成相應的動作, 其中包括:
擺渡車前後行走、模具移動、養護窯門的公升降、振動台頂公升和下降、模具夾緊和鬆開等一系列動作。當各個動作到位後都有相應的感測器或接近開關把動作情況反饋給 plc, plc 做出判斷後就會做出下乙個動作。
plc自動控制系統：系統由s7-200cn和ktp178micro觸控螢幕組成,通過uss協議控制2臺西門子m440變頻器(2.2kw)對擺渡車橫向移動交流電機的速度進行控制。
該系統還需控制兩部擺渡車的在各條線的執行位置及精確定位、擺渡車的推進器的推進和收回、蒸養窯門的開啟和關閉、澆注線的執行狀態的反饋訊號處理等方面。執行方式分為手動控制和觸控螢幕自動控制兩種狀態，在自動控制的狀態下每按動一次執行按鈕擺渡車交替執行到澆注線和蒸養線的相應位置後完成推進動作。在手動狀態下，靠人工完成選擇及相應動作。
控制過程：擺渡車在接到位置指令後，開始橫向移動，當接近開關觸發後，變頻電源將電機執行速度降低，利用光電開關將擺渡車精確定位，同時觸發行程限位開關給控制系統提供反饋訊號；當接到推進訊號後，一側的擺渡車推進裝置開始工作，當推進完成並觸發行程開關後自動收回，等待下一指令。擺渡車運動到蒸養窯口時，蒸養窯的公升降門必須處於開啟狀態，模具推入蒸養窯後公升降門自動關閉。
擺渡車執行到澆注線，在推進前首先要收到澆注線執行進入的反饋訊號。
hmi控制介面的設計：介面需顯示執行狀態的動態演示、澆注線和蒸養線的標識、各種反饋訊號的顯示、日曆、每天管片生產的數量並可以清零、生產間隔時間顯示等。
主控室及控制台(中部hmi兩側為監控)
監控系統：分別在兩側擺渡車、澆注工位、整條流水線處安裝監控探
頭，共計4部，便於主控人員實時了解生產狀態，並可將資訊進行為期乙個月的儲存，以供管理人員呼叫。
溫度控制系統：蒸養室溫度由pid自動調節，並通過溫度感測器、電磁閥控制蒸養窯內每個區間的蒸氣通氣量。觸控螢幕可以實時顯示蒸養室的溫度曲線及設定引數。
模具型別智慧型識別系統：本系統自動可識別模具編碼，並將編碼內容進行生產資料庫管理，資料庫可輸入產品編號、產品使用者和工地名稱等，並將各資料自動編制、列印出生產報表。
3.2推進系統
為了保證推進系統穩定性和可靠性，我公司開發管片流水線推進系統全部採用機械式傳動和推進。
推進系統主要包括：澆注線模具的整體推進和蒸養線模具的依次入蒸養窯。澆注線推進系統在模具的下方通長鋪設推進裝置，每乙個模具設定乙個推點以保證模具的中心距離控制在5m，為模具的端模操作預留0.
8m的空間。澆注線推進系統設定在入窯窯口的位置上，保證模依次進入蒸養窯，入窯後模具的運動是依靠模具之間的傳遞實現。
推進系統工作流程說明：推進系統的每乙個執行動作全部由plc控制，在接到plc的推進指令後，電機通過減速機驅動推進系統開始運動到達指定位置並觸動限位開關後，plc發出退回指令，推進裝置返回初始位置。
推進系統的安全措施：在澆注線和蒸養線窯口位置，為了防止模具的慣性竄動，在模具制定位置上設定有彈性限位裝置。限位開關等關鍵控制點用冗餘設計，保證系統穩定可靠性。
推進系統結構示意圖
3.3 擺渡車
擺渡車是把模具從澆注線運送到蒸養線線和從蒸養線運送到澆注線的轉運裝置。每條線的模具在動作之前擺渡車都要在這條線的兩端。因為, 一座模具在其中的乙個擺渡車上向前推出, 另乙個擺渡車就必須在這條線的另一端接住前面的模具, 擺渡車把等待養護的管片運送到養護窯養護, 把養護好的管片運送到生產線脫模, 這樣就形成了迴圈。
擺渡車的每乙個執行動作全部由plc控制，並利用接近開關和光電開關進行精確定位。
擺渡車必需具有三個主要功能：橫向移動功能完成模具在澆注線和蒸養線的轉換、推進功能完成模具從擺渡車到澆注線或蒸養線的轉換、拉回功能完成模具從澆注線或蒸養線執行到擺渡車到位，並觸動行程開關後plc接到指令後方可橫向移動。為了保證擺渡車的穩定、可靠執行，所有運動功能採用機械式結構完成，由電機和減速機進行驅動。
擺渡車結構示意圖
3.4混凝土的澆注振搗系統
澆注系統是用來完成管片澆注成型的組成單元。主要包括封閉式澆注室、澆注控制台、托舉臺、混凝土料斗、自動門、液壓系統、附著式振動器氣路快接裝置等結構。
封閉式澆注室：封閉式澆注是降低振動器噪音的主要方式，通過在進口和出口端分別安裝氣動式自動門、內壁鋪設噪音阻尼發泡橡膠、澆注室與澆注操控臺分開，通過玻璃進行觀察等方式實現。在操控臺一側設定門，便於操控人員進入澆注室。
澆注控制台：操控台上設定有油壓、氣壓開關和感測器指示燈，通過油壓氣壓開關對托舉台頂公升和下降、模具夾緊和鬆開、附著式振動器的啟動和停止、混凝土料斗下料、自動門的開合等動作進行控制。
托舉臺：通過機械方式將模具與振動台固定在一起,振動的時候需要氣囊頂起來之後振動, 這樣就可以盡量減小對基礎的振動並防止振動能力的損失。
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