忠義數控水泥包裝機 備戰“工業4.0”

                                                                                    ——專訪忠義機械制造(zao)有限(xian)公司董事長裴建忠

                                                                                                                                                                                                                              本刊(kan)記者 侯偉華

仿(fang)佛一夜之間，“工業4.0”和《中國制造2025》就成了家喻戶曉的熱點話題，這對于大多數的中國企業而言，無疑又是一次全新的挑戰。唐山是中國水泥包裝機產業(ye)的(de)發源地(di)(di)和聚集地(di)(di)，伴隨著中(zhong)國水泥(ni)工業(ye)的(de)發展(zhan)壯大，也(ye)先后走過了模(mo)仿、改進、趕超、創新的(de)歷史進程(cheng)，以忠義、任氏、智能(neng)、翔云等為代表的(de)一系列品牌，如(ru)今(jin)已取得(de)了中(zhong)國市(shi)場的(de)地(di)(di)位，并出(chu)口世界多(duo)個國家。新的(de)挑戰(zhan)面(mian)前(qian)，企業(ye)將如(ru)何應對？日(ri)前(qian)，忠義機械制造(zao)有限公司(si)董事長裴建忠接受(shou)本刊(kan)記者專訪，詳細介紹(shao)了他們(men)以BHYW8S數控水泥包裝機為(wei)代表的相(xiang)關研(yan)發成果(guo)。

忠義機(ji)械與“數控”的結緣，來自一次偶然的機會。2008年，裴建忠在上海參觀了一場包裝設備的世界性展會，一系列服務于食品等行業的全自動數控包裝機械，讓這位在水泥包裝領域摸爬滾打了幾十年的專家“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(bao)裝機新的(de)發展方向”。

傳統水泥包裝(zhuang)機使用(yong)復(fu)雜(za)的(de)(de)(de)機械(xie)傳動實現所需的(de)(de)(de)全部(bu)流(liu)程，不僅故障率居(ju)高不下，計(ji)量精度也難以(yi)保(bao)障，至于作業流(liu)程的(de)(de)(de)遠(yuan)程監控(kong)則更是(shi)無從談起(qi)。如果實現數字(zi)化控(kong)制，那么(me)這些困擾(rao)業界(jie)多年的(de)(de)(de)問題就都將隨著技術路線的(de)(de)(de)升級而徹底解(jie)決——這也正是讓裴建忠怦然心動的根源。

拿定(ding)主意的裴(pei)建(jian)忠從2008年開始即著手研發，到2010年基本完成樣機試制，經過幾年的測試完善，全新設計的BHYW8S數控水泥(ni)包裝機于(yu)2014年正式推向市場。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注，華潤水泥甚至組織了包括工藝、機械、電氣等專家在內的團隊專程前往考察，對機器的設計理念和技術指標表示充分認可，并簽署了采購數量不菲的合作意向。

BHYW8S首(shou)次將智能驅動、精(jing)(jing)準(zhun)定位的(de)伺服(fu)數控(kong)技術用于水泥包裝(zhuang)領域(yu)，以新穎的(de)結構、美觀(guan)的(de)造型、精(jing)(jing)確(que)的(de)計量將水泥(ni)包裝(zhuang)機(ji)的設計制造提升到了一個新(xin)的高度(du)(du)。其伺服系統是數控包裝(zhuang)機的執行部(bu)分，由速度(du)(du)控制、位(wei)置(zhi)控制、伺服電機驅(qu)動及相(xiang)應的機械傳動裝(zhuang)置(zhi)等組成(cheng)，通過數字(zi)技術(shu)實(shi)現壓袋(dai)、開啟(qi)閘板、推袋(dai)等動作，并對(dui)其位(wei)置(zhi)、速度(du)(du)加以實(shi)時控制，完成(cheng)水泥灌裝(zhuang)全過程(cheng)。

裴建忠告訴記者(zhe)，與(yu)國內(nei)外同類(lei)產品相比，BHYW8S在計量、產量、故障率和環保指標四個方面實現了新的突破，最明顯的特點是計量更為精準。包裝機依據實時的測量結果控制灌裝過程，而執行機構完成相關動作會有一定的滯后時間，供料停止時，儀表顯示值和實際值往往大于目標設定值，這一現象俗稱“過沖”。顯然，閘板關閉速度越快過沖越小，反之則越大。傳統氣動結構包裝機采用通用繼電器驅動電磁閥控制氣缸，后者拉動直板型閘板實現通斷式的開閉，反應明顯“遲鈍”，過沖很大；而數控包裝機使用伺服電機控制閘板，通過PID調節，可隨著灌裝量的增加不斷調整閘板開度，不僅反應敏捷，過沖也大大減少，從而實現更為精確的計量。

業內人士(shi)都知道，灌裝(zhuang)過程中(zhong)閘板會發生卡漏現象，這也會影響計量的(de)精度。傳統(tong)包裝(zhuang)機(ji)通常采(cai)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導致灌裝時閘板被卡住，這都將導致閘板與出灰座之間產生縫隙，當水泥包灌滿后，在電機慣性作用下依然還會少量灌裝，難以保證高精度計量；而BHYW8S采用的是經過特殊熱處理的鉻12材質的7mm扇形閘板，不僅耐磨，遇到異物時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(ci)外，國(guo)內(nei)大(da)部分包(bao)裝機均采用活動式出灰管(guan)，灌裝完成的(de)水(shui)泥包(bao)依靠(kao)自(zi)重(zhong)(zhong)掉落到接包(bao)機上，這(zhe)時(shi)出灰嘴(zui)中殘存的(de)水(shui)泥雖然(ran)已經計入(ru)單袋重(zhong)(zhong)量(liang)卻(que)沒(mei)有(you)進入(ru)水(shui)泥袋，而是隨(sui)著掉袋散(san)落到地面，這(zhe)不(bu)僅造成工作面的(de)污(wu)染，還將帶來超過100克的計量誤差；新型數控包機將活動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，灌裝精度也進一步提高。

計量精度是水泥包裝機(ji)的核心(xin)指標，稱(cheng)重(zhong)傳感器(qi)是(shi)計量的核心(xin)依據。傳統(tong)(tong)包裝機的吊(diao)掛稱(cheng)重(zhong)系統(tong)(tong)使(shi)用(yong)四組彈片(pian)支撐(cheng)，由(you)于(yu)長期受到沖擊、振動的影響，彈片(pian)容(rong)易老(lao)化疲(pi)勞，緊固螺(luo)絲也會松動，進而(er)造成稱(cheng)重(zhong)波動，如不及時維護，將直接影響稱(cheng)重(zhong)精(jing)度；新(xin)型數控包裝機采用(yong)懸壁梁稱(cheng)重(zhong)傳感器(qi)，不需要在(zai)吊(diao)掛上(shang)加(jia)裝彈片(pian)，而(er)是(shi)直接通過高(gao)強度螺(luo)栓與(yu)吊(diao)掛連接，剛性和穩定性大幅提高(gao)，承受偏載能力(li)更強，有效提高(gao)了計量精(jing)度和長期穩定度。

BHYW8S數控水泥包裝機不僅計(ji)量精度大大提(ti)高，產(chan)量也優(you)于(yu)傳統(tong)(tong)的型號。相比(bi)傳統(tong)(tong)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，提高了單位時間出灰量；同時，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，減少灌裝時間，提高了灌裝效率和臺時產量。

與(yu)之相配套(tao)，忠(zhong)義還開發了新型葉(xie)輪以增加出灰量(liang)。葉(xie)輪機箱進口(kou)尺寸(cun)由Φ65增加至Φ100，葉輪由4片改為5片，對水泥單位時間內的作用次數增加25%，使得灌裝更加充分，產量得以提高。另外，在出灰管處配置插袋感應裝置，實現了插袋即灌裝，進一步提高了包裝機的自動化水平。

因為數控系(xi)(xi)統及高強度閘板等一系(xi)(xi)列(lie)新(xin)技(ji)術、新(xin)部件的(de)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動機構，氣缸是軸向滑動，由于動作頻繁，導致故障率較高；數控包裝機采用伺服電機直接驅動閘板，壓袋、推袋部分也去掉了復雜的機械聯動機構，灌裝、推袋時不產生振動和沖擊，因為結構簡單，故障率自然隨之降低。同時，整機易損部件的大量減少，不僅節省了維修時間，節約了備件費用，而且為提高產量奠定了堅實的基礎，設備使用壽命也大大延長。

裴建(jian)忠(zhong)介紹(shao)，除了優異(yi)的精度(du)、產量指標(biao)和更好的可靠性(xing)，BHYW8S的環保性能也大為改善。

在設計上，新型數(shu)控包裝機的葉輪增加了8枚副葉片，副葉片結構加上動力頭原來的迷宮、密封軸套外纏繞盤根、擋灰盤、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，在水泥袋進入輸送帶之前有效地處理袋子表面水泥；同時采用“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(yong)伺(si)服(fu)電機控制開關(guan)閘板和推袋，避免了機械聯動或氣缸控制所引起的頻繁沖(chong)擊和連帶振動發出(chu)的噪(zao)音(yin)，使得整個包裝(zhuang)過(guo)程平穩、安(an)靜，有效降低了環(huan)境噪(zao)音(yin)。一系列針(zhen)對性的設計(ji)，使得機器(qi)的生(sheng)產污染和噪(zao)音(yin)大幅降低，更(geng)有效地(di)保護(hu)了操作工人(ren)的身體(ti)健康。

BHYW8S還(huan)配備了(le)遠程監(jian)控系統(tong)，不僅可以實時監(jian)控包裝機每個料(liao)(liao)嘴的(de)(de)生產運行(xing)情(qing)況(kuang)(kuang)，隨時查看每個料(liao)(liao)嘴的(de)(de)實時袋(dai)重(zhong)和設(she)(she)定值(zhi)，還(huan)可以使用(yong)遙(yao)控器在不停機的(de)(de)狀態下修改儀表(biao)的(de)(de)運行(xing)參數，查看并記錄(lu)每個料(liao)(liao)嘴的(de)(de)累計產量，整機的(de)(de)所有運行(xing)數據更可自動形成(cheng)Excel報(bao)表(biao)，方(fang)便歸(gui)檔查詢。這種全方(fang)位監(jian)控的(de)(de)設(she)(she)計，特別適(shi)用(yong)于大(da)型(xing)的(de)(de)水(shui)泥集(ji)團，坐在辦公室即(ji)可實時掌握工廠的(de)(de)生產情(qing)況(kuang)(kuang)。

經過(guo)系統性的優化設計，新型(xing)BHYW8S數控水泥包裝機的袋重精(jing)度優于國家JC/T818-2007標準，杜絕了二次灌裝，臺時產量提高到120噸，稱量精度達到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減少90%，共獲得9項國家專利。雖然新型數控包裝機比公司的傳統型號高出近一倍的價格，但還是贏得了國內外眾多高端用戶的青睞，并成功出口到印度尼西亞、也門等國家，投產運行的設備均贏得了用戶的廣泛好評。

裴建(jian)忠坦(tan)言(yan)，忠義機(ji)械(xie)BHYW8S的問世與“工業4.0”的相遇是一次“美麗的巧合”——忠義開始研發數控機的時候，“工業4.0”的概念還不曾提出，而幾年前的忠義就已經意識到，隨著信息技術的快速發展和全面滲透，“智能生產”和“智能物流”必將成為現代化制造企業的發展方向——這正是“工業4.0”和《中國制造2025》的核心。

兵馬未動，糧草先行。中國(guo)水泥(ni)工(gong)業即將面對“工業4.0”和《中國制造2025》的(de)大考(kao)，忠義機械已經未雨綢繆做出(chu)了相應的(de)準備，這(zhe)也將(jiang)帶(dai)動(dong)中國水泥包(bao)裝機械(xie)的(de)升級(ji)換代，促進(jin)行業(ye)水(shui)平(ping)的(de)整體(ti)提升。