0 引言

    中國瀝青攪拌設備行業起步於20世紀60年代後期，在近40年的發展中湧現出大批的瀝青攪拌站生產廠家，瀝青攪拌站每小時產量也從初始的30 t提高到320 t。在瀝青攪拌站大型化的發展趨勢下，瀝青拌和站，特別是商品瀝青混合料的拌和站配置中，成品料倉是必不可少的基本組成部分。成品料倉卷揚機係統的穩定運行是整個瀝青拌和站高效生產的保證，所以其維護也是整個拌和站維護工作的重中之重。

1 成品料倉卷揚機控製係統發展現狀

中國的瀝青攪拌站行業基本上是在引進和吸收德國、英國、美國等國家的先進技術的基礎上發展起來的。2000年，中國瀝青攪拌站控製係統的設計開始具有自主知識產權，曆經數載，瀝青攪拌站控製技術至今已經達到世界領先水平。瀝青攪拌站成品料倉卷揚機係統可以分為運料小車的卷揚控製和運料小車的選倉定位控製。係統設計基本上可以概括為3種模式：電磁調速、凸輪定位係統；液壓卷揚機控製係統；變頻調速、數字定位係統。 

2電磁調速、凸輪定位卷揚機係統

瀝青攪拌站發展之初產量一般為30-120 t/h，該階段成品料倉卷揚機大多采用電磁調速、凸輪定位係統，這是由當時的電力、電子控製技術發展水平決定的。電磁調速技術在20世紀60年代就已經出現，憑借結構簡單、使用維護方便、價格低廉、啟動性能好、啟動力矩大、啟動平滑等優點，被眾多瀝青攪拌站生產廠家采用。電磁調速配套製動係統采用的是電磁抱閘製動。抱閘係統和電機取同一電源，當電機通電運轉時，抱閘線圈同時通電，製動抱箍鬆開；當電機失電時，電磁線圈同時失電，電磁鐵靠彈簧複位，製動箍抱死傳動軸。磁鐵結合彈簧的電磁製動具有故障保護功能，當出現電流故障時彈簧自動複位，卷揚機自動刹車。電磁調速電機正、反轉采用電源換相方式，由2個接觸器交替吸合實現。

    凸輪定位是電磁調速階段采用較多的一種定位模式

    滑塊凸輪固定在螺杆上，螺杆通過鏈條與卷揚機卷筒軸連在一起，凸輪隨螺杆旋轉而移動。螺杆兩側固定行程開關。根據成品料倉結構，不同廠家使用的行程開關個數有所區別。小車定位調試時根據小車選倉位置調節對應倉位的行程開關和滑塊凸輪接觸。運料小車自動運行過程是：小車啟動信號發出後卷揚機馬達啟動，小車開始沿軌道上行：當小車運行到選定倉位時，電機和電磁製動器電源斷開，小車卸料定時器開始計時，同日寸電機轉向接觸器切換到反轉；小車卸料延時時間到後，電機和製動器再次得電，小車開始下行，當小車在下行程開關觸發後停止運行。

    由於電磁卷揚機控製係統的刹車控製屬於機械製動，刹車片的機械磨損不可避免。在實際維護中，若刹車片間隙調小了則電機啟動阻力大，刹車片冒煙，製動刹車時有撞擊聲：刹車片間隙調大則製動時間長，刹車失靈。即使刹車間隙恰到好處，由於刹車片磨損，間隙仍會逐漸變大，刹車時間加長，需要經常維護才能保證刹車效果。

3 液壓卷揚機控製係統

20世紀90年代後期到21世紀初，隨著瀝青攪拌站控製係統大型化的設計，電磁調速係統的製動模式逐漸暴露其不足。大型瀝青攪拌設備每鍋產量由原來的1t左右逐漸提升到2-3 t。由於對大噸位的提升，單純的電磁抱閘製動已經不能滿足需要，製動時機械撞擊加劇，製動效果已經不能適應安全生產需求。此時液壓技術已經日趨成熟，並開始應用到工業和日常生活的各個領域，液壓卷揚機正是在這個時候推出的。液壓卷揚機係統主要由液壓站、卷筒和控製電路組成。基於流體動力學的傳動原理，通過遠程電液比例伺服控製傳動在變量柱塞泵和柱塞式液壓馬達之間進行。

液壓站包含卷揚回路和製動回路。卷揚回路用於將電機動力轉化為液壓油的壓力能並傳送給馬達，驅動馬達旋轉的機構；製動回路提供控製製動器開啟、閉合的液壓油壓，還並聯應急的手動放車裝置。2個回路的協調靠壓力繼電器的動作來完成。在液壓站中，泵和馬達是動力執行主體，方向控製閥和K8凯发登录入口控製閥決定卷揚機的運行狀態和卷揚速度。

    電液比例伺服技術是液壓站技術應用中的關鍵部分，是一種將微小電信號比例轉換為大的液壓功率輸出的電液轉換技術。瀝青攪拌設備的液壓站中電液比例的控製是由電液比例控製器設定的。通過電液比例控製器給2個比例電磁閥輸出電流，後者分別在小車上行和下行時控製液壓回路輸出合適的K8凯发登录入口，從而達到控製小車速度的目的。當比例閥有大於死區值的電流通過時，在液壓回路中由壓力繼電器感應壓力信號轉化成接點信號後，在電路中控製製動轉向閥的動作，選擇開啟或閉合液壓製動器。可通過調整積分時間調整小車加減速時間和製動切換時間。

    在液壓卷揚機控製係統中，小車行程由行程開關和電磁接近開關控製，開關安裝在小車運行軌道上。行程開關一般選用凸輪接觸式開關，多用作極限限位；電磁接近開關為非接觸式感應開關，當小車車體經過時，接近開關感應裝置動作。非接觸感應開關的應用是在軌道上運行的小車定位控製的一種有效方案。

液壓卷揚機控製係統采用機電液一體化技術，傳動出力大、速度慣性小、響應快。但由於主液壓站係統設計較複雜，參與控製信號多（如油壓、油溫），因此維護工作量大、技術要求高。由於築路行業施工管理較為特殊，所以在人員配備、培訓等方麵存在一定限製，於是用戶對成品料倉卷揚機控製係統又提出了更高的使用要求，其中最突出的就是卷揚機係統的穩定性和免維護。

4 變頻卷揚機控製係統

到了21世紀，變頻傳動技術經過近20年的發展已日漸成熟，並因其獨有的優勢而被廣泛應用於生產、生活中。變頻技術在瀝青攪拌站卷揚機控製係統的應用自2000年開始，並於2004年逐漸普及，目前國內瀝青拌和站廠家3000型以上設備大多采用變頻器控製卷揚機。變頻器控製卷揚機係統組成分別由變頻器控製係統、卷筒和控製電路組成。

4.1 變頻器選型

現有大、中型瀝青拌和站成品料倉卷揚機控製變頻器功率都在55 kW以上，設計選型大都采用國外知名品牌，如西門子、SEW等。隨著變頻器技術的成熟，台灣以及中國大陸很多廠家的變頻器也開始在大功率驅動應用中嶄露頭角。不論選用國外還是國內變頻器，其選型標準不外乎以下幾條。

    (1)具有多種防護措施，安全等級、運行可靠性高。

    (2)能夠檢測電網、負載電壓。當電壓異常時有報警指示，係統能自動停止運行。

    (3)能夠確定電機轉矩提升、製動電壓、原始電阻等參數，有效地拖動電機及對電機實施保護。

    (4)具有溫度、電流等電機運行參數的檢測功能。電機長時間低速運行時溫升很快，係統可以提前對危險值發出預警並自動停止運行。當電機過流、相間短路、缺相或對地時係統自動停止運行。

(5)當小車超載時變頻器報警提示，並自動停止係統。

隨著變頻技術的發展，變頻器的設計更加智能化和集成化，開始具有通訊和計算功能，為變頻卷揚機的控製提供了更廣泛的思路。

4.2 變頻卷揚機的行程控製

采用變頻器控製的卷揚機係統的行程控製方式有2種：一種是行程開關控製模式，即液壓卷揚機所采用的行程控製模式；另一種是數字定位模式，即編碼器計數定位。這裏將詳細介紹編碼器定位模式。

    編碼器是一種位移檢測傳感器，可分為增量型和絕對值型，在成品料倉卷揚機定位控製中均有應用。具有獨立PLC定位功能的卷揚機控製所采用的一般是增量編碼器，而有的變頻器自帶定位功能，采用的多為絕對值編碼器。下麵就變頻器自帶定位功能的卷揚機控製說明一下該定位模式的定位過程。

    (l)編碼器初始化。包括編碼器型號的選定、距離單位的設定和初始位置設定等。

    (2)選擇運行模式。編碼器定位時，通常設定有運行模式和調試模式。設定2種模式的目的是方便調試時的定位確認。

    (3)定位運科小車位置。在調試模擬下可以點擊運料小車上、下行。車在選定倉位時，按下“倉位確認”按鈕，變頻器即可記錄該位置數值。手動選倉定位完成後即可切換到運行模式，在該模式下小車根據運行條件自動運行。

    位置的確認可以用其他方式，如采用PC和變頻器通訊，通過專用軟件進行位置精確定位。這種定位方式通常需要調試人員具有一定的專業技能，操作起來較複雜，因此，實際生產中多為變頻器廠家工程師所采用。

4.3變頻卷揚機現狀

    變頻卷揚機輸出轉矩大、製動可靠、無級平滑調速、運行停機平穩、配置簡單、使用維護方便，並大大降低了維護成本，因此被眾多瀝青拌和站采用。但是它在實際應用中還存在以下問題。

    (1)變頻器功率較大，在當前技術前提下體積也相對較大。在瀝青拌和站中央控製係統設計時，無論是采用集中控製還是分散控製，變頻器係統都采用獨立的變頻器控製櫃。在工業現場，變頻器控製櫃所處的環境中灰塵、風沙較大，而變頻器控製櫃又必須設置通風散熱窗口。因此，在生產現場，由於受風沙、塵土和潮氣的影響，變頻器板卡會出現接觸不良等現象，導致變頻器不能正常使用。變頻器是一種精密電子裝置，雖然在製造過程中廠家進行了可靠性設計，但若使用不當仍然可能出現故障，所以日常維護仍不可少。

    (2)由於自身設計和工作原理，變頻器對周圍電子設備存在電磁幹擾。根據變頻器使用要求接線，布線時盡量將幹擾控製在最小限度。控製係統網絡內的模擬信號（如稱重信號、溫度信號）還在一定程度上受變頻器的影響。

5結語

    通過對瀝青攪拌站現有幾種卷揚機控製係統的分析，可以發現卷揚機控製模式是隨瀝青攪拌站控製係統設計和自動化技術的進步而發展。從目前市場應用情況來看，變頻卷揚機控製模式廣為采用，電磁調速和液壓調速雖然也有采用，但仍不能改變新產品、新技術在卷揚機控製係統設計的應用趨勢。滿足用戶的需求是設計的方向，科技的發展是設計的基礎。

參考文獻：

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