炼胶工序设备及工装改进

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设备管理与维护

王其营等·炼胶工序设备及工装的改进

炼胶工序设备及工装的改进

王其营1，彭志深2，尹衍东1，王俊岭1

（1、山东泰山轮胎有限公司，山东 肥城 271600；2、益阳橡胶塑料机械集团有限公司，湖南 益阳 413000）

摘要：从炼胶工序生产所用设备及工装存在的问题、改造的方案、实施的效果进行了阐述。着重介绍炼胶工序设备及工装的改进所带来的效果。对同行的生产具有一定的参考价值。

关键词：炼胶；设备；工装；改进

中图分类号：TQ330.43 文章编号：1009-797X(2009)11-0043-04文献标识码：B DOI：10.3969/J.ISSN.1009-797X.2009.11.007

在轮胎生产过程中，各企业炼胶工序所用设备及工装的结构和原理基本相同，工艺条件也近似。但在实际使用过程中，这些通用设备及工装可能存在局部的不适应，为满足工艺条件、质量和效率要求，需要对这些通用设备及工装进行适时、适当的改进和调整。这些改进和调整虽然工作量不大、投资不多，但可能对满足工艺要求、降低设备运行和生产成本、提高劳动效率、保证产品质量、改善劳动环境等能起到一定的作用。本文是笔者根据实际工作经验，针对炼胶工序设备及工装存在的问题、制订的改进方案、实施取得的效果进行分析，供同行参考。

且需要增加一至二级变压器，无形中又增加了投资，提高了运行成本。

1.2 改进的方案

针对上述问题，为提高密炼机主电机电机的效率，降低运行成本，减少设备投资，可以将主电机的电压等级提高。目前主要是根据电机的功率大小，将原来通用的400V（380V）的电压等级提高到6 kV或10 kV，电机的结构也进行相应的改进，以满足高电压的要求。

1.3 效果分析

将主电机的电压提高后，不但电机的效率提高，而且可以降低运行费用和设备投资费用。例如将GK系列密炼机的主电机采用6 kV的电压等级，可以减少一级变压器的运行；使用电压等级为10 kV的主电机，其电源就可以直接接在主变压器的控制柜上，而不用再安装变压器进行降压，从而可在一定程度上降低设备投资费用和运行费用。当然，随着电压等级的提高，电机的绝缘等级及相应配套设施的要求也

作者简介：王其营（1967-），男，高级工程师，1989年毕业于青岛化工学院橡胶机械专业。主要从事设备的管理及轮胎生产的组织等工作，已发表论文60余篇。

收稿日期：2009-04-15

1 密炼机电机的选型

1.1 存在的问题

近年来，随着新型大容量密炼机的开发投用，密炼机主电机的功率也逐步增大。如果继续按原来使用的400V（ 380V）的电压选择设计主电机，那么要满足主电机的功率要求，电机的体积将相当大，电流会相当高，功率因数会因此而降低，导致无功功率增多。同时，电源电压由高压降至低压，不但过程有损耗，而

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随之提高；同时，还会造成供电系统谐波大，电压质量下降，因此需要增加高压电容无功补偿装置，以保证供电系统的功率因数不低于标准值，并保持均衡。从总体效益来看，选择高电压等级电机的运行费用明显降低，因此，该种选择方式是比较经济的。

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到最低限度，从而使液压站的油温控制到最低水平。

2.3 效果分析

液压站在改造前，经过长时间运转，油温最高达到85℃以上；改造后，即使在夏季天气最热时，油温也不超过46℃，效果比较明显。

改造时，需要增加一台变频器和冷却器，价值15 000元左右；改造后，每年可减少叶片泵、液压元件等的维修费18 000元，节省液压油4 000元，节约电价值30 000元，而且电机的负荷平稳，减少了对电网的冲击，更重要的是提高了设备的运行效率和安全性。

2 密炼机液压站的改造

2.1 存在的问题

在以前生产和使用的密炼机液压站中都没有配置变频装置，当油压能量有剩余时，一般是采取溢流方式卸荷。由于液压站在正常工作时，液压油的压力稳定、供应连续，但是系统使用液压油的用量并不固定，不同时段的瞬时用量是变化的，且高峰和低谷与平均量之间的差别比较大。流量和压力固定不变时，虽然在高峰期流量和压力能达到使用要求，但在低谷期则会因为用量小而造成卸荷增多。液压油通过溢流阀流回油箱，在液压站周期循环过程中，油的动能转化为热能，使液压油的温度不断上升。油温升高后，不但导致液压元件、密封件老化速度加快、寿命降低，也会使液压油失效加快、更换周期缩短、维修费用提高，而且还会危及生产。

3 上顶栓排风管增设消音器

3.1 存在的问题

密炼机气动上顶栓上下动作的动力是压缩空气。在每一次上下动作的过程中，压缩空气都要通过排风管全部或部分排出。在排压缩空气时，由于排放集中，导致排放噪声特别大，而且周期短、频次高，噪声污染比较明显，这样不但影响环境，更对操作工身心造成危害。

3.2 改进方案

针对上述现象，为减少压缩空气排放产生的噪声，可以在上顶栓排风口处安装一套简易消声器。该种消声器结构比较简单，由外套、扩容体、喷射体、反射体等组成，可以自行设计，加工。

用一段长350 mm左右的Φ159 mm×4 mm的无缝钢管作为外套，一端用厚度为8 mm左右的钢板封口，封口钢板中心加工Φ90 mm的通孔。用一段Φ90×100 mm的圆钢加工扩容体（也可用尺寸合适的材料组焊），扩容体的一端内孔加工M70×2的通孔螺纹，长度大约为40 mm左右；另一端加工外径为G2″的管螺纹，内部为Φ40 mm的通孔，长度大约为40 mm左右；中间加工成喇叭口，两端内径与M70×2和Φ40 mm的通孔分别对应，三件组合为一个整体。喷射体可用Φ70×5×200 mm的无缝钢管加工，两端分别加工出M70×2的螺纹，中间部位均匀加工200个Φ1.5~2 mm的通孔。反射体可用Φ90×

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2.2 改进的方案

如果单纯为了降低液压油的温度而增大油箱容积或提高散热效果，虽然在短时间内有效，但液压站连续运行时间增加后，效果还是不理想。因此，为保证系统的压力和流量满足使用要求而又不产生多余的能量，可在系统上加装变频恒压控制装置。通过内置的PID（比例积分/微分调节器）自动调节输出量与设定量的差值，使压力恒定。系统压力通过压力变送器转变成电信号，送到变频器的PID单元与设定值比较，并根据差值的大小按既定控制模式进行运算，使变频器输出相应的转速来控制电机。在下顶栓动作时，液压站电机转速最高，油泵满负荷供油；在下顶栓保持位置的炼胶过程中，电机转速降低，油泵的供油量即满足系统保压要求，又使经过溢流阀的溢流油量减少

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55 mm的圆钢加工（也可用尺寸合适的材料组焊），一端内孔加工M70×2的通孔螺纹，长度大约为35 mm左右；另一端加工成外径为 Φ90 mm、内径为Φ70 mm的球形。

将喷射体与扩容体和反射体用对应的螺纹组装在一起。然后将组件放进外套内，使扩容体穿过Φ90 mm的封口钢板通孔，在外径为Φ90 mm的部位与封口钢板焊接在一起，这样，一个简易的消声器就加工好了。将扩容体的延伸端与上顶栓的排风口连接，就能起到消声作用。

针对上顶栓的动作要求，为节约压缩空气，可以在气动上顶栓的升降动作中进行压缩空气回收装置的改进：上顶栓上下进风口及控制不变，在上顶栓风缸的顶部和底部各开两个与进风口内径一致的螺纹孔，用两根无缝钢管分别连接上下开口，在无缝钢管中间部位按相反方向分别安装一只单向阀。用光电开关和压力开关控制上下排风阀开关。当上顶栓开始动作时，排风阀关闭。由于活塞两端风缸的容积在变化，使活塞两端的压缩空气产生压力差，风缸内的压缩空气通过单向阀排向压力低的另一端。当两端压力接近一致时，排风阀打开，活塞在进风压力的作用下，将活塞推向风缸的顶/低端。

3.3 效果分析

将上述结构的简易消声器安装在上顶栓的排风口后，上顶栓排压缩空气时的噪声明显减小，消除了以前排气时的尖叫声。这项改进虽然简单，但效果明显，不但对职工身心有益，也有利于文明生产。

虽然也有标准的消声器可以选择，但是适应上顶栓排风量较大的消声器的价位都比较高。因此采用此法加工的消声器的可谓价廉实用，具有较高的性价比。

4.3 效果分析

在上顶栓上增加压缩空气回收装置后，上顶栓风缸内的压缩空气有30%~45%的压缩空气能被循环使用；而且由于背压的存在，减轻了活塞对风缸端部的冲击；同时，由于直接排出的压缩空气总量减少，上顶栓上下动作时排风的噪音也明显减小。

该法如果推广到大流量往复运动的风缸中使用，则其社会效益会更加明显。

4 上顶栓压缩空气的循环利用

4.1 存在问题

密炼机气动上顶栓的升降是以压缩空气的压力产生动力，靠流量来保证速度。在上顶栓上升时，依靠电磁阀控制，关闭上顶栓的上进风口，压缩空气从下进风口进入，迅速充满活塞下部的空间，直至到达最顶部；靠压力产生的动力推动活塞，带动上顶栓上升，活塞上部的压缩空气不断被排出。下顶栓下降时的动作与上升相反，先关闭下进风口，压缩空气从上进风口进入，推动活塞，带动上顶栓下降，直至到达最底部。由于上顶栓风缸的内径较大，每个炼胶周期上顶栓要升降2~3次，因此上顶栓的用风量较多。由于缩空气的使用特征主要体现在其压力和流量上，当压力和流量降低到一定程度，就失去了利用价值。因此， 如果能实现上顶栓压缩空气的循环利用，则密炼机的运行费用就会降低。

5 胶冷吹风由压缩空气改为轴流风机

5.1 存在问题

在炼胶工序，需要对经过压片、浸泡隔离剂的胶片在上冷却装置之前进行吹干、冷却，以避免胶片在码放后粘垛，传统的做法是采用压缩空气进行吹干。由于压缩空气是由压缩机生产、管道输送、阀门控制，最后才经过吹喷管吹喷在胶片上，压缩空气每经过一道环节，效率都会有所降低。因此采用压缩空气进行工艺吹干的能耗较高，而且由于压缩空气本身含有一定的水份和杂质，在工艺吹干过程中会使半成品表面再次带水，影响下工序使用。

5.2 改进方案

针对这种问题，可采用离心通风机吹风代替压缩空气进行胶片吹干。具体的做法是：首先根据吹干部位的用风量选择型号合适的离心

4.2 改进的方案

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通风机，其风量和功率不能过小，达不到吹干和冷却效果，但是也不能过大，以免造成能源浪费。然后在原安装压缩空气吹喷管外侧的合适位置固定好离心通风机，制作并固定专用吹喷管。吹喷管可选用外径为57 mm、壁厚及长度适宜的无缝钢管，沿无缝钢管的轴向在管壁上加工一道宽度为1~1.5 mm的开口，一端封焊，另一端与离心通风机的出风口相连。无缝钢管上的开口对准所要吹干的部位，将离心通风机接通电源，风机产生的风就通过吹喷管上的开口将半成品吹干。

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速和速比、辊距、辊温、装胶量、配合剂的添加量及添加顺序都相同的情况下，如果胶料在压片机上的捣胶遍数不同，最终的胶料质量也有波动。目前所用的压片机在捣胶时，基本都是人工计数。由于主观原因或客观原因，容易将捣胶遍数记错，使胶料质量无法得到保证。

6.2 改进的方案

针对捣胶遍数容易记错的现状，可在压片机上增设捣胶计数装置。该计数装置比较简单，由安装在压片机一侧机架上的一套光电开关和计数器以及固定在捣胶装置的移动架上一块金属档板组成。金属档板随捣胶架移动一个往返，在接近光电开关时，光电开关发出信号，计数器自动计数一次，并同时累加；在计数器上设定捣胶遍数，当累加值达到设定值时，捣胶装置自动停止。

5.3 效果分析

采用离心通风机代替使用压缩空气的优点之一是高效节能。因为压缩空气从生产、输送、控制、吹喷每一个环节都有效率损失，空气压缩机生产压缩空气的效率一般在80%~90%之间（平均85%），管道输送、阀门控制、吹喷等每一个环节的效率都会降低5%左右，则用压缩空气对半成品进行冷却、吹干时的能耗效率大约为：85%×95%×95%×95%=73%。而使用离心通风机对胶片吹干的效率就是离心通风机本身的效率，一般在90%以上，效率要比使用压缩空气高的多。因此，在使用能源时，减少其转化的环节，就是提高使用效率。我公司对上述问题改进后，压缩空气用量明显减少，平均少开1.5台空气压缩机，而所有离心通风机的用电总量小于0.5台空气压缩机的用电量。因此采用离心通风机代替压缩空气后，每年相当于节省了1台空气压缩机的用电量，约 60万kW·h/年，同时节省了相应的运行和维修费用。

优点之二是离心通风机产生的风取源于车间内部，含水量小，有利于保证半成品质量，同时加快了车间内的空气流通，有利于职工健康。

6.3 效果分析

在压片机上增设捣胶计数装置后，可以实现捣胶自动计数，从而可以避免因人工计数导致的误差。同时，结合配备的功率积分仪可以实现炼胶及压片过程的追溯，减少故意违章的几率，对胶料质量的稳定提供硬件保障。

7 结语

从上述几项改进可以看出，虽然炼胶工序的工作原理及工艺条件基本相同或相近，但是因为所用设备及工装的不同以及在个别部位的结构差异而使实际效果有较大的差别。而对不适应部位适时、适当的改进不但能消除部位不适应产生的影响，更能在一定程度上满足工艺要求、适应操作需要、降低能耗和生产成本、提高劳动效率、改善劳动环境。

(XS-03)

6 压片机捣胶计数

6.1 存在的问题

胶料从密炼机排料至压片机压片时，为使混炼均匀，需要进行捣胶。在压片机辊筒的转

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