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1、混凝土搅拌站安全性设计的几个问题摘要为了减少混凝土生产企业的事故, 提高自动化生产的稳定性, 可靠性和安全性，本文介绍了混凝土搅拌站全自动控制系统中安全性设计的实例 , 可供设计者, 使用者 , 修理者借鉴。关键词： 商品混凝土，搅拌站，自动控制系统，安全性设计一问题的原由。随着城市商品混凝土越来越普及，混凝土搅拌站的使用量也越来越多。在忙碌的生产过程中，常听说搅拌机里搅人了，提升机砸人了，皮带机卷人了等人身伤亡事故发生，还有常见的搅拌机堵料了，电机烧毁了，中间斗又满出来了，外加剂过量了，水泥加错了等等，导致生产事故、设备事故和质量事故，这些事故的结果一般都会归结为操作失误而致，但是实际上很多
2、事故都是可以避免的，大多数情况只要在自动控制设计时重视系统的安全性设计就能避免了。我们在长期的工作实践中，特别是通过数百套进口和国产的搅拌站控制系统的技术改造后，感触颇深。例如象德国利勃海尔搅拌站的控制系统，其安全保护措施的完备就值得国内同行借鉴的。因此为了保障员工的生命安全和企业设备的安全 , 安全的问题是必须加以重视了 !二安全性设计问题的几个方面。1、控制系统整体设计上的安全性设计（ 1）控制电源的安全性设计。经常会遇到有的控制台上，控制电压分别有380V、220V、110V,还有交直流24V、12V、 5V 等等，在一个控制台上就有这么多种类的控制电压，似乎考虑很周到 , 很合理，但给
3、使用者带来了麻烦, 也隐藏了不安全因素，如修理时就很不安全，修理工常常因为在应急修理时碰到高压部分, 酿成触电事故；而且要是元件坏了，修理配件供应既困难又麻烦。 例如同种元件使用不同的电源的现象就很普遍, 象常用的电磁阀 , 同一个系统有的用 220V, 有的用 24V, 在维修时 , 常会换错产生新的设备故障。一般控制电源的设计要从两个方面来考虑：安全性和抗干扰。常用交流220V 和直流24V。如果工人在现场需要接触到的电器应使用24V,如操作面板上的按钮、指示灯，现场的电磁阀、安全开关等。而交流220V主要是用于交流接触器，并且应通过380比220 的隔离变压器取得的，这种设计除了配件供应
4、方便外，最主要的有二个好处：1。是安全性。公共点只要不和零线连接，一般讲来对于修理工在修理时是比较安全的。2。是在总线路上发生故障，三相严重不平衡时，220V 控制电压变化不致于太大。如果直接取相线和零线的220V,常常会由于线路三相不平衡造成控制电压波动比较大， 容易损坏控制元件。控制电源应严格区分公共点。对于零线、隔离变压器的220V 的公共点、直流24V的公共点是不允许连接起来的，以确保安全电压更安全。设计时还应注意同种元件最好使用同种类型电源，这样对使用者来说既方便又安全。（ 2）控制流程的安全性设计。国内同行常采用直接控制的方法，比如说秤料就能秤料，投料就可投料，简单明了。电路虽然简
5、单了，但往往是生产事故、质量事故的原由。如由于水泥秤或外加剂秤的门没关好就秤水泥或外加剂就会出质量事故。控制流程的安全性设计就是将每一个环节的控制都与上下环节的控制联系起来。例如向搅拌机内投料前， 先要判断搅拌机开否？搅拌机门关好否？搅拌机中的熟料卸空否？所有该配的料配好否？系统只要有一个条件不符合或没完成，就停止下一步的工作，并进行提示，重大的问题还要报警。表面上看似乎很复杂烦琐，但是在实际运行中的确好处不少，避免了误操作和差错，而且并不影响生产效率。（ 3）软件、硬件自锁互锁 的安全性设计。一般人认为只要把条件输入计算机，它就能自动生产了。但是实际上由于搅拌站的生产环境很差，常会有意想不到
6、的故障、干扰因素等影响计算机程序的正常运行，最常见的是计算机死机现象，秤斗里的材料满出来还在秤料，实际上是计算机已不参与控制了。控制系统在软件设计上有了完整的安全设计后还必须在硬件上进行保护，而且是硬件保护优先。例如水泥秤斗门没有关好是决不允许秤料的，但是若有个干扰或误动作启动了水泥螺旋机，后果就很难设想，而如果加上秤斗门限位的硬件互锁保护，那么即使发生误动作也不至于门没关好就启动螺旋机。 对于上述计算机死机问题只要利用电子秤仪表上的最高秤量保护就能解决。由于气压高低、温度、粉尘、振动等因素都会影响自动控制系统的稳定性、可靠性，所以软件保护和硬件保护结合起来自动控制系统才能更可靠更安全。（ 4
7、）软硬件互补控制方式的安全性设计。我们发现很多搅拌站的自控系统中，凡是能在软件里实现的功能就不再配套硬件了，可能认为再配套硬件控制成本高，软件控制只要多加几条命令，比较简单。但是在实际使用中就给使用者带来诸多不安全的隐患和不方便。 例如最常见的做法是不用秤量仪表，把传感器的信号通过放大器直接给计算机，而计算机仅对输入的信号取个零点基数，再设定一个放大倍数就好了，似乎既省钱又省事，调试也简单。但是我们就遇到很多用户反映，若计算机发生故障，就只能全线停产，而计算机又不能马上修好，造成了较大的损失。还有个搅拌站，水泥秤用了三只传感器，其中一只坏了，使用了很长一段时间，发现这一阶段混凝土质量特别好，强
8、度等级都超标了，直到计量局来检秤才发现一个传感器坏了，水泥多用了。还有的由于温度变化、重力偏移、软联接变紧等因素造成重量的线性度变差，一般计算机是发现不了的。而秤重仪表是专门为秤重设计的，一般都有微处理器在仪表里，最典型的如PT650秤重仪表，对于干扰、线性度、灵敏度进行精密的处理，技术先进，性能稳定可靠。用秤重仪表和计算机结合起来控制，起码有三大好处：一是在计算机有故障时，通过电子秤重仪表能手动控制，不致于停产；二是通过仪表和计算机显示的数值的差异能及时发现秤重系统的故障； 三是高质量的秤重仪表都能对秤重传感器的故障进行判断和提示。2、搅拌机控制的安全性设计。（ 1）人身安全的保护。很多事故
9、都发生在清理维护或修理搅拌机时， 一般的搅拌机都有搅拌机机盖限位，只要一掀开机盖，就切断控制电路，这是简单的保护，一旦人在拌机里清理机盖又不知什么原因合上了，就很危险；还有由于拌机在工作过程中振动较大，往往机盖保护开关容易接触不良，在生产时关断搅拌机，有时为了继续生产，就把这个开关临时短接了，安全开关就形同虚设了， 还带来了麻烦。 如何解决这个问题， 拟举以下几个例子供参考，既简单又实用。例 1：在拌机旁增加1 只带钥匙的急停开关，一旦维修人员需要进入搅拌机工作，先把开关停止，再把钥匙拔掉，并由进入拌机者保管。例 2： 机盖保护开关换成可靠的接近开关， 稍微加大一点接触面， 使振动不致于停止搅
10、拌机。例 3： 在操作台上增加一把专门控制搅拌机的钥匙开关， 若需修理， 由修理者关断并把钥匙拔下， 由修理者 保管。例 4：有的进口搅拌机，机盖上有电磁锁，打开盖必须先打开电磁锁，打开电磁锁后搅拌机就开不了；机盖门打开后就盖不上了，拌机也开不了，必须再进行第二次开启电磁锁。建议采用几种方法结合起来，效果很好。（ 2）设备安全的保护。经常听说搅拌机电机烧坏了，实际上控制系统的安全性设计好的话，就不可能发生这种事故。 一般在搅拌机控制上， 采用了三个保护： 过流保护、 过载保护和过热保护。其中过流、过载保护国内同行都在使用，但是好多设计者都不大注意过热保护，实际上这种保护措施很管用。对于电机在短
11、时间内过载，电流快速上升的情况，过流、过载保护开关在短时间内就会切断电源，可是如果负载是慢慢增加的情况，过流、过载保护就很难及时反应了。正如有个青蛙效应的例子，如果把青蛙放到热水里，青蛙会很快跳离危险区， 但是先把青蛙放在凉水里， 慢慢加温， 青蛙必死无疑。 电机保护也有这个现象。烧电机往往发生在二种情况下，一是堵料后，频繁强行启动搅拌机；二是在中间斗有泄漏时，搅拌机里有一拌料正拌着，中间斗慢慢把下一拌的材料加到搅拌机里，等到搅拌机拌不动了，电机也就烧毁了，这种情况我们已遇到过多次了，现场分析表明故障往往就是中间斗关门限位失灵所致。 在现场往往看到搅拌机的电动机里明明有二根细细的热敏电阻的引线
12、，但是大家未重视，没有很好利用，导致电机烧坏，提高了运行成本。热敏保护确实能在电机缓慢过载时及时切断电源进行保护。3、提升斗控制的安全性设计。提升斗式的搅拌站有占地面积少，安装灵活，移动方便等优点，很受用户欢迎。但是这种搅拌站对提升斗的故障要加以重视。 在设计自动控制系统时要关注以下几个方面:（ 1）栅门开关是很关键的，一旦有人进入危险区修理，提升机就应开不起来，必须待维修人员离开后关上栅门，还要按下复位按钮，提升机才能进行工作。其电路设计上要求只要栅栏门一打开， 电路里的安全保护装置就开始工作， 即使切断现场所有电源，再送上电也无法启动提升斗， 必须人为复位才能工作。 往往保护装置的恢复还是
13、 “麻烦” 一点好，这样才能可靠地避免事故的发生。（ 2）在提升斗的上部和下部都装有带钥匙的急停按钮，按下开关，没有钥匙就不能工作。（ 3）绳松开关，很多国内提升斗式的搅拌站不用绳松开关，而进口的系统都有这个保护。而这个开关起码有三个安全保护作用。一是提升斗到底后不是马上停止，而是要延时一段时间待绳松后才真正停止。这种功能对于把提升斗作为计量秤的形式更实用， 否则就会经常出现计量不准的现象。 二是当到底限位失灵时， 绳一松就能马上停止，避免钢丝绳反卷又把提升斗反卷上去，这是很危险的，往往会把钢丝绳拉断，导致提升斗砸下来，或把轨道拉坏等 故障。三是修理时，把保险杆插上后，不致于误操作发生事故。（
14、 4）提升斗冲顶保护开关，也是一个很关键的安全保护装置，应该用两只冲顶开关串联使用，轨道的一边一个，若发生提升斗倾斜时也能起到保护作用。（ 5）电机热敏保护开关也是不可缺少的，特别是野外作业时，高温季节就能更好地保护电动机。（ 6） 相序保护开关， 这在国内一般也不使用， 这种保护开关有三大安全保护作用： .移动式搅拌站移动时不会由于进线相序不对而发生事故。 .这种开关对缺相很敏感，一旦缺相就立即切断电源。可防止在缺相时烧毁电 动机，特别是若缺相的是刹车装置的电源时，这时若提升斗下降，很容易烧坏刹车装置而导致提升斗砸下来的事故。 .电压过高或过低时也能起到保护作用。4、皮带输送机控制系统的安全
15、性设计。常听说有的搅拌站发生输送机上轧伤工人手脚的事故，也有皮带跑偏、打滑等故障损坏皮带。为避免这些事故, 在设计自动控制系统时应重视以下几个方面:（ 1）防跑偏拉绳开关。在输送机周围有一个由拉绳包围起来的防跑偏拉绳开关，一旦发生跑偏，碰到拉绳或人为紧急拉动拉绳开关，输送机就会立即停止。（ 2）带钥匙的急停开关应装在皮带机附近，发生情况可以立即停止。（ 3）警铃按钮，在工作前操作员必须按动警示铃开关才能启动皮带输送机。（ 4）斜皮带和平皮带互锁，平皮带和中间斗关门限位互锁，斜皮带不工作或中间斗门未关好，平皮带就启动不了。这种有效的互锁是保证生产正常稳定的必要条件。（ 5）热敏、过流、过载保护、止逆装置以及结合机械防护方面的常规保护都是必须的安全保护措施，就不一一介绍了。5 、生产过程中的安全性设计。在生产过程中每个环节的机械执行机构都在自动控制系统的控制下有序地工作， 但是由于搅拌站环境条件是很恶劣的，粉尘、泥浆、噪声、振动、温度、 湿度等等都会导致某个环节的执行机构发生故障，常见的有中间斗重复进料，搅拌机重复进料，坍落度失控等等。有些是操作失误或机械故障所致，有些是在控制系统设计时加以重视
