CN107901208A - 预制钢筋混凝土管片全自动生产线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预制钢筋混凝土管片全自动生产线，该生产线包括模具行走系统、混凝土浇筑系统、养护窑门系统、养护室温度控制系统、管片脱模系统以及录像监控系统。模具行走系统包括直行辊道、横移摆渡机构以及平移子母车，其中直行辊道可实现管片模具在养护窑外侧的行走，横移摆渡机构可实现管片模具在两条辊道之间的移动，平移子母车可实现管片模具由直行辊道进入养护窑内或由养护窑内移至直行辊道上。该自动化生产线具有自动化、信息化程度高，管片蒸养控制精确可靠，同时该生产线性能稳定、可靠性好、节能降耗等特点。

Description

预制钢筋混凝土管片全自动生产线

技术领域

本发明涉及预制钢筋混凝土管片生产领域，具体涉及指预制钢筋混凝土管片生产线。

背景技术

盾构管片是隧道衬砌安装和受力的最小单元，是隧道的最内层屏障，承担着抵抗土层压力、地下水压力的作用。盾构管片生产质量直接影响拼装质量以及成型后隧道的结构性能、防水性能和耐久性。

目前，国内外管片预制技术主要采用隧道窑生产线，所述隧道窑生产线包括至少一条浇注生产线、至少三条养护生产线、管片模具推进系统、混凝土浇注系统及蒸养控制系统。按照工艺流程，各作业工序位置固定，管片模具在生产线上按照设定的节拍运动。

上述隧道窑生产线存在如下不足：

（1）管片模具在浇注混凝土后需要依次通过静停区、升温区、恒温区、降温区四个区域，即需要穿过整个养护窑，而管片模具移动一般采用为每个管片模具设置一个推进点或整条线设置一个推进点，依靠管片模具之间的碰撞顶推，所以，在管片模具移动过程中会因振动和碰撞造成收面成型的混凝土向管片模具端头堆积以及早期内部结构的破坏，严重影响管片的质量。

（2）管片养护是在养护生产线上进行，管片依照设定的节拍依次通过静停区、升温区、恒温区、降温区四个区域，各区域一般用棉布帘或保温门隔开，但在管片模具通过时相邻区域之间热量的扩散，无法保证各区域对温度大小以及温变速率的要求。

（3）隧道窑管片模具推进一般采用管片模具分体推进或整体推进系统，由于养护窑内高温高湿的工作环境，管片模具推进系统故障率高、性能稳定性差。

（4）隧道窑因其工艺设计的局限性，在管片生产量较小时，所有管片模具也需要在生产线上循环运动一周，造成不必要的能量消耗和设备损耗。

发明内容

针对现有盾构管片生产线存在的不足，本发明的目的在于提供一种性能稳定、可靠性高、安全节能、自动化程度高，同时能改进管片蒸养质量的全自动生产线。

为达到上述目的，本发明通过下述技术方案来实现：

一种预制钢筋混凝土管片全自动生产线，包括独立养护窑、管片模具行走系统、混凝土浇筑系统、养护窑门系统、养护窑温度控制系统、管片脱模系统、录像监控系统以及PLC自动控制系统，

所述独立养护窑用于存放至少一个环管片并对其进行蒸汽养护；所述的管片模具行走系统实现管片模具在整条生产线上有序移动；包括直行辊道、横移机构和平移子母车；所述直行辊道设置于养护窑的两端，所述平移子母车的母车设置于直行辊道上，子车以母车为载体，能够与母车结合与脱离，母车通过电机驱动辊轮，从而带动上部的管片模具行走，直行辊道上设置有多个红外感应点，以实现管片模具行走的自动控制；所述子车由蓄电池驱动，子车上端设置可上升或下降的台面，通过顶升装置驱动台面上升或下降，母车运行至养护窑门口位置时， 在入窑端，待母车将管片模具送至养护窑门处时，母车上部的子车通过顶升装置将台面升高，将管片模具抬离母车及直行辊道，并将管片模具送入窑内指定位置，待到达指定位置后，子车工作台面下降，将管片模具放置窑内混凝土台面上，子车退出窑内至母车上；在出窑端，子车行走至窑内管片模具下部，通过顶升装置将将台面升高使管片模具抬起，带动管片模具运行至母车处，通过顶升装置将将台面下降后将管片模具放在母车指定位置，此时，管片模具即落在直行辊道上；实现管片模具由直行辊道送至养护窑内或由养护窑内送至直行辊道上的过程；所述横移摆渡机构设置于直行辊道的端部，实现管片模具在两条直行辊道之间的转换；所述混凝土浇筑系统通过混凝土输料架、高料斗、低料斗和振动装置完成管片的混凝土浇筑、振捣成型；在混凝土输料架的上侧和下侧分别设置有上部纵移轨道和下部纵移轨道，高料斗通过其底部的辊轮安装在上部纵移轨道上；低料斗通过轨道轮安装在一个横梁的上端的轨道内，该横梁的下端通过辊轮安装在下部纵移轨道上；来自于搅拌楼下料斗的混凝土搅拌料首先导入高料斗，在通过高料斗和低料斗在对应的轨道上移动实现搅拌料有高料斗向低料斗转移，通过低料斗将搅拌料输送至位于振动装置上方的管片模具内；所述振动装置为整体式振动台，振动台通过夹紧和顶升装置将其上侧的管片模具固定，通过调节振动频率和时间完成管片混凝土的振捣成型；所述养护窑门系统设置于每个养护窑的两端，窑门通过PLC控制对养护窑打开和关闭；所述养护窑温度控制系统通过窑内设置的温度感应器，由蒸汽电动调节阀依据窑内蒸养情况控制蒸汽通入量，实现管片蒸养四阶段：经停、升温、恒温、降温的精准控制；所述管片脱模系统设置在管片出窑端直行辊道上，对蒸养结束的管片进行脱模、翻片作业；所述PLC自动控制分别控制连接管片模具行走系统、混凝土浇筑系统、养护窑门系统、养护窑温度控制系统、管片脱模系统，并协调各系统之间相互配合，实现盾构管片生产的自动化。

所述录像监控系统设置于直行辊道、横移机构、脱模架、浇筑工位、养护窑门等部位，以实现对生产线的实时监控。

所述养护窑门系统设置于每个养护窑的两端，共计30个窑门，窑门通过PLC控制对养护窑打开和关闭；

所述养护窑温度控制系统由温度感应器、导热管道、电动调节阀组成，所述温度感应器分别设置于每个养护窑内，每个窑内设置2个，用于实时监控窑内温度；所述导热管道设置于每个养护窑底部，每个窑内设置8根羽片管，以保证热量供应。所述电动调节阀设置于每个养护窑蒸汽管道的进口端，通过PLC控制电动调节阀开启的大小以控制窑内蒸汽通入量，实现管片蒸养四阶段：经停、升温、恒温、降温的精准控制。

所述管片脱模系统包括真空吸盘、翻片机和脱模架，所述真空吸盘将达到脱模强度的管片从管片模具中取出，通过脱模架移动至翻片机处。所述翻片机将管片由平放翻转成立放，以便吊具吊走。

所述PLC自动控制系统由电脑软件通过PLC控制生产线中的各个系统。

该自动化生产线具有自动化、信息化程度高，管片蒸养控制精确可靠，同时该生产线性能稳定、可靠性好、节能降耗等特点。

附图说明

图1为本发明提供的全自动生产线的结构示意图。

图2为本发明提供的全自动生产线中混凝土浇筑系统的示意图。

图3为图2的侧视示意图。

图4为本发明提供的全自动生产线中脱模系统的示意图。

图中标号：100为管片模具行走系统，100-1为直行辊道，100-2为横移机构，200为混凝土浇筑系统，300为管片脱模系统，400为搅拌楼，500为管片模具，600为真空吸盘，700为翻片机。

具体实施方式

下面将结合本发明实例中的附图，对本发明实例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

参见图1，本实例所采用的一种预制钢筋混凝土管片全自动生产线采用3振动工位、15个蒸汽养护窑，具体包括管片模具行走系统100（含直行辊道100-1、横移机构100-2以及平移子母车）、混凝土浇筑系统200、养护窑门系统（本图未显示）、管片脱模系统300、养护窑温度控制系统、录像监控系统以及PLC自动控制系统。

如图1所示，本发明管片生产工艺流程如下所述：钢筋原材进厂后存放至钢筋原材区，待检验合格后即可开始钢筋半成品加工成型，半成品钢筋经检测合格后送至养护窑顶部开始成品钢筋笼的焊接工作，检测合格的成品钢筋笼统一存放于养护窑顶东部，等待吊入管片模具内。全自动生产线部门生产工艺流程为：蒸养结束后管片脱模、管片模具清理、涂刷脱模剂、合模、成品钢筋笼入模、安装预埋件、混凝土浇筑成型、管片收面、管片蒸养、管片蒸养结束达到脱模强度即可脱模，然后进入下次循环。此方案车间布局合理，各功能区域划分明确，在车间布局及生产线设计上充分考虑钢筋笼成型、混凝土浇筑、管片养护以及管片出运等关键工序的时间和空间上的衔接和布局。

其中，管片模具行走系统100包括直行辊道100-1、横移摆渡机构100-2以及平移子母车，所述直行辊道100-1设置于养护窑的两端，本实例中养护窑的两端每2米设置1对滚轮（分别置于辊道两侧），每个滚轮均由单独的电机驱动，待子母车将管片模具由窑内送至直行辊道上后，辊道处的红外感应器接到信号开始指令电机带动辊轮运行，从而带动上部的管片模具行走，待管片模具驶离滚轮后，红外感应器接到驶离信号开始指令电机停止工作，该设计保证了只有管片模具下面的滚轮工作，而其他地方的滚轮处以待工作状态，降低了能量消耗和设备磨损。为了保证管片模具运动定位的准确性，本系统同时采用红外感应器定位和机械定位两种方式，确保管片模具行走准确、安全可靠。

所述横移摆渡机构100-2如图1所示，设置于直行辊道的端部，实现管片在两直行辊道之间的转换，横移机构由工作台面、驱动电机及链条、顶升气囊等组成，在接受到管片模具之前，横移机构工作台面高度比直行滚轮低5cm，待管片模具运行至横移机构后顶升气囊工作，将工作台面与管片模具顶升10cm，之后电机驱动链条带动整个工作台面运动，待运行至另一端直行辊道处，气囊将工作台面与管片模具放下，管片模具落在直行辊道上，继而由直行辊道继续带动管片模具运行。

所述平移子母车，设置于养护窑两端的直行辊道上，主要用于管片模具由直行辊道送至养护窑内或由养护窑内送至直行辊道上。其中，母车与直行辊道同一方向运动，在母车下部由滑触线为母车供电，子车由蓄电池驱动，其充电装置设置于母车上。在入窑端，待管片模具送至养护窑门处时，母车上部的子车通过顶升装置，将管片模具抬离辊道，并将其送入窑内指定位置，待到达指定位置后，子车工作台面下降，将管片模具放置窑内混凝土台面上，子车退出窑内至母车上。在出窑端，子车行走至窑内管片模具下部，通过顶升装置将管片模具抬起，带动管片模具运行至母车处，将管片模具放下，此时，管片模具即落在直行辊道上。

混凝土浇筑系统200在本实例中包含混凝土输料机构及3台振动装置组成，如图2所示，混凝土输送机构由高位料斗、低位料斗以及输料架组成，高位料斗将搅拌主机拌合后的混凝土通过输料架送至低位料斗内，低位料斗通过移动机构可前后左右移动，以便将混凝土精准输送至振动台上部管片模具处。所述振动装置为整体式振动台，待管片模具通过辊道运行至振动台上部时，按下启动按钮，顶升开始，顶升气压到位后，加紧装置启动，夹紧气压达到设定值后，振动台开始强振，强振时间和频率以混凝土充满管片模具为止，而后改为弱振，弱振时间和频率以混凝土表面停止沉落或沉落不明显、混凝土表面气泡不显著发生、混凝土将管片模具边角部位充实表面有灰浆泛出时为宜。弱振结束后，马达自由旋转停止后夹紧放松，顶升下降。夹紧放松、顶升下降到位后，一个环周期结束，给出管片模具充许移动信号，准备下个周期的开始。

在本实例中管片脱模系统包括真空吸盘、翻片机、脱模架，如图3所示，真空吸盘将达到脱模强度的管片从管片模具中取出，真空吸盘主要包括吸盘体、真空泵、压力表、真空电磁阀、报警器等组成，其中吸盘体结构型式与管片外弧面相吻合，吸盘体表面有密封胶条，保证密封效果。在吸盘体附于管片上部时，启动按钮，真空泵开始工作，抽取吸盘体与管片之间的空气，待压力表达到设定值后，吸盘上部的安全指示灯闪烁，此时，可以通过脱模机将管片从管片模具中吊起，继而移动至翻片机上部。待管片放置于翻片机上时，真空电磁阀开始泄压，吸盘脱离管片。此时，启动翻片机翻转管片，将管片从平放翻转为立放，方便起重机通过垂直吊具吊取。

本实例中，生产线共包括15个养护窑，每个养护窑内部有单独的蒸汽供应管路及温度控制系统，如图4所示。养护窑的尺寸依据所生产管片的尺寸所确定，本实例中，养护窑尺寸为长度18m、宽度5.7m、净高1.9m，管片蒸汽养护相关规范为：管片蒸汽养护过程分为静停、升温、恒温、降温四个阶段，要求管片静停阶段不少2h，升温速率≤15℃/h，降温速率≤20℃/h，最高蒸养温度≤60℃。依据此规范，本实例中选择4t/h蒸汽锅炉作为热源供应，每个养护窑内设置8根羽片管，以保证管片蒸养温度及速率满足规范要求。羽片管主要为扩大散热面积，提高温升效率，具体要求为羽片管干管尺寸为DN50，外包环状羽片，羽片间距8mm，高度25mm，羽片厚度0.8mm。

所述温度控制系统，在每个养护窑的顶部，蒸汽进入端均设置有电动调节阀，窑内设置2个温度感应器，电动调节阀和温度感应器由PLC集中控制，通过检测温度感应器感应到的温度来控制电动调节阀开启的大小，以保证养护窑内的温度及温变速率按照设定值运行。

本实例中，PLC自动控制系统为生产线的控制中心，生产线上的所有动作指令都有PLC自动控制系统发出，控制生产线上的每个工序均能按照设定的生产节拍进行。

Claims (6)

1.一种预制钢筋混凝土管片全自动生产线，包括独立养护窑、管片模具行走系统、混凝土浇筑系统、养护窑门系统、养护窑温度控制系统、管片脱模系统、录像监控系统和PLC自动控制系统，其特征是：

所述独立养护窑用于存放至少一个环管片并对其进行蒸汽养护；所述的管片模具行走系统实现管片模具在整条生产线上有序移动；包括直行辊道、横移机构和平移子母车；所述直行辊道设置于养护窑的两端，所述平移子母车的母车设置于直行辊道上，子车以母车为载体，能够与母车结合与脱离，母车通过电机驱动辊轮，从而带动上部的管片模具行走，直行辊道上设置有多个红外感应点，以实现管片模具行走的自动控制；所述子车由蓄电池驱动，子车上端设置可上升或下降的台面，通过顶升装置驱动台面上升或下降，母车运行至养护窑门口位置时， 在入窑端，待母车将管片模具送至养护窑门处时，母车上部的子车通过顶升装置将台面升高，将管片模具抬离母车及直行辊道，并将管片模具送入窑内指定位置，待到达指定位置后，子车工作台面下降，将管片模具放置窑内混凝土台面上，子车退出窑内至母车上；在出窑端，子车行走至窑内管片模具下部，通过顶升装置将将台面升高使管片模具抬起，带动管片模具运行至母车处，通过顶升装置将将台面下降后将管片模具放在母车指定位置，此时，管片模具即落在直行辊道上；实现管片模具由直行辊道送至养护窑内或由养护窑内送至直行辊道上的过程；所述横移摆渡机构设置于直行辊道的端部，实现管片模具在两条直行辊道之间的转换；所述混凝土浇筑系统通过混凝土输料架、高料斗、低料斗和振动装置完成管片的混凝土浇筑和振捣成型；在混凝土输料架的上侧和下侧分别设置有上部纵移轨道和下部纵移轨道，高料斗通过其底部的辊轮安装在上部纵移轨道上；低料斗通过轨道轮安装在一个横梁的上端的轨道内，该横梁的下端通过辊轮安装在下部纵移轨道上；来自于搅拌楼下料斗的混凝土搅拌料首先导入高料斗，在通过高料斗和低料斗在对应的轨道上移动实现搅拌料有高料斗向低料斗转移，通过低料斗将搅拌料输送至位于振动装置上方的管片模具内；所述振动装置为整体式振动台，振动台通过夹紧和顶升装置将其上侧的管片模具固定，通过调节振动频率和时间完成管片混凝土的振捣成型；所述养护窑门系统设置于每个养护窑的两端，窑门通过PLC控制对养护窑打开和关闭；所述养护窑温度控制系统通过窑内设置的温度感应器，由蒸汽电动调节阀依据窑内蒸养情况控制蒸汽通入量，实现管片蒸养四阶段：经停、升温、恒温和降温的精准控制；所述管片脱模系统设置在管片出窑端直行辊道上，对蒸养结束的管片进行脱模和翻片作业；所述PLC自动控制分别控制连接管片模具行走系统、混凝土浇筑系统、养护窑门系统、养护窑温度控制系统和管片脱模系统，并协调各系统之间相互配合，实现盾构管片生产的自动化。

2.根据权利要求1所述的预制钢筋混凝土管片全自动生产线，其特征是：所述录像监控系统设置于直行辊道、横移机构、脱模架、浇筑工位和养护窑门，以实现对生产线的实时监控。

3.根据权利要求1所述的预制钢筋混凝土管片全自动生产线，其特征是：所述养护窑门系统设置于每个养护窑的两端，共计30个窑门，窑门通过PLC控制对养护窑打开和关闭。

4.根据权利要求1所述的预制钢筋混凝土管片全自动生产线，其特征是：所述养护窑温度控制系统由温度感应器、导热管道和电动调节阀组成，所述温度感应器分别设置于每个养护窑内，每个窑内设置2个，用于实时监控窑内温度；所述导热管道设置于每个养护窑底部，每个窑内设置8根羽片管，以保证热量供应。

5.根据权利要求4所述的预制钢筋混凝土管片全自动生产线，其特征是：所述电动调节阀设置于每个养护窑蒸汽管道的进口端，通过PLC控制电动调节阀开启的大小以控制窑内蒸汽通入量，实现管片蒸养四阶段：经停、升温、恒温和降温的精准控制。

6.根据权利要求1所述的预制钢筋混凝土管片全自动生产线，其特征是：所述管片脱模系统包括真空吸盘、翻片机和脱模架，所述真空吸盘将达到脱模强度的管片从管片模具中取出，通过脱模架移动至翻片机处；所述翻片机将管片由平放翻转成立放，以便吊具吊走。