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　　一、立項背景

　　隨著裝配式建筑在我國發展的速度加快、需求提升，預制構件裝備及生產線的制造成為業內關注的焦點。當前，在國家和地方政府的積極引導和培育下，國內建成大量的預制構件廠，從早期單純以生產預制疊合板、陽臺板、樓梯板等產品為主的生產廠，到如今結合綠色建筑、綜合管廊、被動式超低能耗建筑產品生產和集成的綜合型生產基地，生產線的效率、性能和信息化水平也都得到了很大的提升。

　　然而，我國裝配式建筑的發展也面臨著許多挑戰。首先，我國建筑形式多樣，結構的基本尺寸不統一，形式多樣化，異形構件多，導致構件標準化難度大、程度低；其次，不同類型的各類預制構件千差萬別，生產工藝不盡相同，在生產不同類型的預制構件時，往往需要建立多條不同的生產線，導致投資成本過高；或者根據構件的要求對生產線的工藝、模具和相關設備進行改造，在提升成本的同時，生產周期也過高；最后，生產線多個工序需要人工操作，效率低、耗時長、自動化程度低、人工成本高。

　　為了進一步推動裝配式建筑的發展應用，解決在預制構件生產過程中存在的實際問題，形成具有特色的預制混凝土異形構件生產技術，青島環球集團重工科技有限公司、青島環球集團股份有限公司針對中小型構件，特別是生態護坡、景觀護坡、市政景觀產品等具有成品模具的異形構件的市場需求，經過自主創新，設計并開發出“中小型預制構件自動化通用生產線”。

本項目生產線生產的中小型市政景觀預制構件

　　二、研究內容

　　青島環球集團重工科技有限公司、青島環球集團股份有限公司技術團隊主要從控制系統、工作線、蒸養線、牽引系統、運輸小車、混凝土澆注振搗系統、養護系統和混凝土周轉系統幾大部分進行了研究：

　　1.控制系統

　　生產線全自動運行，全系統計算機監控，全自動PLC程序控制，及計算機全系統控制管理。生產線對運行順序的選擇要求穩定,整個系統協調統一，既分散又集中，對信號傳送要求穩定，無干擾。生產過程中對各生產線的選取、記憶及互鎖、置位等必須協調一致，哪個環節出現問題都會造成整個生產線的停滯。

　　2.牽引系統

　　工作線模具的行進由牽引系統來完成。本系統是在模具的下方鋪設導軌，平移車裝載異形構件模具行走在導軌上。工作時通過牽引油缸控制中間拉桿的伸縮，來實現將模具推入或拉下平移車。每一個模具位置設置一個推點，為模具的端模操作預留大約800mm 的操作空間。

　　牽引系統的所有運行動作均由 PLC 控制，在接到 PLC 的推進指令后，電磁閥帶電，液壓缸開始動作，推進系統到達指定位置并觸動限位開關后，PLC 發出退回指令，推進裝置返回初始位置。

　　3.平移車

　　平移車是把模具從澆注工作線運送到蒸養線和從蒸養線運送到澆注工作線的轉運設備。每條線的模具在動作之前平移車都要處在這條線的兩端。因為，一座模具在其中的一個平移車上向前推出，另一個橫移車就必須在這條線的另一端接住前面的模具，平移車把等待養護的管片運送到養護窯養護，把養護好的構件運送到生產線脫模，這樣就形成了循環。平移車的運行動作全部由 PLC 控制，并利用接近開關和定位油缸進行精確定位。

　　4.混凝土的澆注系統

　　澆注系統是用來完成構件澆注成型的組成單元。主要包括布料機、振動臺、澆筑控制臺、氣動系統、氣源過濾系統等結構：在混凝土澆筑區域內，布料機可沿XYZ軸移動，其中在Z軸方向上可實現1.4米到2米不等的移動范圍，對不同尺寸規格的模具完成布料操作；澆注控制臺上設置有故障指示燈、操作按鈕、觸摸屏。可根據客戶需求，在監控室或者澆筑現場控制振動電機的啟停、混凝土料斗下料和振動等動作；振動臺通過油缸將模具與振動臺固定在一起，振動的時候需要皮囊汽缸頂起來之后振動。

　　5.養護系統

　　養護系統是由熱源、溫度傳感器、溫度控制器組成。混凝土采用蒸養窯蒸汽養護，蒸養窯設置3個溫區：升溫區、保溫區、降溫區。每個區域都在溫度控制器上設定好溫度范圍，溫度控制器會根據傳感器反饋回來的溫度自動控制各個區域的溫度，來保證構件的蒸養條件。蒸養窯溫度由PLC控制通過PID模式自動調節，通過溫度傳感器檢測窯內溫度，經過PID運算將結果輸出，通過比例閥控制蒸汽進給量，從而控制各溫區的溫度。構件養護的溫度要求相對比較嚴格，升溫速度不超過15℃/h，降溫速度不超過20℃/h。

　　6.送料系統

　　送料系統主體包括鋼結構框架、軌道、運輸料斗、行走機構、氣動機構。送料系統將混凝土從攪拌站運送到固定澆注口。送料系統設置有行走機構，以實現料斗行走，提高了混凝土的周轉效率，降低了運輸成本。主體框架需具備足夠的強度滿足運輸料斗的安全運行；輸送料斗采用電液推桿、油缸或者氣缸作為動力，通過兩個擋板的同步運動來控制放料口的開合。輸送料斗側面安裝電動振動器，以便于混凝土的流動下落。運輸料斗的運動及定位采用傳感器和繼電器自動控制，放料口的開合采用手工控制。

通用式底盤適用各種模具

三維移動式布料機

混凝土輸送系統

獨立通過式養護窯

　　三、關鍵技術和創新點

　　本項目開發了中小型預制構件自動化通用生產線，實現了在一條自動化生產線上生產不同類型和品種的構件。采用可拆卸可旋轉出料口、自動稱重計量系統、揺桿十字開關控制布料技術，開發了三維移動式自動布料機。研制的通用式移動平臺，可固定不同構件的模具，提升了生產產品的多樣性。研制的組合式內空間可調養護窯、搖擺式和振搗式振動臺、進出模車導向糾偏機構、遠程監測與維護系統等，有效地提升生產效率、保障產品質量、降低生產成本。

　　四、經濟與社會效益

　　本項目從2016年開始研發，形成了具有自主知識產權的異形構件生產設備和自動化生產線。該項目的成功研發，改變了我國尚無專業的中小型異形構件自動化生產線的行業現狀，為未來預制構件生產線的發展作出了有益的嘗試，提出了正確的發展方向，并做出了有效的示范，具有顯著的社會效益。

　　公司于2018年售出一條生產線，新增產值165萬元，新增利潤38萬元，新增稅收11萬元；目前已累計售出三條生產線，并預計于2019年底之前售出10條，新增產值1650萬元，新增利潤380萬元，新增稅收115萬元。該生產線自動化程度高，生產效率高，是目前國內首條可生產多構件的自動化生產線，是當前國內混凝土構件生產企業實現自動化、網絡化管理，實現轉型升級不可缺少的設備，具有顯著的經濟效益。

　　五、總結

　　該成果申請發明專利1項、實用新型6項，已授權實用新型專利3項，形成了具有自主知識產權的中小型預制構件自動化通用生產線的成套關鍵技術。該生產線經青島市產品質量監督檢驗研究院檢測，符合國家相關標準。

　　中小型預制構件自動化通用生產線自從投入市場以來，在中山建華墻體材料有限公司等多個預制構件企業得到了應用，受到了用戶的一致好評。隨著預制構件的需求量在不斷加大，尤其是在政策的推動下，相信預制構件行業會成為下一個藍海市場。中小型預制構件自動化通用生產線為中小型構件的快速化、通用化生產，提供強有力的保證。