淺談新建衛(wèi)生潔具整廠的規(guī)劃設(shè)計(jì)＊

宋 楊

（廣東科達(dá)機(jī)電股份有限公司 廣東 順德 528313）

前言

近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)陶瓷產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，生產(chǎn)衛(wèi)生潔具的整廠裝備，其機(jī)械自動(dòng)化的水平得到了較大的提升，員工的作業(yè)環(huán)境也有了很大的改善。

我公司2010年承建了國(guó)內(nèi)某衛(wèi)生潔具企業(yè)新建年產(chǎn)40萬(wàn)件衛(wèi)生潔具整廠工程，包括整廠規(guī)劃設(shè)計(jì)、設(shè)備提供、現(xiàn)場(chǎng)安裝實(shí)施，并于當(dāng)年順利點(diǎn)火投產(chǎn)。作為該工程項(xiàng)目的主要負(fù)責(zé)人，筆者在整個(gè)項(xiàng)目的實(shí)施過(guò)程中，遇到并解決了很多問(wèn)題，對(duì)其規(guī)劃設(shè)計(jì)有一些心得體會(huì)，與同行業(yè)的朋友共同探討。

1 項(xiàng)目概述

該項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)涉及生產(chǎn)線的主要生產(chǎn)工序?yàn)椋耗酀{制備、釉漿制備、模具制備、注漿成形、坯體干燥、施釉彩繪、燒成、成品檢驗(yàn)、修磨、分級(jí)包裝、重?zé)?、廢瓷粉碎。生產(chǎn)的產(chǎn)品品種包括洗面器、立柱、水箱、分體坐便器、連體坐便器、凈身器、小便器、蹲便器等。

1.1 工藝技術(shù)指標(biāo)：

坯料球磨周期：16h；

泥漿出磨細(xì)度（250目篩余）：＜2%；

泥漿容重：1.80g／cm3；

釉料球磨周期：20h；

釉漿出磨細(xì)度（250目篩余）：＜0.1%；

釉漿容重：1.80g／cm3；

注漿成形車間溫度：28～32℃；

注漿成形車間濕度：50%～70%；

注漿成形車間干燥溫度：38～42℃；

注漿成形車間干燥濕度：50%～90%；

坯體最高干燥溫度：90℃；

坯體干燥周期：8～22h；

釉坯水分：＜1.5%；

燒成周期：長(zhǎng)82m的隧道窯為18h，梭式窯為每天1窯；

燒成溫度（儀表顯示）：＜1250℃；

燒成能耗：梭式窯為2100±10%kcal／kg瓷；

隧道窯為1300±10%kcal／kg瓷；

燒成產(chǎn)品吸水率：≤0.5%；

模具干燥溫度：50～55℃；

模具干燥周期：≤4d；

使用燃料（LPG）熱值：11000kcal／kg；

設(shè)備配備電力制式：三相四線制，電壓380V／50Hz。

1.2 工藝流程（見(jiàn)圖1）

2 坯料的制備

該項(xiàng)目新建工廠所在省是國(guó)內(nèi)衛(wèi)生潔具主要產(chǎn)區(qū)，并臨近陶瓷原料產(chǎn)地，該產(chǎn)區(qū)生產(chǎn)鏈的上游原輔材料供應(yīng)商成熟完備。在新建工廠的坯料配方組成中，60%左右的原料不需要加入球磨機(jī)細(xì)碎，其顆粒細(xì)度已達(dá)到工藝要求。

圖1 工藝流程圖

依據(jù)上述原料的供應(yīng)狀況和坯料配方組成的特點(diǎn)，我們?cè)O(shè)計(jì)坯料的制備工藝如下：

同一批次配方需要加入球磨機(jī)細(xì)碎的部分原料，采用鏟車裝取，依據(jù)配料單將各種原料裝入帶電子稱的喂料機(jī)內(nèi)進(jìn)行稱量、配制，再將稱量好的原料，經(jīng)皮帶運(yùn)輸機(jī)輸入配料箱，動(dòng)力叉車將裝有原料的配料箱運(yùn)至球磨機(jī)平臺(tái)下，再由電動(dòng)葫蘆將其吊上加料平臺(tái)，裝入球磨機(jī)內(nèi)球磨，然后將球磨好的漿料，全部放入一個(gè)高速攪拌漿池內(nèi)。

同一批次配方的剩余原料，顆粒細(xì)度已達(dá)到工藝要求（全部帶有包裝），將其用動(dòng)力叉車裝取，依據(jù)配料單將各種原料在電子秤上稱量，再由動(dòng)力叉車運(yùn)至已裝有球磨漿的高速攪拌漿池入料口，采用人工將原料直接加入漿池。

同一批次的所有原料在漿池內(nèi)被高速攪拌使其分散均勻，這就制備了一個(gè)完整配方批次的漿料。這種“一球配一池”的漿料制備工藝，具有節(jié)約電能，操作、監(jiān)控簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)。

該項(xiàng)目設(shè)計(jì)的高速攪拌漿池為正八邊形，容積為18m3，配備了一臺(tái)轉(zhuǎn)速為600rpm的高速螺旋攪拌機(jī)。經(jīng)調(diào)研，該設(shè)備目前是國(guó)內(nèi)同行業(yè)漿池容積最大，轉(zhuǎn)速最高的螺旋攪拌機(jī)。經(jīng)生產(chǎn)使用，一個(gè)漿池可在3～4h分散均化好16t（干重）漿料，具有節(jié)電、高效、產(chǎn)能大的優(yōu)點(diǎn)。

該設(shè)備由雙速電機(jī)、皮帶輪、主軸、不銹鋼槳葉和機(jī)架組成。

高速螺旋攪拌機(jī)技術(shù)規(guī)格：

槳葉直徑：650mm；

主軸直徑：120mm；

主軸轉(zhuǎn)速：（3 00／600）r／min；

電機(jī)功率：32／42kW（6級(jí)／4級(jí)）；

漿池容積：18m3。

需要說(shuō)明的是，該項(xiàng)目的廠房原來(lái)是為生產(chǎn)五金水龍頭建造的，在本方案規(guī)劃設(shè)計(jì)之前已建好。由于現(xiàn)有廠房面積不足，我們選取廠房南邊的空地，布置了原料倉(cāng)、喂料機(jī)、模具車間、廢瓷粉碎系統(tǒng)和污水處理系統(tǒng)。廠房和南邊空地被一條防洪水溝隔離，加上廠房的建筑結(jié)構(gòu)，不能將喂料機(jī)輸送出來(lái)的原料由皮帶輸送系統(tǒng)直接加入球磨機(jī)。

通常我們?cè)谠O(shè)計(jì)原料制備工藝時(shí)，選擇喂料機(jī)配料、皮帶輸送、由球磨機(jī)平臺(tái)上的可逆式皮帶輸送機(jī)將原料加入球磨機(jī)內(nèi)。目前這種原料制備方法，已被越來(lái)越多的衛(wèi)生潔具工廠所采用。

3 注漿成形車間環(huán)境控制系統(tǒng)（熱風(fēng)爐）

為了滿足注漿成形工藝對(duì)作業(yè)環(huán)境的溫度、濕度的工況要求，我們?yōu)槌尚诬囬g配置了智能環(huán)境控制系統(tǒng)（熱風(fēng)爐），用以干燥石膏模型和坯體。該系統(tǒng)由間接式熱風(fēng)發(fā)生器系統(tǒng)、智能控濕系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)及管網(wǎng)系統(tǒng)組成。

間接式熱風(fēng)發(fā)生系統(tǒng)包括：換熱器、燃燒機(jī)、主風(fēng)機(jī)和粉塵過(guò)濾系統(tǒng)。智能控濕系統(tǒng)包括：若干專用排濕風(fēng)機(jī)及排濕管道、加濕器。電氣控制系統(tǒng)包括：溫濕度控制儀、溫濕度傳感器、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥門及執(zhí)行器等；管網(wǎng)系統(tǒng)由送風(fēng)管網(wǎng)和區(qū)域排濕管網(wǎng)組成。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)充分利用了窯爐余熱，選擇隧道窯冷卻帶余熱聯(lián)合燃燒機(jī)燃燒2種熱源，并通過(guò)主風(fēng)機(jī)和間接式換熱器總成間接加熱空氣，產(chǎn)生干凈熱風(fēng)，通過(guò)熱風(fēng)管網(wǎng)將熱風(fēng)送到車間各個(gè)區(qū)域，確保所提供的熱風(fēng)無(wú)毒害、工作環(huán)境安全、空氣清潔、保護(hù)員工的身體健康。

在控制設(shè)計(jì)中，優(yōu)先窯爐余熱為供熱熱源，燃燒機(jī)燃燒加熱為輔助熱源，該系統(tǒng)將窯爐余熱優(yōu)先供熱加熱車間的空氣，若經(jīng)過(guò)設(shè)定的時(shí)間，車間內(nèi)仍未能達(dá)到設(shè)定的溫度時(shí)，燃燒機(jī)自動(dòng)點(diǎn)火燃燒加熱升溫；當(dāng)車間內(nèi)的溫度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，燃燒機(jī)則自動(dòng)停止運(yùn)行，再由窯爐余熱繼續(xù)加溫，如此循環(huán)加熱，滿足車間注漿工藝所需的熱量。該系統(tǒng)通過(guò)主風(fēng)機(jī)，保持車間熱空氣動(dòng)態(tài)的循環(huán)流動(dòng)，均化車間整體區(qū)域內(nèi)的溫度、濕度，加強(qiáng)熱空氣向坯體、石膏模型的對(duì)流傳熱。

該系統(tǒng)包括對(duì)車間濕度的智能控制，我們?cè)谲囬g均勻布置了若干個(gè)排濕風(fēng)機(jī)及排濕管道，排濕風(fēng)機(jī)按照系統(tǒng)設(shè)定的濕度值運(yùn)行。當(dāng)車間某區(qū)域內(nèi)的相對(duì)濕度高于設(shè)定值時(shí)，智能控濕系統(tǒng)指令該區(qū)域內(nèi)的排濕風(fēng)機(jī)啟動(dòng)排濕，直至濕度回落到低于設(shè)定值時(shí)，排濕風(fēng)機(jī)自動(dòng)停止運(yùn)行；當(dāng)車間某區(qū)域內(nèi)的相對(duì)濕度低于設(shè)定值時(shí)，區(qū)域智能控濕系統(tǒng)指令加濕器啟動(dòng)加濕，直至濕度回升到高于或等于設(shè)定值時(shí)，加濕器自動(dòng)停止加濕。加濕器總成產(chǎn)生的水霧混合熱風(fēng)，使注漿成形車間內(nèi)的熱空氣保持相對(duì)恒定的溫度、濕度，確保坯體的干燥質(zhì)量。

應(yīng)用石膏模型注漿成形仍然是目前國(guó)內(nèi)衛(wèi)生潔具廠普遍采取的主要生產(chǎn)工藝，脫模后的坯體含有較高的水分，干燥過(guò)程中隨著體積收縮，坯體出現(xiàn)開(kāi)裂、變形，尤其是連體坐便器等產(chǎn)品的器型結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜、體積越來(lái)越大，使開(kāi)裂、變形缺陷越嚴(yán)重，導(dǎo)致坯體干燥周期延長(zhǎng)、半成品的合格率降低，這一點(diǎn)已成為衛(wèi)生潔具生產(chǎn)過(guò)程的主要瓶頸。

在注漿成形車間合理配置熱風(fēng)系統(tǒng)，控制車間的溫度、濕度按照設(shè)定的曲線平穩(wěn)運(yùn)行，可以有效地減少坯體的開(kāi)裂、變形，提高半成品的合格率，并縮短石膏模型和坯體的干燥周期，可延長(zhǎng)石膏模型的使用壽命。

目前生產(chǎn)企業(yè)越來(lái)越重視對(duì)注漿成形車間的溫度、濕度進(jìn)行有效的控制，尤其是對(duì)濕度的控制，而智能環(huán)境控制系統(tǒng)（熱風(fēng)爐）將會(huì)是生產(chǎn)企業(yè)今后的一項(xiàng)主要配置。

4 綜合除塵系統(tǒng)

多年來(lái)，衛(wèi)生潔具生產(chǎn)車間，粉塵飛揚(yáng)、光線昏暗、工作環(huán)境差，這也是當(dāng)前企業(yè)普遍面臨招工難問(wèn)題的原因之一。企業(yè)力求徹底改變這種惡劣的生產(chǎn)環(huán)境，為員工提供一個(gè)安全、無(wú)污染、對(duì)身體沒(méi)有傷害的操作空間。

通常生產(chǎn)企業(yè)在新建生產(chǎn)線及改造過(guò)程中，事先沒(méi)有對(duì)全廠除塵系統(tǒng)做整體規(guī)劃，通常只是一個(gè)粉塵源配備一套除塵設(shè)備，造成車間除塵管道布置雜亂，占用空間較多，耗電量大，除塵效果差。

綜合除塵系統(tǒng)，是對(duì)全廠粉塵源分區(qū)域進(jìn)行集中除塵。在新建生產(chǎn)線的規(guī)劃設(shè)計(jì)階段，就開(kāi)始對(duì)全廠除塵系統(tǒng)進(jìn)行整體規(guī)劃，集中除塵設(shè)計(jì)，將整廠所有的粉塵點(diǎn)按區(qū)域分成若干組，每一組選配一套除塵機(jī)，合理布置除塵管路，可達(dá)到節(jié)省空間、節(jié)約電耗、改善除塵效果。

當(dāng)每組除塵機(jī)開(kāi)啟時(shí)，同組的除塵點(diǎn)全部開(kāi)始除塵工作，因此需要結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)的工藝特點(diǎn)及工作制度，適當(dāng)分組。

在該項(xiàng)目中，我們?yōu)槿珡S綜合除塵系統(tǒng)選配了3套75kW的沖激式濕法除塵機(jī)。其中1套用于54工位連續(xù)式施釉線的除塵；2套用于修坯柜的除塵，而每套沖激式濕法除塵機(jī)連接8臺(tái)修坯柜。

沖激式濕法除塵機(jī)包含除塵器主機(jī)、風(fēng)機(jī)、排塵管道及支架平臺(tái)、連接件和閥門等，其工作原理為：含塵氣體由入口進(jìn)入除塵器，經(jīng)噴淋裝置初除塵后，氣流轉(zhuǎn)彎向下沖擊水面，部分較大的塵粒落入水中，當(dāng)含塵氣體以18～35m／s的速度通過(guò)上、下葉片間的“S”形通道時(shí)，激起大量的水花，水、氣得到充分接觸，絕大部分微細(xì)塵?；烊胨?，使含塵氣體得以充分地凈化，經(jīng)由“S”形通道后，由于離心力的作用獲得塵粒的水又退回漏斗，凈化后的氣體由分霧室擋水板除掉水滴后，經(jīng)凈氣出口和風(fēng)機(jī)排出。除塵機(jī)組泥污則由漏斗的排污閥排出，新水則由供水裝置補(bǔ)充。

選配的沖激式濕法除塵機(jī)主要技術(shù)參數(shù)：

處理風(fēng)量：53000～72000m3／h；

全壓：2172～2476Pa；

設(shè)備阻力：1200Pa；

濾塵效率：99%；

功率：75kW。

沖激式除塵機(jī)是一種濕式除塵裝置，它將捕集的灰塵直接排入排水溝或沉淀池。這種除塵裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝配緊湊、占地面積小、施工安裝方便、凈化效率高、對(duì)入口含塵濃度高和風(fēng)量波動(dòng)大等情況不受影響，凈化具有一定粘性的粉塵不易堵塞，以及用水量小等優(yōu)點(diǎn)。適用于凈化非纖維性、非水凝性粉塵，無(wú)腐蝕性、溫度不高于300℃的含塵氣體。陶瓷廠的粉塵，基本都屬于無(wú)機(jī)非金屬礦物、易與水混合的粉塵。

5 連續(xù)式施釉線

在該項(xiàng)目中，我們?yōu)槭┯怨ば蚺渲昧艘粭l54工位連續(xù)式施釉線。該施釉線主要由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、噴釉系統(tǒng)、釉料回收系統(tǒng)、機(jī)械手裝置及電控系統(tǒng)等5部分組成。

5.1 施釉線主要參數(shù)

產(chǎn)能（與工人的熟練程度及產(chǎn)品有關(guān)）：600～900件／班；

生產(chǎn)員工：10～11人／班

坯體旋轉(zhuǎn)直徑：≤1200mm；

坯體高度：≤950mm；

噴釉工位數(shù)（放置坯體的工作轉(zhuǎn)盤）：54個(gè)；

工作轉(zhuǎn)盤直徑：550mm；

吹塵、抹水、坐便器管道施釉連體柜：1套（3 工位）；

施釉連體柜：1套（5工位）；

施自潔釉單體柜：1套；

清洗柜：1套；

回收釉料缸：1套；氣動(dòng)機(jī)械手：2套；

主驅(qū)動(dòng)功率：5.5kW；

運(yùn)轉(zhuǎn)速度（可調(diào)）：1.8～4.5m／min；

壓縮空氣氣壓：0.7MPa；

整體外形尺寸（長(zhǎng)×寬×高）：29600mm×9000mm×3600mm；

空載總質(zhì)量：18t。

5.2 連續(xù)式施釉線的優(yōu)點(diǎn)

1）使用氣動(dòng)機(jī)械手裝卸坯體，減輕了員工勞動(dòng)強(qiáng)度。

2）只需要3～4名員工即可對(duì)一件產(chǎn)品進(jìn)行噴釉，不僅節(jié)約了人工成本還降低了對(duì)員工噴釉技能的要求，縮短了對(duì)新員工培訓(xùn)的周期。

3）將特殊部位施釉、噴釉、檢驗(yàn)、貼商標(biāo)、清理底足的多余釉等多道工序集中在一條循環(huán)線上完成，降低了坯體破損率、提高了噴釉質(zhì)量。

4）與單柜噴釉相比，人均產(chǎn)能提高了20%。據(jù)統(tǒng)計(jì)：?jiǎn)喂駠娪赃B體坐便器，平均53件／人·班；54工位連續(xù)式施釉線噴釉連體坐便器，平均63件／人·班。

5）降低了產(chǎn)品的人工成本。據(jù)統(tǒng)計(jì)，采用單柜噴釉一件連體坐便器，人工成本為3.0元／件；采用54工位連續(xù)式施釉線噴釉一件連體坐便器，人工成本為1.9元／件。

近幾年，連續(xù)式施釉線在國(guó)內(nèi)陶瓷主要產(chǎn)區(qū)，如佛山產(chǎn)區(qū)，已成為生產(chǎn)企業(yè)的主流配置，一般一條80～120m長(zhǎng)的一次燒隧道窯，配備一條54工位的連續(xù)式施釉線。

6 分級(jí)包裝線

在成品檢驗(yàn)包裝工序，我們選配了一條分級(jí)包裝線。該分級(jí)包裝線是用于坐便器產(chǎn)品的檢驗(yàn)、沖水試驗(yàn)及包裝，由外觀檢驗(yàn)裝置、真空檢漏裝置、倍速鏈輸送裝置、裝配水件裝置、試沖水檢驗(yàn)機(jī)、工裝板升降系統(tǒng)、產(chǎn)品吊裝機(jī)、打包機(jī)等部分組成。生產(chǎn)線采用程序自動(dòng)控制，并配有定位、報(bào)警器、指示燈顯示等裝置。

該項(xiàng)目配置的生產(chǎn)線主要參數(shù)：

產(chǎn)能（與工人的熟練程度及產(chǎn)品有關(guān)）：350～650件坐便器／班；

生產(chǎn)員工數(shù)量：12～13人／班；

壓縮空氣氣壓：0.7MPa；

整體外形尺寸（長(zhǎng)×寬×高）：23500mm×9050mm×500mm；

工作速度：8m／min；

總功率：12kW；

外觀檢驗(yàn)臺(tái)：3套；

真空檢漏機(jī)：3套；

吊裝機(jī)：1套；

打包機(jī)：1套；

升降臺(tái)：4套；

工裝板規(guī)格（長(zhǎng)×寬×高）：800mm×600mm×20mm；

倍速鏈輸送線A段長(zhǎng)度：18000mm；倍速鏈輸送線B段長(zhǎng)度：14000mm；

試沖水滾筒線：3條，4500mm／條；

包裝滾筒線：7000mm。

該分級(jí)包裝線將成品的外觀檢測(cè)、真空檢漏、沖水試驗(yàn)及包裝等多道工序集中在一條流水作業(yè)線上完成，減少了產(chǎn)品的搬運(yùn)，減輕了員工的勞動(dòng)強(qiáng)度，降低了產(chǎn)品的破損率，縮短了產(chǎn)品的檢驗(yàn)周期，與單柜分散操作相比，可節(jié)省10%的勞動(dòng)力。

由于分級(jí)包裝線是非標(biāo)設(shè)備，應(yīng)依據(jù)生產(chǎn)廠的場(chǎng)地、產(chǎn)品規(guī)格以及每班的產(chǎn)能要求，進(jìn)行針對(duì)性的設(shè)計(jì)，包括生產(chǎn)線的長(zhǎng)度和配置、每個(gè)工序產(chǎn)能的銜接、員工操作動(dòng)作的分解等。

近幾年，分級(jí)包裝線也成為國(guó)內(nèi)主產(chǎn)區(qū)生產(chǎn)廠的主要配置。一條一次燒的隧道窯，配置一條分級(jí)包裝線。

7 結(jié)語(yǔ)

1）安全第一，這是我們?cè)诠S規(guī)劃設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)遵循的首要原則。要選配成熟的設(shè)備，對(duì)于存在安全隱患的設(shè)備，要設(shè)計(jì)配置安全防護(hù)設(shè)施，確保運(yùn)行安全穩(wěn)定。要盡量做到員工的操作環(huán)境清潔、無(wú)污染，對(duì)身體無(wú)傷害，設(shè)計(jì)方案符合國(guó)家安全、環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。

2）在方案設(shè)計(jì)中，應(yīng)選配減少人力、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度的設(shè)備；選配自動(dòng)化程度高的流水作業(yè)線，有效利用空間、縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，為企業(yè)降低生產(chǎn)成本。

3）在工藝流程設(shè)計(jì)，設(shè)備布置及人流、物流、信息流的路徑設(shè)計(jì)中，注重應(yīng)用精益生產(chǎn)、工業(yè)工程的理論和方法，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。