垃圾焚烧发电厂抓吊控制室全自动擦窗机的研制
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垃圾焚烧发电厂抓吊控制室全自动擦窗机的研制
收稿日期：#$$%&$’&$"
高建东 (，李艳宁 #
)(* 天津泰达环保有限公司，天津 +$$+!$；#* 天津大学 精密测试技术及仪器国家重点实验室，天津 +$$$,#）
摘 要：介绍了垃圾焚烧发电厂抓吊控制室全自动擦窗机的总体设计过程。重点介绍了机械系统和控制系统。
关键词：抓吊控制室；垃圾焚烧发电厂；全自动擦窗机；可编程控制器
中图分类号：-.’’/ 文献标识码：0 文章编号：($$! 1 /#$%（#$$%）$% 1 $$!" 1 $#
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近年来，我国不少城市开始或计划兴建生活
垃圾焚烧厂 W( X 。垃圾焚烧发电厂垃圾抓吊控制室
的操作人员透过观察窗对垃圾抓吊进行操作。观
察窗的清洗一般采用人工方法。人工清洗一般需
要在垃圾池空间设置吊篮，由于抓吊控制室相对
于垃圾池底部通常有#$A以上的高度差，而且，
垃圾池内有二 、酸性气体、甲烷爆炸性气体
等物质，所以这种人工清洗方法对清洗人员的安
全和健康都存在巨大的隐患。
我们研制出一种全自动擦窗机，擦窗机由清
洗车、上下导轨、滑车、水气控制柜和电控柜组
成。清洗车包括驱动单元和玻璃擦洗单元，驱动
单元带动清洗车沿导轨运动，擦洗单元中设置有
橡胶条、水喷头、气缸等。水气控制柜为清洗车
提供冷热水、清洗剂和压缩空气。整个擦窗机通
过设置在电控柜内的 D:F 进行控制，有自动和手
动 # 种工作模式。电控柜操作面板包括状态显示
区和操作区。
擦窗机包括机械系统、清洗水单元、压缩空
气单元和控制单元。清洗水单元为整个擦窗机提
供清洗用水；压缩空气用于控制橡胶条的位置，
通过橡胶条押在观察窗玻璃表面并横向擦拭的方法
实现清洗。下面重点介绍机械系统和控制系统。
@ 机械系统设计
全自动擦窗机的机械系统包括导轨、清洗车
和滑车。其中，导轨又包括上导轨 # 和下导轨 ,，
清洗车包括驱动单元 ( 和擦洗单元 %，如图 (。
上导轨和下导轨分别设置在观察窗的顶部和
底部。上导轨的作用是支撑清洗车，上、下导轨
具有导向功能。清洗车的驱动单元是整个清洗车
的动力部分，它驱动整个清洗车沿导轨水平运
动。清洗车的擦洗单元中设置有喷头和橡胶条，
可以完成对观察窗玻璃的擦洗。滑车主要是为清
洗车提供作业时所需的电源、控制、供水和压缩
空气，它在上导轨上运行，跟随在清洗车的后
面。每套擦窗机通常需要若干个滑车。
如图 (、#，驱动单元箱体内顶壁前后两端分
别连接有一支架，每一支架中间连接有支撑轮，
支撑轮可以制成燕尾形，支撑在上导轨上，与上
导轨滚动接触。每一支架两侧各连接有一护轮与
上导轨的侧面滚动接触。擦洗单元的箱体底部前
后两端分别连接有一支架，通过安装在支架)(%Y
两侧的底护轮)(,Y与下导轨),Y的两侧滚动接触。
驱动单元箱体内部两侧壁还分别安装有一护轮
第 (" 卷第 % 期 环境卫生工程 Z4CG (" [4G %
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·!!·第 " 期 高建东，等 垃圾焚烧发电厂抓吊控制室全自动擦窗机的研制
#$%&，该护轮与支架 #$’& 两侧护轮中的外侧护轮
在同一轴线上，并且与上导轨#$&外侧滚动接触。
支撑轮 #(& 主要控制运动方向，两侧护轮 #)& 起保
护作用，底部护轮 #%*& 主要起保护作用。导轨和
支撑轮、护轮之间保留适当间隙以减少长期工作
过程中摩擦力的影响。上导轨#$&利用上导轨支架
#$$&和墙体#’&相连固定，完成导向功能并具有支
承清洗车和运动传动功能，上导轨#$&两端可以设
置限位开关 #$+&；下导轨 #*& 与支架 #%(& 和窗框
#!&底部固定，主要起导向作用。
擦洗单元#"&包括箱体，设置在箱体外壁上的
喷嘴 #$,&，这些喷嘴能喷射出扇形水，而且相对
于窗玻璃上下均匀分布。各个喷嘴分别通过标准
的三通管件连接在一个共用的垂直管道上。水和
清洗剂的供应通过外部水柜与厂区的公共水路连
接。擦洗气缸 #%+& 分别设置在箱体内上端、下
端，两个擦洗气缸的气缸轴连接在摆臂上，槽钢
#%!& 与摆臂一端固定连接，摆臂另一端固定在与
箱体固定连接的连接件上，橡胶条 #%)& 固定夹紧
在角钢与橡胶条压板之间，角钢使用标准钢，轴
上套有弹簧，该弹簧的轴一端与角钢固定相连，
另一端穿过槽钢内设置的直线轴承固定在槽钢
上。弹簧的拉伸和紧缩可以弥补因橡胶条与玻璃
间在垂直方向上的距离变化，保证在整个玻璃面
内都达到良好的擦洗效果。
! 控制系统
控制系统如图 ’ 所示。中心控制单元选用可
编程控制器 -./0$， ’ 1 。-./ 是简单易懂、操作方
便、可靠性强的新一代通用工业控制装置。它以
微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制
技术和通信技术，为在工业环境下应用而设计。
它采用了可编程序的存储器，存储执行逻辑运
算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作指
令，并通过数字式、模拟式的输入和输出控制各
种类型的机械或生产过程。
-./ 控制对象包括电机运动、编码器定位、
水和清洗剂喷洒、压缩空气等，同时 -./ 接收控
制按钮和显示擦窗机的状态。电机选用的是日本
富士伺服电机，本身带有光学编码器，可以实现
精确的定位控制。水和清洗剂通过开闭电磁阀来
控制。压缩空气用于控制橡胶条是否押在观察窗
上，它的控制也是通过电磁阀实现的。
" 结束语
全自动擦窗机采用橡胶条押在玻璃表面并横
向运动的方式对观察窗进行清洗。擦窗机由清洗
车、上下导轨、滑车、水气控制柜和电控柜组
成。整个擦窗机结构简单，自动化程度高，有多
种操作模式。全自动擦窗机的使用不仅避免了由
人工清洗给员工带来的安全和健康隐患，也提高
了垃圾焚烧发电厂的工作效率。
# 参考文献
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$,,+
作者简介：高建东（%)"! 4 ），高级工程师，多年从事机械制造。$,,$ 4 $,,! 年
负责天津双港垃圾焚烧发电厂项目技术和设备管理工作。现任天津泰达环
保有限公司研发中心主任、天津渤海环保工程有限公司副总经理。
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