石灰窯上料系統行程控制改造

孫遠濤

(江蘇井神鹽化股份有限公司淮安堿廠，江蘇淮安 223200)

?

石灰窯上料系統行程控制改造

孫遠濤

(江蘇井神鹽化股份有限公司淮安堿廠，江蘇淮安 223200)

主要介紹了江蘇井神鹽化股份有限公司淮安堿廠石灰窯上料系統行程控制改造的基本情況，主要從設備控制調節、日常維護、節能降耗等方面闡述了本次改造取得的成果。

石灰窯；上料系統；卷揚機；行程控制；SKLK智能主令控制器

淮安堿廠自2010年30萬t/a制堿裝置投產以來，經過多次技術改造和新的設備控制系統的引進，已經達到年產48萬t的實際生產能力，為了保證生產的連續性，貫徹“清潔文明、節能增效” 的現代企業發展經營理念，我們對上料系統行程控制進行了探索改造。

1 改造前情況

1.1 上料系統的構成

上料系統主要由卷揚機、上料系統兩部分構成。

卷揚機由電機、減速機、機座、制動器、繩轂及機械式行程控制裝置構成。

上料系統主要由吊斗車、緩沖裝置、平衡砣、軌道、斗天輪、砣天輪構成。

1.2 上料系統的工作原理

石灰窯的上料是將經過計量的石灰石和焦炭混合料放入吊斗車，吊斗車被繞過斗天輪鋼絲繩吊住，通過卷揚機繩轂的轉動，經傾斜8°的空中軌道將其送到窯頂料鐘內，再經布料器將混合料撒入窯內(平衡砣被繞過砣天輪的鋼絲繩吊住，通過卷揚機繩轂的轉動在軌道上運動，主要起配重的作用)。吊斗車的運行距離通過機械式行程控制裝置控制(如圖1)，行程控制裝置由與繩轂同運轉的鏈輪，及控制箱上的鏈輪通過鏈條傳動帶動控制箱絲桿轉動，絲桿的轉動使節點控制器在絲桿上左右運動，節點控制器通過與固定在行程控制箱上的紅外接觸器相接觸，達到控制吊斗車啟停的目的。

圖1 石灰窯上料系統機械式行程控制裝置

1.3 上料系統存在的問題

首先，吊斗車上行到窯頂通過上節點控制，上行距離不夠，料車內混合料倒不凈導致帶料運行，導致卷揚機超負荷運行，不利于卷揚機維護保養；其次，鏈條傳動存在鏈條斷開或者掉鏈子的情況，或者由于調整不當，上行距離過大，料車拉框會沖擊斗架，導致料斗被卡或者連續沖擊致使料車拉框與料車之間連接受損，巡檢不及時極易發生料車掉落事故，對整個上料系統造成嚴重影響，且檢修難度大周期較長，對后續工序的穩定運行影響較大；最后，機械式行程控制系統中，節點控制器的行程約30 cm，而石灰窯上料系統的軌道總長為42 m，節點控制器每調整一個毫米吊斗車位移變化為42 000/300=140 mm/mm，因此機械傳動調整精度較低，不能滿足自動控制過程中精確控制的要求。

2 改造基本情況

2.1 改造原則和總體思路

本次改造本著科學規劃，充分利用現有資源，提高上料系統的生產安全穩定性的基本原則，在不改變原有設備及基礎設施上進行合理改造。

2.2 方案選擇確定

我們通過有關技術論證，并結合國內冶金、煤炭、水泥等相關設備的使用情況，確定本次改造內容為，將機械控制改造為數控智能主令控制。

2.3 數控智能主令控制器性能介紹

2.3.1 工作原理

當設備啟動運行后，設備的轉動部位通過變送單元的萬向節與編碼器(現場智能控制器)一起轉動。編碼器將運行設備的位移轉換成格雷碼發送到可編程序控制器(PLC)的輸入端，可編程序控制器將采集到的格雷碼進行累加、計算、譯碼等運算處理，并將運行設備的位移在現場控制面板的“當前位”上顯示出來，并且將“當前位”所顯示數據與控制面板中所設定的參數相比較，在滿足設定條件時發出相應的控制信號，從而實現對運行設備的精確定位。另一方面，可編程序控制器還對采集到的信號進行分析，判斷設備是否未啟動狀況下出現溜車故障，如出現故障立即發出停車信號，可以有效防止惡性事故的發生。

2.3.2 數字概念

吊石車在上料系統軌道上移動的同時，卷揚機轉轂通過萬向節帶動編碼器一起旋轉，編碼器輸送到可編程序控制器的是一系列的編碼，吊石車在整個軌道行程中任一位置都有一個相對于“原點”的編碼，這些編碼按十進制整數連續排列(-9000～+9000之間)，這些編碼就是用數字反映了吊石車在軌道上的實際位置(距離“原點”的點數)，通過點數(mm/點)可以計算出當前位置距原點位置的米數。可以理解為軌道一個坐標軸，以“原點”為坐標原點，從小到大的范圍是-9000～+9000。

“原點”：是一個參考點(相當于一個坐標原點)，與之對應的是吊石車在軌道上整個行程中一個具體的物理位置，在PLC中“原點”的編碼為“0”，可以根據需要將把吊石車在軌道上任一位置的編碼設為“0”，設定為原點(我車間初次設置時，吊石車在底部時設為原點)，小車的“當前位”及設定的其他限位數據都以“原點”為參考點。當“原點” 所對應的實際物理位置變化時，“當前位” 及設定的其他限位數據所反應的實際物理位置都會發生相應變化。

“當前位”：吊石車在軌道上任一位置時所對應的編碼我們稱之為“當前位”，即為吊石車當前在軌道上以參考點“原點”為坐標的位置(編碼數)。例如：吊石車在“原點”時對應位置的編碼是“0”，我們稱“當前位”是“0”，相對“原點”的距離是0點；吊斗車在軌道上另一位置時，對應的編碼是“660”，也就是與原點“0”位置的距離是660個點。隨著吊石車的運行對應的編碼連續變化，“當前位”也隨之不斷變化。“當前位”既是吊石車距參考點“原點”的實際位置。

精度計算：我廠使用的主令控制系統，當小車在最底部時“當前位”是0，行駛到最上部是5 200，卷揚機軌道總長46 m，吊斗車從軌道底部到軌道頂部運行過程中編碼器共采集5 200個數據，則每個點對應的長度為：46 000 mm/5 200≈8.85 mm，也就是“當前位”每增加或者減少一個點，小車實際運行約8.85 mm。在實際使用過程中，由于智能控制器的響應時間、卷揚機制動器的調整松緊情況、上料重量的不同而小車的慣性沖量不同，應根據每臺的具體情況設定上、下限位(即頂部、底部停車提前量)。

2.4 新增設備與費用

本次改造新增主要設備與費用見表1。

表1 新增主要設備與費用表

3 改造后情況

3.1 運行可靠

該控制系統由先進可靠的可編程控制器(PLC)與絕對型旋轉編碼器組成，通過旋轉編碼器產生的位置碼對現場物體位移的檢測，然后經PLC譯碼、運算、分析，產生不同的控制信號和各種保護輸出。這樣就大大避免了許多機械故障，從而大大提高了主令控制器運行的可靠性。

3.2 調整簡捷

該主令的調整不需要任何工具，僅需對操作界面在現場進行操作，即可達到調整的目的。可以根據帶料情況在操作界面直接調整上限位，或者根據鋼絲繩防亂裝置調整下限位，幾秒鐘即可完成，節約時間，減少勞動強度。

3.3 調整精度高

該主令控制系統的調整精度可以達到毫米級，精確度相當高。由于調整精度較高，任何員工學會主界面調整后，一旦出現異常情況，可以根據現場情況對主令控制系統進行微調整，直至達到理想工況。避免了機械傳動系統必須由專人調節造成拖延，而使鋼絲繩吊架等超負荷工作，方便日常維護，延長了構件的使用壽命，達到了節能降耗的目的。

3.4 報警保護功能強

該主令控制系統設有溜車故障保護、零速故障保護(卷揚機系統故障保護)和運行信號失常等報警保護。當卷揚機運行信號與被控設備位移方向不一致時，該主令可發出停車信號并報警，以避免溜車事故；當有卷揚機運行信號，而無被控設備位移變化時，該主令即可發出停車信號并報警；當有被控設備位移變化而無卷揚機運行信號時，該主令也發出停車信號并報警。各種情況下的停車信號的發出并報警，有效防止各種事故的發生，對設備的長周期穩定運行起到了保障作用。

3.5 全數字顯示

該主令控制系統將吊斗車在軌道上的位置，在控制主界面的當前位用數字形象的表達出來，方便操作人員的觀察調整。

3.6 響應速度快

該主令系統采用了可編程控制器進行控制，響應速度相當快，可達到微米級，因此可在運行狀態中進行調整，設備不必停車即可對控制信號的輸出位置通過界面進行調整。

4 結 論

我廠經過對卷揚機行程控制系統的探索改造，將機械控制改造為數控智能主令控制后，提高了上料系統的生產安全穩定性，減少料車掉落風險，日常維護更方便，而且起到了節能降耗的效果；提高了上料系統行程調節的快捷性和可靠性，為我廠的后續工序穩定高效運行奠定了基礎。

TQ114.15

B

1005-8370(2016)02-18-03

2014-11-28