銅電解高速機(jī)器人剝片機(jī)組生產(chǎn)運維實踐

陳金球，謝鈿生，楊 勝，陳世宏

（銅陵有色股份有限公司金冠銅業(yè)分公司，安徽 銅陵 244000）

1 引言

銅陵有色金冠銅業(yè)分公司電解車間設(shè)計陰極銅產(chǎn)能40萬t，采用永久不銹鋼陰極電解法，雙跨廠房布局，配置1臺陽極整形機(jī)組，2臺高速剝片機(jī)組，1臺殘極洗滌機(jī)組及兩臺電解專用行車［1］。其中高速剝片機(jī)組單臺設(shè)計最高加工速度為700片/h（不含停機(jī)時間），該機(jī)組自2013年2月投入生產(chǎn)運行，運行一年多后，實際能力與設(shè)計能力仍存在較大差距，并且性能不穩(wěn)定，嚴(yán)重影響生產(chǎn)，因此提升機(jī)組設(shè)備性能及綜合效率勢在必行。

2 陰極剝片流程

銅陽極板完成一個陰極周期電解后，首先由電解專用行車將電銅吊運到高速剝片機(jī)組輸入單元的接收架，電銅經(jīng)過電銅洗滌、單塊稱重篩選、電銅剝離加工、陰極板挑選、夾邊條校緊及導(dǎo)電棒清潔排距、陰極銅鉚接、堆垛、稱重、貼標(biāo)簽、打包處理，成為陰極銅產(chǎn)品。整個流程工作均由陰極剝片機(jī)組完成。

陰極剝片機(jī)組作為陰極銅加的工關(guān)鍵設(shè)備，主要有輸入單元、剝片單元、陰極板輸出單元、陰極銅輸出單元等組成。其配置如圖1所示。

圖1 陰極剝片機(jī)組配置圖

3 陰極剝片機(jī)組運行分析

針對陰極剝片機(jī)組故障多發(fā)，嚴(yán)重影響電解生產(chǎn)狀態(tài)，公司成立了電解機(jī)組平穩(wěn)運行攻關(guān)組，對2014年機(jī)組的運行進(jìn)行了詳細(xì)分析。全年東部剝片機(jī)組的主要故障與影響詳見表1。

表1 全年東部剝片機(jī)組的主要故障與影響

從以表1可以看出：

（1）機(jī)械類故障。機(jī)械類故障尤為突出，占比達(dá)到78%，主要表現(xiàn)為設(shè)備結(jié)構(gòu)及材料選型方面存在諸多不足。一是力學(xué)失效類故障，例如電銅鎖螺栓易松動斷裂、剝片站分離小刀油缸連接銷斷裂或螺栓脫落、剝片站砍斧固定螺栓易松動、剝片站DDU限位拉桿螺栓易斷裂；二是結(jié)構(gòu)失效類故障，主要有剝片站砍斧移位變形，砍斧大臂易彎曲、1#和2#機(jī)器人抓手易疲勞變形，抓取電銅板不穩(wěn)定等；三是功能障礙類故障，主要為剝片機(jī)組洗滌鏈鏈條無法滿載、砍斧工作中易提帶陰極板，對機(jī)器人工作造成極大風(fēng)險［1-3］。

（2）電氣類故障。機(jī)組電控系統(tǒng)采用西門子PLC控制，S7-300系統(tǒng)，通過遠(yuǎn)程I／0構(gòu)成自控系統(tǒng)，電氣網(wǎng)絡(luò)由以太網(wǎng)、控制網(wǎng)、設(shè)備網(wǎng)等組成。在生產(chǎn)運行中，電氣類故障可以分為三類：一是信號電纜故障，主要發(fā)生在剝片站分離機(jī)架周圍電纜、翻轉(zhuǎn)輪周圍電纜、銅捆鏈兩側(cè)電纜；二是信號開關(guān)類損壞，主要發(fā)生在輸入小車檢測開關(guān)、洗滌鏈出口、輸出鏈入口、剝片站、打包機(jī)、銅捆鏈等單元；三是氣動單元結(jié)構(gòu)損壞，主要發(fā)送在剝片站、機(jī)器人、打包機(jī)的氣缸、氣管及連接件；四是系統(tǒng)聯(lián)鎖信號或通信故障，主要包括機(jī)器人與剝片站的聯(lián)鎖，信號異常，導(dǎo)致機(jī)器人撞擊剝片站，1#與2#機(jī)器人撞擊，機(jī)組與行車的聯(lián)鎖，通信聯(lián)鎖出現(xiàn)故障，導(dǎo)致行車與輸入小車、輸出小車發(fā)生撞擊，甚至造成機(jī)組或行車停車，1#與2#機(jī)器人聯(lián)鎖，起初設(shè)計時，無空間保護(hù)程序，在運行過程中，可能因某個物體異常遮擋觸發(fā)功能信號，導(dǎo)致機(jī)器人相互撞擊。

（3）工藝及操作類故障。主要為生產(chǎn)的電銅不合格，包括單面板（陰極板僅一個面生長電銅）、涼少板（陰極板導(dǎo)電不良，電銅質(zhì)量過輕）、熱燒板（電銅長時間短路未處理，返溶）、粒子板（工藝控制或極板異常等原因板面長粒子）等，以上不合格電銅進(jìn)入機(jī)組后，在輸入單元、剝片單元、陰極銅輸出單元均可能發(fā)生卡板、掉板甚至砸壞設(shè)備等故障。操作類故障主要分布在出銅、機(jī)組2個工序，出銅工序主要故障為行車吊板觀察不精細(xì)，導(dǎo)致極板擠壞、夾邊條損傷、導(dǎo)電棒鍍銅損壞等，出裝槽檢查出現(xiàn)不夠細(xì)致，就會產(chǎn)生不合格電銅；機(jī)組人員操作不精細(xì)，發(fā)現(xiàn)異常物料未及時停機(jī)或拒收處理，導(dǎo)致機(jī)組故障，或是機(jī)組手動操作模式未按操作規(guī)程操作，導(dǎo)致設(shè)備故障。

以上分析得出結(jié)論：機(jī)組全年影響作業(yè)時間26700min（以320天計，平均每天影響作業(yè)約83.4min），影響因素556項，影響作業(yè)事件條數(shù)2970次。產(chǎn)生故障的主要原因是設(shè)備前期設(shè)計缺陷、生產(chǎn)不規(guī)范操作、日常維護(hù)不到位、專業(yè)點檢優(yōu)化改進(jìn)不充分。

4 陰極機(jī)組運維體系建設(shè)

4.1 健全電解機(jī)組運維組織機(jī)構(gòu)

機(jī)組是電解車間最為關(guān)鍵的設(shè)備，電解機(jī)組運維組織機(jī)構(gòu)應(yīng)在車間主任主管下，建立運維組織機(jī)構(gòu)，主要成員由設(shè)備副主任、設(shè)備保全機(jī)械專業(yè)工程師、電氣及儀表工程師、設(shè)備專職、機(jī)組班班長組成。按照設(shè)備運維體系目標(biāo)，分工協(xié)作。（1）生產(chǎn)車間主抓機(jī)組基礎(chǔ)管理、日常保全，做好操作人員技能培訓(xùn)，實施“徹底5S”工作，建立設(shè)備運行、潤滑保養(yǎng)、故障記錄等各類臺賬。（2）機(jī)電儀工程師負(fù)責(zé)設(shè)備維修、專業(yè)保全、機(jī)組技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)編制修訂等各類技術(shù)工作。（3）組織開展TPM活動、合理化建議、個案改善等各類設(shè)備管理活動，實施設(shè)備改善措施，提升設(shè)備綜合運行效率。（4）組織、指導(dǎo)、監(jiān)督、檢查和考核設(shè)備操作及維修人員對制度和標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行及效果評估。（5）圍繞機(jī)組運維體系目標(biāo)，持續(xù)結(jié)合生產(chǎn)實際，不斷總結(jié)優(yōu)化體系，提高各類標(biāo)準(zhǔn)的實用性及科學(xué)性。

4.2 完善操作規(guī)程與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

在充分學(xué)習(xí)掌握《陰極剝片機(jī)組操作指南》的基礎(chǔ)上，制定了《陰極剝片機(jī)組SOP》、《陰極剝片機(jī)組技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》、《陰極剝片機(jī)組點檢標(biāo)準(zhǔn)》、《陰極剝片機(jī)組潤滑標(biāo)準(zhǔn)》、《陰極剝片機(jī)組檢修作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》，同時根據(jù)剝片機(jī)組幾年來運行實踐及存在的問題，針對性的制定了《剝片機(jī)組故障手冊》、《高速剝片機(jī)組異常物料及處置方法》、《電解剝片機(jī)組設(shè)備清掃標(biāo)準(zhǔn)》、《剝片機(jī)組小崗位工作細(xì)則》作為操作規(guī)程與設(shè)備四大技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的補(bǔ)充［4］。

4.3 強(qiáng)化工藝操作為前提

（1）加強(qiáng)工藝操作人員SOP培訓(xùn)，上崗前組織理論與操作考核，使機(jī)組操作人員及維修人員做到“四懂”（懂結(jié)構(gòu)、懂原理、懂性能、懂用途）、“四會”（會使用、會保養(yǎng)、會檢修、會排除故障）。

（2）加強(qiáng)工藝管控，提高剝片機(jī)組物料質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。一是控制陽極板負(fù)錐度，減少刀口板的裝槽；二是陽極板單重下限由365 kg提升到375 kg（設(shè)計390±5 kg）；三是對于一次拒收的不合格陽極板，單獨設(shè)置參數(shù)和工藝條件使用。

（3）改進(jìn)生產(chǎn)工藝增加后期銅下部厚度。通過延長陽極板掛耳板身長度，按照設(shè)計要求，陽極板掛耳長度最低不應(yīng)低于1089mm。有效保證陰極板底部對應(yīng)電極，使陰極板板面電極分布更加均勻，增加陰極板底部長銅厚度。

4.4 夯實日常保全為基礎(chǔ)

（1）徹底的“5S”活動。建立機(jī)組“5S”實施機(jī)構(gòu)并明確責(zé)任，將“5S”管理工作融合到設(shè)備管理體系之中，杜絕了機(jī)組發(fā)生“跑、冒、滴、漏”和“臟、松、缺、銹”現(xiàn)象，以提高機(jī)組實物質(zhì)量。

（2）詳細(xì)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。編制日常保全班前設(shè)備檢查、運行中設(shè)備檢查、班后設(shè)備檢查的檢查部位、檢查內(nèi)容、檢查方法、檢查間隔時間、對異常問題的判斷標(biāo)準(zhǔn)、檢查作業(yè)規(guī)范（標(biāo)準(zhǔn)），并建立崗位點檢機(jī)制，落實使用人員的崗位點檢責(zé)任。

（3）適當(dāng)?shù)娜粘１ＨＨ粘＞S護(hù)中由操作人員進(jìn)行開機(jī)維護(hù)、班前保養(yǎng)、間歇保養(yǎng)和班后保養(yǎng)，同時組織實施了日保養(yǎng)、周保養(yǎng)和月保養(yǎng)活動。

4.5 堅持專業(yè)保全為核心

（1）適時調(diào)整點檢標(biāo)準(zhǔn)：由于剝片機(jī)組是芬蘭奧圖泰最新一代剝片機(jī)組，具有針對性或深度的單元維護(hù)缺乏。因此要對點檢部位、點檢基準(zhǔn)、點檢周期、點檢方法進(jìn)行探索固化形成適合剝片機(jī)組的點檢標(biāo)準(zhǔn)。

（2）不定期分析點檢結(jié)果：根據(jù)現(xiàn)場點檢發(fā)現(xiàn)的問題，攻關(guān)組對點檢結(jié)果進(jìn)行分析，對點檢中發(fā)現(xiàn)問題按照原因分析不清不放過，整改措施不落實不放過。

（3）持續(xù)改進(jìn)優(yōu)化機(jī)組結(jié)構(gòu)：針對剝片機(jī)組運行中發(fā)現(xiàn)的各類問題，逐個研究分析，并對關(guān)鍵設(shè)備單元實施改進(jìn)、優(yōu)化、替代等工作［2-6］。詳見表2。

4.6 重視設(shè)備維修為補(bǔ)充

（1）按照《陰極剝片機(jī)組技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》、《陰極剝片機(jī)組檢修作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》制定維修方案并實施機(jī)組維修，在維修過程中發(fā)現(xiàn)問題同時對相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)提出修改建議。

（2）采用先進(jìn)的維修技術(shù)、方法和合適材料提升機(jī)組的質(zhì)量。

表2 高速剝片機(jī)組優(yōu)化改造表

5 結(jié)語

通過開展剝片機(jī)組運維管理，陰極剝片機(jī)組設(shè)備故障率大幅下降，剝片機(jī)組加工速度由原來的450片/h提升到700片/h。同時體會到設(shè)備前期管理與運維管理同樣重要，設(shè)備壽命周期管理是綜合效率得到保證的前提。