殘極洗滌機組的創新設計

摘要：根據殘極洗滌機組的功能和主要結構，總結了殘極洗滌機組的常見故障，分析了殘極洗滌機組的創新設計要點，改進后的機組大幅提升了企業經濟效益，降低了企業成本。

關鍵詞：殘極洗滌機組;故障診斷;創新設計

0 引言

為了使殘極洗滌機組更好地滿足大規模銅冶煉工程的生產需求，江銅集團30萬t銅制備工程對原殘極洗滌機組進行了改進，解決了原機組存在的設備故障率高、生產效率低、產量低和質量不達標等問題，使改進后的殘極洗滌機組與大規模銅制備工程的生產技術更加匹配。同時，改進后的機組大幅提升了企業經濟效益，降低了企業成本。

1 機組功能及主要結構

1.1 ? ?機組功能

殘極板經電解后，其各種稀有金屬含量降低，之后要進行包含多個步驟的洗滌工作，最后經過堆垛、稱重、輸出等操作，這些運行步驟都在洗滌機組上完成，經過機組的洗滌后，殘極板更加容易裝卸和運輸，而且殘極雜質少，殘極以往的豎直方向運行也能變換為橫向方向運行。此外，經過洗滌的殘極還能達到重復使用的效果，可以對殘極再次熔煉從而獲得產業需要的稀有金屬，符合我國可持續發展戰略要求。

1.2 ? ?機組主要結構

殘極洗滌機組主要包括接收裝置機、接受運輸機、排列運輸機、洗滌裝置、堆垛輸出裝置、稱重裝置、液壓站、除霧裝置、電控系統等多個部件，由PLC對這些組成部件進行控制與協調，讓設備的整體運行更加智能化。機組洗滌工藝流程如圖1所示。

殘極洗滌機組各個部件的功能如下：

1.2.1 ? ?接受運輸機

殘極板經過轉運裝運在運輸機上，運輸機經過驅動（主要由液壓裝置實現驅動）將殘極板放在機組起始端等待后續指令，等待機組洗滌。

1.2.2 ? ?排列運輸機

在機組起始端的殘極板由于接受運輸機運輸排列方式不符合機組洗滌模式，需要經過排列運輸機再次排列讓殘極的極距由原本的100 mm轉變為300 mm。同時，殘極板在經過機組洗滌后，由排列運輸機再次對殘極板進行運輸，使殘極板到達機組終點。

1.2.3 ? ?洗滌裝置

洗滌裝置包含了多個子部件，包括：2個洗滌水箱（用于存放水源）、3個洗滌泵（2個低壓泵、1個高壓泵）、1個除霧器和1個陽極泥泵，其中陽極泥泵用于從洗滌污水中獲取殘極板中的陽極泥。

1.2.4 ? ?堆垛輸出裝置

堆垛輸出裝置包含殘極板的稱重裝置、運輸裝置和卸載裝置3個部分，殘極板堆垛完成后，經過運輸到達稱重位置，然后再轉運到卸載裝置進行卸載。

1.2.5 ? ?液壓裝置

機組設有獨立的液壓站，液壓裝置采用齒輪葉片泵，整套液壓系統帶儲能裝置。

1.2.6 ? ?除霧裝置

除霧裝置安裝于機組樓頂，主要是把機組在洗滌過程中產生的酸性霧氣經過專門的輸出口去除。

1.2.7 ? ?電控系統

機組采用PLC控制系統讓各個組件協調工作，實現機組的智能化控制。整套機組自動控制、手動驅動或人機界面均可由位于洗滌站附近第二層的主控制盤控制。電氣網絡有以太網、控制網和設備網。

2 機組設備故障診斷

2.1 ? ?運輸小車停止運行

運輸小車停止運行可能是因為開關出現故障，在輸出系統和控制系統的連接處線路松動，接觸不良，發生斷路故障，導致小車停止運行。

2.2 ? ?接受、排列運輸機定位不準確

接受運輸機定位不準確會導致后續工作不能穩步進行，這時先要檢查控制器是否有問題，線路接觸是否良好。運輸機如果短路，對控制器的危害非常大，控制器上經過的高電壓、大電流會讓控制器瞬間損壞。

2.3 ? ?洗滌裝置噴嘴堵塞

機組中使用的洗滌水經過過濾循環作用，可以減少排污量，在水中含有許多物質不利于殘極洗滌，洗滌水中的雜質會堵塞噴嘴，讓需要從殘極板中提取的陽極泥清洗不徹底。建議每次在關閉機組時，對噴嘴進行徹底的清理，為洗滌裝置的下一次使用提供便利條件。

2.4 ? ?堆垛輸出裝置故障

在平時的堆垛輸出裝置維護工作中，要保證機械爪的工作強度，對于不能工作的機械爪要及時更換，從機械層面入手，強化各緊固件的松緊度。在堆垛輸出裝置的齒輪傳動中，要注意力矩的傳送是否順暢，要時常加入潤滑液保持齒輪的正常傳動。

2.5 ? ?洗滌罐區故障控制

洗滌罐區出現故障會導致水源水位下降，壓強降低，通過噴嘴時的水流降低，最終降低對殘極板的清洗強度。在洗滌罐區出現故障時，首要要檢查水位是否降低，然后檢查溫度控制器、水位控制器是否正常工作，再檢查罐區能否正常換水。

2.6 ? ?液壓系統故障

液壓系統是機組的動力之源，要保證液壓系統的穩態性能，避免系統出現泄漏。同時，在保證機組不泄漏的前提下，要檢測液壓系統在高溫運行工況下的溫度，如果溫度較高，要用冷卻液對液壓系統進行降溫處理。

3 機組改進設計

3.1 ? ?機組整體結構創新設計

機組運用ISA（現場總線技術），由單根電纜連接控制器、傳感器和執行器，并結合智能網絡，實現控制數據的快速傳輸。經過整體結構的改進設計，機組結構更加趨于智能化，且機組使用面積減少，機械部件集成度更高，設備成本大幅降低。

3.2 ? ?接受運輸機結構創新設計

機組原本的轉運載車車速較低，因為殘極板承載上沒有設置緩沖區，使轉運載車在較高的速度運行時，為防止殘疾板掉落，不能輕易改變速度，只能緩慢前行。本次設計改進對殘極板的裝載結構上增加了緩沖裝置，對轉運載車加上了由變頻電機組成的變速系統，同時加上了剎車裝置實現變速功能，提高了轉運載車在轉運中的安全可靠性。

3.3 ? ?洗滌系統模式創新設計

本次對洗滌裝置的創新設計主要集中在洗滌方式上，由原橫向間斷的清洗方式變成了直線不間斷清洗方式，這種方式大幅提高了殘極板的清洗速度，而且對于陽極泥產量和質量都有了大幅度提高。另外，對實時換水系統增加了動態換水的設計，在洗滌時只需要在經過兩個洗滌水箱對陽極泥和洗滌液進行分流，從而達到洗滌液和陽極泥分離的效果。

3.4 ? ?液壓機械手的創新設計

傳統的液壓機械手對使用精度的控制力不夠，使機械手在抓取放置殘極板的時候，殘極板排列精度低。基于此，本次改進項目采用智能化、集成化系統設計，建立機器人數學仿真模型來提高機械手的運行精度，同時運用智能化控制方式，使機械手在實際運行中達到速度快、精度高等目的。

3.5 ? ?電控系統創新設計

本次機組整體改進設計加入了智能化系統對數據的存儲功能加以完善，對數據的存儲、傳輸進行加密處理，對于數據包的保存更加方便、安全，在機組產生系統故障時仍會實時保存數據，同時會自動檢測故障原因并反饋給維修人員，為后續的設備維修方面提供依據，實現了人機實時溝通解決問題的目的。同時，在電控系統中主要由PLC控制系統來執行具體的操作步驟，同時也加入了人工操作、連鎖控制、區域獨立自動控制等模式，防止某一個系統出現故障影響整個系統的正常運行，對區域故障可以采用人工手動操作和區域自動控制的方式避免整個系統癱瘓，等待維修人員處理設備故障。電控系統的創新設計讓機組運行更加智能化、自動化，集成度高，對整個系統的實時監控更加全面，大大節省了勞動力資源，提高了產品生產效率。

4 結語

殘極洗滌機組是電解車間的主要工藝設備，其運行是否平穩可靠，直接影響到殘極機組的洗滌速度、效率、質量、成本及能耗水平。本文針對殘極洗滌機組設備的常見故障，對其進行了創新設計，顯著提高了機組的實際工作效率。

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收稿日期：2020-07-29

作者簡介：王勇（1983—），男，河南人，助理工程師，研究方向：機械維修管理。