寶鋼焦?fàn)t裝煤車取蓋裝置的改造

劉 濤

(寶山鋼鐵股份有限公司煉鐵廠,上海 200941)

裝煤車是焦?fàn)t機(jī)械的重要組成部分,用來(lái)從煤塔取煤,然后把取到的煤從爐頂?shù)臓t孔裝到爐子中。作業(yè)過(guò)程主要分為3個(gè)步驟:受煤、走行和裝煤。按機(jī)械機(jī)構(gòu)分為以下幾個(gè)作業(yè)單元:走行、受煤、給煤、揭/關(guān)蓋、除塵、上升管關(guān)閉,其中揭/關(guān)蓋動(dòng)作是通過(guò)取蓋裝置實(shí)施的。

1 生產(chǎn)現(xiàn)狀及改造必要性

寶鋼焦?fàn)t裝煤車原有的取蓋裝置為S形式軌道的取蓋機(jī),采用單油缸驅(qū)動(dòng),通過(guò)限位檢測(cè)裝置動(dòng)作到位情況,只有上下兩個(gè)位置,關(guān)蓋時(shí)對(duì)爐頂沖擊大,容易出現(xiàn)爐蓋關(guān)不平整的情況,不僅會(huì)冒煙冒火還會(huì)影響后續(xù)的澆漿作業(yè),致使裝煤作業(yè)時(shí)需要人工頻繁干預(yù)。為了提高裝煤車的自動(dòng)化程度,實(shí)現(xiàn)裝煤車的自動(dòng)運(yùn)行,必須確保取蓋裝置穩(wěn)定可靠運(yùn)行,因此需對(duì)取蓋裝置進(jìn)行改造。取消原沿水平S軌道行走的揭蓋機(jī),更換能夠直上直下水平移動(dòng)的揭蓋機(jī),減少關(guān)蓋時(shí)對(duì)爐蓋的沖擊,確保關(guān)蓋時(shí)爐蓋平整。為了提高裝煤車取蓋的對(duì)位精度,爐蓋將來(lái)會(huì)被更換為帶錐型定位的爐蓋,因此要求揭蓋機(jī)既可取現(xiàn)有的平蓋,也需有抓取錐蓋功能。同時(shí)在取蓋機(jī)上預(yù)留好澆泥漿相關(guān)管道及澆漿噴口的位置,便于自動(dòng)澆泥漿操作。

2 改造實(shí)施

為了不影響正常生產(chǎn),結(jié)合寶鋼焦?fàn)t的生產(chǎn)現(xiàn)狀,只能對(duì)下線的備用車輛進(jìn)行改造。改造時(shí)車輛無(wú)法作為備車,一旦在用車輛故障即會(huì)影響到正常生產(chǎn),因此改造工作工期緊,任務(wù)重,需抓緊時(shí)間盡快完成。改造主要包括拆除舊取蓋裝置、安裝新取蓋裝置、設(shè)備接線調(diào)試及修改軟件等內(nèi)容。本文主要就新取蓋裝置結(jié)構(gòu)及軟件修改兩方面進(jìn)行詳細(xì)介紹。

2.1 新取蓋裝置結(jié)構(gòu)

新取蓋裝置由導(dǎo)軌、平移架、升降架、揭蓋機(jī)、彈簧機(jī)構(gòu)及水平移動(dòng)油缸和垂直移動(dòng)油缸等組成。

揭蓋機(jī)前部設(shè)有電磁鐵,后部設(shè)有液壓缸,二者通過(guò)拉桿相連,由液壓缸的伸縮驅(qū)動(dòng)電磁鐵擺動(dòng)實(shí)現(xiàn)爐蓋的搓動(dòng)。

揭蓋機(jī)通過(guò)彈簧機(jī)構(gòu)吊掛在升降架上,這樣可以減緩電磁鐵壓向爐蓋的作用力。

升降架安裝在平移架下面,通過(guò)垂直移動(dòng)油缸的驅(qū)動(dòng)來(lái)升降。平移架安裝在導(dǎo)軌下,通過(guò)水平移動(dòng)油缸的驅(qū)動(dòng)來(lái)平移。由兩個(gè)油缸的合成運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)揭蓋機(jī)的前進(jìn)后退和上升下降,結(jié)合電磁鐵的通放電來(lái)吸放爐蓋實(shí)現(xiàn)了揭/關(guān)蓋動(dòng)作。

具體結(jié)構(gòu)示意見(jiàn)圖1。

圖1 取蓋裝置結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Structure diagram of the lid removal device

2.2 軟件修改

由于取蓋裝置由原來(lái)的S型軌道上下動(dòng)作變?yōu)楝F(xiàn)在的水平移動(dòng)和垂直移動(dòng),其動(dòng)作邏輯發(fā)生了改變。同時(shí)為了提高取蓋裝置的動(dòng)作精度,減少對(duì)爐頂?shù)臎_擊,改造后的油缸均帶有內(nèi)置傳感器,替代了限位檢測(cè),可以通過(guò)控制油缸行程來(lái)調(diào)節(jié)取蓋裝置動(dòng)作水平移動(dòng)和垂直移動(dòng)的行程。因此必須對(duì)其軟件控制部分進(jìn)行修改,主要包括新增傳感器模塊,修改取蓋裝置控制程序、半自動(dòng)揭/關(guān)蓋程序及控制畫(huà)面等。

油缸內(nèi)置的位移傳感器需要通過(guò)專門的位移傳感器模塊才能將信號(hào)傳輸進(jìn)入PLC,因此必須先在裝煤車PLC控制程序的硬件組態(tài)中配置好傳感器模塊,需要注意的是組態(tài)模塊時(shí)需要事先安裝好相應(yīng)的GSD文件并設(shè)定好通信地址。組態(tài)好模塊后就能通過(guò)相應(yīng)的輸入點(diǎn)查看到位移傳感器的數(shù)據(jù),然后就可以在程序內(nèi)做相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理。

取消原有的揭蓋機(jī)上下控制程序,新增揭蓋機(jī)上下和揭蓋機(jī)前后控制程序。將其控制邏輯由原有的限位判斷前后限改為通過(guò)油缸傳感器數(shù)據(jù)判斷前后限,在程序內(nèi)新增位移傳感器數(shù)據(jù)處理模塊,可以在畫(huà)面上通過(guò)修改修正值來(lái)調(diào)整油缸傳感器的數(shù)據(jù),同時(shí)新增相應(yīng)的數(shù)據(jù)塊用來(lái)存儲(chǔ)取蓋油缸上下限、到位延遲及動(dòng)作時(shí)間等數(shù)據(jù)。在正常作業(yè)時(shí),為了確保爐蓋不與爐頂產(chǎn)生摩擦,必須將揭蓋機(jī)移動(dòng)至上限后才能進(jìn)行前后動(dòng)作。因此在半自動(dòng)和手動(dòng)模式下揭蓋機(jī)上下動(dòng)作除了內(nèi)外導(dǎo)套位置信號(hào)連鎖外,還必須加入揭蓋機(jī)上限的連鎖。同理,揭蓋機(jī)在上下動(dòng)作的連鎖中也加入了揭蓋機(jī)前限的信號(hào),這些在原有的取蓋機(jī)上下控制程序中都不具備?？紤]到信號(hào)故障或者其他特殊情況需要?jiǎng)幼鹘疑w機(jī),設(shè)置有專門檢修操作模式,在該模式下司機(jī)通過(guò)控制司機(jī)室操作臺(tái)的按鈕直接動(dòng)作揭蓋機(jī),不受信號(hào)連鎖控制。但是由于原來(lái)僅有揭蓋機(jī)上下按鈕,因此改造時(shí)還得新增揭蓋機(jī)前后控制按鈕,同時(shí)新增相應(yīng)的檢修控制程序,方便人員應(yīng)急操作。

原有的半自動(dòng)準(zhǔn)備裝煤步序是:外導(dǎo)套下—揭蓋機(jī)下—?jiǎng)?lì)磁—搓蓋—揭蓋機(jī)上—內(nèi)導(dǎo)套下;為了適配改造后取蓋裝置,將其半自動(dòng)準(zhǔn)備裝煤步序修改為:外導(dǎo)套下—揭蓋機(jī)前進(jìn)—揭蓋機(jī)下—?jiǎng)?lì)磁—搓蓋—揭蓋機(jī)上—揭蓋機(jī)后退—內(nèi)導(dǎo)套下。這里可以參考原有程序進(jìn)行修改,新增揭蓋機(jī)前進(jìn)和揭蓋機(jī)后退的步序控制程序,然后對(duì)步序動(dòng)作進(jìn)行重新排序,增加相應(yīng)的動(dòng)作指令輸出程序,并將指令輸出點(diǎn)加到揭蓋機(jī)前后的控制程序中,實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)準(zhǔn)備裝煤動(dòng)作。同時(shí)還得在揭蓋機(jī)前進(jìn)后續(xù)的動(dòng)作步序程序中加入揭蓋機(jī)的位置連鎖,確保整體動(dòng)作的安全可靠。

半自動(dòng)裝煤結(jié)束程序的修改和半自動(dòng)準(zhǔn)備裝煤類似,將原有的步序:內(nèi)導(dǎo)套上—揭蓋機(jī)下—搓蓋—去勵(lì)磁—揭蓋機(jī)上—外導(dǎo)套上;修改為:內(nèi)導(dǎo)套上—揭蓋機(jī)前進(jìn)—揭蓋機(jī)下—搓蓋—去勵(lì)磁—揭蓋機(jī)上—揭蓋機(jī)后退—外導(dǎo)套上。新增相應(yīng)的步序和指令輸出,同時(shí)新增相應(yīng)的揭蓋機(jī)位置連鎖即可。

修改臺(tái)車控制程序時(shí)還需要注意將揭蓋機(jī)的后限加入走行連鎖,確保車輛走行時(shí)設(shè)備安全,以及揭蓋機(jī)前后動(dòng)作的輸出指令接入液壓設(shè)備溢流閥的動(dòng)作中去,確保油路正常運(yùn)行。

完成PLC內(nèi)的程序修改后還需對(duì)操作畫(huà)面進(jìn)行修改,新增各個(gè)油缸的數(shù)據(jù)顯示及修正值設(shè)定窗口,同時(shí)將原有的揭蓋機(jī)上下動(dòng)作動(dòng)畫(huà)改為揭蓋機(jī)前后+上下動(dòng)作顯示,并能夠通過(guò)油缸顏色的變化來(lái)表示動(dòng)作到位情況。然后在揭蓋機(jī)手動(dòng)控制畫(huà)面中新增揭蓋機(jī)前后動(dòng)作的按鈕,并按新的動(dòng)作步序來(lái)排列操作按鈕,方便人員觀察和操作。

當(dāng)設(shè)備安裝、接線調(diào)試和軟件修改完成后,再對(duì)取蓋裝置進(jìn)行上線調(diào)試。裝煤車從備車位置開(kāi)至爐區(qū),動(dòng)作取蓋裝置,按照爐蓋位置來(lái)調(diào)整取蓋機(jī)前后動(dòng)作和上下動(dòng)作的數(shù)據(jù),在程序內(nèi)設(shè)定好相應(yīng)的前后動(dòng)作和上下動(dòng)作的行程數(shù)據(jù),確保揭蓋機(jī)能對(duì)準(zhǔn)爐蓋順利進(jìn)行揭/關(guān)蓋動(dòng)作。

3 改造效果

新的取蓋裝置投入運(yùn)行后,經(jīng)過(guò)不斷完善現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備功能精度,優(yōu)化控制程序,已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了裝煤車取蓋裝置的穩(wěn)定運(yùn)行,且運(yùn)行狀況穩(wěn)定良好。裝煤車操作人員能夠通過(guò)單元自動(dòng)畫(huà)面的準(zhǔn)備裝煤、裝煤結(jié)束按鈕一鍵操作,取蓋裝置自動(dòng)動(dòng)作。取蓋裝置按照程序內(nèi)設(shè)定的步序逐步動(dòng)作,能夠進(jìn)行一鍵自動(dòng)揭/關(guān)蓋,且動(dòng)作平穩(wěn),對(duì)爐頂無(wú)沖擊,爐蓋放置平整,方便澆漿,有效避免冒煙冒火。

改造后的取蓋裝置與改造前相比,在應(yīng)急處置方面更為便利。當(dāng)揭蓋機(jī)上吸附的爐蓋因勵(lì)磁失落或失電等原因掉落時(shí),以往只能夠通過(guò)人工來(lái)移動(dòng)爐蓋,將爐蓋移至取蓋臺(tái)車沿S型軌道落下的位置才能再次上勵(lì)磁吸附爐蓋,耗時(shí)耗力,處置時(shí)間較長(zhǎng),對(duì)正常生產(chǎn)影響較大。新的取蓋裝置在爐蓋勵(lì)磁失落掉下后,可以直接通過(guò)檢修按鈕操作揭蓋機(jī)下降來(lái)吸附爐蓋,無(wú)需人工移動(dòng)爐蓋,省時(shí)省力,極大地提高了異常處置效率,對(duì)正常生產(chǎn)影響小。

4 結(jié)語(yǔ)

改造后的取蓋裝置在動(dòng)作平穩(wěn)性、關(guān)蓋的平整性及異常處置效率等方面均優(yōu)于改造前,不僅確保了裝煤車的穩(wěn)定運(yùn)行,也為后續(xù)裝煤車無(wú)人化運(yùn)行打好基礎(chǔ)。