摘要：根據(jù)殘極洗滌機(jī)組的功能和主要結(jié)構(gòu)，總結(jié)了殘極洗滌機(jī)組的常見故障，分析了殘極洗滌機(jī)組的創(chuàng)新設(shè)計(jì)要點(diǎn)，改進(jìn)后的機(jī)組大幅提升了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，降低了企業(yè)成本。

關(guān)鍵詞：殘極洗滌機(jī)組;故障診斷;創(chuàng)新設(shè)計(jì)

0 引言

為了使殘極洗滌機(jī)組更好地滿足大規(guī)模銅冶煉工程的生產(chǎn)需求，江銅集團(tuán)30萬t銅制備工程對原殘極洗滌機(jī)組進(jìn)行了改進(jìn)，解決了原機(jī)組存在的設(shè)備故障率高、生產(chǎn)效率低、產(chǎn)量低和質(zhì)量不達(dá)標(biāo)等問題，使改進(jìn)后的殘極洗滌機(jī)組與大規(guī)模銅制備工程的生產(chǎn)技術(shù)更加匹配。同時(shí)，改進(jìn)后的機(jī)組大幅提升了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，降低了企業(yè)成本。

1 機(jī)組功能及主要結(jié)構(gòu)

1.1 ? ?機(jī)組功能

殘極板經(jīng)電解后，其各種稀有金屬含量降低，之后要進(jìn)行包含多個(gè)步驟的洗滌工作，最后經(jīng)過堆垛、稱重、輸出等操作，這些運(yùn)行步驟都在洗滌機(jī)組上完成，經(jīng)過機(jī)組的洗滌后，殘極板更加容易裝卸和運(yùn)輸，而且殘極雜質(zhì)少，殘極以往的豎直方向運(yùn)行也能變換為橫向方向運(yùn)行。此外，經(jīng)過洗滌的殘極還能達(dá)到重復(fù)使用的效果，可以對殘極再次熔煉從而獲得產(chǎn)業(yè)需要的稀有金屬，符合我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略要求。

1.2 ? ?機(jī)組主要結(jié)構(gòu)

殘極洗滌機(jī)組主要包括接收裝置機(jī)、接受運(yùn)輸機(jī)、排列運(yùn)輸機(jī)、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(tǒng)等多個(gè)部件，由PLC對這些組成部件進(jìn)行控制與協(xié)調(diào)，讓設(shè)備的整體運(yùn)行更加智能化。機(jī)組洗滌工藝流程如圖1所示。

殘極洗滌機(jī)組各個(gè)部件的功能如下：

1.2.1 ? ?接受運(yùn)輸機(jī)

殘極板經(jīng)過轉(zhuǎn)運(yùn)裝運(yùn)在運(yùn)輸機(jī)上，運(yùn)輸機(jī)經(jīng)過驅(qū)動(dòng)（主要由液壓裝置實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)）將殘極板放在機(jī)組起始端等待后續(xù)指令，等待機(jī)組洗滌。

1.2.2 ? ?排列運(yùn)輸機(jī)

在機(jī)組起始端的殘極板由于接受運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸排列方式不符合機(jī)組洗滌模式，需要經(jīng)過排列運(yùn)輸機(jī)再次排列讓殘極的極距由原本的100 mm轉(zhuǎn)變?yōu)?00 mm。同時(shí)，殘極板在經(jīng)過機(jī)組洗滌后，由排列運(yùn)輸機(jī)再次對殘極板進(jìn)行運(yùn)輸，使殘極板到達(dá)機(jī)組終點(diǎn)。

1.2.3 ? ?洗滌裝置

洗滌裝置包含了多個(gè)子部件，包括：2個(gè)洗滌水箱（用于存放水源）、3個(gè)洗滌泵（2個(gè)低壓泵、1個(gè)高壓泵）、1個(gè)除霧器和1個(gè)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(yùn)輸裝置和卸載裝置3個(gè)部分，殘極板堆垛完成后，經(jīng)過運(yùn)輸?shù)竭_(dá)稱重位置，然后再轉(zhuǎn)運(yùn)到卸載裝置進(jìn)行卸載。

1.2.5 ? ?液壓裝置

機(jī)組設(shè)有獨(dú)立的液壓站，液壓裝置采用齒輪葉片泵，整套液壓系統(tǒng)帶儲能裝置。

1.2.6 ? ?除霧裝置

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

1.2.7 ? ?電控系統(tǒng)

機(jī)組采用PLC控制系統(tǒng)讓各個(gè)組件協(xié)調(diào)工作，實(shí)現(xiàn)機(jī)組的智能化控制。整套機(jī)組自動(dòng)控制、手動(dòng)驅(qū)動(dòng)或人機(jī)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(wǎng)絡(luò)有以太網(wǎng)、控制網(wǎng)和設(shè)備網(wǎng)。

2 機(jī)組設(shè)備故障診斷

2.1 ? ?運(yùn)輸小車停止運(yùn)行

運(yùn)輸小車停止運(yùn)行可能是因?yàn)殚_關(guān)出現(xiàn)故障，在輸出系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的連接處線路松動(dòng)，接觸不良，發(fā)生斷路故障，導(dǎo)致小車停止運(yùn)行。

2.2 ? ?接受、排列運(yùn)輸機(jī)定位不準(zhǔn)確

接受運(yùn)輸機(jī)定位不準(zhǔn)確會導(dǎo)致后續(xù)工作不能穩(wěn)步進(jìn)行，這時(shí)先要檢查控制器是否有問題，線路接觸是否良好。運(yùn)輸機(jī)如果短路，對控制器的危害非常大，控制器上經(jīng)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(jī)組中使用的洗滌水經(jīng)過過濾循環(huán)作用，可以減少排污量，在水中含有許多物質(zhì)不利于殘極洗滌，洗滌水中的雜質(zhì)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(guān)閉機(jī)組時(shí)，對噴嘴進(jìn)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(shí)的堆垛輸出裝置維護(hù)工作中，要保證機(jī)械爪的工作強(qiáng)度，對于不能工作的機(jī)械爪要及時(shí)更換，從機(jī)械層面入手，強(qiáng)化各緊固件的松緊度。在堆垛輸出裝置的齒輪傳動(dòng)中，要注意力矩的傳送是否順暢，要時(shí)常加入潤滑液保持齒輪的正常傳動(dòng)。

2.5 ? ?洗滌罐區(qū)故障控制

洗滌罐區(qū)出現(xiàn)故障會導(dǎo)致水源水位下降，壓強(qiáng)降低，通過噴嘴時(shí)的水流降低，最終降低對殘極板的清洗強(qiáng)度。在洗滌罐區(qū)出現(xiàn)故障時(shí)，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(qū)能否正常換水。

2.6 ? ?液壓系統(tǒng)故障

液壓系統(tǒng)是機(jī)組的動(dòng)力之源，要保證液壓系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能，避免系統(tǒng)出現(xiàn)泄漏。同時(shí)，在保證機(jī)組不泄漏的前提下，要檢測液壓系統(tǒng)在高溫運(yùn)行工況下的溫度，如果溫度較高，要用冷卻液對液壓系統(tǒng)進(jìn)行降溫處理。

3 機(jī)組改進(jìn)設(shè)計(jì)

3.1 ? ?機(jī)組整體結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)

機(jī)組運(yùn)用ISA（現(xiàn)場總線技術(shù)），由單根電纜連接控制器、傳感器和執(zhí)行器，并結(jié)合智能網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)控制數(shù)據(jù)的快速傳輸。經(jīng)過整體結(jié)構(gòu)的改進(jìn)設(shè)計(jì)，機(jī)組結(jié)構(gòu)更加趨于智能化，且機(jī)組使用面積減少，機(jī)械部件集成度更高，設(shè)備成本大幅降低。

3.2 ? ?接受運(yùn)輸機(jī)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)

機(jī)組原本的轉(zhuǎn)運(yùn)載車車速較低，因?yàn)闅垬O板承載上沒有設(shè)置緩沖區(qū)，使轉(zhuǎn)運(yùn)載車在較高的速度運(yùn)行時(shí)，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(shè)計(jì)改進(jìn)對殘極板的裝載結(jié)構(gòu)上增加了緩沖裝置，對轉(zhuǎn)運(yùn)載車加上了由變頻電機(jī)組成的變速系統(tǒng)，同時(shí)加上了剎車裝置實(shí)現(xiàn)變速功能，提高了轉(zhuǎn)運(yùn)載車在轉(zhuǎn)運(yùn)中的安全可靠性。

3.3 ? ?洗滌系統(tǒng)模式創(chuàng)新設(shè)計(jì)

本次對洗滌裝置的創(chuàng)新設(shè)計(jì)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(chǎn)量和質(zhì)量都有了大幅度提高。另外，對實(shí)時(shí)換水系統(tǒng)增加了動(dòng)態(tài)換水的設(shè)計(jì)，在洗滌時(shí)只需要在經(jīng)過兩個(gè)洗滌水箱對陽極泥和洗滌液進(jìn)行分流，從而達(dá)到洗滌液和陽極泥分離的效果。

3.4 ? ?液壓機(jī)械手的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的液壓機(jī)械手對使用精度的控制力不夠，使機(jī)械手在抓取放置殘極板的時(shí)候，殘極板排列精度低?；诖?，本次改進(jìn)項(xiàng)目采用智能化、集成化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，建立機(jī)器人數(shù)學(xué)仿真模型來提高機(jī)械手的運(yùn)行精度，同時(shí)運(yùn)用智能化控制方式，使機(jī)械手在實(shí)際運(yùn)行中達(dá)到速度快、精度高等目的。

3.5 ? ?電控系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)

本次機(jī)組整體改進(jìn)設(shè)計(jì)加入了智能化系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的存儲功能加以完善，對數(shù)據(jù)的存儲、傳輸進(jìn)行加密處理，對于數(shù)據(jù)包的保存更加方便、安全，在機(jī)組產(chǎn)生系統(tǒng)故障時(shí)仍會實(shí)時(shí)保存數(shù)據(jù)，同時(shí)會自動(dòng)檢測故障原因并反饋給維修人員，為后續(xù)的設(shè)備維修方面提供依據(jù)，實(shí)現(xiàn)了人機(jī)實(shí)時(shí)溝通解決問題的目的。同時(shí)，在電控系統(tǒng)中主要由PLC控制系統(tǒng)來執(zhí)行具體的操作步驟，同時(shí)也加入了人工操作、連鎖控制、區(qū)域獨(dú)立自動(dòng)控制等模式，防止某一個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)故障影響整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，對區(qū)域故障可以采用人工手動(dòng)操作和區(qū)域自動(dòng)控制的方式避免整個(gè)系統(tǒng)癱瘓，等待維修人員處理設(shè)備故障。電控系統(tǒng)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)讓機(jī)組運(yùn)行更加智能化、自動(dòng)化，集成度高，對整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控更加全面，大大節(jié)省了勞動(dòng)力資源，提高了產(chǎn)品生產(chǎn)效率。

4 結(jié)語

殘極洗滌機(jī)組是電解車間的主要工藝設(shè)備，其運(yùn)行是否平穩(wěn)可靠，直接影響到殘極機(jī)組的洗滌速度、效率、質(zhì)量、成本及能耗水平。本文針對殘極洗滌機(jī)組設(shè)備的常見故障，對其進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì)，顯著提高了機(jī)組的實(shí)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(jī)械維修管理。