劉 濤

(寶山鋼鐵股份有限公司煉鐵廠,上海 200941)

裝煤車是焦爐機械的重要組成部分,用來從煤塔取煤,然后把取到的煤從爐頂?shù)臓t孔裝到爐子中。作業(yè)過程主要分為3個步驟:受煤、走行和裝煤。按機械機構(gòu)分為以下幾個作業(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)蓋動作是通過取蓋裝置實施的。

1 生產(chǎn)現(xiàn)狀及改造必要性

寶鋼焦爐裝煤車原有的取蓋裝置為S形式軌道的取蓋機,采用單油缸驅(qū)動,通過限位檢測裝置動作到位情況,只有上下兩個位置,關(guān)蓋時對爐頂沖擊大,容易出現(xiàn)爐蓋關(guān)不平整的情況,不僅會冒煙冒火還會影響后續(xù)的澆漿作業(yè),致使裝煤作業(yè)時需要人工頻繁干預。為了提高裝煤車的自動化程度,實現(xiàn)裝煤車的自動運行,必須確保取蓋裝置穩(wěn)定可靠運行,因此需對取蓋裝置進行改造。取消原沿水平S軌道行走的揭蓋機,更換能夠直上直下水平移動的揭蓋機,減少關(guān)蓋時對爐蓋的沖擊,確保關(guān)蓋時爐蓋平整。為了提高裝煤車取蓋的對位精度,爐蓋將來會被更換為帶錐型定位的爐蓋,因此要求揭蓋機既可取現(xiàn)有的平蓋,也需有抓取錐蓋功能。同時在取蓋機上預留好澆泥漿相關(guān)管道及澆漿噴口的位置,便于自動澆泥漿操作。

2 改造實施

為了不影響正常生產(chǎn),結(jié)合寶鋼焦爐的生產(chǎn)現(xiàn)狀,只能對下線的備用車輛進行改造。改造時車輛無法作為備車,一旦在用車輛故障即會影響到正常生產(chǎn),因此改造工作工期緊,任務重,需抓緊時間盡快完成。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行詳細介紹。

2.1 新取蓋裝置結(jié)構(gòu)

新取蓋裝置由導軌、平移架、升降架、揭蓋機、彈簧機構(gòu)及水平移動油缸和垂直移動油缸等組成。

揭蓋機前部設有電磁鐵,后部設有液壓缸,二者通過拉桿相連,由液壓缸的伸縮驅(qū)動電磁鐵擺動實現(xiàn)爐蓋的搓動。

揭蓋機通過彈簧機構(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,通過垂直移動油缸的驅(qū)動來升降。平移架安裝在導軌下,通過水平移動油缸的驅(qū)動來平移。由兩個油缸的合成運動實現(xiàn)揭蓋機的前進后退和上升下降,結(jié)合電磁鐵的通放電來吸放爐蓋實現(xiàn)了揭/關(guān)蓋動作。

具體結(jié)構(gòu)示意見圖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的S型軌道上下動作變?yōu)楝F(xiàn)在的水平移動和垂直移動,其動作邏輯發(fā)生了改變。同時為了提高取蓋裝置的動作精度,減少對爐頂?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,可以通過控制油缸行程來調(diào)節(jié)取蓋裝置動作水平移動和垂直移動的行程。因此必須對其軟件控制部分進行修改,主要包括新增傳感器模塊,修改取蓋裝置控制程序、半自動揭/關(guān)蓋程序及控制畫面等。

油缸內(nèi)置的位移傳感器需要通過專門的位移傳感器模塊才能將信號傳輸進入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)模塊時需要事先安裝好相應的GSD文件并設定好通信地址。組態(tài)好模塊后就能通過相應的輸入點查看到位移傳感器的數(shù)據(jù),然后就可以在程序內(nèi)做相應的數(shù)據(jù)處理。

取消原有的揭蓋機上下控制程序,新增揭蓋機上下和揭蓋機前后控制程序。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,可以在畫面上通過修改修正值來調(diào)整油缸傳感器的數(shù)據(jù),同時新增相應的數(shù)據(jù)塊用來存儲取蓋油缸上下限、到位延遲及動作時間等數(shù)據(jù)。在正常作業(yè)時,為了確保爐蓋不與爐頂產(chǎn)生摩擦,必須將揭蓋機移動至上限后才能進行前后動作。因此在半自動和手動模式下揭蓋機上下動作除了內(nèi)外導套位置信號連鎖外,還必須加入揭蓋機上限的連鎖。同理,揭蓋機在上下動作的連鎖中也加入了揭蓋機前限的信號,這些在原有的取蓋機上下控制程序中都不具備?？紤]到信號故障或者其他特殊情況需要動作揭蓋機,設置有專門檢修操作模式,在該模式下司機通過控制司機室操作臺的按鈕直接動作揭蓋機,不受信號連鎖控制。但是由于原來僅有揭蓋機上下按鈕,因此改造時還得新增揭蓋機前后控制按鈕,同時新增相應的檢修控制程序,方便人員應急操作。

原有的半自動準備裝煤步序是:外導套下—揭蓋機下—勵磁—搓蓋—揭蓋機上—內(nèi)導套下;為了適配改造后取蓋裝置,將其半自動準備裝煤步序修改為:外導套下—揭蓋機前進—揭蓋機下—勵磁—搓蓋—揭蓋機上—揭蓋機后退—內(nèi)導套下。這里可以參考原有程序進行修改,新增揭蓋機前進和揭蓋機后退的步序控制程序,然后對步序動作進行重新排序,增加相應的動作指令輸出程序,并將指令輸出點加到揭蓋機前后的控制程序中,實現(xiàn)半自動準備裝煤動作。同時還得在揭蓋機前進后續(xù)的動作步序程序中加入揭蓋機的位置連鎖,確保整體動作的安全可靠。

半自動裝煤結(jié)束程序的修改和半自動準備裝煤類似,將原有的步序:內(nèi)導套上—揭蓋機下—搓蓋—去勵磁—揭蓋機上—外導套上;修改為:內(nèi)導套上—揭蓋機前進—揭蓋機下—搓蓋—去勵磁—揭蓋機上—揭蓋機后退—外導套上。新增相應的步序和指令輸出,同時新增相應的揭蓋機位置連鎖即可。

修改臺車控制程序時還需要注意將揭蓋機的后限加入走行連鎖,確保車輛走行時設備安全,以及揭蓋機前后動作的輸出指令接入液壓設備溢流閥的動作中去,確保油路正常運行。

完成PLC內(nèi)的程序修改后還需對操作畫面進行修改,新增各個油缸的數(shù)據(jù)顯示及修正值設定窗口,同時將原有的揭蓋機上下動作動畫改為揭蓋機前后+上下動作顯示,并能夠通過油缸顏色的變化來表示動作到位情況。然后在揭蓋機手動控制畫面中新增揭蓋機前后動作的按鈕,并按新的動作步序來排列操作按鈕,方便人員觀察和操作。

當設備安裝、接線調(diào)試和軟件修改完成后,再對取蓋裝置進行上線調(diào)試。裝煤車從備車位置開至爐區(qū),動作取蓋裝置,按照爐蓋位置來調(diào)整取蓋機前后動作和上下動作的數(shù)據(jù),在程序內(nèi)設定好相應的前后動作和上下動作的行程數(shù)據(jù),確保揭蓋機能對準爐蓋順利進行揭/關(guān)蓋動作。

3 改造效果

新的取蓋裝置投入運行后,經(jīng)過不斷完善現(xiàn)場設備功能精度,優(yōu)化控制程序,已經(jīng)實現(xiàn)了裝煤車取蓋裝置的穩(wěn)定運行,且運行狀況穩(wěn)定良好。裝煤車操作人員能夠通過單元自動畫面的準備裝煤、裝煤結(jié)束按鈕一鍵操作,取蓋裝置自動動作。取蓋裝置按照程序內(nèi)設定的步序逐步動作,能夠進行一鍵自動揭/關(guān)蓋,且動作平穩(wěn),對爐頂無沖擊,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,在應急處置方面更為便利。當揭蓋機上吸附的爐蓋因勵磁失落或失電等原因掉落時,以往只能夠通過人工來移動爐蓋,將爐蓋移至取蓋臺車沿S型軌道落下的位置才能再次上勵磁吸附爐蓋,耗時耗力,處置時間較長,對正常生產(chǎn)影響較大。新的取蓋裝置在爐蓋勵磁失落掉下后,可以直接通過檢修按鈕操作揭蓋機下降來吸附爐蓋,無需人工移動爐蓋,省時省力,極大地提高了異常處置效率,對正常生產(chǎn)影響小。

4 結(jié)語

改造后的取蓋裝置在動作平穩(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)定運行,也為后續(xù)裝煤車無人化運行打好基礎。