馬鋼煉焦總廠翻車機改進

徐俊彪，何俊祥，趙 飛

(馬鋼股份公司煉焦總廠 安徽馬鞍山 243000)

翻車機是馬鋼煉焦總廠重點設備，負責日常來煤自動翻卸作業(yè)，對煤場保供尤為重要，必須保持長期安全穩(wěn)定運行。但是在生產中，翻車機經常出現一些影響正常生產的故障，且影響時間長，不易查找故障點，急需改進解決。圖1是翻車機的平面布置圖。

圖1 卸車系統(tǒng)平面布置圖

1 翻車機工作流程介紹

1.1 翻車機四車連鎖控制運行流程

翻車機運行時由撥車機通過定位限位和走行編碼器同時控制走行至滿煤車廂重車，通過接口老虎鉤將重車車廂拖動至翻車機，翻車機此時進行翻轉作業(yè)，將煤翻卸至皮帶上，后撥車機將翻卸后的車廂牽引至遷車臺內，由遷車臺牽引至空車廂線，最后由推車機將車廂推至空車廂對位線，完成整個作業(yè)流程。

1.2 翻車機電氣控制系統(tǒng)配置情況

翻車機控制系統(tǒng)下位機為GE Fanuc系列CPU和 IO模塊及配套組件組成，通過總線形式進行通信連接(共5座遠程子站)。上位機為Cimplicity制作的操作畫面。傳動部分由10臺西門子6SE70系統(tǒng)變頻器組成。

2 翻車機在生產中發(fā)現的問題及系統(tǒng)的優(yōu)化措施

2.1 翻車機生產中發(fā)現的問題

從翻車機投產以來，翻車機系統(tǒng)發(fā)生多次嚴重設備故障，有的是PLC控制系統(tǒng)設計缺陷，也有的是操作人員監(jiān)控不到位，總結來說，主要是以下幾個方面：

1.翻車機系統(tǒng)現場檢測元件多為接近開關及光電限位，這兩種檢測元件的使用壽命不易判斷，同時故障不可預防，一旦檢測元件發(fā)生故障，極易發(fā)生設備事故，影響生產，同時由于我廠翻車機翻卸物料為煤，翻卸過程中煤灰附著在光電限位上會對現場的光電限位的導通情況造成影響，產生誤信號；

2.如圖2所示，翻車機PLC系統(tǒng)為GE系統(tǒng)，只配置了單CPU模塊，一旦模塊發(fā)生故障需更換CPU模塊，重新下載PLC程序，需要的時間較長，這樣控制系統(tǒng)長時間處于無法工作狀態(tài)，影響現場生產；

圖2 翻車機PLC系統(tǒng)配置圖

3.上位機操作電腦畫面較為簡陋，無操作記錄，報警信息，無檢測元件運行狀態(tài)指示點，無法指引操作人員及維護人員檢測設備的工作狀態(tài)；

4.液壓系統(tǒng)原設計無循環(huán)冷卻系統(tǒng),在高作業(yè)率生產狀況下，液壓系統(tǒng)溫升很高，尤其在夏季,油箱溫度高達85℃以上，導致多起設備故障，并影響生產時間，嚴重影響生產順行。

5.翻車機原設計的一些控制程序不夠完善，翻車機系統(tǒng)與質監(jiān)部門的自動取樣裝置無安全聯(lián)鎖，存在安全隱患。

6.翻車機系統(tǒng)的控制及動力電纜大多數從翻車機電磁站經由地下電纜溝連接至現場設備，投產以來，由于電纜溝長期有積水，環(huán)境較差，會加速電纜老化，我廠現場電纜已出現屏蔽性下降，誤信號增多的現象。

2.2 主要的優(yōu)化措施

針對上述問題，我廠進行了長時間的摸索攻關，主要優(yōu)化措施入如下：

1.外部檢測元件的完善優(yōu)化。增設撥車機、推車機編碼器，并增設編碼器與檢測元件同步比對的控制程序，一旦編碼器檢測值與檢測元件觸發(fā)狀態(tài)不一致時就停止設備的運行，這樣就解決了撥車機及推車機在走行時如果限位發(fā)生故障產生誤信號的問題。同時對重要的走行位置增加雙限位，雙通道進入PLC系統(tǒng)，一個限位發(fā)生故障時可由PLC程序內監(jiān)控到限位的錯誤信號，這時由于另一限位還處于正常狀態(tài)，不會對設備的運行造成錯誤引導。同時對現場一些容易附著煤灰的檢測元件，更換為機械動作限位，這樣就解決了煤灰附著造成誤信號的問題。

2.PLC控制系統(tǒng)的優(yōu)化。對翻車機PLC系統(tǒng)進行升級改造，由單CPU系統(tǒng)升級為雙CPU冗余系統(tǒng)，一旦單臺CPU發(fā)生故障，系統(tǒng)將自動切換至備用CPU。針對上位機操作界面不完善的問題，對上位機操作畫面進行優(yōu)化，把現場所有限位開關及變頻器的運行狀態(tài)做入系統(tǒng)畫面，同時增加故障報警信息，這樣當現場限位發(fā)生故障時可及時發(fā)現，減少故障排查時間。增設撥車機與自動取樣裝置的安全聯(lián)鎖，當撥車機處于拉重車進入翻車機內部時，自動取樣裝置連鎖停止無法動作；當自動取樣裝置工作時，撥車機連鎖停止無法工作。并且對翻車機系統(tǒng)控制程序進行全面優(yōu)化，增設多重保護點程序，并且增加主令控制器，用主令控制器和限位同時對翻車機的翻轉狀態(tài)進行監(jiān)控，當限位和主令檢測結果不一致時會停止設備，確保設備安全運行。

3.安裝液壓油冷卻系統(tǒng)。按照翻車機技術要求，液壓傳動中油液溫度一般應保持在30℃一50℃范圍內，最高不應超過60℃，否則將對液壓環(huán)境產生許多不良影響。，需要在液壓系統(tǒng)中增加冷卻系統(tǒng)。目前可實現的冷卻為風冷和水冷。

液壓控制系統(tǒng)原理圖如圖2所示，此系統(tǒng)包括油泵電機組、過濾器，風冷器、溫度開關，可獨立工作，不對原系統(tǒng)造成影響。油泵從油箱抽取熱油后經過過濾器過濾，流經風冷器進行冷卻，冷卻后的液壓油再輸送回油箱。液壓膠管固定在翻車機本體上，隨車翻轉，并避讓下煤通道。并且油箱冷卻系統(tǒng)出口有兩個球閥，冬季可關閉冷卻油管。

4.重新設計線路敷設動力及控制電纜。將原設計敷設在地下電纜溝的電纜移至空中，使用梯形橋架沿翻車機工作廠房外部敷設，這樣既不會產生積水，也不會對生產設備產生影響，同時增加檢修平臺，便于檢修。

3 翻車機系統(tǒng)優(yōu)化后效果

3.1 PLC系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，可實時監(jiān)控運行

在對PLC系統(tǒng)進行優(yōu)化升級以后，翻車機控制系統(tǒng)運行穩(wěn)定性大幅提升，主要體現在以下幾個方面：①.PLC系統(tǒng)升級為冗余CPU系統(tǒng)后，單CPU發(fā)生故障時，可自動切換至另一塊CPU運行，不影響設備在線運行。②.上位工程師站報警信息完善，外部檢測元件發(fā)生故障時可直接在監(jiān)控運行畫面上發(fā)現，可大幅減少設備故障排除時間。③.PLC系統(tǒng)程序優(yōu)化以后，由于增設了實時比對程序，設備誤動作機率有效減小。④.操作員站畫面信息完善，操作人員可根據畫面指示情況對設備的運行狀況實時跟蹤，穩(wěn)定設備運行。

3.2 外部檢測元件及液壓系統(tǒng)均運行穩(wěn)定，故障率大幅下降

在對外部檢測元件系統(tǒng)進行優(yōu)化改造以后，編碼器與檢測限位相結合、主令控制器與檢測限位相結合的工作模式，一舉解決了以前外部檢測元件單一，一旦出現故障就會發(fā)生事故的問題，把設備穩(wěn)定性和安全性提高到了新的高度。同時，由于更換了老舊的控制及動力電纜，電控信號的準確、穩(wěn)定都得到了保證，確保設備不會出現誤信號的問題。

液壓系統(tǒng)在從新設計增加了油冷卻系統(tǒng)及大幅更換了油管、法蘭、接頭等設備后，故障率有了明顯下降，徹底解決了以前夏天作業(yè)時需要冰塊給液壓系統(tǒng)降溫的問題，同時液壓管滲漏現象明顯減少，現場設備狀況大幅好轉，設備衛(wèi)生也有了顯著提高。

4 結語及展望

通過對翻車機的系統(tǒng)持續(xù)攻關優(yōu)化，翻車機系統(tǒng)穩(wěn)定性大幅提升，年均故障時間大幅減少，保證了我廠焦爐生產。同時由于勞動生產率大幅提升，取得了良好的經濟效益。但是，目前翻車機還有一些問題是我們后續(xù)努力的方向，如:翻車機變頻器為6SE70系統(tǒng)，雖然運行較為穩(wěn)定，但是現已停產，面臨升級；推車機、撥車機及遷車臺的露天拖纜隨設備走行，長期拉伸和彎折，易發(fā)生控制電纜軟故障，控制電壓下降，造成信號丟失等。所以，我廠將繼續(xù)持續(xù)攻關，解決生產中出現的各類問題，為生產做好保駕護航。