水渣天車(chē)鋼絲繩控制系統(tǒng)

(唐鋼微爾自動(dòng)化公司,河北唐山 063000)

1 高爐水渣天車(chē)鋼絲繩在應(yīng)用時(shí)存在的問(wèn)題

高爐水渣在形成的過(guò)程中產(chǎn)生含硫水蒸氣,在這種工況條件下會(huì)對(duì)水渣天車(chē)造成一定的腐蝕性,尤其是在鋼絲繩的使用上造成的損耗非常嚴(yán)重,所以在鋼絲繩使用上,高爐選擇磷化涂層鋼絲繩,這種鋼絲繩耐磨、耐蝕防銹能力全面躍升,磷化膜與潤(rùn)滑脂的復(fù)合作用,有效抑制微動(dòng)磨損的發(fā)生,在日常生產(chǎn)中可減少損耗和更換時(shí)間,有效的縮短事故時(shí)間和事故頻率。

高爐水渣處理,主要依靠抓斗天車(chē)抓取,因?yàn)樽鳂I(yè)環(huán)境的影響,抓斗天車(chē)極易產(chǎn)生設(shè)備事故,而其中最容易發(fā)生事故的設(shè)備就是控制升降和開(kāi)閉的鋼絲繩,天車(chē)設(shè)備事故60%都和鋼絲繩有關(guān),易發(fā)生鋼絲繩亂繩、跳繩的情況。在無(wú)人天車(chē)抓渣的過(guò)程中,減少因鋼絲繩所造成的事故更是重中之重。

1.1 水渣天車(chē)鋼絲繩的纏繞方法

鋼絲繩按捻向可分為左捻、右捻、同向捻、交互捻。鋼絲繩在工作中會(huì)受到多種應(yīng)力的影響,這些應(yīng)力在使用過(guò)程中反復(fù)作用,會(huì)導(dǎo)致鋼絲繩的疲勞損傷,加上磨損和水渣蒸汽的腐蝕,減少鋼絲繩的使用壽命。在選繩時(shí)考慮到水渣天車(chē)雙卷筒的工作特性,水渣天車(chē)選擇左交互捻和右交互捻的兩套鋼絲繩相互配合使用,左右捻鋼絲繩的配合使用,可使扭轉(zhuǎn)力矩互相抵消。鋼絲繩在卷筒上的纏繞方向,必須是使鋼絲繩緊捻的方向纏繞,如果與卷筒旋轉(zhuǎn)的方向不匹配,鋼絲繩容易磨損且容易打結(jié)。常見(jiàn)的故障為亂繩或者落套,在水渣天車(chē)的使用過(guò)程中,此現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生,一旦出現(xiàn)亂繩或者落套事故,處理起來(lái)非常麻煩,事故時(shí)間過(guò)長(zhǎng)還會(huì)影響高爐的出鐵節(jié)奏。

水渣天車(chē)的抓斗由開(kāi)閉和升降兩套鋼絲繩配合使用,鋼絲繩在抓渣過(guò)程中的配合尤為重要。升降鋼絲繩承擔(dān)了抓斗在平移和提升中大部分的受力。開(kāi)閉鋼絲繩控制抓斗的開(kāi)合,在抓斗平移和升降過(guò)程中保障抓斗處于關(guān)閉狀態(tài),保障抓斗運(yùn)行時(shí)不漏渣,如圖1所示。

圖1 鋼絲繩纏繞圖Fig.1 Wire rope winding diagram

1.2 抓斗開(kāi)閉與升降鋼絲繩間聯(lián)動(dòng)

抓斗在接觸渣面抓渣時(shí),升降和開(kāi)閉鋼絲繩不協(xié)調(diào),容易發(fā)生亂繩現(xiàn)象。水渣天車(chē)抓斗為滿(mǎn)足抓渣的需求,抓斗升降和開(kāi)閉鋼絲繩的控制需配和使用。當(dāng)天車(chē)運(yùn)行至渣池上方后,抓斗下降,控制升降和開(kāi)閉卷筒的電機(jī)需同時(shí)放繩,待抓斗下降至渣面后,電機(jī)停止抓斗靜止于渣面。抓斗開(kāi)閉電機(jī)關(guān)閉開(kāi)始抓渣動(dòng)作,同時(shí)升降電機(jī)適量放繩,以滿(mǎn)足抓渣量的需求,待抓斗完全關(guān)閉,此時(shí)升降鋼絲繩不受力,抓斗完全由開(kāi)閉鋼絲繩提起,抓渣完成信號(hào)到位后,升降和開(kāi)閉鋼絲繩電機(jī)同時(shí)提升,升降鋼絲繩電機(jī)速度略快于開(kāi)閉電機(jī)速度,待升降力矩和開(kāi)閉電機(jī)力矩到達(dá)一定的比例后,升降電機(jī)和開(kāi)閉電機(jī)轉(zhuǎn)為同速,將抓斗提升至最高位。到位后天車(chē)大車(chē)和小車(chē)開(kāi)始動(dòng)作,將抓斗運(yùn)至固定放渣位準(zhǔn)備放渣。放渣時(shí)抓斗升降和開(kāi)閉電機(jī)同時(shí)同速下降,到位后,升降電機(jī)停止,開(kāi)閉電機(jī)繼續(xù)放繩至抓斗完全打開(kāi)。放渣完成后,抓斗升降和開(kāi)閉電機(jī)同速提升抓都至最高位,準(zhǔn)備下一次抓渣,如圖2所示。

圖2 抓斗側(cè)視圖Fig.2 Grab side view

1.3 抓斗升降和開(kāi)閉電機(jī)的控制

抓斗升降和開(kāi)閉鋼絲繩在抓斗動(dòng)作期間不得從卷筒脫落。抓斗升降和開(kāi)閉電機(jī)的控制分為速度控制和力矩控制兩部分組成。在抓斗上升和下降的過(guò)程中,電機(jī)均為同步同速控制,在抓渣放渣動(dòng)作過(guò)程中開(kāi)閉電機(jī)為位移控制,此部分由安裝在卷筒后面的編碼器來(lái)控制鋼絲繩的位移量,滿(mǎn)足精準(zhǔn)定位的要求。抓斗升降的位移量由安裝在升降卷筒后的編碼器來(lái)控制。

2 抓斗開(kāi)閉位移量的控制

在抓渣和放渣過(guò)程中,抓斗開(kāi)閉的大小由編碼器控制,抓斗開(kāi)閉的幅度可在畫(huà)面上進(jìn)行有效范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。抓渣過(guò)程中抓斗的開(kāi)閉受開(kāi)閉力矩的限制,如力矩超限,抓斗將自動(dòng)停止并報(bào)警,需由現(xiàn)場(chǎng)工作人員確認(rèn)原因后,方可繼續(xù)工作。在水渣天車(chē)雙卷筒底座安裝有稱(chēng)量裝置,輔助抓渣作業(yè),超限時(shí)可停止抓渣作業(yè),保護(hù)天車(chē)的機(jī)械設(shè)備。

2.1 抓渣時(shí)抓斗升降鋼絲繩的二次放繩

由于鋼絲繩頻繁發(fā)生事故,導(dǎo)致鋼絲繩壽命低,1至3個(gè)月就需要更換新鋼絲繩,如何避免鋼絲繩頻繁亂繩、跳繩,減少事故率,延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命,是我們亟待解決的問(wèn)題。天車(chē)抓斗在抓渣過(guò)程中,抓斗關(guān)閉時(shí)會(huì)受到水渣向下的應(yīng)力影響,此時(shí)為滿(mǎn)足抓渣量的需求,抓斗升降電機(jī)需向下釋放一定的鋼絲繩,釋放鋼絲繩的量由抓渣深度來(lái)計(jì)算得出,且此部分鋼絲繩的量不能過(guò)長(zhǎng),否則會(huì)造成抓斗的傾斜或者鋼絲繩的亂繩。升降鋼絲繩重新放繩的階段,我們稱(chēng)之為二次放繩。二次放繩的速度需同抓斗開(kāi)閉的速度匹配,滿(mǎn)足升降和開(kāi)閉鋼絲繩均不松繩的狀態(tài),防止鋼絲繩落套。升降和開(kāi)閉鋼絲繩在抓渣和放渣的過(guò)程中,均需全程保持緊繃狀態(tài)。如圖3所示

圖3 二次放繩曲線Fig.3 Curve of secondary rope placement

2.2 抓斗完畢時(shí)升降鋼絲繩的追繩動(dòng)作

抓渣完畢后,在抓斗在提升過(guò)程中,升降電機(jī)中需進(jìn)行追繩動(dòng)作。抓渣時(shí),開(kāi)閉鋼絲繩為完全關(guān)閉抓斗,鋼絲繩收縮的距離會(huì)大于抓斗本身的開(kāi)度,以此達(dá)到抓斗完全關(guān)閉的效果,抓斗開(kāi)閉電機(jī)鋼絲繩承受了抓斗大部分的重力。抓斗提升時(shí),升降電機(jī)的速度略大于開(kāi)閉電機(jī)速度,此過(guò)程保持一段時(shí)間,直至提升力矩與開(kāi)閉力矩達(dá)到一定的比例后,升降和開(kāi)閉電機(jī)速度轉(zhuǎn)為同步一致,同速上升至最高位,如圖4所示。

圖4 追繩動(dòng)作曲線Fig.4 The action curve of rope tracing

2.3 放渣時(shí)開(kāi)閉和升降鋼絲繩間的配合

在天車(chē)平移過(guò)程中,開(kāi)閉和升降電機(jī)的抱閘關(guān)閉,保障抓斗在次期間無(wú)動(dòng)作。天車(chē)的大小車(chē)到達(dá)料斗指定位置后,抓斗開(kāi)閉鋼絲繩逐漸打開(kāi),升降電機(jī)保持不動(dòng),防止抓斗出現(xiàn)溜車(chē)現(xiàn)象。抓斗打開(kāi)到80%的開(kāi)度時(shí),天車(chē)大小車(chē)開(kāi)始聯(lián)動(dòng),向下一次抓渣點(diǎn)運(yùn)行。在大小車(chē)平移的過(guò)程中,抓斗打開(kāi)至最大,為繼續(xù)抓渣準(zhǔn)備,此動(dòng)作還可防止渣料散落在渣池以外的區(qū)域,保持現(xiàn)場(chǎng)安全清潔,如圖5所示。

圖5 抓渣界面Fig.5 Slag grab interface

3 結(jié)語(yǔ)

升降控制鋼絲繩在抓渣期間同開(kāi)閉鋼絲聯(lián)動(dòng),以滿(mǎn)足抓渣量。通過(guò)優(yōu)化控制邏輯和算法,保證抓斗在抓渣時(shí)鋼絲繩不松,保證亂繩、跳繩的事故率降到5%以下。延長(zhǎng)鋼絲繩使用壽命。

綜上所述,智能抓渣有系統(tǒng)能夠高效的完成過(guò)濾池中水渣的清理,不但節(jié)省了人工,還能解決傳統(tǒng)抓渣天車(chē)存在的各種問(wèn)題。