毛澤壽

(攀鋼新鋼釩煉鐵廠，四川攀枝花617000)

1 引言

目前，攀鋼自2006年開始，先后修建了三座干熄焦，兩座頂裝焦爐配套干熄焦和一座搗鼓焦爐配套干熄焦，其帶來的經(jīng)濟效益和社會效益都是十分可觀的。一是直接給高爐煉鐵供應干熄焦炭，由于其干熄焦能提高焦炭強度和降低焦炭反應，有利于高爐操作。同時在主焦煤資源逐步匱乏的情況下，可多配弱粘結性煤，以緩解主焦煤緊缺的局面。特別對于大型高爐來說，采用干熄焦炭更有益。二是干熄焦減少了對周圍環(huán)境的腐蝕和污染。改善了生產(chǎn)生活環(huán)境。三是干熄焦可以吸收利用紅焦83%左右的顯熱，產(chǎn)生大量蒸汽，直接用于發(fā)電，從而降低煉焦工序能耗。干熄焦提升機在干熄焦生產(chǎn)中是關鍵的生產(chǎn)設備之一，由于處在第一道工序，其穩(wěn)定、安全運行直接影響干熄焦的正常生產(chǎn)。但是在生產(chǎn)過程中提升機旋轉保護極限的不可靠性，導致鋼繩受損、線徑變小、甚至斷絲，嚴重時將減速機和卷筒機構拉變形，給設備安全運行帶來嚴重后果，給生產(chǎn)帶來較大安全隱患，這就不得不停下生產(chǎn)，實施鋼繩更換作業(yè)，給設備和生產(chǎn)帶來嚴重的經(jīng)濟損失。針對其嚴重的后果，對提升機過卷保護失效進行分析、研究。

2 提升機系統(tǒng)工藝

焦爐推出的紅焦經(jīng)電機車運載到干熄焦提升塔正下方，經(jīng)過電機車在提升塔前對準塔前信號后，電機車對地面站APS系統(tǒng)發(fā)出鎖車指令，推動液壓推缸夾住電機車夾臺，APS系統(tǒng)向電機車發(fā)出鎖車完畢指令，接收到APS系統(tǒng)夾緊電機車指令由提升機先將提升機待機位的空罐接到空焦罐運載車上，再又提升機將紅焦提升、橫移到50多米高的冷卻塔正上方，對位完畢后，下降坐床于裝入裝置后停止，焦罐底門靠自重打開，將950℃ ～1 050℃的紅焦裝入干熄爐內，底門信號打開后延時12s提升機帶空罐自動返回提升塔待機位停止，完成一次提升機運行過程。圖1所示為干熄焦提升機系統(tǒng)工藝。從而反復完成這一固定程序。在這工作過程中，提升機在提升塔位置和冷卻塔位置的提升過程中，主要靠提升機上限停止;提升機在提升塔下放時靠的是提升機吊鉤位置極限控制提升機停止。在事故狀態(tài)下提升機靠提升保護極限、提升機旋轉上極限和重錘限位控制上升保護停機;旋轉下極限來控制提升機下降停機。

圖1 干熄焦提升機系統(tǒng)工藝圖

3 提升機功能

3.1 設備組成

提升機是一臺二層框架結構的橋式吊車，主要由鋼結構﹑提升裝置﹑走行裝置﹑提升吊具﹑焦罐蓋﹑潤滑裝置﹑安全保護裝置等組成。鋼結構主要包括提升機主框架﹑提升導軌﹑操作室﹑機械室及平臺﹑走梯等。提升機走行軌道的兩端設有過行程限位開關和防風錨定。電控系統(tǒng)安裝在地面中控樓，通過電纜橋架以及設在提升機側面的拖鏈系統(tǒng)將電能從地面送至提升機上。

3.2 電氣傳動系統(tǒng)

提升機的電氣傳動機構主要包括一套電源控制柜、兩套整流回饋裝置、兩套提升逆變裝置、兩套走行逆變裝置、兩臺提升電機、兩臺走行電機以及相應的輔助設備。提升機的電氣傳動見圖2所示。由此構成了提升機兩套相對獨立的電氣傳動系統(tǒng)，當任意一套裝置發(fā)生故障時，另一套裝置可以額定速度的一半提升負載，提高了設備運行的穩(wěn)定性和可靠性。提升電機和走行電機置于車上機械室內，其余電氣傳動設備均安裝于地面控制室。

3.3 提升機控制

在提升機的提升井架和走行軌道旁共安裝了10多個槽型開關，用于檢測提升機的位置信息并送入PLC。在提升機的運行過程中，PLC根據(jù)這些位置信息，再結合提升機的運行工藝來控制逆變裝置在對應的運行區(qū)段內輸出相應頻率的交流電源到電機，使提升機按規(guī)定的速度曲線運行。如圖3所示提升機運行曲線。

圖2 提升機傳動系統(tǒng)圖

圖3 提升機運行曲線圖

3.4 提升機系統(tǒng)的主要監(jiān)控

采用施耐德viejo designer軟件編輯觸摸屏故障監(jiān)視畫面及中央PLC后臺監(jiān)視操作畫面citect軟件編輯人機畫面，作為監(jiān)控干熄焦提升機故障狀態(tài)，通過觸摸屏故障監(jiān)測系統(tǒng)，及時提示告知崗位人員提升機故障原因，及時通知維護人員排除故障，快速恢復生產(chǎn)。圖4所示為提升機故障監(jiān)測系統(tǒng)。

4 存在問題及原因分析

4.1 元器件材質問題

干熄焦提升機控制保護旋轉極限材質使用塑料，旋轉極限容易磨損變形。干熄焦在提升時靠電機驅動兩卷筒帶動提升機上卷和下卷，同時帶動旋轉極限不停的旋轉，這當中旋轉齒輪不斷磨損導致其控制限位傳動故障，不能帶動撞塊撞擊限位觸頭，一旦發(fā)生工作、保護極限失效，就容易導致提升機超過鋼繩工作長度，拉傷鋼繩的事件。

4.2 工作環(huán)境原因

提升機周圍環(huán)境溫度時時飽受高溫的炙烤。導致線路老化、極限SJ30-A2、旋轉極限功能失效，支架變形，檢測失敗，直接導致提升機減速限位不能減速也能導致提升機過卷事故發(fā)生，直接導致鋼繩變形、直徑變小、斷絲等。使提升機鋼繩不能再繼續(xù)使用下去，十幾個小時的鋼繩更換檢修，致使干熄焦停止干熄，停止蒸汽供應，嚴重影響煉鐵高爐焦炭需求和后續(xù)蒸汽發(fā)電要求，造成嚴重的生產(chǎn)影響。

圖4 提升機故障監(jiān)測系統(tǒng)圖

5 研究對策

5.1 改進思路

在自動化控制系統(tǒng)中，往往需要可靠的工作檢測限位，同時也需要可靠的保護極限。在確?，F(xiàn)有的保護極限不變的條件下，在提升回路和下降回路中串入以檢測鋼繩位移接地極，一旦鋼繩超出纏縛在卷筒位移的距離，就會接觸接地極接地，也就是超出鋼繩允許移動范圍時，VAC24V接地繼電器動作，保護提升機立即停止運行。其主要思想就是把檢測鋼繩垂直距離變?yōu)闉榫硗采箱摾K左右水平位移距離。減少在線磨損接觸，在正常運行條件下，無接觸、無磨損，可以長期安全高效運行。

5.2 控制原理

在靠近提升機機械室卷筒附近先安裝一接地極控制箱，原理與皮帶系統(tǒng)漏嘴堵料接地極相同，區(qū)別在于有兩個接地端，有一個繼電器上取了兩組不同的點分別使用在提升和下降回路保護線路中。

6 實施方案

6.1 繪制控制原理圖

根據(jù)提升機在提升和下降過程的PLC控制原理圖分析，在提升機旋轉限位上限和下限中分別竄入上限鋼繩接地點和鋼繩下放過卷移動接地點就可以確保提升機其他保護失效的條件的保護作用。如圖5所示干熄焦提升機過卷保護接地裝置電氣原理圖。

6.2 信號引入提升機PLC對應點

原來程序輸入點未發(fā)生改變，同樣是參與控制提升機上升和下降保護停機。原理如圖6所示提升機冷卻塔提升過卷保護程序段，圖7所示提升機冷卻塔提升過卷保護程序、圖8所示提升機待機位下降過卷保護程序。

其中提升過卷保護在程序中對應的點位是%I98，包括提升塔提升和冷卻塔提升上限保護。

圖5 干熄焦提升機過卷保護接地裝置電氣原理圖

圖6 提升機冷卻塔提升過卷保護程序圖

圖7 提升機冷卻塔提升過卷保護程序圖

圖8 提升機待機位下降過卷保護程序圖

其中下降過卷保護在程序中對應得點位是%I99，從待機位下降到吊鉤位進行保護。

6.3 實施方案耗材

這套方案名稱:干熄焦提升機鋼繩過卷接地保護裝置。在卷筒水平位置有左、右移動接地極兩組;接地控制箱一套，內有50VA，AC220/AC24V變壓器一臺，AC24V繼電器一套，單極保護開關兩組，主要起設備檢修和保護設備、線路。材料主要是5×1.0控制線纜鏈接，進入PLC模塊。如表1所示提升機過卷保護接地裝置備件材料。

6.4 接地極安裝

制作安裝接地極，主要安裝在提升機機械室卷筒鋼繩移動左右兩側，如圖9所示提升機過卷保護接地裝置安裝。左端驅動端為提升機提升鋼繩過卷接地極，右端非驅動端為提升機下降鋼繩過卷接地極。主要由電木板做支架隔離接地端，確保線路不接地，接地端采用6分圓鐵管，在鐵管圓弧面接觸鋼繩時候不會損傷鋼繩，同時也確保接地可靠;由于在線使用時，接地端不與鋼繩摩擦，不易損壞，使用周期長。安裝方法為垂直安裝，距離為150mm，驅動端和非驅動端的接地極最后連接在一點上，引入接地繼電器線圈。

7 應用

一是環(huán)境粉塵較重，容易接地短路造成系統(tǒng)不穩(wěn)定，需要及時清理控制箱內部粉塵。二是鋼繩接地極靠近鋼繩卷筒，卷筒上有一鋼繩涂油器，在卷筒轉動時會產(chǎn)生大量油脂黏在接地極檢測棒端，容易造成堆積油脂粉塵接地動作，導致提升機保護停機。

通過以上原因分析，為了保證干熄焦提升機過卷保護接地裝置的穩(wěn)定運行，確保干熄焦提升機的自動運行的可靠性和安全性。需要強調幾點:

一是崗位人員要定期的巡檢卷筒部位，發(fā)現(xiàn)油脂堆積時及時清理干凈檢測棒上油脂;每班均可以實時對接地極進行試驗檢查，使用鐵棍接通鋼繩與接地極之間看是否停止動作、24V繼電器是否動作等。(繼電器上有發(fā)光二極管，明顯的動作指示)。

二是強化干熄焦提升機定期檢修制度，定期清理接地極控制箱內部粉塵，特別要加強提升機保護接地極及旋轉極限的點檢和定期試驗。

表1 提升機過卷保護接地裝置備件材料使用表

圖9 提升機過卷保護接地裝置安裝圖

三是保護動作處理:當過卷時，將現(xiàn)場開關斷路器或熔斷器FU1/FU2斷開，手動操作提升或下卷使鋼繩回到正常工作位置，檢查提升機吊鉤極限或者提升機上限極限正常后，即可恢復生產(chǎn)，同時投入斷路器或熔斷器FU1/FU2，投入過卷保護接地裝置。

8 結束語

干熄焦提升機鋼繩過卷保護接地裝置的研究實施應用后，達到了預期的研究效果，避免了提升機過卷事故的發(fā)生，提高了提升機運行的可靠性，改善了提升機自動控制的安全性，保障了各生產(chǎn)后續(xù)對干熄焦焦炭、蒸汽能源的需求。取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

［1］潘立慧，魏松波，等．干熄焦技術［M］．冶金出版社，2005．

［2］范國偉．電氣控制與PLC應用技術［M］．人民郵電出版社，2013．