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        神華粵電珠海港取裝線典型設(shè)備缺陷分析與改造

        2017-09-17 20:45:11楊敏康馮軍偉溫生奎秦偉
        科學(xué)與財(cái)富 2017年25期
        關(guān)鍵詞:缺陷改進(jìn)故障

        楊敏康+馮軍偉+溫生奎+秦偉

        摘 要:取裝線是整個(gè)碼頭系統(tǒng)的最末端設(shè)備,其穩(wěn)定運(yùn)行關(guān)系到整個(gè)碼頭工作效率,本文主要總結(jié)了我公司開港以來取裝線存在的典型缺陷并且提出了改進(jìn)方法。

        關(guān)鍵詞:裝船機(jī);故障;缺陷;改進(jìn)

        神華粵電珠海港煤炭碼頭有限責(zé)任公司主要設(shè)備包括:橋式抓斗卸船機(jī)4臺(tái)、鏈斗式連續(xù)卸船機(jī)2臺(tái)、移動(dòng)回轉(zhuǎn)式裝船機(jī)4臺(tái)、8臺(tái)堆取料機(jī)、2臺(tái)取料機(jī)、篩分、裝火車裝置以及帶式輸送機(jī)等設(shè)備,在碼頭作業(yè)方面,裝船以1000-3000噸的小型駁船為主,行走范圍廣,裝船機(jī)之間容易發(fā)生相互碰撞;伸縮部位經(jīng)常報(bào)編碼器超程故障;發(fā)生碰撞后,導(dǎo)致設(shè)備損壞,并且維修恢復(fù)時(shí)間較長,對(duì)公司正常生產(chǎn)作業(yè)影響較大,因此需要更新完善設(shè)備防碰撞裝置;取料過程中由于原先堆取料機(jī)皮帶秤測(cè)速滾筒經(jīng)常損壞,震動(dòng)大不穩(wěn)定造成皮帶秤速度系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集偏差大,引起皮帶秤誤差大等缺陷。

        本文主要針對(duì)取裝線存在的風(fēng)險(xiǎn)即裝船機(jī)作業(yè)過程中大機(jī)相互碰撞和皮帶秤偏差大對(duì)公司的作業(yè)效率甚至聲譽(yù)造成負(fù)面影響進(jìn)行改造。

        1防碰撞系統(tǒng)故障分析與改造

        1.1 裝船機(jī)行走編碼器校正設(shè)計(jì)

        目前裝船機(jī)作業(yè)過程中,由于行走編碼器的累積誤差不斷增大,存在大機(jī)相撞的隱患,由于原來設(shè)計(jì)時(shí)未做編碼器校正,只有報(bào)警,鑒于以上問題決定增加裝船機(jī)行走編碼器校正功能。

        以一號(hào)裝船機(jī)SL1為例,采用磁體式感應(yīng)限位進(jìn)行校正,在控制合,大車向左向右命令,錨定坑感應(yīng)限位信號(hào)上升沿下降沿具備的條件下。

        原先的計(jì)算值Gantry_Encoder_read3[0]減去0得到一個(gè)新的中間值Gantry_Encoder_readGY_2,原先的編碼器計(jì)算值再減去新的中間值 Gantry_Encoder_readGY_2得到與錨定坑校正限位的實(shí)時(shí)偏差值,此偏差值加上錨定坑校正限位離左側(cè)廊道0位處的值53.6米就是編碼器的準(zhǔn)確值Gantry_Encoder_readGY_4,再把此值送入程序中編碼器的設(shè)定標(biāo)簽Gantry_Encoder_Cal[0]中。

        為了防止編碼器出現(xiàn)卡死以及大車在行走但是編碼器數(shù)值不變等情況,在控制合,大車向左向右命令,錨定坑感應(yīng)限位信號(hào)上升沿下降沿具備的條件下,校正前的值減去53.6得出偏差,偏差超過正負(fù)2米報(bào)編碼器偏差故障。

        漏檢故障報(bào)警程序設(shè)計(jì)思路為,由于磁鐵限位信號(hào)在感應(yīng)前后分別為0和1兩種狀態(tài),如果過校正位后信號(hào)狀態(tài)未變化則判斷為漏檢。

        編碼器故障和磁鐵感應(yīng)限位漏檢故障由于關(guān)系到大機(jī)安全問題,這兩個(gè)故障司機(jī)是不能進(jìn)行復(fù)位的,只有搶修人員和技術(shù)員有處理權(quán)限,在程序設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)進(jìn)行了限制。

        此程序設(shè)計(jì)以SL1為例,SL2錨定坑為238.5米,SL3為444.5米,SL4為530米。

        目前當(dāng)裝船機(jī)回轉(zhuǎn)角度小于38度時(shí)兩大機(jī)位置差為75米時(shí)減速,距離差為72米時(shí)停止。由于SL4溜筒改造后直徑擴(kuò)大后需要把SL4與SL3的減速距離與停止距離擴(kuò)大,實(shí)際擴(kuò)大值需要現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量,然后對(duì)SL4程序進(jìn)行修改。

        1.2 改造后存在的風(fēng)險(xiǎn)與預(yù)控措施

        改造后易發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)為出現(xiàn)漏檢故障后沒有正確復(fù)位,造成程序邏輯錯(cuò)誤編碼器損壞數(shù)值不連續(xù),出現(xiàn)跳動(dòng)。

        預(yù)防措施為對(duì)故障搶修人員進(jìn)行培訓(xùn)搶修班人員隨身攜帶磁鐵出現(xiàn)漏檢故障時(shí)用磁鐵復(fù)位,并且把大機(jī)開到感應(yīng)位,判斷是限位損壞還是距離遠(yuǎn)沒感應(yīng)到。定期檢查編碼器數(shù)值和編碼器外觀發(fā)現(xiàn)缺陷及時(shí)維修。

        2堆取料機(jī)皮帶秤改造

        2.1 皮帶秤目前現(xiàn)狀

        皮帶秤是一種動(dòng)態(tài)稱重設(shè)備,其工作原理是通過稱重傳感器把物料的重量轉(zhuǎn)換成0-10V的電壓信號(hào),由控制器的模擬量通道輸入到主控DSP芯片,通過計(jì)算得出物料的重量W(kg/m)然后由安裝在測(cè)速滾筒上的測(cè)速傳感器把開關(guān)量信號(hào)通過數(shù)字量通道傳到主控DSP芯片,計(jì)算得到皮帶運(yùn)行速度V(m/s),最后計(jì)算得出皮帶秤的瞬時(shí)流量Q(t)=W*V。

        皮帶秤的硬件主要由以下幾個(gè)模塊組成

        模擬量輸入模塊是對(duì)稱重傳感器的電壓信號(hào)進(jìn)行采樣,通過A/D轉(zhuǎn)化后送入DSP處理器;

        模擬量輸出模塊是把經(jīng)過DSP運(yùn)算出的瞬時(shí)流量和皮帶運(yùn)行速度傳入PLC控制系統(tǒng);數(shù)字量輸出模塊是把測(cè)速傳感器檢測(cè)到的開關(guān)量信號(hào)通過數(shù)字量通道傳入DSP處理器;顯示模塊和鍵盤接口模塊主要是用作參數(shù)的選擇和設(shè)定,按鍵直接和DSP處理器接口連接,采用中斷方式掃描;通信模塊采用PROFIBUS-DP通訊板實(shí)現(xiàn)和PLC之間通訊;電源模塊是把220V的外界交流電轉(zhuǎn)換成儀表芯片和傳感器需要的電壓。

        2.2.皮帶秤測(cè)速滾筒存在的缺陷

        通過一年多的使用和觀察發(fā)現(xiàn)堆場(chǎng)皮帶秤故障90%是由測(cè)速滾筒的損壞造成的。測(cè)速滾筒的損壞使測(cè)速傳感器無法正確反應(yīng)當(dāng)前皮帶運(yùn)行速度,從而造成皮帶秤內(nèi)部計(jì)算不準(zhǔn)確,嚴(yán)重影響了生產(chǎn)作業(yè)效率。測(cè)速滾筒的損壞的原因是由于測(cè)速滾筒直接貼著皮帶內(nèi)側(cè)運(yùn)行,長期徑向受力、晃動(dòng)造成測(cè)速滾筒軸承損壞,進(jìn)而導(dǎo)致測(cè)速滾筒主軸的損壞,測(cè)速輪無法轉(zhuǎn)動(dòng)或者轉(zhuǎn)動(dòng)變慢,最終速度傳感器失靈。同時(shí)在皮帶秤設(shè)計(jì)中,把測(cè)速滾筒裝在懸臂的中部然,測(cè)速滾筒軸承沒有集中潤滑功能,致使使檢修和潤滑十分困難。并且廠家壟斷不提供測(cè)速系統(tǒng)圖紙,如若損壞只能從原公司高額采購勢(shì)必會(huì)增加采購成本。

        2.3.皮帶秤測(cè)速滾筒改造

        皮帶秤主要是通過周期采樣實(shí)現(xiàn)對(duì)重量信號(hào)和速度信號(hào)的積算再把運(yùn)算結(jié)果傳入PLC中。

        主要原理為:

        通過重量傳感器測(cè)出一定長度上物料的重量W(t)(kg/m),通過測(cè)速傳感器測(cè)到的皮帶運(yùn)行速度V(t)(m/s),兩者相乘得到皮帶秤的瞬時(shí)流量Q(t)=W(t)*V(t)單位為kg/s。由于皮帶不可能一直勻速運(yùn)行,其速度與物料流量和皮帶的傾斜角度有直接關(guān)系,并且物料重量也不可能一直不變。因此累積量Q應(yīng)該是瞬時(shí)量W(t)和時(shí)間的積分值,即:

        Q= (1)

        公式1中W(t)-瞬時(shí)流量

        V(t)-皮帶瞬時(shí)速度

        從公式可以看出皮帶稱瞬時(shí)速度的計(jì)算值是否準(zhǔn)確直接關(guān)系最后的累積量的精確度。速度傳感器采用感應(yīng)式的開關(guān),因此在測(cè)速滾筒運(yùn)行一周感應(yīng)點(diǎn)越多反映出來的速度越準(zhǔn)確。

        根據(jù)測(cè)速滾筒測(cè)速原理和存在的問題,我們提出了用懸臂皮帶從動(dòng)滾筒替代測(cè)速滾筒作為測(cè)速傳感器的安裝載體。從而實(shí)現(xiàn)速度檢測(cè)的設(shè)想。本改造主要面臨兩個(gè)難點(diǎn)一、測(cè)速輪如何安裝問題;二、速度脈沖數(shù)目的改變對(duì)檢測(cè)精度的影響問題。由于從動(dòng)滾筒直徑比皮帶秤測(cè)速滾筒大許多,因此在滾筒運(yùn)轉(zhuǎn)的一個(gè)周期內(nèi)可以多增加幾個(gè)感應(yīng)點(diǎn)來提高皮帶瞬時(shí)速度檢測(cè)的精確度,由于速度傳感器的感應(yīng)頻率改變了因此我們重新對(duì)皮帶秤做了運(yùn)行周期,結(jié)果表明皮帶運(yùn)行速度比原來穩(wěn)定了許多不會(huì)大幅度波動(dòng)。皮帶稱速度傳感器檢測(cè)的脈沖為13HZ,堆取料機(jī)五次取料皮帶秤與實(shí)際裝船量對(duì)比的值可以看出誤差最小可以控制在-0.0666%。

        3 結(jié)語

        通過對(duì)裝船線進(jìn)行改造,增加磁鐵式校正限位使裝船機(jī)編碼器精確度得到了提高作業(yè)時(shí)碰撞概率得到了控制,此方案隨后應(yīng)用到了卸船機(jī)編碼器校正系統(tǒng)中,效果很好;改造了堆取料機(jī)皮帶秤測(cè)速滾筒使堆取料機(jī)皮帶秤偏差越來越小,皮帶秤越來越精確,每年可以少采購8個(gè)左右測(cè)速滾筒節(jié)約了成本,產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)效益。此兩種改造方案可以應(yīng)用到其他各個(gè)散貨碼頭。

        參考文獻(xiàn):

        [1]張雄偉,曹鐵勇.DSP芯片的原理與開發(fā)應(yīng)用(第二版)[M].電子工業(yè)出版社,2000

        [2]林寶全,鄭崇蘇.電子皮帶秤的硬件設(shè)計(jì)與控制算法的仿真.江蘇電器(2008 NO.10)endprint

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