薄 宇

（太原重工技術(shù)中心焦化所， 山西 太原 030024）

1 概述

QRD-2000 型焦?fàn)t搗固站是太原重工技術(shù)中心焦化所早期為QRD-2000 清潔型熱回收焦?fàn)t配套設(shè)計(jì)的搗固煤餅設(shè)備。搗固站主要用來(lái)將配煤塔的煤通過(guò)布煤斗，均勻的布到煤餅?zāi)Ｖ?，同時(shí)控制布煤的高度；再通過(guò)布煤筒兩側(cè)的搗固裝置進(jìn)行搗固，使煤成型；然后配合裝煤推焦車將煤餅拉到煤板中的設(shè)備。主要機(jī)構(gòu)：布煤、搗固、小車行走煤餅?zāi)ｉ_(kāi)閉等。其中小車走行為電機(jī)驅(qū)動(dòng)，其余機(jī)構(gòu)為液壓驅(qū)動(dòng)。布煤、搗固裝置全部安裝在移動(dòng)小車上，小車在固定軌道上往復(fù)循環(huán)運(yùn)動(dòng)完成生產(chǎn)過(guò)程。

煤餅?zāi)Ｅc裝煤推焦車后擋板構(gòu)成長(zhǎng)方體煤盒，在小車下方用于盛放煤粉及搗固完成的煤餅。

搗固站工作流程見(jiàn)圖1，布煤流程見(jiàn)圖2，搗固流程見(jiàn)圖3。

圖1 搗固站工作流程

改造前設(shè)備情況：采用西門(mén)子S7-300PLC 控制搗固站，操作在操作臺(tái)上按鈕操作，各機(jī)構(gòu)無(wú)限位控制，生產(chǎn)全部靠操作工觀察外部情況手動(dòng)操作[1]。

圖2 布煤流程

圖3 搗固流程

2 改造范圍及實(shí)現(xiàn)功能

設(shè)備運(yùn)行多年，部分電氣元件及電纜老化嚴(yán)重，需要更換。并且用戶提出以下要求：

1）布煤、搗固的控制要有單元自動(dòng)和手動(dòng)控制，布煤?jiǎn)卧詣?dòng)能自動(dòng)完成一次預(yù)設(shè)高度的布煤流程。搗固的單元自動(dòng)能自動(dòng)完成一次搗固流程。

2）由于西門(mén)子PLC 更新?lián)Q代，PLC 整體更換為最新的S7-1500 系列。

3）操作臺(tái)和移動(dòng)小車上設(shè)置PLC 遠(yuǎn)程站。

4）操作臺(tái)更換為聯(lián)動(dòng)臺(tái)形式（帶操作椅）。操作臺(tái)設(shè)置12 英寸觸摸屏+操作按鈕。

5）整個(gè)搗固過(guò)程在60 min 完成，煤餅密度達(dá)到1.10～1.15 t/m3。

根據(jù)用戶要求，進(jìn)行以下改造：PLC 整體更換為的西門(mén)子S7-1500 系列產(chǎn)品；操作臺(tái)和移動(dòng)小車上設(shè)置PLC 遠(yuǎn)程站，信號(hào)就近接入[2]；操作臺(tái)設(shè)置12英寸觸摸屏+操作按鈕，帶有聯(lián)鎖的手動(dòng)操作和單元自動(dòng)操作全部在觸摸屏上完成，無(wú)聯(lián)鎖手動(dòng)操作使用操作臺(tái)按鈕完成，操作臺(tái)采用帶航空座椅的聯(lián)動(dòng)臺(tái)，方便操作工人性化操作；所有動(dòng)作機(jī)構(gòu)均配置前后位置接近開(kāi)關(guān)（圖爾克）；移動(dòng)小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用編碼器（禹盟）+接近開(kāi)關(guān)的形式控制行程；每個(gè)搗固錘設(shè)置高位檢測(cè)超聲波傳感器（圖爾克）；布煤溜槽油缸配置位移傳感器（海茵蘭茨）檢測(cè)油缸伸出距離，通過(guò)油缸伸出長(zhǎng)度計(jì)算布煤高度；小車設(shè)置聲光報(bào)警，在機(jī)構(gòu)動(dòng)作時(shí)發(fā)出聲音及閃光報(bào)警；設(shè)置兩個(gè)單點(diǎn)激光測(cè)距傳感器（sick），在煤餅搗固完成，裝煤推焦車撤回拖煤板過(guò)程中測(cè)量煤餅高度，在觸摸屏上顯示計(jì)算后煤餅重量。小車運(yùn)行電機(jī)增加電阻器，用于調(diào)速。

觸摸屏、PLC 及分布式IO、變頻器通過(guò)profinet網(wǎng)絡(luò)連接；位移傳感器、編碼器通過(guò)profibus 網(wǎng)絡(luò)連接。圖4 為PLC 網(wǎng)絡(luò)配置圖。

圖4 PLC 網(wǎng)絡(luò)配置圖

因布煤、搗固裝置全部安裝在運(yùn)行小車上，布煤，搗固單元自動(dòng)的實(shí)現(xiàn)全部與小車運(yùn)行的速度密切相關(guān)，所以小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的改造是關(guān)鍵。

3 改造中遇到的問(wèn)題

小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的改造：原有小車運(yùn)行電機(jī)YZR160L-8，7.5 kW，380 VAC，轉(zhuǎn)子串接頻敏電阻器啟動(dòng)，速度恒定無(wú)法調(diào)節(jié)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工況及成本核算的考慮，將電機(jī)轉(zhuǎn)子上串接的頻敏電阻器改為固定的電阻器9.5 Ω，工作制100%，通過(guò)接觸器切換布煤與搗固時(shí)的小車運(yùn)行速度。小車原有運(yùn)行速度22 m/s，搗固時(shí)需要的小車運(yùn)行速度8 m/s，布煤時(shí)全速22 m/s。通過(guò)改造后觀察，設(shè)備不能穩(wěn)定運(yùn)行。

經(jīng)過(guò)分析現(xiàn)場(chǎng)工況較為復(fù)雜：

電機(jī)速度在搗固時(shí)需降到約原速度的1/3，串入電阻較大，電機(jī)機(jī)械特性變軟，運(yùn)行速度受外部阻力影響較大。

改變串入電機(jī)轉(zhuǎn)子的電阻電機(jī)運(yùn)行曲線圖見(jiàn)圖5，電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性的斜率將增大，電動(dòng)機(jī)和負(fù)載的機(jī)械特性的交點(diǎn)將下移，即電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行轉(zhuǎn)速降低（n1到n2），使負(fù)載變動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)速變化，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性差。工作工況不同，搗固時(shí)有時(shí)需要用布煤溜槽刮煤，阻力會(huì)加大。

圖5 電機(jī)運(yùn)行曲線圖

小車在搗固時(shí)如果速度過(guò)快，煤餅密度無(wú)法達(dá)到要求，表面浮煤過(guò)多。

設(shè)備運(yùn)行多年，小車運(yùn)行軌道部分下沉，個(gè)別走行輪軸承卡阻，導(dǎo)致小車運(yùn)行減速及停止位置每次不同，不能準(zhǔn)確定位。

4 處理方法

由于變頻器在0～50 Hz 為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，后將小車運(yùn)行電機(jī)調(diào)速改為用西門(mén)子G120 變頻器調(diào)速，電機(jī)更換為變頻電機(jī)，通過(guò)編碼器行程檢測(cè)小車運(yùn)行位置，針對(duì)小車運(yùn)行在搗固或布煤不同工況，確定軌道兩端的多段減速及停止位置，保證在停止位之前小車以一個(gè)較低的速度運(yùn)行，到停止位置時(shí)小車滑行距離極短。

5 應(yīng)用效果

電氣控制系統(tǒng)升級(jí)改造后，搗固、布煤過(guò)程實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，煤餅密度達(dá)到用戶要求。通過(guò)煤餅測(cè)高傳感器，測(cè)量計(jì)算后可在觸摸屏上顯示煤餅質(zhì)量，并可生成記錄表格，方便用戶管理。