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        焦炭全自動(dòng)質(zhì)檢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

        2020-03-03 09:15:28
        技術(shù)與市場(chǎng) 2020年4期
        關(guān)鍵詞:粒級(jí)篩分焦炭

        (石橫特鋼集團(tuán)有限公司,山東 肥城 271600)

        0 引言

        在高爐冶煉的過程中,冶金焦炭發(fā)揮著極其重要的作用,隨著裝置水平和工藝技能的不斷提升,對(duì)焦炭的質(zhì)量控制及檢測(cè)工作提出了更高的要求。這些年以來,各個(gè)大型鋼鐵廠所采用的質(zhì)檢方法依舊是傳統(tǒng)的自動(dòng)化水平較低的采樣、制樣及人工轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)相結(jié)合的方法,已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)的實(shí)際需求,因此對(duì)焦炭的質(zhì)量進(jìn)行自動(dòng)化的在線檢測(cè),已逐漸成為生產(chǎn)過程中所必須解決的問題。

        1 系統(tǒng)設(shè)備的構(gòu)成

        系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備主要分為兩部分,分別為電氣控制與機(jī)械裝置。其中,機(jī)械裝置所包含的裝置主要有頭部取樣機(jī)、稱重料斗、破碎機(jī)等;電氣裝置所包含的裝置主要有顯示器、變頻器、檢測(cè)部件、接觸器等??刂葡到y(tǒng)又可以劃分為3種,分別為自動(dòng)化控制、上位工控機(jī)和人為控制。

        2 檢驗(yàn)的工藝流程

        對(duì)焦炭進(jìn)行檢測(cè)的一個(gè)完整流程主要包含了自動(dòng)采集料流中的樣品、制樣、試驗(yàn)等一系列操作,具有較強(qiáng)的復(fù)雜性。

        1)采集樣品。頭部取樣機(jī)每間隔20 min就可以從皮帶機(jī)的頭部下料處來采集樣品,橫截全流幅大約收集了30 kg的樣品。

        2)分樣。樣品可以經(jīng)過頭部三通器傳輸?shù)蕉制鲀?nèi),其內(nèi)存在的一部分子樣品可以溜到大顆破碎機(jī)內(nèi),一部分會(huì)溜到五級(jí)滾筒篩內(nèi)。

        3)制樣縮分。頭部取樣機(jī)將相應(yīng)的物料輸送至大鄂破機(jī),并實(shí)施粉碎操作,之后電動(dòng)縮分器可以再次將物料均勻的輸送至1#三級(jí)滾筒篩內(nèi)的錘式破碎機(jī)內(nèi),其篩分出的粒度處于21~25 mm之間,經(jīng)過縮分器的縮分作用所取得的樣品主要應(yīng)用于焦炭性能的檢測(cè)工作。錘式破碎機(jī)在對(duì)樣品進(jìn)行破碎之后傳給縮分器,經(jīng)過縮分之后可以供給焦炭工業(yè)分析所用。

        4)粒級(jí)檢測(cè)與自動(dòng)轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)。通過運(yùn)用二分器,五級(jí)滾筒篩可以得到相應(yīng)的試樣,其粒度主要存在五個(gè)粒級(jí),分別為<25 mm、 25~40 mm、40~60 mm、6~080 mm 、>80 mm,分別位于1#、2#、3#、4#、5#稱斗之內(nèi),當(dāng)這些稱斗的總重量大于225 kg,且4#與5#的總重量大于50 k乳頭的時(shí)候,通過運(yùn)用相應(yīng)的電氣控制系統(tǒng)來完成配鼓電振給料機(jī)的信號(hào)輸入,根據(jù)二級(jí)配鼓要求來得出各個(gè)配鼓粒度所需的配鼓重量,再通過配鼓三通器與配鼓輸送帶抵達(dá)鼓前稱斗來完成相應(yīng)的重量稱重,當(dāng)配鼓的重量大于50 kg的時(shí)候,自動(dòng)轉(zhuǎn)鼓將會(huì)開始相應(yīng)的試驗(yàn)。轉(zhuǎn)鼓在四分鐘內(nèi)旋轉(zhuǎn)了100圈之后,試樣將會(huì)被自動(dòng)倒入2#三級(jí)滾筒篩內(nèi),其篩孔的大小分別為40和10 mm,在經(jīng)過三級(jí)滾筒篩的篩分之后,利用鼓后秤斗來稱取粒度的重量,其分別為<10 mm、10 mm~40 mm、>40 mm,進(jìn)而得到耐磨性及抗碎性。

        5)屏料返回:縮分器與1#、2#、3#砰斗中存在的棄料,可以經(jīng)過棄料收集輸送帶來轉(zhuǎn)移至斗提機(jī)內(nèi),再利用該設(shè)備將其返送至主皮帶運(yùn)輸機(jī)內(nèi),再次回到主料流。

        6)應(yīng)急系統(tǒng):當(dāng)自動(dòng)取樣系統(tǒng)發(fā)生故障的時(shí)候,利用頭部三通器來將試樣轉(zhuǎn)移至人工取樣溜管內(nèi),使試樣可以為人工制樣、人工檢測(cè)焦炭的粒度及冷強(qiáng)度所使用。

        3 PLC控制系統(tǒng)的組成

        該控制系統(tǒng)主要包含兩個(gè)部分,分別為強(qiáng)度測(cè)定組與取樣篩分組。兩者都是通過共同的PLC系統(tǒng)與工控機(jī)來進(jìn)行控制的。在該檢驗(yàn)系統(tǒng)內(nèi),由于各個(gè)設(shè)備都是利用PLC系統(tǒng)來進(jìn)行控制的,因此存在較多的點(diǎn)數(shù),且任務(wù)流程較為繁瑣。為了避免系統(tǒng)因PLC出現(xiàn)故障而發(fā)生癱瘓,進(jìn)而對(duì)正常的質(zhì)檢工作造成影響,此外又單獨(dú)配置了一套PLC系統(tǒng),這兩個(gè)系統(tǒng)可以彼此轉(zhuǎn)換,從而提升了該質(zhì)檢系統(tǒng)的作業(yè)效率。

        系統(tǒng)的構(gòu)成主要有上位機(jī)與下位機(jī)。其中上位機(jī)運(yùn)用聯(lián)想工控機(jī),其系統(tǒng)為Wind 2000,組態(tài)軟件則運(yùn)用了SMATICW lNCC6.0,其圖形頁面可以將各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)及參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示,操作人員可以通過點(diǎn)擊相關(guān)的按鈕,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行與停止進(jìn)行控制、對(duì)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的更改,操作較為簡(jiǎn)單,具有較好的人機(jī)界面。下位機(jī)則運(yùn)用了主控制站及遠(yuǎn)程I/O技術(shù),兩者之間的連接主要利用Profibus總線而實(shí)現(xiàn)。主站的構(gòu)成包含了電源、CPU、閉環(huán)控制等多個(gè)模塊。其中CPU運(yùn)用MPI接口,利用Profibus來與遠(yuǎn)程I/O或者現(xiàn)場(chǎng)智能儀表之間建立通信,上位機(jī)與下位機(jī)之間的通信都是利用MPI接口所實(shí)現(xiàn)。

        4 自動(dòng)配鼓控制及工作原理

        自動(dòng)配鼓控制系統(tǒng)通過運(yùn)用質(zhì)量配料法,各個(gè)粒級(jí)的焦炭根據(jù)之前所計(jì)算出的配比,并運(yùn)用電子配料秤來進(jìn)行配料。由于配料所具有的精度將會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)的數(shù)據(jù)造成直接的影響,因此針對(duì)該控制系統(tǒng)提出了更高的要求。自動(dòng)配料系統(tǒng)的構(gòu)成部分主要為電子皮帶秤、變頻器、顯示器等。當(dāng)利用計(jì)算機(jī)得到各個(gè)粒級(jí)的配比之后,物料的流量將會(huì)經(jīng)過相應(yīng)的設(shè)備而轉(zhuǎn)換成為4~20 mA的信號(hào),之后再輸入到閉環(huán)控制單元中的功能板塊,經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器可以轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量,與計(jì)算得到的數(shù)值進(jìn)行對(duì)比,再通過相應(yīng)的運(yùn)算來取得控制量的數(shù)字值,經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換器可以轉(zhuǎn)換成4~20 mA的模擬量,并傳輸給變頻器,變頻器可以利用該信號(hào)對(duì)電振給料器的頻率進(jìn)行控制,從而確保給料器時(shí)刻圍繞著計(jì)算數(shù)值來進(jìn)行給料,完成自動(dòng)配料。

        5 運(yùn)行效果及性能特點(diǎn)

        通過持續(xù)7 d的試運(yùn)行及功能考核,對(duì)取制樣進(jìn)行檢測(cè),其結(jié)果顯示:該系統(tǒng)對(duì)焦炭的粒度及冷強(qiáng)度所進(jìn)行的檢測(cè)分析均與相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)相滿足,各個(gè)性能指標(biāo)都可以滿足設(shè)計(jì)要求。

        1)在頭部取樣機(jī)開展取樣工作的時(shí)候,可以對(duì)其間隔進(jìn)行調(diào)整,確保每天所需的檢測(cè)工作得以實(shí)現(xiàn),簡(jiǎn)單有效。

        2)利用PLC系統(tǒng)可以對(duì)強(qiáng)度測(cè)定組與取樣分篩組進(jìn)行有效的控制,具備較好的簡(jiǎn)便性。

        3)自動(dòng)打印報(bào)表:在每次進(jìn)行鼓前篩分的時(shí)候,可以對(duì)各個(gè)粒級(jí)及其配鼓的重量、篩分出+40 mm和-10 mm粒級(jí)的重量、耐磨性、抗碎性等進(jìn)行統(tǒng)計(jì),并試驗(yàn)結(jié)束之后將其打印出來。

        4)屏常狀況自動(dòng)報(bào)警:在運(yùn)行的過程中,控制系統(tǒng)會(huì)對(duì)各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)控,當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障或者電器保護(hù)受到破壞時(shí),報(bào)警器就會(huì)立即發(fā)出警報(bào),并且上位機(jī)會(huì)出現(xiàn)閃爍的紅色字體,以此來作出提示。

        5)簡(jiǎn)單的秤斗零點(diǎn)校正作用:該系統(tǒng)只有具備對(duì)應(yīng)的權(quán)限才可以進(jìn)到參數(shù)界面,專業(yè)的標(biāo)秤人員可以對(duì)各個(gè)秤斗加以置零,對(duì)稱量值進(jìn)行校正,促使數(shù)據(jù)結(jié)果具備更高的精確性。

        6)棄料反排的自動(dòng)化:使棄料實(shí)現(xiàn)了循環(huán)再用,節(jié)省了資源,達(dá)到了環(huán)保的目的。

        6 結(jié)語

        焦炭全自動(dòng)質(zhì)檢系統(tǒng)通過生產(chǎn)實(shí)踐的嚴(yán)格檢驗(yàn)顯示:試樣具備較強(qiáng)的可靠性與代表性,可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及反應(yīng)焦炭的質(zhì)量及波動(dòng)狀況,并將信息及時(shí)傳輸給高爐操作人員;多粒級(jí)篩分稱量機(jī)具有較多的優(yōu)勢(shì),如較好的篩透性、較高的篩分效率、無卡頓、無殘留等;系統(tǒng)采取的技術(shù)路線及工藝較為先進(jìn)合理,設(shè)備也較為可靠,與國內(nèi)相同類型的系統(tǒng)相比,該系統(tǒng)具有較強(qiáng)的自動(dòng)性。隨著該系統(tǒng)的不斷應(yīng)用,焦炭質(zhì)量檢測(cè)工作更為標(biāo)準(zhǔn)、高效,并且實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化,在國內(nèi)位于領(lǐng)先地位。

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