水渣天车钢丝绳控制系统

(唐钢微尔自动化公司,河北唐山 063000)

1 高炉水渣天车钢丝绳在应用时存在的问题

高炉水渣在形成的过程中产生含硫水蒸气,在这种工况条件下会对水渣天车造成一定的腐蚀性,尤其是在钢丝绳的使用上造成的损耗非常严重,所以在钢丝绳使用上,高炉选择磷化涂层钢丝绳,这种钢丝绳耐磨、耐蚀防锈能力全面跃升,磷化膜与润滑脂的复合作用,有效抑制微动磨损的发生,在日常生产中可减少损耗和更换时间,有效的缩短事故时间和事故频率。

高炉水渣处理,主要依靠抓斗天车抓取,因为作业环境的影响,抓斗天车极易产生设备事故,而其中最容易发生事故的设备就是控制升降和开闭的钢丝绳,天车设备事故60%都和钢丝绳有关,易发生钢丝绳乱绳、跳绳的情况。在无人天车抓渣的过程中,减少因钢丝绳所造成的事故更是重中之重。

1.1 水渣天车钢丝绳的缠绕方法

钢丝绳按捻向可分为左捻、右捻、同向捻、交互捻。钢丝绳在工作中会受到多种应力的影响,这些应力在使用过程中反复作用,会导致钢丝绳的疲劳损伤,加上磨损和水渣蒸汽的腐蚀,减少钢丝绳的使用寿命。在选绳时考虑到水渣天车双卷筒的工作特性,水渣天车选择左交互捻和右交互捻的两套钢丝绳相互配合使用,左右捻钢丝绳的配合使用,可使扭转力矩互相抵消。钢丝绳在卷筒上的缠绕方向,必须是使钢丝绳紧捻的方向缠绕,如果与卷筒旋转的方向不匹配,钢丝绳容易磨损且容易打结。常见的故障为乱绳或者落套,在水渣天车的使用过程中,此现象经常发生,一旦出现乱绳或者落套事故,处理起来非常麻烦,事故时间过长还会影响高炉的出铁节奏。

水渣天车的抓斗由开闭和升降两套钢丝绳配合使用,钢丝绳在抓渣过程中的配合尤为重要。升降钢丝绳承担了抓斗在平移和提升中大部分的受力。开闭钢丝绳控制抓斗的开合,在抓斗平移和升降过程中保障抓斗处于关闭状态,保障抓斗运行时不漏渣,如图1所示。

图1 钢丝绳缠绕图Fig.1 Wire rope winding diagram

1.2 抓斗开闭与升降钢丝绳间联动

抓斗在接触渣面抓渣时,升降和开闭钢丝绳不协调,容易发生乱绳现象。水渣天车抓斗为满足抓渣的需求,抓斗升降和开闭钢丝绳的控制需配和使用。当天车运行至渣池上方后,抓斗下降,控制升降和开闭卷筒的电机需同时放绳,待抓斗下降至渣面后,电机停止抓斗静止于渣面。抓斗开闭电机关闭开始抓渣动作,同时升降电机适量放绳,以满足抓渣量的需求,待抓斗完全关闭,此时升降钢丝绳不受力,抓斗完全由开闭钢丝绳提起,抓渣完成信号到位后,升降和开闭钢丝绳电机同时提升,升降钢丝绳电机速度略快于开闭电机速度,待升降力矩和开闭电机力矩到达一定的比例后,升降电机和开闭电机转为同速,将抓斗提升至最高位。到位后天车大车和小车开始动作,将抓斗运至固定放渣位准备放渣。放渣时抓斗升降和开闭电机同时同速下降,到位后,升降电机停止,开闭电机继续放绳至抓斗完全打开。放渣完成后,抓斗升降和开闭电机同速提升抓都至最高位,准备下一次抓渣,如图2所示。

图2 抓斗侧视图Fig.2 Grab side view

1.3 抓斗升降和开闭电机的控制

抓斗升降和开闭钢丝绳在抓斗动作期间不得从卷筒脱落。抓斗升降和开闭电机的控制分为速度控制和力矩控制两部分组成。在抓斗上升和下降的过程中,电机均为同步同速控制,在抓渣放渣动作过程中开闭电机为位移控制,此部分由安装在卷筒后面的编码器来控制钢丝绳的位移量,满足精准定位的要求。抓斗升降的位移量由安装在升降卷筒后的编码器来控制。

2 抓斗开闭位移量的控制

在抓渣和放渣过程中,抓斗开闭的大小由编码器控制,抓斗开闭的幅度可在画面上进行有效范围内调节。抓渣过程中抓斗的开闭受开闭力矩的限制,如力矩超限,抓斗将自动停止并报警,需由现场工作人员确认原因后,方可继续工作。在水渣天车双卷筒底座安装有称量装置,辅助抓渣作业,超限时可停止抓渣作业,保护天车的机械设备。

2.1 抓渣时抓斗升降钢丝绳的二次放绳

由于钢丝绳频繁发生事故,导致钢丝绳寿命低,1至3个月就需要更换新钢丝绳,如何避免钢丝绳频繁乱绳、跳绳,减少事故率,延长设备使用寿命,是我们亟待解决的问题。天车抓斗在抓渣过程中,抓斗关闭时会受到水渣向下的应力影响,此时为满足抓渣量的需求,抓斗升降电机需向下释放一定的钢丝绳,释放钢丝绳的量由抓渣深度来计算得出,且此部分钢丝绳的量不能过长,否则会造成抓斗的倾斜或者钢丝绳的乱绳。升降钢丝绳重新放绳的阶段,我们称之为二次放绳。二次放绳的速度需同抓斗开闭的速度匹配,满足升降和开闭钢丝绳均不松绳的状态,防止钢丝绳落套。升降和开闭钢丝绳在抓渣和放渣的过程中,均需全程保持紧绷状态。如图3所示

图3 二次放绳曲线Fig.3 Curve of secondary rope placement

2.2 抓斗完毕时升降钢丝绳的追绳动作

抓渣完毕后,在抓斗在提升过程中,升降电机中需进行追绳动作。抓渣时,开闭钢丝绳为完全关闭抓斗,钢丝绳收缩的距离会大于抓斗本身的开度,以此达到抓斗完全关闭的效果,抓斗开闭电机钢丝绳承受了抓斗大部分的重力。抓斗提升时,升降电机的速度略大于开闭电机速度,此过程保持一段时间,直至提升力矩与开闭力矩达到一定的比例后,升降和开闭电机速度转为同步一致,同速上升至最高位,如图4所示。

图4 追绳动作曲线Fig.4 The action curve of rope tracing

2.3 放渣时开闭和升降钢丝绳间的配合

在天车平移过程中,开闭和升降电机的抱闸关闭,保障抓斗在次期间无动作。天车的大小车到达料斗指定位置后,抓斗开闭钢丝绳逐渐打开,升降电机保持不动,防止抓斗出现溜车现象。抓斗打开到80%的开度时,天车大小车开始联动,向下一次抓渣点运行。在大小车平移的过程中,抓斗打开至最大,为继续抓渣准备,此动作还可防止渣料散落在渣池以外的区域,保持现场安全清洁,如图5所示。

图5 抓渣界面Fig.5 Slag grab interface

3 结语

升降控制钢丝绳在抓渣期间同开闭钢丝联动,以满足抓渣量。通过优化控制逻辑和算法,保证抓斗在抓渣时钢丝绳不松,保证乱绳、跳绳的事故率降到5%以下。延长钢丝绳使用寿命。

综上所述,智能抓渣有系统能够高效的完成过滤池中水渣的清理,不但节省了人工,还能解决传统抓渣天车存在的各种问题。