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1、涟钢130180m2烧结机配料称量系统的改造设计与实现涟钢130180m2烧结机配料称量系统的改造设计与实现fenghy导语：改造前，涟钢130m2烧结机配料系统有18台电子配料皮带秤简称设备一、前言改造前，涟钢130m2烧结机配料系统有18台电子配料皮带秤简称设备。由于当时设计缺乏系统考虑，导致设备制造厂家多，型号规格五花八门，设备配套不统一，同时设备配料才能较低，备件;也很困难，尤其随着新上180m2烧结机的投产，两台烧结机消费工艺流程为共用进出料双系统，工艺控制难度大，消费才能成倍增长，而系统的电子皮带秤又是原130m2烧结机的配置，所以导致配料系统经常超负荷运行，设备的驱动装置与传动装
2、置等重要部件磨损快，消耗大，设备故障率高，配料控制精度较差，特別是使用的国产二次称重仪表没有总线方式的配置，功能不强，仅能采用4mA20mA信号传输到PLC控制，转换误差大，严重影响了系统的称量准确性。180m2烧结机是在原130m2烧结机配料才能根底上增加了2台中和粉仓电子配料皮带秤，是实现配料经过分配流量自动控制及一混、二混加水自动控制的关键设备。改造前存在的主要问题：分料室两台圆盘落料点与秤用输送皮带的落料点高度太大700mm，导致落料高度对秤直接产生较大的冲击力，加上秤的有效称量段太小二、改造措施与理论1.将180m2烧结机分料室原有的两台电子配料皮带秤秤体构造由原头、尾轮中心距350
3、0mm改为3700mm，有效称量段间隔不小于1000mm。考虑实际需求的最大流量，同时将原有的两套秤用变频调速电机减速机功率由4kW改为5.5kW和7.5kW，并与现有的变频器功率分别为7.5kVA和1lkVA相匹配，实现自动调速控制的最正确效果。2.根据两台烧结机分料才能的增大，改造设计中在刻意增强180m2烧结机分料室两台新秤的构造强度和机械性能的同时，加大了秤用皮带的宽度，由原800mm改为1200mm，厚度10mm，确保秤用皮带物料输送不撒料，以进步其配料精度和使用寿命。3.为保证秤体设备安装高度和圆盘给料落料位置正确，经过准确计算，在确定电子配料皮带秤输送最大流量和同一料仓放料才能比
4、例匹配的同时，对130m2烧结机生石灰仓、精粉仓下料斗和180m2烧结机分料室的两个中和粉仓圆盘给料槽口位置及设备的安装部位进展工艺改造，到达了进步其计量准确、配料控制精度好、防止物料悬空和保证物料均匀稳定的目的。4.所有的电子配料皮带秤改造设计为整机式构造，取消了原有的蜗轮蜗杆二级传动装置，统一采用先进的国内消费的单级直联轴装式驱动装置。并尽量利用原有秤体安装根底或者安装支架和料仓空间位置进展新秤构造设计，不但节省了大笔工艺设备改造费用，而且加快了这些设备改造安装的施工进度。5.根据涟钢ERP工程配料数据上网需求，这次改造选用了国外先进的带MOD-BUSPLUS总线制的MW696型称重智能显
5、示仪表。通过对原程序的改良和修改，直接通过数字通讯与PLC交换数据，完成数据通讯和收集，不但消除了由原模拟量数据通道转换带来的误差，而且进步了配料控制精度，实现了配料数据上网治理功能。6.控制局部采用现场总线方式收集称量数据与称重设定，克制了传统4mA20mA信号传输间隔短、抗干扰才能差、数据转换误差大、施工不方便、必须采用本钱高的模拟量收集模块等缺点。通过现场总线通讯方式，比拟充分地利用了二次仪表的智能化功能，除收集与远程设定外，还可以由工作站完成一系列指令，即根据仪表反应的称量完成信号确定料批重量，根据仪表反应的错误码实现远程触发、上位PID计算及故障报警，可轻松完成清零去皮强迫累积等功能
6、。控制系统软件设计上做到了信号的冗余收集，即来自称重传感器的信号一路由4mA20mA通用模拟显模块收集，做为总线收集的冗余，一路通过现场总线收集。这样，即使秤仪表上模拟量通道损坏，或总线接口脱落与损坏，系统都能正常运行。在变频器频率给定上也做了冗余设计，既可通过PLC中编写的PID控制程序模块输出频率给定值由HMI画面进展远程设定，又可由秤仪表内带的PID通过其输出端子对变频器频率给定输入端子传送4mA20mA信号。三、改造应用效果1.装备性能通过我们科学公道的技术改良理论，改造后的130180m2烧结机配料系统电子配料皮带秤型号统一、规格明晰、构造紧凑、外观新奇、性能优越、安装省时、维修简捷
7、、操纵方便。投运使用一年来的理论证实，系统称量准确，配料控制效果好，单机称量准确度由改造前的2.0%进步到0.5%，系统配料累计控制误差由改造前的4.5%减少到1.0%以内，改造后的130180m2烧结机配料系统与国內外同类装备相比如秤体构造、系统控制、功能特点、维护操纵、技术指标、性能价格比等到达了国内外先进程度。2.自动控制程度该系统采用低本钱自动化改造，在改造设计中大胆选用国外进口的先进智能型称重控制仪表，淘汰了比拟落后的老式国产二次仪表，原自动控制配置改用MODBUSPLUS总线制方式与现有的QUENTUMPLC进展直接数据交换，完成数据收集与PLC指令下达，系统硬件先进公道。应用软件
8、设计独特。数据收集模型与控制功能模块化优化组合，系统逻辑控制、顺序控制、联锁控制、单机回路控制和系统主程序控制联网，并连锁了配料系统设备与人身平安措施，创新性地设计了节能环保程序模块，人机界面，信息分享，其自动控制技术的全面性和先进性到达国内先进程度。该系统采用的星形以太网拓扑构造，通讯网络TCPIP五层模型，联结三个工作站，既可对130180m2烧结机配料工艺流程进展实时监控和远程监控，又可实现人机界面和在线设定、在线参数整定，进一步完善了烧结配料消费经过的统一调度指挥和岗位标准操纵的先进消费治理形式。3.技术经济指标根据改造前后涟钢烧结厂三烧车间有关消费统计资料和数据分析情况比拟：1按配料
9、准确度每进步1.0%对烧结矿成品率奉献0.5%，改造后的2005年消费入炉烧结矿349.34万吨，配料准确度比改造前的2004年进步了3.0%，那么烧结矿产量进步了5.24万吨；2烧结矿碱度稳定率2005年为92.01%，比公司目的方案进步了2.01%，比改造前的2004年进步了2.27%；3烧结矿平均转鼓强度由改造前的75%进步到改造后的76.13%，同时筛分指数比原来有较大改善，-5mm粒度级含量也明显降低；4烧结矿合格率2005年为93.85%，比公司目的方案进步1.85%，比改造前的2004年进步2.29%。所以，该系统改造后的2005年烧结消费的技术经济指标也完全到达了国内同类先进程
10、度，理论证实，改造是成功的。四、系统原理与控制方式根据图1所示，改造后130180m2烧结机各种原料如熔剂、中和粉、焦粉、返矿等通过圆盘给料机和料仓给料器与集料皮带机之间安装调试好的的电子配料皮带秤称量检测后，可定时获得各原料流量反应值的电压信号，由称重传感器信号输送至称重控制仪表，经PI运算后再输出4mA20mA控制信号，或者经MB+现场总线送至PLC有关模块进展处理，与上位机设定值进展比拟，由PLC完成PI运算，设定相关变频器的输出频率；两种PI运算经控制柜上的硬接线转换开关进展选择也可通过上位机HMI画面上的软转換开关选择PLCPI运算输出或者仪表PI运算输出。配料皮带秤中测速编码器传感
11、器是用来测量皮带运输原料速度的，通过被动轮的转动间隔转换成皮带上原料运行速度的脉冲信号送到称重控制仪表，然后进展调节运算，实现自动控制流量大小的要求。系统工作方式有三种：一种是手动给料，即通过外部电位器给变频器一个模拟电压，以调节电动机的运行速度；第二种是自动给料，即通过称重控制仪表键盘，任意给定所需给料量并通过给料量大小变化自动调整变频器频率电动机的运行速度；第三种是上位机远程给定，由PLC通过模拟量模块收集二次仪表输出的4mA20mA信号，或经MB+现场总线方式完成PLC数据收集，这时给料设定就可由上位机HMI画面来完成。三个工作站与PLC通过以太网相连并接人公司局域网，可靠完成配科数据收
12、集、通讯及信息分享，并且具有与涟钢ERP数据上网的消费治理功能。五、改造设计的创新点1.通过对130180m2烧结机配料分料电子皮带秤在构造上的改造设计见图2，进步了秤的整体构造机械性能。构造采用单体框多托辊形式，秤架构造系数为0.5，过载系数为150%，运行稳定性好，计量准确度较高，使用寿命较长。2.秤体构造在改造设计中大胆创新，采用优质厚壁方型管材制作，机架侧面为“目字型构造，秤框为“日字型设计。采用矩形型材，刚性大，挠度小，重量轻，强度高，新奇美观，完全淘汰了目前国内大多数厂家传统落后的全槽钢构造。3.秤体支点采用长轴设计，同心度高，转轴摩擦力小，并设计双轴螺旋，高密度小型橡胶轴承，抗扭
13、矩性能好，复位精度高。秤体托辊轴、支点轴均采用侧面安装法，其承载才能强，稳定性好。4.秤体的悬挂局部采用关节轴承与短钢带直联方式。这种构造的复位性、灵敏度均好于改造前的关节轴承连接或者十字簧片连接方式。经现场一年的使用情况证实，这种关键技术的创新使传感器承受的载荷信号与垂直于皮带的线载荷线性一致，确保秤的配料精度高的准确性。5.为减小“皮带效应对计量精度的影响，这次改造将主动轮设计在受料端，采用摆线针轮与减速器同心传动，传动效率高，稳定性好，摆动小。彻底消除了电动机、减速机联结不同心产生的秤体摆动所造成的计量误差。6.称重机构采用单杠杆双托辊双传感器机构，其优点与创造点是由两组托辊所组成的一个
14、称量平台，且力臂较长，能最大限度的克制物料输送不均匀所造成的计量误差，同时采用双传感器，能较好地克制由于皮带跑偏偏载所造成的计量误差。7.改造后的配料秤驱动均设计为后轮驱动，其特点是在皮带运行时上层为松驰状，下层皮带为绷紧状，能较好地克制皮带张力所带来的称重误差。驱动轮为包胶腰鼓形，由于包胶可以增强主动轮与皮带之间的摩擦系数，还能消除皮带重载时打滑的现象，同时腰鼓形主、从动辊还具有防皮带跑偏的功能，运行中不会产生由皮带强行纠偏所造成的配料控制精度误差，根据130180m2烧结机大小流量原料配比工艺要求，其驱动装置局部采用BW型硬齿面摆线针轮减速机，联轴器采用爪形橡胶联轴器，采用直联式安装方式，
15、具有无噪声、维护量小、检修方便等特点。8.130180m2烧结机有6台圆盘配料秤用刮料器，以前采用平衡锤调节单边刮料橡胶片，长期使用受圆盘配料流量大、原料水分多、粘性强、物料输送波动变化大的影响，轻易造成单边刮料板磨损快、平衡锤重心轻、调节失控、配料皮带刮料不干净，导致称量皮重难以消除，直接影响了秤的配料控制精度和皮带使用寿命。这次改造中利用皮带输送波动起伏的状态，创新为每个平衡锤装置设计一套简易的弹簧式调节装置，并同时将原单边刮料板改成两面橡胶刮料片，保证了皮带刮料干净，刮料板利用率进步了50%，皮带消耗率降低52.5%，每年可节省维修本钱3万元以上。9.通过对秤体构造进展技术改良后，拥有了
16、质优价廉的配料称重检测设备，我们还根据烧结工艺的要求，针对有些配料仓容量的扩展和工艺设备的改造情况，对每一台设备的安装高度位置和落料点与有效称量段分布进展了公道的调整。由于采用性能优越的新型配料称量设备，取消了原预备更新28台变频器的方案，通过准确计算充分利用了原有电气控制设备，单此一项节省工程投资12.6万元左右。10.由于秤仪表本身不具有现场通用智能总线功能，这次改造中，我们采用了协议转換手段，通过网关，将称量仪表的RS485协议转换为MODBUSPLUS协议，为此实现了RS422RS485MODBUSPLUS,RS422RS485MODBUS之间的协议转换功能。11.开发了基于节能和平安
17、方式的程序模块，控制方式上有集中机旁方式，HM画面上有集中自动集中手动操纵方式。在集中自动控制形式中，PID的调节精度高，采用了流量前馈技术，抗干扰才能强，进而到达准确变频、节能的目的。同时充分利用仪表反应的状态码，对现场设备进展实时全面监控，比纯硬接线方式更能全面地反映现场故障状况，保证人身与设备的平安。六、完毕语结合涟钢原料;复杂、成分波动大、杂物多的实际情况，消化和把握了国內先进的配料工艺和装备技术，大胆创新，努力进步电子配料皮带秤的准确度是这次改造的目的。消费理论证实，随着配料准确度的进步，烧结矿成品率大幅进步，按照相关统计资料和自身以往的数据分析，配料准确度每进步1%，烧结矿成品率将进步0.5%。2005年涟钢烧结厂三烧车间共消费入炉烧结矿349.34万吨，改造后实际进步了3%配料准确度，增加产量5.24万吨，确保了烧结经过工艺控制稳定，为涟钢烧结厂2005年完成历史性的500万吨产量提供了根底性支持，同时也为涟钢产铁375万吨、产钢410万吨提供了有力保证。该系统改造设计的成功实现，可年创经济效益1000万元以上。