本文從現(xiàn)狀、可行性、實(shí)施效果等幾方面介紹了一種鋁用天車電子秤技術(shù)改造設(shè)計(jì)方案。
一、引言
電解鋁用天車是電解鋁生產(chǎn)的核心關(guān)鍵設(shè)備之一,在整個(gè)電解鋁生產(chǎn)工藝中起著至關(guān)重要的作用。四川啟明星鋁業(yè)有限責(zé)任公司 (以下簡(jiǎn)稱“公司”) 的電解鋁用天車總共有六臺(tái),其中五臺(tái)為法國 ECL 天車,其功能非常全面,包括出鋁、加料、換極、臺(tái)母線、打殼、撈渣等功能。精確出鋁就是電解鋁用天車的一項(xiàng)重要功能,用于按計(jì)劃精確控制從電解槽中吸出鋁的量。這個(gè)功能對(duì)穩(wěn)定電解鋁生產(chǎn)工藝,保證電解槽鋁水平、物料平衡非常重要。
二、項(xiàng)目概況
現(xiàn)在公司的電解 ECL 天車電子稱重系統(tǒng)采用軸銷式稱重傳感器配 OPENLINK 稱重單元和精確出鋁系統(tǒng)的稱重方式,經(jīng)過十多年的運(yùn)行,我們發(fā)現(xiàn)這種稱重方式存在很多問題,造成現(xiàn)在電子秤故障率高,嚴(yán)重影響電解的正常生產(chǎn)運(yùn)行。其表現(xiàn)為:
(1) 稱量不準(zhǔn),在傳感器的安裝方式上,由軸銷式傳感器插入關(guān)節(jié)軸承,通過關(guān)節(jié)軸承傳力到傳感器上使傳感器輸出重量信號(hào)。這就要求關(guān)節(jié)軸承隨時(shí)保證非常靈活,但由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境非常惡劣,導(dǎo)致關(guān)節(jié)軸承經(jīng)常出現(xiàn)卡死現(xiàn)象,稱重傳感器為精密元件,一旦出現(xiàn)卡澀現(xiàn)象,出現(xiàn)與垂直向下的分力的情況,就會(huì)出現(xiàn)較大的誤差,而使稱重不準(zhǔn)確。
(2) 出現(xiàn)問題后,由于傳感器的安裝技術(shù)要求高,拆裝困難,每次拆裝校準(zhǔn)一次將安排 4 人花費(fèi) 10 小時(shí) ~15 小時(shí),嚴(yán)重影響電解生產(chǎn)。
(3) 稱重傳感器和 OPENLINK 稱重單元均為進(jìn)口備件,價(jià)格昂貴,稱重傳感器 4 萬多一個(gè),OPENLINK 稱重單元 2 萬元一個(gè)。
(4) 操作不方便,故障率高。OPENLINK 稱重單元無面板顯示無操作按鈕,每次操作必須用筆記本電腦通過 RS232 進(jìn)行操作,非常不方便。而且 OPENLINK 稱重單元無防塵設(shè)計(jì),在電解這種高溫高粉塵強(qiáng)電磁場(chǎng)環(huán)境下故障率也非常高。
2013 年更換部件的情況如表 1 所示。
每年更換備件的費(fèi)用就有 25 萬左右 (包括修舊利廢的備件)。
(5) 經(jīng)常拆裝傳感器,導(dǎo)致傳感器、關(guān)節(jié)軸承與 T 型板間的配合間隙變大,使傳感器、關(guān)節(jié)軸承在 T 型板之間經(jīng)常串動(dòng) (4#,5#PTM 表現(xiàn)非常明顯,每?jī)扇煲M(jìn)行一次撥正處理),出現(xiàn)較大的誤差,而使稱重不準(zhǔn)確。所以到了不得不改的地步。
(6) 稱重傳感器為進(jìn)口備件,采購周期長。
(7) 今后電解滿負(fù)荷生產(chǎn),故障率可能還會(huì)進(jìn)一步提高。
三、技術(shù)方案可行性分析
通過充分的準(zhǔn)備,2014 年的 1 月 16 日,在1#PTM 上率先開始改造,并獲得成功。改造后,經(jīng)過近一年的使用觀察,效果非常理想。
(1) 由于采用固定安裝方式,沒有可動(dòng)部件,徹底解決了軸銷傳感器因卡澀影響稱重的問題。
(2) 減少故障率,1# 天車電子秤已穩(wěn)定運(yùn)行近一年,通過使用觀察,基本實(shí)現(xiàn)零故障。
(3) 對(duì)稱安裝兩只傳感器,提高稱量精度,誤差:±20kg,出鋁過程非常平穩(wěn),滿足了精確出鋁的要求。
(4) 國產(chǎn)傳感器便宜,一臺(tái)天車兩只傳感器8290 元,并且到貨周期短。
(5) 拆裝方便,縮短了檢修時(shí)間,提高了天車的正常開動(dòng)率,避免對(duì)電解生產(chǎn)的影響。
(6) 選用高溫型傳感器,工作環(huán)境溫度為- 40℃~250℃,可在電解環(huán)境下長期使用。
(7) 由于采用兩只傳感器對(duì)稱安裝,即使其中一只壞了,仍可甩開壞傳感器,以單傳感器方式應(yīng)付電解緊急生產(chǎn)所需。
(8) 更換不可靠的 OPENLINK 稱重單元為國產(chǎn)稱重控制器,并且配備新型的精確出鋁主控板,去掉自動(dòng)出鋁執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng),直接控制電磁閥出鋁,并且提供超載欠載保護(hù),使整個(gè)系統(tǒng)操作更簡(jiǎn)單,可靠性更高,故障率大大降低。
(9) 如果在五臺(tái)天車上推廣,每年將節(jié)省更換備件的費(fèi)用二三十萬。
四、詳細(xì)實(shí)施方案
在原傳感器上方 T 型連接板與框架上 (如圖 1所示),對(duì)稱安裝兩只國產(chǎn)高溫電阻應(yīng)變式稱重傳感器。
傳感器的選擇:根據(jù)安裝空間尺寸的限制與以往使用經(jīng)驗(yàn),結(jié)合各種技術(shù)參數(shù),選用CZL- YB- 17Ⅲ- HT7型高溫電阻應(yīng)變式稱重傳感器。
安裝:脫開圖示位置 T 型連接板與框架的連接螺栓,根據(jù)傳感器尺寸鉆孔,把傳感器安裝在 T型連接板與框架之間,并對(duì)稱重儀表進(jìn)行實(shí)物標(biāo)定。
技術(shù)難點(diǎn):技術(shù)性難度最大的地方是傳感器的改造安裝和系統(tǒng)調(diào)試。
(1) 傳感器的安裝方式原來是軸銷式傳感器,我們要在原傳感器上方 T 型連接板與框架上,對(duì)稱安裝兩只國產(chǎn)高溫電阻應(yīng)變式稱重傳感器。傳感器的安裝精度要求非常高,因?yàn)橐趦蓚€(gè)分離的連接板與框架之間鉆 16 個(gè)孔,而且要保證這 16個(gè)孔的相對(duì)位置精度,要不然就無法準(zhǔn)確安裝傳感器,前功盡棄。
(2) 稱重系統(tǒng)的校準(zhǔn)標(biāo)定,由于采用稱重顯示儀,校準(zhǔn)工作相對(duì)簡(jiǎn)單方便,按照說明書即可方便進(jìn)行標(biāo)定。
(3) 稱重系統(tǒng)系統(tǒng)調(diào)試,由于這是最關(guān)鍵的一步,把原來的 OPENLINK 稱重單元改為托利多的稱重顯示儀,并且采用的是數(shù)字通訊模式,參數(shù)非常多,稱重顯示儀與精確出鋁主控板之間、稱重顯示儀與吊線盒小顯示表之間,與原來的 OPENLINK 稱重單元大不一樣,必須對(duì)這些參數(shù)一個(gè)一個(gè)的調(diào)試配置,用電腦讀出各個(gè)數(shù)據(jù)接口的數(shù)據(jù),分析數(shù)據(jù)格式、通訊協(xié)議,對(duì)照數(shù)據(jù)位進(jìn)行修改,最后得到滿意的效果。以上三方面的工作經(jīng)過一段時(shí)間技術(shù)和物質(zhì)的準(zhǔn)備,已逐一落實(shí)解決,具備實(shí)施的條件。
在實(shí)施過程中,由于牽涉高空作業(yè),必須按照高空作業(yè)要求做好防護(hù)措施,防止摔傷、砸傷。天車電子秤傳感器改造示意圖,如圖 2 所示。
改造后的原理框圖
五、經(jīng)濟(jì)、安全環(huán)保及社會(huì)效益分析:
從 1#PTM 天車試改造的情況,以及氟化鹽天車使用托利多儀表及國產(chǎn)稱重傳感器的情況來看,故障率極低。氟化鹽天車使用太平洋稱重工程公司的稱重傳感器 11 年,更換過一只傳感器,儀表,基本上沒壞過。
改造前后備件對(duì)比,如表 2 所示。
從改造前、后的備件對(duì)比來看,改造前的進(jìn)口備件非常昂貴,而改造后的國產(chǎn)備件卻便宜得多。
更換不可靠的 OPENLINK 稱重單元為國產(chǎn)稱重控制器,并且配備新型的 GS- DIC- 04T 精確出鋁主控板,去掉自動(dòng)出鋁執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng),直接控制電磁閥出鋁,并且提供超載欠載保護(hù),使整個(gè)系統(tǒng)操作更簡(jiǎn)單、可靠性更高、故障率大大降低。提高稱量精度,誤差±20kg,出鋁過程非常平穩(wěn),滿足了精確出鋁的要求。
六、結(jié)束語
基于在 1# 天車上成功經(jīng)驗(yàn),我們?cè)?/span> 2015 年上半年陸續(xù)對(duì)其余四臺(tái)天車進(jìn)行改造,效果非常好。經(jīng)過改造,這五臺(tái)天車每年只節(jié)省更換備件的費(fèi)用就達(dá) 25 萬元左右,而且故障率非常低,操作更簡(jiǎn)單,稱量精度高。通過這次改造,使我認(rèn)識(shí)到,對(duì)于一些設(shè)計(jì)上的“硬傷”,比如本次改造中的軸銷式傳感器應(yīng)用于電解鋁生產(chǎn)環(huán)境,應(yīng)大膽地通過技術(shù)原理分析、比較,進(jìn)行徹底的改造,以達(dá)到一個(gè)好的效果。