釩鐵配料方式改進

任曉明 張曉虎 黃振宇

摘 要：V2O3電鋁熱法冶煉釩鐵工藝是攀鋼自主開發(fā)的，并形成了規(guī)模生產(chǎn)，隨著釩鐵市場的競爭日趨激烈，為了滿足用戶需要，提高釩業(yè)公司釩鐵產(chǎn)品的競爭力，就必須加強釩鐵生產(chǎn)過程控制，提高釩鐵釩收率，達到提高經(jīng)濟效益的目的。

關(guān)鍵詞：V2O3電鋁熱法冶煉；釩鐵；改進措施

1 問題提出

釩鐵新線配料控制系統(tǒng)是由國內(nèi)廠家成套設(shè)計的，主要工藝設(shè)備有：1-5#振動給料機、1-5#料斗秤、1-5#卸料機及行走小車等；主要控制設(shè)備有：1-5#稱重顯示控制儀、1-5#振動給料機變頻器、行走小車變頻器、PLC一套（S7-300）及工控機。

配料系統(tǒng)主要控制原理為：根據(jù)工藝配方在工控機監(jiān)控畫面上設(shè)置1-5#倉應(yīng)配物料的重量，工控機將設(shè)置重量的信號傳輸?shù)?-5#稱重顯示控制儀，稱重控制儀輸出信號到振動給料機，控制振動給料機的運行將1-5#倉儲料倉的物料振動下料到1-5#料斗秤內(nèi)，料斗秤的稱重傳感器將重量信號傳輸?shù)椒Q重顯示控制儀，再由稱重顯示控制儀根據(jù)設(shè)置物料重量的多少控制1-5#振動給料機的啟停，1-5#稱重顯示儀配料完畢后，再由PLC控制行走小車依次運行到1-5#料斗秤下，PLC控制1-5#翻板打開將物料放置到料罐內(nèi)，行走小車回到起點，最后由操作人員操作叉車將料罐叉出，配料結(jié)束。主要設(shè)備流程見圖1。

根據(jù)配料系統(tǒng)的控制原理分析，整個配料系統(tǒng)就是5套小型控制系統(tǒng)組成，每套系統(tǒng)都包括一臺料斗秤、一臺顯示控制儀及一臺振動給料機。每套系統(tǒng)相對獨立又相互影響，稱重顯示控制儀是這5套系統(tǒng)的控制核心，S7-300的PLC是附屬控制設(shè)備。

該配料系統(tǒng)運行以來存在主要問題是：

（1）1-5#料倉分別儲存五種不同的物料，每種物料的重量配比分別通過料倉下的料斗秤來實現(xiàn)，在配料過程中，料斗秤上的振動給料機振動下料，料斗秤在計量過程中受電磁和振動等多種干擾影響，故障率較高，一旦五臺料斗秤其中某一臺出現(xiàn)計量誤差或者故障，就會影響整個配料過程的連續(xù)性和準確性。

（2）作為配料系統(tǒng)的核心控制設(shè)備的1-5#稱重顯示控制儀為國內(nèi)某公司的DOUBLET LD3010系列產(chǎn)品，在釩鐵作業(yè)區(qū)環(huán)境下使用過程中經(jīng)常出現(xiàn)抗干擾能力差、性能不穩(wěn)定及故障率高的情況，嚴重制約配料系統(tǒng)及后部工序的正常生產(chǎn)。

綜合上述問題，原配料系統(tǒng)在使用過程中存在計量準確率低，穩(wěn)定性差，故障率及維護成本較高。作為釩鐵冶煉工藝過程控制的關(guān)鍵設(shè)備，嚴重制約了釩鐵產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)能的提升，就必須對配料系統(tǒng)進行改進。

2 改進措施

根據(jù)對釩鐵新線配料系統(tǒng)工藝和設(shè)備的綜合分析，結(jié)合先進的配料控制模式，改進思路是改變原有的配料方式，由分散配料改為集中配料，取消稱重顯示控制儀的控制功能，由PLC系統(tǒng)進行統(tǒng)一控制輸出。在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上利用原有工藝和控制設(shè)備，對部分設(shè)備進行功能改進以滿足配料要求。

具體改進如下：

（1）將1-5#料倉所對應(yīng)的五套料斗秤的計量功能取消，料斗保留改為導料斗，料斗上的卸料機即電動推桿取消。在行走小車上新安裝一臺緩沖秤，行走小車運行至1-5#倉下對5個料倉的物料進行分別計量，這樣用一臺緩沖秤就完成了以前五臺料斗秤的計量工作。取消料斗秤下的卸料機，振動給料機將儲料倉的物料直接放置到下方緩沖秤上的料罐里進行稱量。

（2）取消1-5#料倉所對應(yīng)的5臺稱重顯示控制儀，將原有的S7-300系列PLC作為核心控制設(shè)備，編寫控制程序完成以下任務(wù)：a.采集緩沖電子秤的重量信號；b.采集現(xiàn)場行走小車和料罐的定位信號；c.控制輸出行走小車的啟動和停止信號；d.控制輸出振動給料機的啟動、停止及快慢信號；e.采集wincc監(jiān)控軟件相關(guān)配料設(shè)定信號。

S7-300系列PLC在我公司工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用廣泛，它采用模塊化設(shè)計，容易擴展并有廣泛的通訊能力，抗干擾強，穩(wěn)定可靠。網(wǎng)絡(luò)采用以太網(wǎng)，通訊速度達到10MB。

（3）在改進的控制系統(tǒng)中，實現(xiàn)設(shè)定物料的重量準確性是其最主要的功能之一，為提高其控制精度，節(jié)約下料時間。在程序設(shè)計中，對振動給料機的控制采用先快振后慢振的控制方案，其具體實現(xiàn)如下：

a.以100Kg的配料重量為例，設(shè)計90Kg為快振的臨界值，當設(shè)定料量與已放下的料量低于或等于90Kg時，滿足快振條件，PLC發(fā)出快振信號，控制振動給料機的變頻器以快速頻率振動。

b.當設(shè)定料量與已放下的料量大于90Kg時，滿足慢振條件，PLC發(fā)出慢振信號，控制振動給料機的變頻器以慢速頻率振動。

通過實施對配料系統(tǒng)完成了低成本自動化控制改進，新增緩沖電子秤特別適合釩鐵料罐沖擊力比較大的場合，利用現(xiàn)有的PLC系統(tǒng)和工控機，并以工業(yè)以太網(wǎng)的通訊方式使兩者聯(lián)系起來，通過我公司使用成熟的控制運行軟件，十分成功地組成了一套新穎的稱重檢測與自動控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了配料過程自動化，提高了配料系統(tǒng)穩(wěn)定性和準確率。改進后工藝設(shè)備流程見圖2。

3 改進效果

經(jīng)過改進的配料系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理，使用可靠，計量準確度完全符合國家Ⅳ級電子秤使用要求。該項目自改進投入使用至今，提高了公司的配料自動化水平，計量準確率達到100%，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，改造效果顯著，提高了設(shè)備有效作業(yè)率，減少了備件消耗，降低了檢修費用。

作者簡介：任曉明（1972-），男，四川省閬中市，大專學歷，職稱：高級技師，主要研究方向：工業(yè)儀表檢測、控制。