半自動電解行車技術(shù)改進(jìn)與應(yīng)用分析

祁琳鵬++胡凱敏

摘 要：在有色金屬濕法冶煉行業(yè)中，電解行車設(shè)備是其重要組成部分，對整個冶煉系統(tǒng)的正常運(yùn)行生產(chǎn)都具有重要的作用。因此，電解行車設(shè)備各個組成部分安全、可靠運(yùn)行對于冶煉系統(tǒng)能否完成生產(chǎn)任務(wù)及降低成本具有重要的意義。有色金屬濕法冶煉行業(yè)要積極采取有效措施，確保電解行車的安全運(yùn)行，從而提升冶煉系統(tǒng)的整體運(yùn)行質(zhì)量?；诖?，本文主要介紹電解行車改進(jìn)技術(shù)及變頻應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：電解行車；接液盤；通信改造；變頻器

中圖分類號： P634.3+3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）35-196-2

0 引言

隨著國家不斷進(jìn)步，各個行業(yè)對自動化設(shè)備的需求不斷增加。集團(tuán)公司經(jīng)過考察和認(rèn)證，聯(lián)合國內(nèi)著名廠家設(shè)計研發(fā)國內(nèi)首臺半自動鉛電解行車，該臺設(shè)備使用在我單位鉛冶煉系統(tǒng)鉛電解車間。電解行車是鉛冶煉系統(tǒng)運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)，其運(yùn)行的穩(wěn)定性與安全性直接關(guān)系到整個鉛系統(tǒng)產(chǎn)品質(zhì)量及產(chǎn)量，如何保障電解行車的運(yùn)行效率成為鉛冶煉系統(tǒng)的重要研究課題。電解行車在設(shè)計上及運(yùn)行過程中受到自然、人為等多種因素的影響，接液盤、變頻器、網(wǎng)絡(luò)通訊經(jīng)常發(fā)生故障，導(dǎo)致整個鉛電解車間生產(chǎn)被迫停產(chǎn)，直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量及產(chǎn)量，對我單位造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

1 基本概述

1.1 電解行車

電解行車是一種多功能、多用途的機(jī)械設(shè)備，它主要用于鉛電解、鋁電解、銅電解、鋅電解等有色金屬電解車間。我單位采用全國產(chǎn)32T/3T半自動鉛電解行車，它能夠極大的減輕勞動者的工作負(fù)荷，同時提高產(chǎn)品質(zhì)量，因此它是加快勞動效率和生產(chǎn)力的重要工具。具有以下主要功能：三級絕緣；大小車自動定位；吊具多元化，即可單吊陽極，也可單吊陰極，也可同時吊陰陽極；接液盤，接液盤不僅可以收集極板上的電解液，同時也防止極板脫落對地面人和設(shè)備造成損傷；主卷下降自動定位；自動吊裝極板；副卷裝置。

1.2 PLC

PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在器內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、算術(shù)運(yùn)算、計時、計數(shù)等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計。PLC的功能特點(diǎn)為可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、配套齊全、體積小、重量輕、能耗低、易于改造。目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、機(jī)械制造、汽車等各個行業(yè)。

2 原設(shè)計使用效果

我單位鉛電解作為鉛冶煉系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，其區(qū)域內(nèi)設(shè)備與產(chǎn)品產(chǎn)量、產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)品單耗息息相關(guān)，而多功能電解行車是重中之重。自投產(chǎn)以來，鉛電解極行車逐漸暴露出很多問題，故障頻繁出現(xiàn)，給生產(chǎn)及維修都帶來很大的麻煩，嚴(yán)重制約鉛系統(tǒng)產(chǎn)能，主要故障為以下兩個方面。

2.1 機(jī)械故障

電解行車的機(jī)械故障主要集中在接酸盤，隨著鉛系統(tǒng)產(chǎn)能逐步提升，原有的電解行車接酸盤設(shè)計弊端，選型等問題逐漸暴露，最突出的問題就是接酸盤電液推桿頻繁故障。主要為接酸盤電液推桿不同步、不保壓、吊耳斷裂等故障，圖一中接液盤的動作流程C部→B部→D部為關(guān)閉，相反為打開。根據(jù)現(xiàn)場工藝工況及設(shè)備運(yùn)行情況，我們分析導(dǎo)致頻繁故障主要有以下幾個方面的因素：接酸盤驅(qū)動裝置為兩套單獨(dú)的電液推桿推動，電液推桿內(nèi)部為液壓系統(tǒng)，雖然可以通過調(diào)整節(jié)流閥調(diào)節(jié)推桿運(yùn)行速度，但是兩個獨(dú)立的電液推桿無法實(shí)現(xiàn)完全同步；電液推桿頭部連接吊耳內(nèi)部無關(guān)節(jié)軸承，接液盤動作時，吊耳與連接銷之間磨擦，時間長了吊耳和聯(lián)接銷會磨損斷裂；電液推桿內(nèi)部為一套液壓系統(tǒng)，內(nèi)部接頭會因?yàn)橥茥U動作的振動導(dǎo)致松動內(nèi)漏，也可能因?yàn)橄鹉z密封件老化內(nèi)漏。導(dǎo)致推桿不保壓，從而導(dǎo)致接酸盤打開后不能保壓而溜回，接酸盤打開限位開關(guān)不到位而主卷無法動作；接液盤驅(qū)動裝置為直供電方式，無變頻控制，在動作上產(chǎn)生極大的震動，對電解行車造成很大的損傷。

2.2 電氣故障

①我單位電解行車電氣故障主要為行車變頻器，大車、主卷、小車分別采用一臺變頻器，采用ControlNet網(wǎng)絡(luò)通信，通信電纜為同軸電纜。因通訊設(shè)備數(shù)量過多，通信接頭及分接頭很多，行車在運(yùn)行過程中產(chǎn)生較大震動，通訊接頭極易松動損壞，造成通訊不暢。電解行車采用羅克韋爾公司755系列變頻器，該變頻器主板自帶EtherNet通訊端口，而電解行車采用的是ControlNet網(wǎng)絡(luò)通信，購買變頻器時必須額外購買變頻器ControlNet網(wǎng)絡(luò)通訊模塊。不僅浪費(fèi)了自帶的EtherNet通訊端口，還必須單獨(dú)購買變頻器ControlNet網(wǎng)絡(luò)通訊模塊。因?yàn)樾熊囘\(yùn)行震動的緣由，變頻器ControlNet網(wǎng)絡(luò)通訊模塊經(jīng)常故障燒壞。導(dǎo)致電解行車故障停機(jī)及失控情況時有發(fā)生。

②電解行車運(yùn)行時震動大，廠房酸霧大，變頻器電器元器件容易腐蝕生銹。原設(shè)計變頻器功率等于電機(jī)功率，后期運(yùn)行發(fā)現(xiàn)在電解行車使用的變頻器功率大于電機(jī)功率，其使用壽命比原設(shè)計多兩到三年的時間。因?yàn)殡娊庑熊嚨恼饎舆^大及功率匹配的原因，原設(shè)計的變頻器經(jīng)常損壞。根據(jù)近年的統(tǒng)計，用在鉛電解行車的變頻器年損壞量在三到四臺，大大增加備件經(jīng)費(fèi)及維修難度。

3 改進(jìn)思路及實(shí)施過程

3.1 針對機(jī)械故障

①將接液盤及框架改造為如圖二所示，該框架具有吊具防擺功能，內(nèi)設(shè)吊具升降導(dǎo)軌，導(dǎo)軌均為絕緣材料。在框架頂部安裝全部墊有絕緣材料，達(dá)到框架與大車絕緣。自動接液盤裝置主要由連桿及傳動機(jī)構(gòu)、接液盤、減速機(jī)電機(jī)、自動排液閥等組成。

②電動機(jī)減速機(jī)及導(dǎo)軌槽與導(dǎo)向框架相連，減速機(jī)電動機(jī)驅(qū)動連桿機(jī)構(gòu)，帶動接液盤開閉。接液盤底部裝有電動排液閥，能很方便的將接液盤中的酸液排到指定位置。

③自動接液盤采用一套驅(qū)動裝置代替原設(shè)計兩套電液推桿驅(qū)動，同時增加變頻器控制，有效避免了動作不同步及運(yùn)行時晃動大的問題，且大大降低了備件費(fèi)用。

④接液盤尺寸150mm*7066mm*2300mm，接液盤材質(zhì)316L，并在表面做玻璃鋼防腐，接液盤框架尺寸3800mm*7066mm*2300mm。

⑤接液盤裝置設(shè)有行程保護(hù)，只有在接液盤裝置完全打開的情況下起升機(jī)構(gòu)才能動作。接液盤動作完成后升降機(jī)構(gòu)運(yùn)行，能有效避免框架晃動，不會引起吊具與極板碰到接液盤的情況。

⑥在各運(yùn)動部位設(shè)置手動潤滑點(diǎn)，潤滑點(diǎn)方便潤滑，為今后維護(hù)保養(yǎng)提供先天條件。

3.2 針對電氣故障的改進(jìn)措施

①經(jīng)過考察，芬蘭瓦薩控制系統(tǒng)有限公司生產(chǎn)的VACON變頻器具有抗震動、散熱效果好等性能。將原來的大小車、主卷三臺變頻器改位偉肯變頻器，并且選用的變頻器功率要大于電機(jī)功率，使變頻器不用一直運(yùn)行在滿負(fù)荷的狀態(tài)下，從而使變頻器的損壞大大降低。安裝時，因功率加大，需要在電解行車電氣室內(nèi)重新制作支架，合理規(guī)劃安裝位置，使變頻器有足夠的空間散熱。同時，規(guī)劃電纜線路，為變頻器正常運(yùn)行提供良好的環(huán)境。

②將原來ControlNet網(wǎng)絡(luò)通訊改為EtherNet網(wǎng)絡(luò)通訊，解決通訊故障及行車失控等現(xiàn)象。將電解行車ControlNet網(wǎng)絡(luò)通訊電纜（即同軸電纜）全部拆除，采用七類成品網(wǎng)線代替，很好解決了ControlNet網(wǎng)絡(luò)通訊接頭頻繁松動的問題。通過學(xué)習(xí)VACON變頻器EtherNet網(wǎng)絡(luò)通訊手冊及相關(guān)軟件知識，對VACON變頻器EtherNet網(wǎng)絡(luò)模塊進(jìn)行升級，同時對電解行車PLC程序重新編寫及網(wǎng)絡(luò)重新規(guī)劃，最終實(shí)現(xiàn)羅克韋爾PLC與VACON變頻器使用EtherNet網(wǎng)絡(luò)通訊。經(jīng)過一周時間的反復(fù)調(diào)試，使電解行車與變頻器運(yùn)行在最佳狀態(tài)。

4 結(jié)語

鉛電解系統(tǒng)半自動電解行車為國內(nèi)首臺國產(chǎn)化鉛電解用半自動行車，我單位在國內(nèi)初次使用鉛電解半自動行車過程中做了大量的嘗試工作，摸索出了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，取得了很好的應(yīng)用效果。在經(jīng)過一系列的改造之后，目前該電解行車使用穩(wěn)定，技術(shù)較為成熟，其功能已能滿足工藝生產(chǎn)需求，故障率大大降低，節(jié)約了大量的備件費(fèi)用和檢修費(fèi)用，為工藝達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)奠定了基礎(chǔ)。此次改造均為首創(chuàng)，接液盤與框架大膽的嘗試，又一次將鉛電解半自動行車結(jié)構(gòu)進(jìn)行一次升級。而羅克韋爾PLC與VACON變頻器成功以EtherNet網(wǎng)絡(luò)通訊，則在國內(nèi)史無前例，這項(xiàng)成果很好的填補(bǔ)了國內(nèi)這方面的技術(shù)空缺。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 吳宗澤.機(jī)械零件設(shè)計手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

[2] AB RSLogix5000使用手冊.

[3] AB PLC Logix5000編程手冊.

[4] VACON NXL用戶手冊.