高爐水渣渣面檢測(cè)系統(tǒng)

（唐鋼微爾自動(dòng)化公司，河北唐山 063000）

1.高爐水渣沖渣系統(tǒng)現(xiàn)狀

高爐水渣是煉鐵生產(chǎn)過程中必不可少的副產(chǎn)物，出渣溫度在1450°左右，含有大量的蒸汽，水渣天車作為高爐水渣的搬運(yùn)設(shè)備，在整個(gè)生產(chǎn)過程中占據(jù)著重要的作用，然而由于高爐沖渣水流量和流速的實(shí)時(shí)變化的特點(diǎn)，造成水渣渣面厚度不均的現(xiàn)象，在抓渣過程中需調(diào)整每個(gè)抓渣點(diǎn)的抓渣次數(shù)和所有抓渣點(diǎn)先后排序問題，以此滿足最終清理干凈渣池的目的。

2.抓渣受環(huán)境的影響問題

高爐水渣從?；_到水渣渣池時(shí)仍具有很高的溫度，在渣料與水混合?；倪^程中會(huì)釋放熱能，產(chǎn)生大量的蒸汽，阻礙操作人員的視野，同時(shí)水渣蒸汽中含有大量的有毒氣體，影響工作人員的身體健康。在無人天車的抓渣（料）過程中，需對(duì)渣（料）面的厚度進(jìn)行檢測(cè)，一般應(yīng)用的設(shè)備主要是3D掃描儀，但水渣渣池上方存在大量的蒸汽和粉塵，以及冬季戶外存在雨雪的問題，掃描儀難以滿足實(shí)際生產(chǎn)的需求，所以無人天車在不增加設(shè)備的前提下，采用數(shù)據(jù)記錄模型來滿足抓渣需求。

2.1 渣面厚度檢測(cè)（圖1）

圖1 水渣渣面?zhèn)纫晥D

由于高爐渣料沖渣水的流量和流速的實(shí)時(shí)變化，造成渣池內(nèi)水渣厚度有高有低。無人天車抓渣前需對(duì)渣池內(nèi)的渣面進(jìn)行初次探測(cè)，并記錄初次探測(cè)所檢測(cè)到的渣面高度，依照初次探渣工單生成渣池整體工單初步計(jì)劃，根據(jù)工單計(jì)劃安排天車的抓渣順序。天車抓斗接近料面時(shí)自動(dòng)減速，減速點(diǎn)根據(jù)渣面厚度的不同實(shí)時(shí)變化。

2.2 渣面厚度記錄

無人天車按照探渣工單記錄的渣面厚度，對(duì)渣池內(nèi)的水渣生成第一層的抓渣計(jì)劃工單，天車按照工單抓渣，并在抓取每一個(gè)點(diǎn)時(shí)會(huì)對(duì)渣面高度進(jìn)行記錄，傳到L2數(shù)據(jù)庫并形成整個(gè)渣面厚度的模型。天車按照工單抓渣的同時(shí)也需考慮實(shí)際渣面的情況，在抓斗下降的過程中，PLC根據(jù)升降和提升傳動(dòng)電機(jī)的力矩反饋，來判定抓斗是否接觸料面，鋼絲繩升降力矩降至抓渣力矩時(shí)，抓斗下降停止并開始抓渣。抓渣完成后，PLC及時(shí)將抓渣深度發(fā)送至L2，由L2記錄并更新數(shù)據(jù)庫內(nèi)抓渣工單信息，調(diào)整下一次抓渣的深度，PLC接收L2信息指令調(diào)整下一次抓斗下降時(shí)的減速點(diǎn)，滿足抓渣量的同時(shí)，抓斗的速度不受影響，以此來提高抓渣作業(yè)效率。

3.水渣工單的生成

在沖渣完成后，無人天車根據(jù)探渣指令對(duì)渣池中的某一點(diǎn)渣面進(jìn)行探渣，生成初步的探渣工單。

根據(jù)探渣工單反饋的渣面厚度對(duì)整個(gè)渣池生成整體的抓渣工單，這一層的工單默認(rèn)為渣面的厚度一致。抓斗在下降抓渣時(shí)的速度不單受L2位置判斷的控制，同時(shí)受電機(jī)力矩檢測(cè)的控制，只有力矩檢測(cè)抓斗到位后，抓斗才啟動(dòng)關(guān)閉程序，進(jìn)行抓渣作業(yè)。

無人天車抓完第一層后，L2會(huì)根據(jù)第一層抓渣的實(shí)際情況生成后續(xù)的抓渣工單，此時(shí)工單中每個(gè)抓渣點(diǎn)的厚度為實(shí)際的渣面厚度，天車根據(jù)抓渣厚度自動(dòng)調(diào)整抓斗下降的高度，提高生產(chǎn)節(jié)奏。

渣池內(nèi)每個(gè)抓渣點(diǎn)的渣面厚度不同，L2會(huì)將抓渣點(diǎn)的厚度連同坐標(biāo)發(fā)送至L1，L1根據(jù)坐標(biāo)信息實(shí)時(shí)調(diào)整行車的速度和抓斗下降的速度。另外渣池四周的墻面為固定高度，在抓斗經(jīng)過墻面位置時(shí)，若力矩發(fā)生較大變化則認(rèn)為抓斗與墻面發(fā)生碰撞，天車自動(dòng)停止。抓渣點(diǎn)坐標(biāo)的設(shè)定也應(yīng)避免與渣池四周的圍墻過近，每個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)的設(shè)定與圍墻間都預(yù)留一定的安全距離，避免抓斗同圍墻間發(fā)生碰撞，如圖2所示。

圖2 抓渣工單流程圖

3.1 工單計(jì)劃排序

天車根據(jù)實(shí)際抓渣的情況，調(diào)整抓渣策略，優(yōu)先抓取渣面厚的工單，渣面過低的位置不生成工單。根據(jù)實(shí)際情況，數(shù)據(jù)庫調(diào)整各個(gè)工單的抓渣順序，可防止抓斗傾斜或者抓渣不足的問題。

水渣渣池的深度為固定，底部鋪有過濾用的鵝卵石，在設(shè)定抓渣深度的同時(shí)，注意抓渣深度極限位置的保護(hù)，除了設(shè)定抓渣深度的位置值限定，行車卷筒在釋放鋼絲繩時(shí)還有凸輪開關(guān)的機(jī)械保護(hù)，防止抓渣過程中，抓斗碰觸水渣池中底濾用的鵝卵石。

3.2 工單根據(jù)實(shí)際情況的調(diào)整

操作人員可根據(jù)視頻監(jiān)控自行調(diào)整工單計(jì)劃，可手動(dòng)刪除或者增加工單。水渣在過濾的過程中循環(huán)水的抽取需一定的時(shí)間，有時(shí)渣面薄厚不均，操作人員可根據(jù)實(shí)際情況手動(dòng)調(diào)整抓渣順序，刪除部分還在水面以下的抓渣點(diǎn)，減少因?yàn)檫^濾時(shí)間過長而造成的等待時(shí)間，提高生產(chǎn)的節(jié)奏。在抓渣的過程中，可以發(fā)現(xiàn)渣池墻角周圍的水渣流動(dòng)性較差，可手動(dòng)增加此位置的工單，防止這些位置因?yàn)樽ピ粌舳斐傻乃褰Y(jié)。

4.結(jié)語

智能抓渣有系統(tǒng)能夠高效地完成過濾池中水渣的清理，不但節(jié)省了人工，還能解決傳統(tǒng)抓渣天車存在的各種問題。我們的目標(biāo)是通過檢測(cè)和計(jì)算，實(shí)現(xiàn)渣面檢測(cè)高度與實(shí)際差在5cm以內(nèi)，并通過數(shù)據(jù)分析和模型計(jì)算，計(jì)算出最優(yōu)的抓取路徑和最高效率的抓渣策略。保證每次抓取時(shí)間控制在2'40''以內(nèi)。