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                技術支持

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                ECL 天車電子秤改造設計方案

                時間:2017-05-24 13:35 來源:http://www.meijimianmo.cn 點擊數:

                本文從現狀、可行性、實施效果等幾方面介紹了一種鋁用天車電子秤技術改造設計方案。

                一、引言

                電解鋁用天車是電解鋁生產的核心關鍵設備之一,在整個電解鋁生產工藝中起著至關重要的作用。四川啟明星鋁業有限責任公司 (以下簡稱公司 的電解鋁用天車總共有六臺,其中五臺為法國 ECL 天車,其功能非常全面,包括出鋁、加料、換極、臺母線、打殼、撈渣等功能。精確出鋁就是電解鋁用天車的一項重要功能,用于按計劃精確控制從電解槽中吸出鋁的量。這個功能對穩定電解鋁生產工藝,保證電解槽鋁水平、物料平衡非常重要。

                二、項目概況

                現在公司的電解 ECL 天車電子稱重系統采用軸銷式稱重傳感器配 OPENLINK 稱重單元和精確出鋁系統的稱重方式,經過十多年的運行,我們發現這種稱重方式存在很多問題,造成現在電子秤故障率高,嚴重影響電解的正常生產運行。其表現為:

                1 稱量不準,在傳感器的安裝方式上,由軸銷式傳感器插入關節軸承,通過關節軸承傳力到傳感器上使傳感器輸出重量信號。這就要求關節軸承隨時保證非常靈活,但由于現場環境非常惡劣,導致關節軸承經常出現卡死現象,稱重傳感器為精密元件,一旦出現卡澀現象,出現與垂直向下的分力的情況,就會出現較大的誤差,而使稱重不準確。

                2 出現問題后,由于傳感器的安裝技術要求高,拆裝困難,每次拆裝校準一次將安排人花費 10 小時 ~15 小時,嚴重影響電解生產。

                3 稱重傳感器和 OPENLINK 稱重單元均為進口備件,價格昂貴,稱重傳感器萬多一個,OPENLINK 稱重單元 2 萬元一個。

                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 進行操作,非常不方便。而且 OPENLINK 稱重單元無防塵設計,在電解這種高溫高粉塵強電磁場環境下故障率也非常高。

                2013 年更換部件的情況如表 1 所示。

                不準1.jpg

                每年更換備件的費用就有 25 萬左右 (包括修舊利廢的備件)。

                5 經常拆裝傳感器,導致傳感器、關節軸承與型板間的配合間隙變大,使傳感器、關節軸承在型板之間經常串動 4#,5#PTM 表現非常明顯,每兩三天要進行一次撥正處理),出現較大的誤差,而使稱重不準確。所以到了不得不改的地步。

                6 稱重傳感器為進口備件,采購周期長。

                7 今后電解滿負荷生產,故障率可能還會進一步提高。

                三、技術方案可行性分析

                通過充分的準備,2014 年的 16 日,在1#PTM 上率先開始改造,并獲得成功。改造后,經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# 天車電子秤已穩定運行近一年,通過使用觀察,基本實現零故障。

                3 對稱安裝兩只傳感器,提高稱量精度,誤差:±20kg,出鋁過程非常平穩,滿足了精確出鋁的要求。

                4 國產傳感器便宜,一臺天車兩只傳感器8290 元,并且到貨周期短。

                5 拆裝方便,縮短了檢修時間,提高了天車的正常開動率,避免對電解生產的影響。

                6 選用高溫型傳感器,工作環境溫度為- 40℃250℃,可在電解環境下長期使用。

                7 由于采用兩只傳感器對稱安裝,即使其中一只壞了,仍可甩開壞傳感器,以單傳感器方式應付電解緊急生產所需。

                8 更換不可靠的 OPENLINK 稱重單元為國產稱重控制器,并且配備新型的精確出鋁主控板,去掉自動出鋁執行機構系統,直接控制電磁閥出鋁,并且提供超載欠載保護,使整個系統操作更簡單,可靠性更高,故障率大大降低。

                9 如果在五臺天車上推廣,每年將節省更換備件的費用二三十萬。

                四、詳細實施方案

                在原傳感器上方型連接板與框架上 (如圖 1所示),對稱安裝兩只國產高溫電阻應變式稱重傳感器。

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                傳感器的選擇:根據安裝空間尺寸的限制與以往使用經驗,結合各種技術參數,選用CZL- YB- 17Ⅲ- HT7型高溫電阻應變式稱重傳感器。

                安裝:脫開圖示位置型連接板與框架的連接螺栓,根據傳感器尺寸鉆孔,把傳感器安裝在 T型連接板與框架之間,并對稱重儀表進行實物標定。

                技術難點:技術性難度最大的地方是傳感器的改造安裝和系統調試。

                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型連接板與框架上,對稱安裝兩只國產高溫電阻應變式稱重傳感器。傳感器的安裝精度要求非常高,因為要在兩個分離的連接板與框架之間鉆 16 個孔,而且要保證這 16個孔的相對位置精度,要不然就無法準確安裝傳感器,前功盡棄。

                2 稱重系統的校準標定,由于采用稱重顯示儀,校準工作相對簡單方便,按照說明書即可方便進行標定。

                3 稱重系統系統調試,由于這是最關鍵的一步,把原來的 OPENLINK 稱重單元改為托利多的稱重顯示儀,并且采用的是數字通訊模式,參數非常多,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,必須對這些參數一個一個的調試配置,用電腦讀出各個數據接口的數據,分析數據格式、通訊協議,對照數據位進行修改,最后得到滿意的效果。以上三方面的工作經過一段時間技術和物質的準備,已逐一落實解決,具備實施的條件。

                在實施過程中,由于牽涉高空作業,必須按照高空作業要求做好防護措施,防止摔傷、砸傷。天車電子秤傳感器改造示意圖,如圖所示。

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                改造后的原理框圖

                五、經濟、安全環保及社會效益分析:

                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。

                改造前后備件對比,如表所示。

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                從改造前、后的備件對比來看,改造前的進口備件非常昂貴,而改造后的國產備件卻便宜得多。

                更換不可靠的 OPENLINK 稱重單元為國產稱重控制器,并且配備新型的 GS- DIC- 04T 精確出鋁主控板,去掉自動出鋁執行機構系統,直接控制電磁閥出鋁,并且提供超載欠載保護,使整個系統操作更簡單、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,滿足了精確出鋁的要求。

                六、結束語

                基于在 1# 天車上成功經驗,我們在 2015 年上半年陸續對其余四臺天車進行改造,效果非常好。經過改造,這五臺天車每年只節省更換備件的費用就達 25 萬元左右,而且故障率非常低,操作更簡單,稱量精度高。通過這次改造,使我認識到,對于一些設計上的硬傷,比如本次改造中的軸銷式傳感器應用于電解鋁生產環境,應大膽地通過技術原理分析、比較,進行徹底的改造,以達到一個好的效果。

                 


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