楊軍順   郭延生  要軍考  李東  龍鴻昌

(六安鋼鐵控股集團(tuán)有限公司)

1  雙層卸灰閥背景介紹

帶式燒結(jié)機(jī)在燒制過程中，由于工藝原因，臺(tái)車的部分散裝料將會(huì)通過風(fēng)箱漏至燒結(jié)大煙道，大煙道下設(shè)置若干雙層卸灰閥，將散裝料卸至最下面的皮帶運(yùn)走，設(shè)置雙層卸灰閥的目的在于，確保在卸灰過程中，負(fù)壓狀態(tài)的大煙道不因卸灰漏風(fēng)，降低負(fù)壓度，從而影響正常的燒結(jié)生產(chǎn)。老式的卸灰閥因經(jīng)常堵料、磨損、關(guān)閉不嚴(yán)而發(fā)生故障，增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，降低了大煙道的負(fù)壓率，影響了燒結(jié)礦的產(chǎn)量和質(zhì)量，鑒于以上客觀現(xiàn)實(shí)，六鋼公司設(shè)備部牽頭，抽調(diào)機(jī)、電、自動(dòng)化、工藝等專業(yè)技術(shù)精英，組建雙層卸灰閥研發(fā)攻關(guān)小組，經(jīng)過數(shù)次圖紙變更、模型設(shè)計(jì)和程序調(diào)試，終于研制成功了一種非常適用新型復(fù)試雙層卸灰閥，結(jié)合完善的后臺(tái)集控系統(tǒng)，一舉解決了燒結(jié)生產(chǎn)中的這個(gè)設(shè)備頑疾，經(jīng)過生產(chǎn)現(xiàn)場實(shí)際實(shí)踐應(yīng)用，效果及其顯著，大力促進(jìn)了六鋼燒結(jié)生產(chǎn)力的進(jìn)一步提高，一經(jīng)推廣，必將為國內(nèi)鋼鐵行業(yè)領(lǐng)域創(chuàng)造實(shí)實(shí)在在的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

2  工藝過程

新型復(fù)式雙層卸灰閥由上、中、下三部分組成。上面部分是上閥門、中間部分是儲(chǔ)料倉（配有料位儀）、下面部分是下閥門，上下閥門都是由電機(jī)減速機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，控制上下閥板打開或關(guān)閉。卸灰閥工作時(shí)，打開上閥門，關(guān)閉下閥門，開始進(jìn)料過程，當(dāng)儲(chǔ)料倉進(jìn)料到達(dá)設(shè)定的高度或進(jìn)料時(shí)間到達(dá)設(shè)定的時(shí)間，關(guān)閉上閥門，打開下閥門開始卸料，卸料到達(dá)設(shè)定時(shí)間，關(guān)閉下閥門，一次卸料完成。而后再打開上閥門進(jìn)入到下一個(gè)卸灰工作循環(huán)。

3  技術(shù)參數(shù)

4  硬件結(jié)構(gòu)說明

4.1  雙層卸灰閥機(jī)械組件

1、全封閉式手動(dòng)插板閥作為檢修閥門，在生產(chǎn)線不停風(fēng)的情況下，如需要對(duì)雙層卸灰閥進(jìn)行維修時(shí)，將手動(dòng)插板閥關(guān)閉，避免漏風(fēng)；修正完畢再打開手動(dòng)插板閥以保障雙層卸灰閥的正常運(yùn)行。

2、螺桿式檢修門，便于清理及檢修，注意打開檢修門時(shí)必須關(guān)閉閥門，阻斷風(fēng)壓，并關(guān)閉電機(jī)電源防止誤操作打開閥板造成人員傷害。

3、卸灰閥主軸一端連接快速啟閉電機(jī)減速機(jī)，另一端為方形軸頭，拆除減速機(jī)后可進(jìn)行手動(dòng)操作。電機(jī)減速機(jī)上配有行程限位裝置，限位精準(zhǔn)，限位開關(guān)安裝角度為90°，如下圖所示。

4、雙層卸灰閥下部落料漏斗帶有防磨損結(jié)構(gòu)，排料時(shí)能夠順暢的把物料排送到下部運(yùn)行皮帶上。傾斜的料槽可以有效減緩卸灰時(shí)物料對(duì)皮帶的沖擊。

4.2  料位開關(guān)

料位開關(guān)說明：

雙層卸灰閥閥體側(cè)面配有阻旋料位開關(guān)，型號(hào)RC-1024 24VDC。當(dāng)中間料倉中儲(chǔ)料到達(dá)一定量時(shí)，料位開關(guān)檢測到物料料面后將信號(hào)發(fā)送給機(jī)旁電控箱PLC，隨之控制閥板啟閉進(jìn)行卸灰。

為了保證卸灰閥的正常工作，控制系統(tǒng)采用料位開關(guān)控制和時(shí)間控制、兩個(gè)條件來控制卸灰閥的排料，不管哪個(gè)條件先到達(dá)，都要進(jìn)入到排料程序，使卸灰閥進(jìn)行排料。

如果料位開關(guān)持續(xù)兩分鐘動(dòng)作，系統(tǒng)會(huì)認(rèn)為料位開關(guān)發(fā)生卡阻等故障，兩個(gè)聲光報(bào)警器器將同時(shí)報(bào)警，并且雙層卸灰閥停止工作。

4.3  機(jī)旁電控箱

機(jī)旁操作箱采用雙層門結(jié)構(gòu)，能夠有效防止粉塵進(jìn)入，影響電器元件的正常工作，如圖：

機(jī)旁電控箱說明：

①急停按鈕——設(shè)備故障、停用或檢修時(shí)，按下此鈕，所有狀態(tài)均不能操作雙層卸灰閥。

②電源指示——接通電源，電源指示燈亮；反之，切斷電源，指示燈滅。

③轉(zhuǎn)換開關(guān)——在接通電源使用設(shè)備時(shí)，可調(diào)整旋鈕選定相應(yīng)的操作模式作為當(dāng)前工作方式，主要有“檢修、現(xiàn)場手動(dòng)、現(xiàn)場自動(dòng)、和集控（停止）”四種狀態(tài)；

檢修——長按上、下閥控制按鈕，才能進(jìn)行對(duì)應(yīng)的操作，離手即停，便于檢修使用，上下閥沒有互鎖。

現(xiàn)場手動(dòng)——人工進(jìn)行現(xiàn)場排料時(shí)選定該模式，點(diǎn)擊對(duì)應(yīng)開關(guān)按鈕進(jìn)行操作，上下閥實(shí)現(xiàn)互鎖，不會(huì)出現(xiàn)上下閥同時(shí)打開的狀態(tài)。

現(xiàn)場自動(dòng)——設(shè)備進(jìn)入程序自動(dòng)控制模式，進(jìn)料時(shí)間2小時(shí)（可調(diào)整）、排料1分鐘（可調(diào)整）、上下全關(guān)一分鐘（可調(diào)整）后開始下一次循環(huán)。

集控（停止）——主控室集中監(jiān)視和控制模式，主控室實(shí)時(shí)監(jiān)控每個(gè)閥的模式選擇和運(yùn)行狀態(tài)，正常停車可以用鼠標(biāo)點(diǎn)擊“順序停”，立即進(jìn)行最后一次卸灰操作，然后雙層卸灰閥停止工作，點(diǎn)擊“順停復(fù)位”，重新開始自動(dòng)工作。緊急情況可以點(diǎn)擊“急停”，立即停車，點(diǎn)擊“急停復(fù)位”，對(duì)急停進(jìn)行復(fù)位，重新開始工作。

④上下閥門開關(guān)按鈕——僅在“現(xiàn)場手動(dòng)”和“檢修”模式時(shí)可以操作。

⑤聲光報(bào)警——當(dāng)出現(xiàn)閥板卡阻不能開閉到位或電器元件損壞等設(shè)備故障時(shí)，發(fā)出嗡鳴聲及閃燈警報(bào)。提醒需要維修人員及時(shí)進(jìn)行維修、排除故障。

注意維修時(shí)：一定在機(jī)旁操作箱上把轉(zhuǎn)換開關(guān)打到“現(xiàn)場手動(dòng)”或“檢修”位置，并按下“急停”開關(guān)，當(dāng)處理好之后，再把轉(zhuǎn)換開關(guān)打到“集控”或“現(xiàn)場自動(dòng)”位置，復(fù)位“急停”開關(guān)，這臺(tái)卸灰閥就會(huì)自動(dòng)進(jìn)入工作狀態(tài)。

5  后臺(tái)集控與主從站系統(tǒng)

為了幫助燒結(jié)事業(yè)部便于對(duì)整個(gè)生產(chǎn)線所有卸灰閥的集中管理，我部門還研發(fā)了配套的上位機(jī)控制管理系統(tǒng)。對(duì)每一個(gè)閥門的實(shí)時(shí)工作狀態(tài)情況及工作模式選擇進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控管理，當(dāng)卸灰閥的進(jìn)料時(shí)間、排料時(shí)間和循環(huán)時(shí)間需要調(diào)整時(shí)，由參數(shù)設(shè)置頁面進(jìn)行方便調(diào)整。

鑒于集控的功能現(xiàn)實(shí)要求，開發(fā)出了自動(dòng)化部分的主從站系統(tǒng)。為節(jié)約成本，除主控室增加一臺(tái)獨(dú)立的電腦、若干交換機(jī)及網(wǎng)線外，不增加其他硬件。該系統(tǒng)每相鄰的8個(gè)雙層卸灰閥PLC，形成一個(gè)小組，組成一個(gè)主從站系統(tǒng)，其中一個(gè)為主站CPU ,其它7個(gè)為從站CPU。六鋼燒結(jié)事業(yè)部總計(jì)60個(gè)雙層卸灰閥，那么將形成8個(gè)主從站小組，其中有主站CPU共8個(gè)，從站CPU共52個(gè)（最后一組是3個(gè)從站）。60個(gè)CPU在同一網(wǎng)段內(nèi)賦值不同的IP地址，每個(gè)CPU讀取各自對(duì)應(yīng)的雙層卸灰閥信息，每個(gè)小組中主站CPU同時(shí)讀取該組7個(gè)從站CPU信息。每個(gè)小組主站CPU來管理本組的卸灰閥，通過OPC通訊讀取全部8個(gè)小組主站的信息，OPC通訊，負(fù)責(zé)鏈接主控室WINCC畫面和全部8臺(tái)主站CPU信息，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)生產(chǎn)線每臺(tái)卸灰閥的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

主控后臺(tái)安裝s7-200PC Access SMART Tag File Moniker和WINCC軟件，下圖就是我們自己開發(fā)的監(jiān)控系統(tǒng)主界面：

1號(hào)燒結(jié)參數(shù)設(shè)置---設(shè)置1號(hào)燒結(jié)參數(shù)---設(shè)置卸灰閥的進(jìn)料時(shí)間、排料時(shí)間和循環(huán)工作時(shí)間

2號(hào)燒結(jié)參數(shù)設(shè)置---設(shè)置2號(hào)燒結(jié)參數(shù)---設(shè)置卸灰閥的進(jìn)料時(shí)間、排料時(shí)間和循環(huán)工作時(shí)間

1號(hào)燒結(jié)狀態(tài)監(jiān)控---監(jiān)控1號(hào)燒結(jié)運(yùn)行狀態(tài)---對(duì)1號(hào)燒結(jié)所有卸灰閥進(jìn)行整體監(jiān)控

2號(hào)燒結(jié)狀態(tài)監(jiān)控---監(jiān)控2號(hào)燒結(jié)運(yùn)行狀態(tài)---對(duì)2號(hào)燒結(jié)所有卸灰閥進(jìn)行整體監(jiān)控

啟動(dòng)監(jiān)控程序后，打開參數(shù)設(shè)置界面，界面上會(huì)顯示每個(gè)卸灰閥的進(jìn)料時(shí)間、排料時(shí)間和循環(huán)時(shí)間，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況調(diào)整每個(gè)卸灰閥的進(jìn)料時(shí)間、排料時(shí)間和循環(huán)工作時(shí)間，調(diào)整后回車，所有參數(shù)下載到PLC中。

關(guān)閉參數(shù)設(shè)置畫面，打開系統(tǒng)監(jiān)控畫面。在畫面中有各套雙層卸灰閥的模擬畫面，上下閥的開關(guān)狀態(tài)、上下電機(jī)的啟停狀態(tài)、料位開關(guān)的動(dòng)作狀態(tài)等都能實(shí)時(shí)在畫面中顯示出來。畫面中有“順序停”、“順停復(fù)位”、“急停”和“急停復(fù)位”四個(gè)按鍵，正常停車可以用鼠標(biāo)點(diǎn)擊“順序停”，立即進(jìn)行最后一次卸灰操作，卸灰完畢后上下閥全部關(guān)閉，停止工作，如需繼續(xù)工作，點(diǎn)擊“順停復(fù)位”，重新開始自動(dòng)工作。緊急情況可以點(diǎn)擊“急停”，立即停車，如需復(fù)位，點(diǎn)擊“急停復(fù)位”，對(duì)急停進(jìn)行復(fù)位，重新開始工作。 

6  報(bào)警保護(hù)類型

為較少電機(jī)堵轉(zhuǎn)燒毀、操作失誤造成漏風(fēng)等故障，該系統(tǒng)設(shè)置多重保護(hù)如下：

1、卸灰閥工作過程中，上閥門或下閥門電機(jī)熱繼動(dòng)作，上下閥門分別對(duì)應(yīng)的聲光報(bào)警裝置就會(huì)報(bào)警；

2、上下閥門總共有開或關(guān)到位4個(gè)接近開關(guān)，任意某個(gè)或多個(gè)接近開關(guān)損壞，失去作用；由于各種原因在規(guī)定的時(shí)間沒有開或關(guān)到位；阻旋料位計(jì)連續(xù)被卡超過兩分鐘；以上三種情況下，兩個(gè)聲光報(bào)警將同時(shí)報(bào)警，并停止所有動(dòng)作。

發(fā)生以上報(bào)警，需要人工去現(xiàn)場處理（注意處理時(shí)一定在機(jī)旁操作箱上把轉(zhuǎn)換開關(guān)打到“檢修”位置，并按下“急停”開關(guān)），當(dāng)處理好之后，再把轉(zhuǎn)換開關(guān)打到“集控”或“現(xiàn)場自動(dòng)”位置，復(fù)位“急停”開關(guān)，這臺(tái)卸灰閥就會(huì)自動(dòng)進(jìn)入工作狀態(tài)。

7  經(jīng)濟(jì)效益

首先從硬件的直接成本方面核算，因?yàn)橐褜Y(jié)事業(yè)部60臺(tái)舊的雙層卸灰閥全部替換完畢，六鋼設(shè)備部自己研制、開發(fā)、制作的成本，相交于市場購買費(fèi)用，就此一項(xiàng)一次性為公司節(jié)約150余萬元。

其次，因?yàn)樵撔碗p層卸灰閥設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)科學(xué)、合理，控制理念嚴(yán)謹(jǐn)，使用靈活方便，極大的降低了在生產(chǎn)中燒結(jié)抽風(fēng)系統(tǒng)的漏風(fēng)率，使用后，在保持同樣的-16KPa的負(fù)壓下，主抽風(fēng)機(jī)頻率由46降至44,每臺(tái)5800KW的電機(jī)電流由260A降至245A，降低約15A電流，總計(jì)每天節(jié)電4*15*0.85*10.5*1.73*24=22232KWH，折合到成本上約22232*0.6=13339元/天，每年可為公司節(jié)約成本13339*330=440萬元。折合減少碳排放22232*330*0.123*2.627=2370596KG=2370.6噸二氧化碳的排放。

第三、減少了燒結(jié)干基煤的配比，由4.7%降為4.4%，每日節(jié)約燒結(jié)煤0.3%*23958=71.8噸，折合二氧化碳71.8*2.627=188.6噸。每年折合減少碳排放188.6*330=62238噸。

第四、自主開發(fā)STEP7-200雙層卸灰閥工作軟件、后臺(tái)集控s7-200PC Access SMART Tag File Moniker主從系統(tǒng)和WINCC監(jiān)控畫面，為公司節(jié)約了軟件成本。

第四方面，培養(yǎng)了人才，鍛煉了隊(duì)伍。價(jià)值無可估量。

第五方面，如果該技術(shù)一經(jīng)大力推廣，必將創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。