楊軍順   郭延生  要軍考  李東  龍鴻昌

(六安鋼鐵控股集團有限公司)

1  雙層卸灰閥背景介紹

帶式燒結機在燒制過程中，由于工藝原因，臺車的部分散裝料將會通過風箱漏至燒結大煙道，大煙道下設置若干雙層卸灰閥，將散裝料卸至最下面的皮帶運走，設置雙層卸灰閥的目的在于，確保在卸灰過程中，負壓狀態(tài)的大煙道不因卸灰漏風，降低負壓度，從而影響正常的燒結生產(chǎn)。老式的卸灰閥因經(jīng)常堵料、磨損、關閉不嚴而發(fā)生故障，增加了工人的勞動強度，降低了大煙道的負壓率，影響了燒結礦的產(chǎn)量和質量，鑒于以上客觀現(xiàn)實，六鋼公司設備部牽頭，抽調機、電、自動化、工藝等專業(yè)技術精英，組建雙層卸灰閥研發(fā)攻關小組，經(jīng)過數(shù)次圖紙變更、模型設計和程序調試，終于研制成功了一種非常適用新型復試雙層卸灰閥，結合完善的后臺集控系統(tǒng)，一舉解決了燒結生產(chǎn)中的這個設備頑疾，經(jīng)過生產(chǎn)現(xiàn)場實際實踐應用，效果及其顯著，大力促進了六鋼燒結生產(chǎn)力的進一步提高，一經(jīng)推廣，必將為國內鋼鐵行業(yè)領域創(chuàng)造實實在在的經(jīng)濟效益和社會效益。

2  工藝過程

新型復式雙層卸灰閥由上、中、下三部分組成。上面部分是上閥門、中間部分是儲料倉（配有料位儀）、下面部分是下閥門，上下閥門都是由電機減速機獨立驅動，控制上下閥板打開或關閉。卸灰閥工作時，打開上閥門，關閉下閥門，開始進料過程，當儲料倉進料到達設定的高度或進料時間到達設定的時間，關閉上閥門，打開下閥門開始卸料，卸料到達設定時間，關閉下閥門，一次卸料完成。而后再打開上閥門進入到下一個卸灰工作循環(huán)。

3  技術參數(shù)

4  硬件結構說明

4.1  雙層卸灰閥機械組件

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

2、螺桿式檢修門，便于清理及檢修，注意打開檢修門時必須關閉閥門，阻斷風壓，并關閉電機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減速機，另一端為方形軸頭，拆除減速機后可進行手動操作。電機減速機上配有行程限位裝置，限位精準，限位開關安裝角度為90°，如下圖所示。

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

4.2  料位開關

料位開關說明：

雙層卸灰閥閥體側面配有阻旋料位開關，型號RC-1024 24VDC。當中間料倉中儲料到達一定量時，料位開關檢測到物料料面后將信號發(fā)送給機旁電控箱PLC，隨之控制閥板啟閉進行卸灰。

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

如果料位開關持續(xù)兩分鐘動作，系統(tǒng)會認為料位開關發(fā)生卡阻等故障，兩個聲光報警器器將同時報警，并且雙層卸灰閥停止工作。

4.3  機旁電控箱

機旁操作箱采用雙層門結構，能夠有效防止粉塵進入，影響電器元件的正常工作，如圖：

機旁電控箱說明：

①急停按鈕——設備故障、停用或檢修時，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轉換開關——在接通電源使用設備時，可調整旋鈕選定相應的操作模式作為當前工作方式，主要有“檢修、現(xiàn)場手動、現(xiàn)場自動、和集控（停止）”四種狀態(tài)；

檢修——長按上、下閥控制按鈕，才能進行對應的操作，離手即停，便于檢修使用，上下閥沒有互鎖。

現(xiàn)場手動——人工進行現(xiàn)場排料時選定該模式，點擊對應開關按鈕進行操作，上下閥實現(xiàn)互鎖，不會出現(xiàn)上下閥同時打開的狀態(tài)。

現(xiàn)場自動——設備進入程序自動控制模式，進料時間2小時（可調整）、排料1分鐘（可調整）、上下全關一分鐘（可調整）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，主控室實時監(jiān)控每個閥的模式選擇和運行狀態(tài)，正常停車可以用鼠標點擊“順序停”，立即進行最后一次卸灰操作，然后雙層卸灰閥停止工作，點擊“順停復位”，重新開始自動工作。緊急情況可以點擊“急停”，立即停車，點擊“急停復位”，對急停進行復位，重新開始工作。

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

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

注意維修時：一定在機旁操作箱上把轉換開關打到“現(xiàn)場手動”或“檢修”位置，并按下“急停”開關，當處理好之后，再把轉換開關打到“集控”或“現(xiàn)場自動”位置，復位“急停”開關，這臺卸灰閥就會自動進入工作狀態(tài)。

5  后臺集控與主從站系統(tǒng)

為了幫助燒結事業(yè)部便于對整個生產(chǎn)線所有卸灰閥的集中管理，我部門還研發(fā)了配套的上位機控制管理系統(tǒng)。對每一個閥門的實時工作狀態(tài)情況及工作模式選擇進行統(tǒng)一監(jiān)控管理，當卸灰閥的進料時間、排料時間和循環(huán)時間需要調整時，由參數(shù)設置頁面進行方便調整。

鑒于集控的功能現(xiàn)實要求，開發(fā)出了自動化部分的主從站系統(tǒng)。為節(jié)約成本，除主控室增加一臺獨立的電腦、若干交換機及網(wǎng)線外，不增加其他硬件。該系統(tǒng)每相鄰的8個雙層卸灰閥PLC，形成一個小組，組成一個主從站系統(tǒng)，其中一個為主站CPU ,其它7個為從站CPU。六鋼燒結事業(yè)部總計60個雙層卸灰閥，那么將形成8個主從站小組，其中有主站CPU共8個，從站CPU共52個（最后一組是3個從站）。60個CPU在同一網(wǎng)段內賦值不同的IP地址，每個CPU讀取各自對應的雙層卸灰閥信息，每個小組中主站CPU同時讀取該組7個從站CPU信息。每個小組主站CPU來管理本組的卸灰閥，通過OPC通訊讀取全部8個小組主站的信息，OPC通訊，負責鏈接主控室WINCC畫面和全部8臺主站CPU信息，能夠實現(xiàn)對生產(chǎn)線每臺卸灰閥的遠程監(jiān)控。

主控后臺安裝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號燒結參數(shù)設置---設置1號燒結參數(shù)---設置卸灰閥的進料時間、排料時間和循環(huán)工作時間

2號燒結參數(shù)設置---設置2號燒結參數(shù)---設置卸灰閥的進料時間、排料時間和循環(huán)工作時間

1號燒結狀態(tài)監(jiān)控---監(jiān)控1號燒結運行狀態(tài)---對1號燒結所有卸灰閥進行整體監(jiān)控

2號燒結狀態(tài)監(jiān)控---監(jiān)控2號燒結運行狀態(tài)---對2號燒結所有卸灰閥進行整體監(jiān)控

啟動監(jiān)控程序后，打開參數(shù)設置界面，界面上會顯示每個卸灰閥的進料時間、排料時間和循環(huán)時間，根據(jù)生產(chǎn)實際情況調整每個卸灰閥的進料時間、排料時間和循環(huán)工作時間，調整后回車，所有參數(shù)下載到PLC中。

關閉參數(shù)設置畫面，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，上下閥的開關狀態(tài)、上下電機的啟停狀態(tài)、料位開關的動作狀態(tài)等都能實時在畫面中顯示出來。畫面中有“順序停”、“順停復位”、“急停”和“急停復位”四個按鍵，正常停車可以用鼠標點擊“順序停”，立即進行最后一次卸灰操作，卸灰完畢后上下閥全部關閉，停止工作，如需繼續(xù)工作，點擊“順停復位”，重新開始自動工作。緊急情況可以點擊“急停”，立即停車，如需復位，點擊“急停復位”，對急停進行復位，重新開始工作。 

6  報警保護類型

為較少電機堵轉燒毀、操作失誤造成漏風等故障，該系統(tǒng)設置多重保護如下：

1、卸灰閥工作過程中，上閥門或下閥門電機熱繼動作，上下閥門分別對應的聲光報警裝置就會報警；

2、上下閥門總共有開或關到位4個接近開關，任意某個或多個接近開關損壞，失去作用；由于各種原因在規(guī)定的時間沒有開或關到位；阻旋料位計連續(xù)被卡超過兩分鐘；以上三種情況下，兩個聲光報警將同時報警，并停止所有動作。

發(fā)生以上報警，需要人工去現(xiàn)場處理（注意處理時一定在機旁操作箱上把轉換開關打到“檢修”位置，并按下“急停”開關），當處理好之后，再把轉換開關打到“集控”或“現(xiàn)場自動”位置，復位“急停”開關，這臺卸灰閥就會自動進入工作狀態(tài)。

7  經(jīng)濟效益

首先從硬件的直接成本方面核算，因為已將燒結事業(yè)部60臺舊的雙層卸灰閥全部替換完畢，六鋼設備部自己研制、開發(fā)、制作的成本，相交于市場購買費用，就此一項一次性為公司節(jié)約150余萬元。

其次，因為該型雙層卸灰閥設計結構科學、合理，控制理念嚴謹，使用靈活方便，極大的降低了在生產(chǎn)中燒結抽風系統(tǒng)的漏風率，使用后，在保持同樣的-16KPa的負壓下，主抽風機頻率由46降至44,每臺5800KW的電機電流由260A降至245A，降低約15A電流，總計每天節(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、減少了燒結干基煤的配比，由4.7%降為4.4%，每日節(jié)約燒結煤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，鍛煉了隊伍。價值無可估量。

第五方面，如果該技術一經(jīng)大力推廣，必將創(chuàng)造更多的經(jīng)濟效益和社會效益。