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SCP一体机捣固系统研究及控制参数优化探讨

彭正国，李海滨

(攀钢集团西昌钢钒有限公司煤化工厂，四川 西昌 615012)

摘 要：对攀钢SCP一体机捣固机系统进行了详细阐述，针对生产试运行时存在捣固系统频繁报故障，装煤垮角撒煤，推焦时炉头倒焦问题等存在的不足，从SCP机控制方面分析原因，提出对应优化措施;基本解决了捣固系统存在的问题，降低捣固系统设备故障率，保证了焦炉长期稳定运行。

关 键 词：捣固机；措施；故障；优化

1 前言

攀钢SCP一体机捣固装置由4组6锤捣固小车和2台4锤捣固小车连接组成，共32个捣固锤，均匀分布在捣固箱上面。通过变频电机带动偏心弹性辊轮转动，实现捣固锤上下移动，砸实煤饼。在运行过程中，由于各种原因导致捣固中断及煤饼垮塌，不但影响环境卫生和增加工人劳动强度，还严重影响焦炉生产。统计发现90%捣固中断故障是由于捣固锤监视故障引起的，20%垮煤是由于煤饼成型情况引起的，进一步对上述现象进行分析，找出原因，提出一系列有效的解决措施，基本解决了捣固锤频繁故障停机及装煤掉角问题，降低了操作人员和维护人员的劳动强度，提高了设备自动化水平。

2 捣固机的结构及原理

捣固装置布置在捣固箱上面的轨道上，捣固锤的中心线可以根据捣固箱的中心线进行调整。捣固装置的两端固定在SCP车的钢结构上，由4组6锤捣固小车和2台4锤捣固小车连接组成，共32个捣固锤，均匀分布在捣固箱上面。每个捣固小车由一台ACS800变频器驱动一台37kW的电机，通过减速机带动捣固机两侧轴上的凸轮盘，安装在凸轮盘上的摩擦件产生摩擦力提起捣固锤。每个锤头都装配有监测装置，监测捣固锤的上升下落情况。

3 板式给料器的结构及原理

包括一个减速机驱动的进料簸箕，电机的旋转驱动减速机转化为进料簸箕前进和后退的运动。当向前运动时，进料簸箕从煤斗出料口接煤，当向后运动时，将煤送到捣固箱内。

4 电气系统构成与原理

捣固系统动力电机采用ACS800变频器控制，中间采用电气快速插头连接，可以快速倒换小车。系统采用以S7400系列PLC控制器为主站的 PRO-FIBUS DP总线网络通讯。通过 DP 网络，向变频器发出控制命令(启动、停止、允许运行等);给变频器发送速度或转矩给定信号; 从变频器中读取状态信号和实际值;对变频器进行故障复位。该网络传输可靠，数据传输速度快，数据量大，代替传统布线，线路简单清晰，方便维护。

S7400系列PLC控制器与触摸屏之间采用以太网进行数据通信，使用触摸屏控制，操作人员可手动启动，停止捣固系统并可设置捣固系统集中润滑间隔时间和给油次数，同时对捣固过程进行状态监控，故障诊断。每个锤头都配有自身的监测器，传感器接收弹簧摩擦轮的脉冲并把捣固锤坠落运动情况报告给PLC。每组锤头装配有一个超声波高度检测传感器。

5 捣固工艺流程

5．1 捣固初始条件

当开始捣固时，必须满足以下条件:

(1) 拖煤底板在原始位置;

(2) 前挡板在关闭位置;

(3) 后挡板在起始位置;

(4) 后挡板上下支撑在锁闭位;

(5) 安全档在捣固锤下面;

(6) 板式给料器变频器及捣固变频器无故障报警;

(7) 活动壁在关闭位置。

5．2 工艺及操作流程

操作人员通过触摸屏向触摸屏传送“开始捣固‘信号，接收到信号后，捣固系统开始自动运行，板式给料机均匀的将煤料输送至捣固箱内。在板式给料机运行一段时间形成约300mm的底层后，让板式给料机停止(底煤给定时间可以调节) 。凸轮盘启动，夹紧装置打开，当凸轮盘加速到正常速度后，打开安全档，通过凸轮盘的摩擦咬合，锤头按规定的顺序提升下落，下落时打击煤料面，压实煤饼。在正常捣固过程中，间歇供煤( 供煤间歇时间可以调节)，直至达到煤饼的目标高度(锤头达到下部超声波传感器的位置) ，负责相关锤头的板式给料机停机。同时一套监视计数器检测每个锤头的运动情况，如果运动受阻或如果其中一个锤头静止不动，将自动地停止板式给料机和捣固装置。如果所有锤头达到传感器的有效范围，并且所有板式给料机处于静止状态，经过一段调节时间后，控制器将提升传动装置关闭，锤头停留在煤饼表面。然后液压驱动夹紧锤头的夹具。在重新起动捣固装置后，将以捣固过程的相同方式提起坠落锤，不过要用夹紧装置阻止其坠落。通过此过程，逐步将所有锤头提升到其原来的位置，这要由上面一排的超声波传感器监测。如果所有捣固锤到端部位置，液压起动安全档，摆动到锤头下面，防止意想不到的锤头下落。

6 控制系统优化

6．1 消除捣固监视误报

在SCP机投产初期，经常由于捣固锤误报，导致捣固中断或埋锤，给SCP及正常操作和设备维护造成很大影响。

6．1．1 存在的不足

捣固锤检测由安装在带弹簧底座的滚动轮和接近开关，及脉冲计数器组成。滚动轮随捣固锤上下运动而旋转，接近开关检查到感应螺钉，产生脉冲信号;脉冲计数器接收脉冲信号，依据一定时间内接收脉冲信号的次数，产生故障报警信号，从而判定捣固锤的运动情况。由于振动，造成接近开关和感应螺钉很容易松动，脉冲信号不稳定，产生捣固锤故障误报。

捣固锤故障监视PLC功能图如图1所示。脉冲计数器门信号“#TimeGateOpen”:高电平时，脉冲计数器开始计数; 低电平时，比较计数脉冲值和设定值，低于设定值输出故障信号。复位信号“#Reset”: 对计数值和故障信号进行复位。当PLC接收到脉冲计数器发出捣固锤故障信号“#ErrorIm-puls”时，通过上升沿触发寄存器，捣固锤故障次数“#DropHammer_Error_Impuls”累加一次。当累加的故障次数值大于等于两次，产生捣固联锁停机信号。

6．1．2 优化调整

在原程序基础上增加如图2所示功能块。

捣固锤开始监视后，当PLC收到脉冲计数器发出的捣固锤运行正常信号时，将捣固锤故障累加次数置0，PLC需连续两次接收到故障信号，才能生成故障停机联锁信号。

6．2 优化煤饼成型情况

单台板式给料机加煤速度直接关系到相应位置的煤饼高度。

6．2．1 存在不足

在SCP机投产初期，装煤时经常垮角，装煤不到位，推焦时炉头倒焦，给正常生产造成不利影响，增加出炉工劳动强度，炉头红焦堆积，烧损设备，尾焦处理刮板机超负荷运转，设备故障增加。

6．2．2 优化措施

分析装煤垮角，炉头倒焦的原因，由于焦侧煤饼过高，装煤时设备振动，造成煤饼掉角，装煤不到位。摘门时，靠炉门侧焦炭过高，导致炉头倒焦。针对以上问题，提出调整对应板式给料器电机频率，从而改善煤饼前后高度。

单台给料器程序 PLC梯形图如图3所示。将1#、2#、11#、12#给料器高速给料时的电机速度做如下调整:1#由100%调整为98%;2#由98.66%调整为97%;12#由81.85%降低为70%;11#由85.83%降低为79%。通过优化调整煤饼机侧高度高度降低0.25m，焦侧高度降低0.2m，有效解决了装煤垮角，推焦炉头倒焦现象。

6．3 捣固时间优化

煤水分，粒度一定的情况下，煤饼堆积密度和捣固时间成正比，捣固时间越长，密度越大。捣固时间如超过7分30秒，则影响单炉操作时间，甚至影响焦炉正常生产。

捣固频率不变，煤饼质量不受影响的条件下，可以通过调整给料器间隔给料时间，优化给煤速度。通过分析给煤间隔时间由图4所示程序功能块设定。

经过反复实验，将原设定的给料间隔时间6s，调整为4s。调整后，捣固周期由原来10分40秒减少到7分20秒，煤饼堆密度合适，保证生产顺利平稳。

7 结论

通过对捣固系统程序优化及参数调整后，煤饼塌角现象显著改善，煤饼装入完好率达到99%。捣固锤监视误报，捣固中断率降低到0．5%，为SCP一体机平稳运行提供保障。