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ECL 天车电子秤改造设计方案

时间:2017-05-24 13:35 来源: 点击数:

本文从现状、可行性、实施效果等几方面介绍了一种铝用天车电子秤技术改造设计方案。

一、引言

电解铝用天车是电解铝生产的核心关键设备之一,在整个电解铝生产工艺中起着至关重要的作用。四川启明星铝业有限责任公司 (以下简称公司 的电解铝用天车总共有六台,其中五台为法国 ECL 天车,其功能非常全面,包括出铝、加料、换极、台母线、打壳、捞渣等功能。精确出铝就是电解铝用天车的一项重要功能,用于按计划精确控制从电解槽中吸出铝的量。这个功能对稳定电解铝生产工艺,保证电解槽铝水平、物料平衡非常重要。

二、项目概况

现在公司的电解 ECL 天车电子称重系统采用轴销式称重传感器配 OPENLINK 称重单元和精确出铝系统的称重方式,经过十多年的运行,我们发现这种称重方式存在很多问题,造成现在电子秤故障率高,严重影响电解的正常生产运行。其表现为:

1 称量不准,在传感器的安装方式上,由轴销式传感器插入关节轴承,通过关节轴承传力到传感器上使传感器输出重量信号。这就要求关节轴承随时保证非常灵活,但由于现场环境非常恶劣,导致关节轴承经常出现卡死现象,称重传感器为精密元件,一旦出现卡涩现象,出现与垂直向下的分力的情况,就会出现较大的误差,而使称重不准确。

2 出现问题后,由于传感器的安装技术要求高,拆装困难,每次拆装校准一次将安排人花费 10 小时 ~15 小时,严重影响电解生产。

3 称重传感器和 OPENLINK 称重单元均为进口备件,价格昂贵,称重传感器万多一个,OPENLINK 称重单元 2 万元一个。

4 操作不方便,故障率高。OPENLINK 称重单元无面板显示无操作按钮,每次操作必须用笔记本电脑通过 RS232 进行操作,非常不方便。而且 OPENLINK 称重单元无防尘设计,在电解这种高温高粉尘强电磁场环境下故障率也非常高。

2013 年更换部件的情况如表 1 所示。

不准1.jpg

每年更换备件的费用就有 25 万左右 (包括修旧利废的备件)。

5 经常拆装传感器,导致传感器、关节轴承与型板间的配合间隙变大,使传感器、关节轴承在型板之间经常串动 4#5#PTM 表现非常明显,每两三天要进行一次拨正处理),出现较大的误差,而使称重不准确。所以到了不得不改的地步。

6 称重传感器为进口备件,采购周期长。

7 今后电解满负荷生产,故障率可能还会进一步提高。

三、技术方案可行性分析

通过充分的准备,2014 年的 16 日,在1#PTM 上率先开始改造,并获得成功。改造后,经过近一年的使用观察,效果非常理想。

1 由于采用固定安装方式,没有可动部件,彻底解决了轴销传感器因卡涩影响称重的问题。

2 减少故障率,1# 天车电子秤已稳定运行近一年,通过使用观察,基本实现零故障。

3 对称安装两只传感器,提高称量精度,误差:±20kg,出铝过程非常平稳,满足了精确出铝的要求。

4 国产传感器便宜,一台天车两只传感器8290 元,并且到货周期短。

5 拆装方便,缩短了检修时间,提高了天车的正常开动率,避免对电解生产的影响。

6 选用高温型传感器,工作环境温度为- 40℃250℃,可在电解环境下长期使用。

7 由于采用两只传感器对称安装,即使其中一只坏了,仍可甩开坏传感器,以单传感器方式应付电解紧急生产所需。

8 更换不可靠的 OPENLINK 称重单元为国产称重控制器,并且配备新型的精确出铝主控板,去掉自动出铝执行机构系统,直接控制电磁阀出铝,并且提供超载欠载保护,使整个系统操作更简单,可靠性更高,故障率大大降低。

9 如果在五台天车上推广,每年将节省更换备件的费用二三十万。

四、详细实施方案

在原传感器上方型连接板与框架上 (如图 1所示),对称安装两只国产高温电阻应变式称重传感器。

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传感器的选择:根据安装空间尺寸的限制与以往使用经验,结合各种技术参数,选用CZL- YB- 17Ⅲ- HT7型高温电阻应变式称重传感器。

安装:脱开图示位置型连接板与框架的连接螺栓,根据传感器尺寸钻孔,把传感器安装在 T型连接板与框架之间,并对称重仪表进行实物标定。

技术难点:技术性难度最大的地方是传感器的改造安装和系统调试。

1 传感器的安装方式原来是轴销式传感器,我们要在原传感器上方型连接板与框架上,对称安装两只国产高温电阻应变式称重传感器。传感器的安装精度要求非常高,因为要在两个分离的连接板与框架之间钻 16 个孔,而且要保证这 16个孔的相对位置精度,要不然就无法准确安装传感器,前功尽弃

2 称重系统的校准标定,由于采用称重显示仪,校准工作相对简单方便,按照说明书即可方便进行标定。

3 称重系统系统调试,由于这是最关键的一步,把原来的 OPENLINK 称重单元改为托利多的称重显示仪,并且采用的是数字通讯模式,参数非常多,称重显示仪与精确出铝主控板之间、称重显示仪与吊线盒小显示表之间,与原来的 OPENLINK 称重单元大不一样,必须对这些参数一个一个的调试配置,用电脑读出各个数据接口的数据,分析数据格式、通讯协议,对照数据位进行修改,最后得到满意的效果。以上三方面的工作经过一段时间技术和物质的准备,已逐一落实解决,具备实施的条件。

在实施过程中,由于牵涉高空作业,必须按照高空作业要求做好防护措施,防止摔伤、砸伤。天车电子秤传感器改造示意图,如图所示。

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改造后的原理框图

五、经济、安全环保及社会效益分析:

1#PTM 天车试改造的情况,以及氟化盐天车使用托利多仪表及国产称重传感器的情况来看,故障率极低。氟化盐天车使用太平洋称重工程公司的称重传感器 11 年,更换过一只传感器,仪表,基本上没坏过。

改造前后备件对比,如表所示。

不准4.jpg

从改造前、后的备件对比来看,改造前的进口备件非常昂贵,而改造后的国产备件却便宜得多。

更换不可靠的 OPENLINK 称重单元为国产称重控制器,并且配备新型的 GS- DIC- 04T 精确出铝主控板,去掉自动出铝执行机构系统,直接控制电磁阀出铝,并且提供超载欠载保护,使整个系统操作更简单、可靠性更高、故障率大大降低。提高称量精度,误差±20kg,出铝过程非常平稳,满足了精确出铝的要求。

六、结束语

基于在 1# 天车上成功经验,我们在 2015 年上半年陆续对其余四台天车进行改造,效果非常好。经过改造,这五台天车每年只节省更换备件的费用就达 25 万元左右,而且故障率非常低,操作更简单,称量精度高。通过这次改造,使我认识到,对于一些设计上的硬伤,比如本次改造中的轴销式传感器应用于电解铝生产环境,应大胆地通过技术原理分析、比较,进行彻底的改造,以达到一个好的效果。

 


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