自动抓渣系统在冶金行业的应用

引言

在冶金行业排渣和清渣的工艺过程中,废渣池烟雾缭绕,气味呛鼻,工作单调乏味,为降低工人劳动强度,使其避开现场工作环境,此处成为厂区内优先要求实现无人化的区域。我公司紧跟市场步伐,深入一线进行调研,用国内先进的技术和经验给基层排忧解难,对传统生产设备进行升级改造,将纯手动操作行车升级改造成自动抓渣系统。

渣池在冶金行业普遍存在,市场范围很大,如果大力推广自动抓渣系统,可解决同行业一大问题,同时也能大大提高我公司的经济效益。

1自动抓渣系统介绍

自动抓渣系统主要可分为三部分:机上系统、通信系统、地面操作系统。

(1)机上系统主要包含变频控制系统、PLC控制系统、定位系统、抓斗系统、称重系统以及视频监控系统。

(2)通信系统主要功能是将机上PLC与地面系统的PLC进行通信,传输行车实时运行信息到地面监控系统的同时接收地面操作系统的自动控制指令。此外,视频监控系统的信号也通过通信系统进行传输。通信系统主要包含无线AP、天线、信号转换器以及光纤。

(3)地面操作系统包括视频监控系统、行车状态信息监控实时操作系统、远程操作系统等。远程操作系统具体指:地面操作站有相应的操作台和相应的行车状态显示器件,司机可在半自动系统指引下或者自己观察实时视频监控系统完成抓斗行车的远程操作,此功能一般仅在特殊情况下应急使用。

2应用实例

国内某钢厂废渣池完成了手动向全自动的升级,通过抓渣行车系统改造,实现抓渣行车按设定作业区自动完成抓渣作业(图1)。

系统主要实现的功能如下:

2.1抓渣行车自动化改造

对原有设备进行升级改造,改造内容如下:在保留原手动操作的基础上,增加远程操作系统(远控/半自动)及自动化操作系统。手动操作为应急情况下由司机按照原操作方式紧急作业;远程操作系统为司机在地面操作室根据视频监控画面远程完成抓渣作业,此功能需在地面操作站增加一套操作手柄设备,司机的操作方式与在行车上操作行车保持一致;自动操作系统为系统自动完成整个冲渣池的抓渣作业,操作人员只需在操作系统界面选择要作业的冲渣池(一个作业区可能包含多个冲渣池),系统会自动完成抓渣作业。

2.2自动抓斗控制系统

抓斗的开闭由系统自动完成,只需要给控制系统一个闭斗指令/开斗指令,系统会自动完成闭斗动作/开斗动作。此外,自动抓斗控制系统还有深挖功能,在抓斗抓渣的时候,支持绳会跟随抓斗下降以保证抓斗可以抓到足够多的料。抓斗形式如图2所示。

图2抓斗

2.3防摇控制系统

由于钢丝绳的柔性特性,在行车大车和小车停止运行的过程中,抓斗会不可避免地发生摇晃,有经验的操作司机会根据经验提前判断摇晃的方向,适当调整大车或小车的速度来消除摆动,但无法完全避免摆动。防摇摆效果如图3所示。

图3防摇摆对比

2.4自动定位系统

自动定位系统包括大车自动定位、小车自动定位及起升自动定位系统。定位系统包含两部分内容:位置检测和自动定位程序。位置检测系统根据实际应用场合,有很多种检测手段,包括格雷母线、编码器、扫码枪等等。

2.5通信系统

包括机上通信系统及地面通信系统,机上通信包括PLC与变频器及仪器仪表之间的通信以及行车位置信息的采集等;此外,由于行车是运动的,而地面操作站需要获得行车的所有信息,因此采用局部无线通信的方式,将行车的信息通过无线AP传送到行车运行平台内固定安装的AP上,然后通过光纤传送到地面操作站,有效保证数据传输的及时性和有效性。视频监控系统是通过光纤直接连接地面操作站的。

2.6行车状态信息实时监控系统

行车状态信息实时监控系统可监控行车所有信息,主要包含:

(1)大车、小车及起升的实际位置和目标位置;

(2)各个环节的通信状态;

(3)各机构变频器的运行数据(电流、电压、频率等);

(4)故障预警信息;

(5)基于位置数据的行车实时动画显示;

(6)各联锁低压器件的实际工作状态;

(7)实际抓料重量。

此外,系统自动操作的设定部分也在该系统中完成。

2.7抓渣量统计

系统根据每次实际的抓料重量统计每日的实际作业量。

2.8视频监控系统

视频监控系统安装在抓渣行车作业空间内,实时监控行车运行状态、冲渣池中状态等等信息,保证在抓渣行车自动操作及半自动远程操作时操作人员在地面操作室即可监控行车的实际状态信息。

2.9安全防护功能

针对行车自动运行中可能出现的安全问题,设计了一系列的安全保护功能,如通信中断保护功能、位置信息丢失保护功能、大车防撞、抓斗防撞、各机构运行软限位等等。

3结语

目前我国钢铁产能已接近7亿t,产能过剩促使钢铁企业积极寻求资源高效利用的有效途径,以提升企业的竞争力,避免在行业不景气的形势下被淘汰出局。废渣是冶金行业生产过程中必不可少的副产物,我国对钢铁行业生产过程中产生的废渣的资源利用率已经达到95%以上,废渣已经变废为宝,所以废渣处理成为钢铁行业生产的重要环节。面对环保问题、人员健康危害问题、操作工流动大问题,如何提升现有生产工艺和设备水平已成为企业内部必须解决的问题。所以,将传统的人员在司机室操作来抓取废渣的过程转变成远端操作或自动控制操作非常有意义,同时市场空间很大,值得起重机企业去研发新产品或改造现有设备。