半自动电解行车技术改进与应用分析

祁琳鹏++胡凯敏

摘 要：在有色金属湿法冶炼行业中，电解行车设备是其重要组成部分，对整个冶炼系统的正常运行生产都具有重要的作用。因此，电解行车设备各个组成部分安全、可靠运行对于冶炼系统能否完成生产任务及降低成本具有重要的意义。有色金属湿法冶炼行业要积极采取有效措施，确保电解行车的安全运行，从而提升冶炼系统的整体运行质量。基于此，本文主要介绍电解行车改进技术及变频应用。

关键词：电解行车；接液盘；通信改造；变频器

中图分类号： P634.3+3 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）35-196-2

0 引言

随着国家不断进步，各个行业对自动化设备的需求不断增加。集团公司经过考察和认证，联合国内著名厂家设计研发国内首台半自动铅电解行车，该台设备使用在我单位铅冶炼系统铅电解车间。电解行车是铅冶炼系统运行的重要环节，其运行的稳定性与安全性直接关系到整个铅系统产品质量及产量，如何保障电解行车的运行效率成为铅冶炼系统的重要研究课题。电解行车在设计上及运行过程中受到自然、人为等多种因素的影响，接液盘、变频器、网络通讯经常发生故障，导致整个铅电解车间生产被迫停产，直接影响到产品的质量及产量，对我单位造成严重的经济损失。

1 基本概述

1.1 电解行车

电解行车是一种多功能、多用途的机械设备，它主要用于铅电解、铝电解、铜电解、锌电解等有色金属电解车间。我单位采用全国产32T/3T半自动铅电解行车，它能够极大的减轻劳动者的工作负荷，同时提高产品质量，因此它是加快劳动效率和生产力的重要工具。具有以下主要功能：三级绝缘；大小车自动定位；吊具多元化，即可单吊阳极，也可单吊阴极，也可同时吊阴阳极；接液盘，接液盘不仅可以收集极板上的电解液，同时也防止极板脱落对地面人和设备造成损伤；主卷下降自动定位；自动吊装极板；副卷装置。

1.2 PLC

PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在器内部存储执行逻辑运算、顺序运算、算术运算、计时、计数等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于扩展其功能的原则而设计。PLC的功能特点为可靠性高、抗干扰能力强、配套齐全、体积小、重量轻、能耗低、易于改造。目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、机械制造、汽车等各个行业。

2 原设计使用效果

我单位铅电解作为铅冶炼系统的重要环节，其区域内设备与产品产量、产品质量、产品单耗息息相关，而多功能电解行车是重中之重。自投产以来，铅电解极行车逐渐暴露出很多问题，故障频繁出现，给生产及维修都带来很大的麻烦，严重制约铅系统产能，主要故障为以下两个方面。

2.1 机械故障

电解行车的机械故障主要集中在接酸盘，随着铅系统产能逐步提升，原有的电解行车接酸盘设计弊端，选型等问题逐渐暴露，最突出的问题就是接酸盘电液推杆频繁故障。主要为接酸盘电液推杆不同步、不保压、吊耳断裂等故障，图一中接液盘的动作流程C部→B部→D部为关闭，相反为打开。根据现场工艺工况及设备运行情况，我们分析导致频繁故障主要有以下几个方面的因素：接酸盘驱动装置为两套单独的电液推杆推动，电液推杆内部为液压系统，虽然可以通过调整节流阀调节推杆运行速度，但是两个独立的电液推杆无法实现完全同步；电液推杆头部连接吊耳内部无关节轴承，接液盘动作时，吊耳与连接销之间磨擦，时间长了吊耳和联接销会磨损断裂；电液推杆内部为一套液压系统，内部接头会因为推杆动作的振动导致松动内漏，也可能因为橡胶密封件老化内漏。导致推杆不保压，从而导致接酸盘打开后不能保压而溜回，接酸盘打开限位开关不到位而主卷无法动作；接液盘驱动装置为直供电方式，无变频控制，在动作上产生极大的震动，对电解行车造成很大的损伤。

2.2 电气故障

①我单位电解行车电气故障主要为行车变频器，大车、主卷、小车分别采用一台变频器，采用ControlNet网络通信，通信电缆为同轴电缆。因通讯设备数量过多，通信接头及分接头很多，行车在运行过程中产生较大震动，通讯接头极易松动损坏，造成通讯不畅。电解行车采用罗克韦尔公司755系列变频器，该变频器主板自带EtherNet通讯端口，而电解行车采用的是ControlNet网络通信，购买变频器时必须额外购买变频器ControlNet网络通讯模块。不仅浪费了自带的EtherNet通讯端口，还必须单独购买变频器ControlNet网络通讯模块。因为行车运行震动的缘由，变频器ControlNet网络通讯模块经常故障烧坏。导致电解行车故障停机及失控情况时有发生。

②电解行车运行时震动大，厂房酸雾大，变频器电器元器件容易腐蚀生锈。原设计变频器功率等于电机功率，后期运行发现在电解行车使用的变频器功率大于电机功率，其使用寿命比原设计多两到三年的时间。因为电解行车的震动过大及功率匹配的原因，原设计的变频器经常损坏。根据近年的统计，用在铅电解行车的变频器年损坏量在三到四台，大大增加备件经费及维修难度。

3 改进思路及实施过程

3.1 针对机械故障

①将接液盘及框架改造为如图二所示，该框架具有吊具防摆功能，内设吊具升降导轨，导轨均为绝缘材料。在框架顶部安装全部垫有绝缘材料，达到框架与大车绝缘。自动接液盘装置主要由连杆及传动机构、接液盘、减速机电机、自动排液阀等组成。

②电动机减速机及导轨槽与导向框架相连，减速机电动机驱动连杆机构，带动接液盘开闭。接液盘底部装有电动排液阀，能很方便的将接液盘中的酸液排到指定位置。

③自动接液盘采用一套驱动装置代替原设计两套电液推杆驱动，同时增加变频器控制，有效避免了动作不同步及运行时晃动大的问题，且大大降低了备件费用。

④接液盘尺寸150mm*7066mm*2300mm，接液盘材质316L，并在表面做玻璃钢防腐，接液盘框架尺寸3800mm*7066mm*2300mm。

⑤接液盘装置设有行程保护，只有在接液盘装置完全打开的情况下起升机构才能动作。接液盘动作完成后升降机构运行，能有效避免框架晃动，不会引起吊具与极板碰到接液盘的情况。

⑥在各运动部位设置手动润滑点，润滑点方便润滑，为今后维护保养提供先天条件。

3.2 针对电气故障的改进措施

①经过考察，芬兰瓦萨控制系统有限公司生产的VACON变频器具有抗震动、散热效果好等性能。将原来的大小车、主卷三台变频器改位伟肯变频器，并且选用的变频器功率要大于电机功率，使变频器不用一直运行在满负荷的状态下，从而使变频器的损坏大大降低。安装时，因功率加大，需要在电解行车电气室内重新制作支架，合理规划安装位置，使变频器有足够的空间散热。同时，规划电缆线路，为变频器正常运行提供良好的环境。

②将原来ControlNet网络通讯改为EtherNet网络通讯，解决通讯故障及行车失控等现象。将电解行车ControlNet网络通讯电缆（即同轴电缆）全部拆除，采用七类成品网线代替，很好解决了ControlNet网络通讯接头频繁松动的问题。通过学习VACON变频器EtherNet网络通讯手册及相关软件知识，对VACON变频器EtherNet网络模块进行升级，同时对电解行车PLC程序重新编写及网络重新规划，最终实现罗克韦尔PLC与VACON变频器使用EtherNet网络通讯。经过一周时间的反复调试，使电解行车与变频器运行在最佳状态。

4 结语

铅电解系统半自动电解行车为国内首台国产化铅电解用半自动行车，我单位在国内初次使用铅电解半自动行车过程中做了大量的尝试工作，摸索出了宝贵的经验，取得了很好的应用效果。在经过一系列的改造之后，目前该电解行车使用稳定，技术较为成熟，其功能已能满足工艺生产需求，故障率大大降低，节约了大量的备件费用和检修费用，为工艺达产达标奠定了基础。此次改造均为首创，接液盘与框架大胆的尝试，又一次将铅电解半自动行车结构进行一次升级。而罗克韦尔PLC与VACON变频器成功以EtherNet网络通讯，则在国内史无前例，这项成果很好的填补了国内这方面的技术空缺。

参 考 文 献

[1] 吴宗泽.机械零件设计手册[M].北京：机械工业出版社，2003.

[2] AB RSLogix5000使用手册.

[3] AB PLC Logix5000编程手册.

[4] VACON NXL用户手册.