棒材生产线电机及自动化仪表升级改造

宋济鹏

摘 要本文介绍了棒材生产线的主要工艺及设备运行情况，通过解决主电机容量偏小、优化汽化仪表系统、优化解决裙板和运料小车的稳定性等方面的优化，增强设备的稳定性。

【关键词】电机 PLC 编码器

1 概述

1.1 简介

流行的钢筋轧机通用的高速轧制的钢筋轧机和切分高产量钢筋轧机。宣钢棒材生产线设计年产量75万吨，目前年产量已超百万，是国内较先进的螺纹钢生产线，主轧线全部采用安萨尔多直流电机。

1.2 工艺流程

钢坯验收→加热→轧制→倍尺剪切→冷却→剪切→检验→包装→计量→入库。

（1）钢坯验收=钢坯质量是关系到产成品质量的关键，必须经过检查验收。

（2）钢的加热是热轧生产工艺过程中的重要工序。

（3）轧制工序是整个轧钢生产工序过程的核心，通过坯料轧制完成变形过程成为用户需要的产品，轧制工序对产品质量起着决定作用。

（4）精整的主要包括钢材的冷却、钢材的剪切、钢材检验。

2 生产过程中设备存在的问题

2.1 电机容量存在不足

75万吨棒材生产线6#、16#、18#电机额定功率功率分 别为600W、850KW和950KW，额定电流分别为910A、1290A和1440A。在轧制过程中，6#电机的电流经常工作在900A以上， 16#电机工作电流经常维持在1350A—1500A， 18#电机工作电流经常维持在1500A—1700A，长期在过载下工作。

在轧制过程中，由于电机长期过载运行，电枢、换向器等电机组件易过热，电刷、压簧等附件磨损加快。不但增加了维护量，而且易发生故障，对生产的连续进行及设备安全产生很大影响。根据我厂一年多的生产情况，有必要将6#、16#及18#电机增容。

2.2 汽化冷却仪表系统的缺陷

目前，加热炉汽化冷却系统的汽包只有一套远传液位指示和一套远传压力指示，当远传液位指示装置出现故障时，汽包不能实现自动上水，岗位人员只能频繁到汽包处观察就地液位计来调节汽包上水量，当远传压力指示装置出现故障时，岗位人员只能频繁到汽包处观察就地压力表看汽包压力，给汽包的安全运行带来隐患。

加热炉汽化冷却系统的除氧器上水使用浮球阀来控制，从实际使用看，效果差，达不到控制除氧器水位稳定的效果。

2.3 裙板动作不稳定

裙板系统为液压裙板，由14个液压缸来控制裙板的升降，而每一个液压缸的升降都由一对继电器控制，裙板继电器动作频繁，容易出现打火粘连等问题，而且继电器数量多，一但有个别继电器发生问题极容易造成整段裙板的动作延时或者不动作等问题而造成裙板的乱钢现象。解决14段裙板动作的同步性是保证裙板运行平稳的关键。冷床移钢小车原分为3段，位置控制主要依靠编码器控制，因为现场交流变频设备较多，强电磁干扰比较强烈，编码器受干扰严重经常无法正常工作，频频报故障，制约正常生产。另外由于冷床区的小车是分为三段独立的小车，这样在行走过程中在同步性上很难保证，这样经常导致倍尺棒层出现“S”弯。为了保证成品材的质量，保证倍尺棒层在运送过程中的笔直至关重要。

3 解决方案

3.1 解决电机容量小

选用哈尔滨电机厂电动机及风水冷装置，ANSALDO直流传动装置，设备投资人民币300万元；安装、调试费用80万元；机械设备3万元：土建4万元，总投资387万元。增加直流电动机三台，配套风水冷设备三台（套）；直流传动装置三台（套），电机电枢电缆800米，风机电缆500米，用于6#、16#、18#电機的增容改造；停产7-10天进行设备的安装及调试。增容改造后，电动机将在额定工况下运行，可以有效地降低设备事故率，减小由于过载运行而增加的维护量，降低生产事故，提高作业率，保证生产节奏，保障生产的稳定。

3.2 汽化仪表解决方案

汽包增加一套远传液位指示和一套远传压力指示。除氧器上水增加一套自动调节阀代替浮球阀。施工时间利用加热炉大修时间，施工2天可完成该项目。汽包部分增加双室平衡容器、差压变送器（包括三阀组）、压力变送器、配电器、二次显示仪表、电源、各种管件、截门、电缆等；除氧器上水部分增加电动调节阀、调节器、电缆、各种管件等，预计投入5万元；改造后汽包远传液位双显示，可互相验证准确性，提高了可靠性，当原有汽包远传液位计出现故障时，新加的汽包远传液位计可改接到PLC上，保证汽包自动上水系统的正常运行；汽包远传压力双显示，可互相验证准确性，提高了可靠性，当原有汽包远传压力计出现故障时，新加的汽包远传压力计可改接到PLC上，保证汽包的安全正常运行；除氧器上水增加一套自动调节阀后，可有效地控制除氧器水位，进一步提高除氧效果。

3.3 优化解决裙板和运料小车稳定性

重现设计了裙板的控制电路，将裙板的上升/下降继电器由14对减少为一对。同时PLC系统不再向14个油缸单独发出动作命令，而是仅仅只向上升/下降继电器发出命令，继电器不再直接控制油缸的电磁阀，而是控制新增加的上升/下降接触器，通过接触器的动作来控制油缸的电磁阀，由这一对接触器来控制全部裙板的动作。

冷床区的1#、2#、3#运料小车在机械上连为同轴，传动控制中采取了主从控制。以1#运料小车为主电机，2#、3#运料小车为从电机，自动化系统从1#运料小车电机获取传动信息并向三部车同时发出命令，这样2#、3#运料小车跟随1#运料小车运动。运料小车的位置控制由编码器控制改为光电开关控制，在小车的前进位与后退安装光电开关。在PLC系统中小车的前进与后退距离不再由编码器的脉冲来计算，而是直接由前进位与后退位的光电开关来控制，通过程序延时在光电开关位置前自动减速，慢速运行到光电开关处停车，极限位的行程开关信号用于极限保护。

4 结束语

增容、自动系统改造后，有效地降低了设备事故率，降低了生产事故，提高了作业率，保障了生产的稳定，为棒材进一步创高产提供了有利条件。

参考文献

[1]洪波.现代轧钢生产技术[J].科技创新与应用，2014（14）：90.

[2]杨志.轧钢仪表的维修性设计分析[J].电子世界，2013（01）：97.

[3]曲成惠.应用喷射水流电阻法的几种轧钢仪表[J].冶金自动化，1981（04）：35-40.

作者单位

河钢集团宣钢公司一钢轧厂 河北省张家口市 075100