烧结机在线监测连锁保护系统设计与应用

王运兴 曾辉 冯立艳

摘 要：为保障烧结机设备长周期稳定运行，将设备故障，隐患控制在最低值，设计一套具备能够检测设备状态，及时反馈设备问题的连锁保护装置，能够及时指导处理设备问题，避免发生重大设备隐患有着现实的意义。文中基于烧结设备故障数据，设计并应用了多种检测模块，针对不同的故障类型，分别设计了相应的检测系统，并利用检测信号进行连锁保护，并根据故障的严重程度分别采取不同级别的保护，进而指导设备调整与维护，提高了设备稳定性，降低了小设备故障率和重大设备故障发生概率。实现了保护与控制一体化，保障了烧结机运行的高稳定性。

关键词：烧结机;设备状态;检测;连锁保护

1  背景

燒结机是烧结工艺中的主体设备，设备工作具有工作连续、设备复杂，影响面大等特点。烧结设备运行中出现各种设备隐患，早期的发现与控制设备隐患能够有效避免重大设备故障的发生，如烧结机跑偏现象，台车起拱现象，通过在线调整台车运行能够逐渐将设备调整至最佳运行状态，避免发生烧结机停机等故障的发生而影响生产。设备运行监测技术的应用能够提高设备运行稳定，提高设备运行稳定率。

2  易发故障诊断技术

对首钢股份公司的烧结机历史故障停机分体统计，不难发现，烧结机设备发生故障具有一定预判性，在发生故障停机前能够出现一些设备信号，通过观察信号，能够预判设备问题，采取积极措施处理设备隐患，可以排除或者降低设备故障影响，有利于设备长周期稳定运行。

本文针对频繁发生的设备故障，如烧结机上层台车起拱，台车跑偏，台车栏板外闪，烧结机尾星轮顶台车，烧结机二层起拱等，通过设计合理技术方案，形成监测、保护、处理问题处理闭环模块，监控设备运行，从而避免或者降低设备停机产生的影响。

2.1烧结机台车上层起拱及尾星轮顶台车检测保护装置

在烧结机运行过程中，上层台车起拱后，如果不能及时消除设备隐患，设备继续运转，将出现严重的后果，如机头部位吐齿挤压弯道变形，剐蹭铺底料斗、剐蹭九辊布料器等，机尾台车起拱出现错齿，顶坏弯道，甚至台车掉道等重大设备故障。现有技术主要是通过电流过载保护或者安装在线检测装置，但因电流监控可靠性不高，在线检测结构复杂等问题影响系统稳定。

分析原因，烧结机机头位置起拱主要原因是烧结机上层台车运行阻力大，造成台车不能正常吐齿入位，加上台车之间挤压;机尾台车起拱主要是烧结机机尾移动架位置不合适后，不能正常入齿，出现机尾星轮齿板顶台车。结合现场实际，我部烧结作业区在烧结机机头机尾各设计安装了一种简单起拱监测保护机械装置，有效预判台车起拱，并与设备电气系统实现信号连锁保护。在烧结机机头部位机头、机尾因设备问题出现起拱后，起拱检测装置接收信号，该信号接受后，起拱检测装置常闭点打开，断开烧结机运行控制回路，烧结机停机，同时PLC控制系统接收到起拱检测装置的动作信号，发出报警信息。待隐患消除后，结构自动复位，报警信号消除，设备方能连锁开机。

2.2烧结机台车跑偏监测保护

引起烧结机台车跑偏现象的原因具有多样性。如上下层轨道、弯道中心不重合，轨道垂直中心线相同同位置高度差超标，主、尾星轮中心线与轨道中心线不重合，主、尾星轮中心线不平行，台车体宽度不一致，台车及轨道变形不均匀等均能引起台车跑偏，且各种影响因素具有累积性。

烧结机台车运行速度较慢，通过预判台车跑偏，检测跑偏数据，建立数学模型，能够有效监测台车运行情况，并预判台车跑偏倾向，指导设备跑偏调整。在烧结机台车的一侧台车体外部安装红外距离检测装置，并设定跑偏上下限报警值，连续检测，发现台车有跑偏异常信号，及时报警，指导烧结机跑偏调整，从而避免台车跑偏引起设备故障停机。

2.3烧结机栏板外闪监测保护装置

在烧结机运行过程中，如果台车栏板外闪后就容易出现布料不平，台车漏风率增加，烧结断面边缘效应明显等影响烧结参数，同时，烧结机台车进入点火器前，栏板外闪刮蹭点火器，将导致烧结机点火器上部煤气管道断裂泄露。现在没有专门的技术和措施可以有效防止台车栏板外闪剐蹭点火器。我部烧结作业区为了消除隐患，杜绝此类安全事故的发上，提高设备运行状态，在烧结机点火器前不安装一种限位机构，有效预判台车外闪，实现保护。

提供了一种烧结机台车栏板外闪检测、保护装置。解决了或部分解决了现烧结过程中，烧结机台车栏板外闪检测和保护动作装置。

根据台车栏板外闪情况，设计安装一种限位机构，图1所示当台车外闪后触发限位器动作停机，现场根据情况恢复限位后烧结机继续运行。

2.4烧结机单辊运行保护

单辊破碎机是烧结生产工艺中重要的设备，它的作用是破碎从烧结机卸出的大块热烧结矿饼，以满足烧结矿的后续工艺要求。单辊破碎机由于其重量大，拆卸复杂，更换或修复费时费力，发生故障后，直接制约烧结正常生产。目前，包括首钢股份7台烧结机的单辊破碎机发生故障主要形式有机械部件本体故障、过载停机，安全销剪切停机等。一般烧结生产工艺都具备设备运行连锁保护系统，即单辊设备单体停机后，其上一个工艺设备烧结机连锁停机，这里不再赘述。

还有一种形式，即单辊传动安全销切后，电机运行正常，但是单辊辊体停止运行，如果不能及时发现，就会造成结烧结机台车结矿积满辊体仓，处理此类问题，需要进行清料，工作量巨大，长时间影响设备运行。针对此类问题，在单辊转动部位设计安装一种可以随轴转动的可检测欠速牌，并配合安装欠速器，将信号引入PLC控制系统，作为辅助保护信号。能够有效解决此类问题，需要注意的是，需要定期测试检测设备，防止检测设备本身问题，而无法采集到故障信号。

2.5烧结小格拉链运行检测与保护

首钢股份有6台烧结机二层掉料使用小格拉链输送，小格拉链设备将料拉运至结矿仓中，其停机后，如果小格拉链故障后不能及时发现、处理，积料积累过多，烧结机需要被迫停机，直接制约烧结设备运行。现在设备运行没有安排专人看护，而是设备自动运行和岗位人员周期巡检。尤其现场将小格拉链作业率控制在50%以内，需要频繁开停机。

小格拉链主传动安全销切故障，其特点是电机运行，工作负荷低，对于这类问题，直接在控制系统中采用低电流报警，监控岗位能够及时发现并通知岗位人员进行检查确认。同理，对于传动过程中过载链条犯卡等故障，需要在控制系统中设计一个合理的数值进行高电流参控，已保证设备在一个正常的电流运行区间。其中电流的设置需要根据现场状态分别进行设置，具体设置值可以通过现场拆除安全销采集电流数值并增加1-2A进行的方法进行确定，但是其中还会遇到一些问题，如设备在启动过程中或者瞬时过负荷，控制系统需要设定延时保护停机等待时间以防止发生假信号。

3结论

随着烧结机在线检测连锁保护系统各个组合部分的应用，烧结设备的运行状态得到良好的监控，设备技术状况便于及时改善，设备连续运行稳定性得到极大提升，故障率和重大故障率明显下降，取得了良好的效果并具有很好的推广前景。

综上，大型设备出现问题。后果严重，通过一定的技术手段发现问题，控制隐患重于抢修故障，设备运行趋于精细化，自动化控制，以后随着在新型检测技术，控制技术的发展，设备的智能化水平越来越高，机电一体化发展，有利于设备管控。

参考文献：

[1] 陈方述，聂松恢，周卓林. 烧结矿单辊破碎机抗磨技术研究]. 机械设计与制造，2011（5）：110-111.

作者简介：

王运兴  职务：烧结设备点检员 职称：机械工程师 单位北京首钢股份有限公司炼铁作业部

（1.华北理工大学;河北唐山063210. 北京首钢股份有限公司，河北唐山064404）