棒材生产线液压升降裙板的电气改造.pdf

总 第 2 1 4期 2 0 1 3年 第 l O期 河北冶全 HE BEI M ETALL URGY To t a 】 N O ． 21 4 2 01 3， N u mbe r 1 0 棒材生产线液压升降裙板的电气改造 杜 涛 河北钢铁集 团 宣钢公司 检修公司 ， 河北 宣化 0 7 5 1 0 0 摘要 宣钢棒 材生产线 液压裙板共有 1 4个液 压 阀台， 电气控 制柜 内包 括 1 4个 上升继 电器和 1 4个下降 继电器 。在使用一段时间后 ， 经常出现继 电器辅点处钢坯有 毛刺 、 粘连现象 ， 造成裙板升 降不 到位 ， 进 而 堆钢 。对此 ， 进行了电气控 制改造 、 线路改造和程序优化 ， 实现 了裙板 的安全稳定工作 ， 大幅减少 了故 障 停机时间 ， 提高 了轧钢生产的作业效率。 关键词 棒材生产线 ； 升 降； 裙板 ； 电气 ； 改造 中图分类号 T G 3 3 3 ． 1 l 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 6 5 0 0 8 2 0 1 3 1 0 0 0 4 6 0 3 ELECTRI C REFOI ATI ON OF HYDRAULI C LⅡ G S YS TEM F OR APRON BOARDS I N BAR P RODUCTI ON LI NE Du Ta o Ma i n t e n a n c e C o mp a n y，Xu a n h u a I r o n a n d S t e e l Co mp a n y ，He b e i I r o n a n d S t e e l Gr o u p，Xu a n h u a，He b e i ， 0 7 51 0 0 Abs t r a c t The r e a r e s e pa r a t e l y 1 4 l i f t i n gu p r e l a y s a n d 1 4 l i fti n gdo wn r e l a y s i n e l e c t r i c c o nt r ol c a bi ne t t O c o nt r o l t he 1 4 h y dr a ul i c v a l ve t a b l e s f or a p r o n b oa r ds i n ba r p r o du c t i o n l i n e o f Xu a n S t e e 1 ．Af t e r us e d for a p e r i o d o f time t he r e a r e f r e q u e nt l y the bu r r fins a n d a dh e s i o n a p pe a r e d o n s t e e l bi l l e t a t t h e po i nt s c orre s p o nd t O t h e a ux i l i a r y c on t a c t s o f r e l a y s．a n d t he n ma ke s the a p r o n l i f tin g n ot t o t h e l oc a t i on s a n d S O s t e e l mo u nd i ng f or me d．To s ol v e t hi s p r o b l e m ，i t i s d on e t h e e l e c t r i c c on t r ol r e f or ma t i o n，l i n e r e f o r ma t i on a n d pr o g r e s s o p t i mi z a t i o n．The s t e a d y o p e r a t i o n of a pr o n i s r e a l i z e d，t he br e a kd o wn time gr ea t l y r e d uc e d，t h e wo r k e f f i c i e n c y of s t e e l r o l l i ng pr od u c t i on i mp r o v e d． Ke y W o r dsb a r pr od u c t i on l i n e；l i fti ng；a p r o n bo a r d；e l e c tri c；r e f o r ma t i o n 1 引言 宣钢公司高强度棒材生产线 以下简称“ 宣钢 二棒 ” 于 2 0 1 2年 3月投 产 ， 设计 年产 量 9 0万 t ， 4 月份达产 ， 目前月产量在 l 0 ． 5万 t 左右 。裙板采用 电气控制 、 液压驱动 ， 与电机驱动相 比具有控 制简 单 、 动作平稳等优点。裙板全长 1 6 8 r n ， 机械部分有 1 4个区段 ， 每个区段由 1个液压缸驱动裙板升降动 作 ， 每个液压缸独立 配置 阀台。电气部分 由西 门子 s 7 4 0 0 P L C控制 ， 当程序给 出上升命令时 1 4个上 升继电器得 电， 输 出直流 电压 2 4 V 给上 升 阀头线 圈， 裙板上升。当程序给出下降命令 时 1 4个下降继 收稿 日期 2 0 1 3 0 62 7 作者简 介 杜涛 1 9 7 9一 ， 男， 工程师 ， 2 0 0 2年毕业 于河北省 工程技 术高等专科学校计算机应用与维护专业 ， 现在 河北钢铁集 团宣钢公 司检修分公 司工作 ， Em a i l x i a o j i n h u a 9 9 9 s i n a ． c o rn． c a 4 6 电器得 电， 输 出直流电压 2 4 V给下降阀头线圈 ， 裙 板下降。在裙板的控制 中， 累计用到 2 8个继 电器。 裙板在使用一段 时间后 ， 在某些特定位置钢坯 出现毛刺 、 粘连等现象。 2 裙板故 障分 析 轧钢时， 裙板处于接钢位置 ， 即高位 。经过设定 延时倍尺尾部滑过冷床头部， 裙板下降到低位 ， 当前 一 根倍尺从裙板辊道滑落至下层裙板 ， 通过摩擦使 倍尺停止滑行。在低位停留很短 的设定时间， 裙板 上升到中位。此时当前倍尺被抛落到冷床矫直板 ， 同时下一 根倍 尺 被 辊 道输 送 到 裙 板辊 道 中 图 1 。 如此裙板往复循环 ， 进行接钢抛钢操作对钢坯 出现 毛刺、 粘连的， 下面是原因分析。 1 裙板 上升、 下降继 电器 的吸合工作频率非 常高。每根钢坯经过轧制要产 出7～ 8根倍尺 ， 在每 河北冶金 2 0 1 3年第 1 0期 根倍尺接钢抛钢操作 中， 裙板上升继电器得 电 2次， 下降继 电器得 电 1次。由此可 以计算 出， 每根钢坯 轧制过程中上升继电器得 电 1 6次 ， 下降继电器得电 8次。以目前宣钢二棒的生产节奏和有效作业时间 计算 ， 平均每天轧制钢坯约 1 5 0 0根， 裙板上升继电 器要 吸合约 2 4 0 0 0次 ， 下降继 电器 吸合 约 1 2 0 0 0 次 ， 因此容易造成继电器辅 助点处钢坯 出现毛刺和 粘连现象。 2 经测量 ， 阀台线 圈电阻为 1 7 Q ， 得电状态 下电流为 1 ． 4 A。查阅相关资料显示 ， 继 电器 在接 通直流 2 4 V时 ， 辅点承受 电流为 1 ． 5 A； 继 电器在 接通交流 2 2 0 V时 ， 辅点承受 电流为 5 A。原设计 Q 3 4 ． 4 Q 3 4 ． 5 2 7 28 Q 3 4 ． 6 一 Q 3 4 ． 7 9 ． 21 3 L ／ ＼ 3 方案继电器辅点流过的电流和本 身能承受的电流相 当， 这就是造成继 电器辅点频繁触点处钢坯出现毛 刺 和粘连 的主要原 因。 3 继电器数量繁多 ， 查找起来非常困难 ， 出现 故障时， 经常要逐个拔下来查看 ， 费时费力 ， 给电气 维护带来 了很大困难 。简单方法就是全部继 电器一 起换掉 ， 这样做浪费大量备件 。 4 裙 板 控 制 线 路 太 长 ， 造 成 控 制 电压 到达 阀 台处有较大压 降。经实 际测量 ， 远端阀 台线圈电压 只能达到 1 7 V左右 ， 这也可能造成裙板阀台动作不 到位 。裙板误动作会造成冷床堆钢 ， 全部挤到冷床 尾部 蜗 牛槽 中 ， 处 理起来 非 常困难 。 裙板控制阀台3 冷 床前 制动 裙板上 升 ／ 下降电 磁阀 3 上升 4 裙板控{ } I 阀台3 冷床 前制动 裙板 上升 厂 F 降 电 磁阀3 下降 4 裙 板控 制阀台 4 冷 床 处 制 动 裙板 上 升 ／ 下 降电 磁阀 1 上 升 裙 板控 制阀台 4 冷 床 处 制 动 裙板 上 升 ／ 下 降电 磁阀 l 下 降 图 1 原设计 的控 制原理 F i g．1 Orig i n a l d e s i g n o f c o n t r o l p rin c i p l e 3 控 制 改造 经过查阅相关资料 ， 继 电器的有效 电气寿命 大 约在 3 0万次 ； 而每天正常使用时继 电器要动作近 2 万次 ， 频繁更换继 电器既不可行又浪费备件 。由此 可见 ， 在轧钢快节奏生产过程 中， 使用继 电器进行电 气控制不能有 效保 障裙 板正 常运行。经过方案 讨 论 、 研 究 图纸和 改进 原设 计 ， 认 为 采用 接触 器进 行 裙 板电气控制是一种可行的技术方案。接触器的有效 电气寿命约为 6 0 0万次 ， 可 以满足轧钢生产线快节 奏工作 的需要。 在电气控制上 ， 本着用接触器代替继 电器的主 要思路， 对原设计做 了部分改进。改进方案使用 了 交 流接 触器 ， 接 触器 线 圈 电压 为交 流 2 2 0 V， 有 3个 主触点和 1个辅助触点。方案设计 3个主触点分别 接 4个阀台的线圈输 出电源 ， 辅助触点接 2个 阀台 的线圈输出电源， 这样 1 4个阀台就能够进行全部控 制 。原设计输出 2 8个点 ， 故 障时不好查找 ； 改进方 案原设计基础上保留 2个上升和 2个下降继电器 ， 其余全部摘除。P L C数字量输出模板驱动 2个上升 和 2个下 降继 电器线 圈， 继 电器 辅助 点接通 交 流 2 2 0 V电源。交 流 2 2 0 V 电源接入 交流接 触器线 圈 ， 输出至阀台线圈的直流 2 4 V接到交流接触器主 触点和辅助触 点。当程序输 出时继电器得 电， 从 而 使交流接触器线 圈得 电、 触点闭合， 阀台线圈得 电、 裙板 动作 。 继 电器 的主要 缺 陷是 辅 助 点不 耐 用 ， 能 承受 的 电流很小。改造方案 中， 使用了 4 O A 的交 流接触 器 ， 继 电器辅 点接 通交 流 2 2 0 V 电源 后 ， 经测 量 辅点 电流为 3 ． 5 A， 小于继 电器辅点能够承受的 5 A额 定电流。现在继 电器的使用 寿命周期有明显提升 ， 而且 1 4个 阀台线 圈 同时得 电时 ， 电 流大 约 为 2 0 A， 接触器额定电流为 4 0 A， 远远大于流经触点 电流 ， 接触器使用状况十分好 ， 有效作业时间大幅提升 。 改造后 ， 由原来 2 8个继电器减少到 4个。裙板 故障时 ， 与原设计方案相 比查找继 电器故障要轻松 很多 ， 节省故障排 除时间 ， 继 电器使用量大 幅减少。 47 ～喜}]～萋{]～垂}]～ 一 总 第2 1 4期 相应 P L C输 出模板到继 电器的线路 ， 继 电器到接触 器的线路进行 了大量简化， 也降低了故障排除难度。 由于接触器吸合状态 比较直观 ， 辅点容易测量 电压 值 ， 故使用起来也非常方便。 为 了更进一步加强对现场 阀台线圈的电气保 护 ， 将原设计方案中输出普通端子改为保险端子， 保 险端子中安装有 5 A的保险管。当现场有较大的冲 击电流、 阀台线圈短路、 通往线圈电源线路 出现接地 等情况时， 就会使相应的保险管熔断， 这样就可以明 确故障点和故障排除方向， 方便故障处理 图2 。 i j ] 一 裙板 控 {}I阿 台 3 冷床前崩动裙扳上升rF降屯毒 月3上升 租一 裙 扳控 {II阕台 3 睐酋 t I 翻 3下降 裙 板 控 制 闽 台 4 床 拥板 r F 降 矗 月 l 上 升 裙 板 控 制 肉 台 4 睁 床 处 崩 动 裙 板 上 升 厂 F 障 电 磁 闫 1 下 降 ．， C8 3 F 3 - 2 4 VO 图 2 改进后的控制原理 Fi g ．2 Re f o r m e d d e s i g n o f c o n t r o l p r i n c i p l e 4 线路改造 在裙板使用过程 中， 经点检发现 ， 裙板动作时每 个阀头的指示发光二极管的亮度有所区别。距离电 控柜较近的部分阀头发光二极管颜色亮一些 ， 距离 电控柜较远 的部分阀头发光二极管颜色要暗得 多， 这就必须考虑线路的压降问题。 由于宣 钢二 棒 的裙板 长 度 较长 ， 1 4个 阀 台并 列 排布。裙板 的电气控制柜位于冷床人 口处 ， 从 裙板 电控柜到最远处阀台线路长度为 1 4 0 m左右。按设 计标 准 ， 每 个 阀台线 圈额 定 电压 为 直流 2 4 V。测 量 每个阀台线 圈直流电压发现， 1 4 阀台线圈电压大约 在 1 7 ． 2 V， 1 3 阀 台线 圈 电压 在 1 7 ． 6 V， 1 2 阀台 线 圈 电压在 1 7 ． 9 V， 8 一I 1 阀 台线 圈 电压 在 1 8 ． 5 V 波动， 距离电控柜较近的阀台压降较小 电压 降为 2 2～2 3 V 。 针对 以上 情况 ， 做 了如下 改进 1 对 电控 柜 内 2 4 V 变 压 器 进 行 输 出 电 压 调 整 ， 将 输 出 电压 由原 来 的 2 3 ． 8 V 调整 到 2 5 ． 8 V。 2 根据电压压降公式 △ PL ／ A X S P为线路负荷 、 为线路长度 、 为 导体材 质系 数 、 s为电缆截面 ， 如果要减少电压压降， 或是缩短 线 路长度 ， 或 是 增 大导 线 面 积 。 由于 液压 阀 台位 置 48 固定 ， 所 以只能采用第二种方法 ， 即增 大导线面积。 原设计 线 圈导 线为 1 ． 5 2 mm 4芯 非屏 蔽 电缆 ， 现采 用 2 ． 5 2 m m 8芯双绞双屏蔽电缆重新敷设。 3 针对 宣钢 二 棒现 场 全交 流 变 频 电磁 干 扰大 的缺点 ， 新 电缆全部 穿管敷设 ， 管壁与接地扁钢 焊 接 ， 电缆外 屏蔽层 双端 接地 ， 内屏 蔽层 单端 接地 。 通过 以上改 进 ， 经 测量 ， 最 远 端 1 4 阀 台线 圈 电 压提升到 2 0 ． 3 V， 1 3 阀台线圈电压提升到 2 0 ． 9 V， 每个阀台线圈电压均有一定的提升 ； 能够满足驱动 阀台动作的需要 ， 满足裙板工作要求。 5 程序优 化 程序设计方面 ， 首先将原设计方案的 2 8个输出 点进 行优 化 ， 保 留必需 的 4个输 出点 ， 其余 点全 部 强 制中断， 在程序中简单地串联一个常零断点 ， 留待备 用或者用于其他地方。 原设计裙板位置检测有 3个接近开关 ， 分别检 测裙 板高 、 中 、 低位 。经过 仔 细 阅读 程序 说 明 ， 裙板 中位检测开关不参 与实际控制， 中位停 留主要依靠 延时控制 。针对此情况 ， 我们在程序 中增加 了中位 检测控制 ， 当中位接近开关检测到位并且经过设定 延 时后 ， 才认 为裙板 中位 到位 。 下 转 第 4 O页 总第 2 1 4期H E B E I YE J I N 6 结语 通过对轧钢关键工序的严格控制及优化 ， 宣钢 生产的抗震钢筋既降低 了生产成本 ， 又保证 了抗震 上 接 第 4 8页 J 裙板全 长 1 6 8 m， 最初方案裙板高低检测开关 位于裙板 4 8 m处。在使用中， 当裙板机械故障时会 造成裙板动作中每段裙板之 间高低不平 ， 形 成不 了 一 个滑 行平 面 ， 由此造 成滑 行 的倍 尺堆 钢 。为 此 ， 在 裙 板 1 0 8 m 处增加 1组 高低 位 检 测 开关 ， 保 证裙 板 动作时整体一致。当 2组开关状态不一致时 ， 程序 会根 据设 定条件 启 动 飞 剪 自动 碎 段 功 能 ， 以避 免处 理冷 床堆 钢 的困难 。 40 钢筋 的性 能 ； 在 京津冀 钢筋 市场 占有 一定 的优 势 ， 深 受用户好评。 6 结 语 通 过一 系列 的 电气 改 造 ， 裙 板 实现 了安 全 稳 定 工作， 故障停机时间大幅度减少， 提高了轧钢生产的 作业效率。以上改造均在宣钢二棒成功实施 ， 并且 正 在有效 使用 中 。这种 改造在 液压裙 板 电气 控制 中 有一定的普及性 ， 对 同类设 备的生产应用及改进可 提供借鉴。