炭素焙烧多功能天车改造

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炭素焙烧多功能天车改造　

冯建中　张建民，／赵建军（包头铝厂０１４０４６）　’’－－，一一　

摘要提出了炭素焙烧多功能天车存在的主要问题及改进措施。实践证明该机组改造是　

肋　堡　了鲨　眷　、．关麓词多功能天车嗳卸料调速改造　、　Ｉ————一一－———一ｆ　ｆ　ｆｒ’’【…　Ｌ　’　

１前言　

炭素焙烧多功能天车是生产预焙阳极炭块的　关键设备，其主要功能是吸、卸料及装出炉操作。　

包头铝厂二期扩建工程使用的焙烧多功能天车，　是消化引进日本多功能天车国内制造的，在包头　

铝厂首家使用，１９８７年投产。经过６年的运行实　

践表明，设备运行可靠性差，故障频繁，维修工作　

量大，难以满足生产工艺要求。１９９３年包头铝厂　

与大连起重矿山机械厂联合设计，成功地改造了　１＃焙烧多功能天车，设备运行可靠。　

２焙烧多功能天车存在的主要问题　

（１）吸料能力达不到设计要求。　

（２）交流调整速系统不能正常运行。　

（３）阳极提升结构不合理。　

（４）３Ｗ一１．６／１０小型压缩机不适用于粉尘　污染较严重的环境．故障频繁，维／Ｓ　ｔ作量大。　

２　－ｒＳ　ｒｚ／’ｆ／　

（５）吸、卸料管驱动系统设计不舍理。　

（６）配电室密封通风不良，粉尘污染严重，经　常造成电器元件短路，损坏设备。　

（７）罗茨风机电机未采用软启动装置。　

（８）电缆小车设计不合理，可靠性差。　

３改进措施　

３．１提高吸料能力的途径　

吸料能力是多功能天车的主要性能之一，关　系到设备的工作效率。提高吸料能力可减少设备　

的运行时间，减轻工人的劳动强度，节能降耗。影　响吸料能力的主要因素是真空度。减少系统阻力　

是提高系统真空度的有效方法。　

空气与填充料的混合物由吸料管进人料仓。　由于体积突然膨胀使气流速度下降，并受到冲击　

板的阻挡，填充料从气流中分离出来，落到料仓　

中，含尘气体经二级收尘后排出。　

Ｉ空气与填充料的撬台铀　

圈１嗳料系统示意图　１．吸料臂２．辩仓３．冲击扳４．麓风Ｉｊ皇尘器５．布袋Ｉｊ彖尘器６．输料罐７．罗菠鼓风机　（１）在满足工艺要求的前提下，将原料仓在高　ａ　由于料仓容积减小，吸料时系统能够很快　

度上减少ｌｍ，其效果如下：　建立起需要的真空度。　

有色设备一１９９９．１　

３５——　ｂ．降低吸料管段的摩擦阻力损失。　Ｃ．降低吸料管段内提升的压力损失。　

２）布袋除尘器改造，由反吹清灰改为脉冲清　灰。布袋由扁袋改为圆袋。　

清灰方式的选择计算：　

改造前过滤风速理论计算；　ｎ　Ｖ　＝　：８１．９ｆ７Ｏ＝１．１７ｍ／ｒａｉｎ　＾　在实际运行中，由于扃袋Ａ、Ｂ两面闻距太小，　在气流的冲击下布袋被拉伸，骨架变形，造成布袋　

局部贴合在一起，过滤面积约减少３ｏ％，见图２。　

图２布袋截面图　实际过滤风速计算　

Ｖ　＝　＝　６７ｍ／ｍｉｎ　

这种高风速选择反吹清灰方式很难达到清灰　

目的，还造成布袋压损增大。　改造后布袋为圆袋，规格为￣＇１６０×２２００，过滤　

面积为５４　。改造后过滤风速计算：　

＝　：　＝１．５ｍ／ｍｌｎ　

由于风速降低，清灰能力增强，布袋压损下　

降。改造前后布袋压损比较见表１。　表１改造前后布袋压损比较表　

改造前ｌ改造后Ｊ设计　

压损．ＰＡ　ｌ棚～１伽Ｉ　１０００—１２ｏ０Ｉ　８饷～１５ｏｏ　

圈３改造后的冲击板　（３）冲击板由平面改成弧面，减少冲击力。降　

低冲板段的压力损失。　

由于上述三部分的改进，系统降低压损　

１８００Ｐａ．达到了降低压损、提高吸料能力的目的。　改造前后吸料能力比较见表２。　

一３６—　３　２调速系统改造　表２改造前后吸料能力的比较　

调速系统的可靠性是天车的重要指标之一，　

它直接影响到天车的整体性能。　

３．２．１可控硅交流调速系统　原机组大车、小车、阳极提升系统调速采用交　流调压调速。该系统电气控制原理如图４所示。　

圈４调节定子电压的速鹱控制系统框图　由于该系统设计的闭环结构过于复杂。检修　

难度大．特别是在低速时（一挡）转矩不够，电机发　

热严重，功率因数低．加之天车所处环境恶劣，温　

度高．粉尘大，仅投产使用几个月调速系统便出现　

故障，只能用串电阻对天车进行调速控制．使天车　

启制动运行冲击增大，车体日渐变形。　

采用脉冲技术对天车调速系统进行改造是符　

合实际且经济的一种方法。　３．２．２可控硅鞍子脉冲调逮系统　

可控硅转予脉冲调速的工作原理是周期性地　

开通、关断串人电机转予回路中的二个双向可控　硅，使异步电动机定子或转子的电气参数作周期　

性变化，电机一直工作在电动状态及制动状态（或　

自由停车）的相互转换的过渡过程中。电动机周　

期性地加速或减速，得到不同的平均转速。大车、　小车、提升系统的调速控制基本相同。本文以小　

车为例来说明脉冲调速在焙烧多功能天车三个调　

速系统中的工作原理。　

在图５中，异步电动机内接有二个双向可控　

硅。当二个可控硅长期导通时，电动机的机械特　

性为固有特性．图６的特性为Ｍ，；当二个可控硅　

关断时，电动机的特性为Ｍ２，如图６上的纵坐轴；　

当二个可控硅导通时电动机沿固有特性加速（由　

有色设备一

１９９９．１　＿　

于Ｍ．＞Ｍ２）经时间ｔｓ后转速达到Ｎ　时，可控硅　转速。　

关断，电动机固有特性转换到自由停车特性，电动　ｎ　机开始减速（由于Ｍ　＜Ｍ　），经时间ｔｏ后，转速　ｎ：　

达到ＮＩ可控硅重新导通，电动机重新转换到固有　

特性上运行。　ｎ。　

～　Ｏ　

田５主电路图　

Ｍ　Ｏ　Ｍｚ　圈６机械特性　如图６又开始加速。这样，用周期性导通关　

断电动机转子中的二个可控硅的方法即可使电动　

机获得一平均转速Ｎ．　，因而在负载转距Ｍ　下能　

获得一稳定低速，由于ＫＰ　ＫＰ　组成无触点形状　

动作时间非常快，以及脉冲控制板中的比较器翻　转灵敏度高．所以实际运行的转速是比较平稳的，　

如图７所示在图中用ｅ系数表示脉冲作用的相对　

时间，即：　

ｅ称为负载持续或相对导通时间，改变ｅ即可　

改变关断或开通转子中二个可控硅的持续时间，　可得到不同的平均转速，从而调节异步电动机的　

有色设备——１９９９．１　圈７　ｎ＝ｆ（ｔ）曲线　本调速系统中ｅ值由脉冲控制板中的给定电　位器电压值来决定。最大诃速比为１Ｏ：１，可在此　

范围内有级整定，正反向第一档起动转矩值约为　

０．６７Ｍｒ，第二档起动转矩值约为２．ＯＭ　。正反向　

．第　档四档为脉ｉ巾调速档，第五档为高速运行档；　

转子电阻除软化电阻外全部切除，此时电动机不　受调速回路控制以额定速度运行。电路设有切换　

接触器，当晶闸管的脉冲调速装置故障时，系统可　

以切换为常规控制作应急运行，即此时图５接触　

器ＮＤＸ吸台。　由于采用了脉冲调速，大车、小车、阳极提升　

系统的电机容量均作减容调整，即大车、阳极提升　

电机由原来３０ｋＷ改为２２ｋＷ，小车２２ｋｗ改为　

１５ｋＷ．共降低３ｌｋＷ。　３．２．３两种调速系统的经济分析　

从上述两种诃速系统的原理分析可以看出，　

焙烧多功能天车调速采用可控硅脉冲调速后，通　

过３年多的运行对比．认为该天车的调速系统改　造是成功的，取得了预期的使用效果和经济效益。　

（１）提高了天车调速系统的可靠性。　

（２）操作运行安全可靠，调速范围广，检修维　

护方便，故障率低。　

（３）取得了显著的节能效果，年节电为　

５００００１　。　３　３阳极提升改造　

（１）阳极提升导向架为框架式结构，刚性差，　

进行装出炉操作时，阳极央具颤动，经常发生阳极　提升导向架拉裂，阳极夹具撞坏炉墙现象。　

（２）松绳保护装置可靠性差，失灵时造成阳极　

提升卷扬钢丝绳拉断，阳极夹具坠落损坏。　（３）加固阳极提升上导架，下导架改为箱形结　

构。　（４）松绳装置由上压式改为下拉式。　３．４选用Ｍ｝　２型空气螺杆压缩机（下转第３０页）　

一

３７　到保证。通过下面的实际数值可粗略的看出，采　用电液比例控制系统控制的开卷机机组带来了设　

备结构的简化和成本上的节约：传统电机驱动控　制的开卷机机组，在机械结构上有涨缩卷轴（旋转　

缸）、减速箱、１９．６ｋｗ直流电机。总吨位１６．５ｔ。　电气上，还配有直流控制系统。而电液比例控制　

系统驱动开卷机机组方式充分利用了马达的低速　特性，采用了对锥式开卷系统机械总吨位只有６．　

５ｔ，而且节省了直流控制系统。简单核算一下，仅　简化的成本就已近３０万元。除此之外，占地面积　也减少许多，操作程度也随之简化。　

４结束语　

此台１５００横切机液压驱动开卷机系统的成　

功运用为实现整机全液压驱动的设计提供了一个　好的模式，尤其在重卷机、卷绕机以及其它低速驱　

动系统的加工设备设计中，具有广泛的推广前景。　而且．它具有结构简单、操作方便、可靠性高等特　点。在保证良好的速度和张力调节功能的同时，　

也带来了经济上的效益。　

（上接第９页）（４）气动系统　它由气动三联件，气阀，气缸等组成。它驱动　

气缸动作．使阳极导杆及钢爪限位。　２　３优缺点　

优点：（１）利用杠杆原理使破碎勾拉着阳极导　杆。残极上移。这样比油缸直接作用压板压残极省　

力。　

（２）在工艺布置上比较灵活。　（３）残极料斗装置灵巧，简单。　

缺点：（１）外形比压板下压型压脱机尺寸大些。　

（２）由于结构原因维修工作量稍大。　

（３）动力源有两种（液动和气动），增加了管理　和维修量。　

３残极压脱机选用　

３．１选用根据　（１）要根据工艺配置情况　

（２）根据阳极钢爪结构；　（３）根据输送链类型；　

（４）两种类型压脱机都有自动、手动两种控制　方式。　。　

３．２选用方法　（１）当车问内采用输送链输送阳极残极时，应　选择压板下压型压脱机。此种压脱机有专用固定　

阳极的结构。如用单轨小车输送阳极残极，可选残　

极上移，压板固定型压脱机。　（２）车间内有单独维修场地，压脱机便于移动，　

可选压板下压型压脱机。　

（３）如果压脱机及与其相连的输送机破碎机都　

想放到地面．不挖地坑，则应选残极上移，压板固定　

型残极压脱机。　（４）￣１１果阳极钢爪比较多的情况下．尽量选择　

压板下压型残极压脱机。　

（５）如果车问压缩空气压力比较低，或无气源，　

厂房比较低矮，应选用压板下压型压脱机。　

（上接第暂页）　上海英格索兰压缩机有限公司生产的ＭＨ２２　

型空气螺杆压缩机，排气量３　／ｍｉｎ，排气压力　０．９８ＭＰａ。该机适应环境性强，运行可靠性高，　

维修玉作量小。　３．５氍、螺辩管驱动暮统改造卷插驱动　

ｃｌ＞罚　为两台环链电葫芦驱动，由于两台　环链电葫芦驱动不同步，吸卸料管提升时经常被　

卡住，造成电机过载损坏。　

（２）ｌ￣ｌＪ料管驱动系统改为卷扬驱动。此外，　

将原配电室移至主粱下，做成密封隔热的配电室；　罗茨风机电机采用　△降压启动，有效地避免了　启动电流对电机的的冲击，从而延长了电机的使　

用寿命；电缆小车改为电缆滑车。　

４结论　

（１）此项改造设计合理，技术可靠，投资少，工　

期短，经济效益显著。　（２）１９９６年我厂在１＃多功能天车改造的基　

础上，委托大连起重矿山机械厂制造了３＃多功　能天车．改造和新研制的多功能天车达到了设计　

性能要求，满足了生产需要。　（３）改造后，多功能天车使用性能好，检修维　

护工作量少。　

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