石灰窑上料系统行程控制改造

张军

新疆圣雄电石有限公司 新疆省吐鲁番市 838100

摘要：近年来我国综合国力的不断增强，工业的迅猛发展，涌现出大量的工业企业。工业石灰窑上料系统由提升机、料钟机、布料机组成。该上料系统运行的工艺要求是：料斗翻转倒料和布料机旋转时，料钟必须在提起位置；每倒一斗料，布料机要旋转一定的角度；倒料完毕及时落下料钟，关闭料口。本文就石灰窑上料系统行程控制改造展开探讨。

关键词：石灰窑；上料系统；技术改造

引言

石灰窑上料系统的控制是由安装在配电室的控制柜实现，其上料间隔时间和上料时间只能在控制柜上调节，中控室无法调节该参数，故障率高，不能精确控制石灰石的比例和做到自动化控制上料，也无法监控上料小车的工作状态，造成控制难度大，稳定性差，给司窑工作带来极大困难。现在基本是人工手动上料，但仍无法根本解决自动上料问题。为保障石灰窑高效运行，将石灰窑自动上料系统成功应用在生产过程中，根据公司领导的指示，为了实现中控能自动监控灰窑上料循环间隔和上料时间、次数及其工作状态，改善其控制效果，需修改原控制方案。

1上料系统的工作原理

石灰窑的上料是将经过计量的石灰石放入吊斗车，吊斗车被绕过斗天轮钢丝绳吊住，通过卷扬机绳毂的转动，经倾斜８°的空中轨道将其送到窑顶料钟内，再经布料器撒入窑内（平衡砣被绕过砣天轮的钢丝绳吊住，通过卷扬机绳毂的转动在轨道上运动，主要起配重的作用）。吊斗车的运行距离通过机械式行程控制装置控制，行程控制装置由与绳毂同运转的链轮，及控制箱上的链轮通过链条传动带动控制箱丝杆转动，丝杆的转动使节点控制器在丝杆上左右运动，节点控制器通过与固定在行程控制箱上的红外接触器相接触，达到控制吊斗车启停的目的。

2案例分析

石灰窑系统的技术参数：公司现有4座同类型石灰窑,技术参数如下:规格:φ9100mm×8000mm×52000mm贝肯巴赫环形套筒窑;生产能力(以石灰石计):500t/d,料层有效高度:30m，物料有效容积865吨;

布料器转速:1.7r/min;

出灰机转速:0.21r/min;

物料停留时间:26h;

石灰石最大投入量:46-50t/h;

石灰窑主要由配料系统、上料系统、卸灰系统、窑体、布料装置等部分组成,系统采用PC自动化与手动两种控制程序,只要有一个环节出现故障,需全系统停车处理。由于石灰窑生产的特点和设备结构,石灰窑的大修一般以窑体的使用周期而定。中间过程的检修只能采用暂时压火而不能停窑的方法进行,因此要保证石灰窑持续稳定运行,设计的合理性及检修质量和检修速度是至关重要的。

3石灰窑上料系统行程控制改造。

3.1基本原则

1. 应尽量避免将待回收的废料棍合在一起,因为再将它们分开化钱又费力。从现行的回收技术来看,有些混合性废料则难以处理。（2）有效的回收要求需使被回收的材料实现经济性循环利用,从而减少对新材料的需求。因此不必排除在产品或加工过程中采用回收材料。只要产品中的材料可用,就可回收或再利用。应允许更灵活地利用材料。

3.2配料系统的改造

石灰石加料器原设计为偏心轮双曲拐往复给料器,由双拉杆带动偏心轮作往复运转。为此,必须保证两拉杆轴心线与往复给料槽中心线的投影全部保持平行,才能正常运行,否则双曲拐拉杆因受力不均,极易发生拉杆与偏心轮拉断事故。在实际运行过程中曾频繁发生拉断事故,造成整座石灰窑全部停车。检修时,需经过找正、调平行来保证拉杆轴心线与往复给料槽中心线的投影保持平行。检修恢复时间较长,造成石灰窑顶温过高,短时间内无法正常控制,恶化了窑的工艺状况,影响生产。通过查阅技术资料,计算出减速机的受力与承载、拉杆的受力与承载,确定了改造方案。（1）先找出给料器料槽底板的中心线,然后固定给料器料槽底板轴承座。（2）平移电机基座与料槽底板找出的中心线投影在同一直线上。（3）拉杆与偏心轮及轴承套安装定位后,将偏心轮与轮盘连接处全部焊接固定。（4）拉杆装配后,调整垫块厚度,使拉杆轴心线保持平行且与料槽中心线的投影平行。通过改造,未再发生过拉杆与偏心轮拉断事故。改造所用材料及人工费用仅1000余元,而改造前检修直接加工费用经统计每年达6.7万元,人工费用每年3.65万元,每次恢复生产至少需10h,以每座窑每天的生产能力为500t石灰石计,生产损失也是很大的。此项改造大大降低了修理费用并保证了生产的连续性,为操作和检修带来很大的便利。

3.3小车自动上料过程

（1）石灰窑小车上料完成后待在窑顶，开始上料时，震动给料机开始配料，小车电机反转，实现小车下行。（2）配料秤配料达到预定重量后，停止配料，等小车到达窑底，由机械连锁打开料斗门，石灰石经过下料口后进入小车。（3）石灰窑上料系统由上料小车、布料器、上钟帽组成。该上料系统运行的工艺要求是，上料小车到达窑顶位置时，钟帽必须在提起位置，每倒一车料，布料器要旋转一定角度，物料随布料器旋转落入窑内，做到物料在窑内均匀撒落。倒料完毕时，小车下行，钟帽落下，以保持窑内温度。

3.4数控智能主令控制器

当设备启动运行后，设备的转动部位通过变送单元的万向节与编码器（现场智能控制器）一起转动。编码器将运行设备的位移转换成格雷码发送到可编程序控制器（PLC）的输入端，可编程序控制器将采集到的格雷码进行累加、计算、译码等运算处理，并将运行设备的位移在现场控制面板的“当前位”上显示出来，并且将“当前位”所显示数据与控制面板中所设定的参数相比较，在满足设定条件时发出相应的控制信号，从而实现对运行设备的精确定位。另一方面，可编程序控制器还对采集到的信号进行分析，判断设备是否未启动状况下出现溜车故障，如出现故障立即发出停车信号，可以有效防止恶性事故的发生。

3.5上料卷扬机拉杆改造

上料卷扬机拉杆因加工安装不合理,频繁发生拉断事故。上料卷扬机拉杆用φ20圆钢搭接焊固,这样使材质的机械性能发生了改变。石灰窑往复上料过程中,拉杆往复运动需22～25次/h,几乎每天都有拉断事故发生,严重影响了生产的正常运行及检修费用的增加,上料卷扬机拉杆从窑底到窑顶高度为29m,并且悬空,所以,拉杆检修属高空作业,无论白天或夜间都存在非常大的安全隐患。我们通过分析拉杆的受力与承载,决定改用φ28圆钢,把圆钢头部加热卷成环状,两头环状搭接使用。这样首先材质不会发生变化,增加了圆钢的使用强度及使用寿命,同时在拉杆工作时有效地缓解了拉伸力对拉杆造成的破坏。改造所用材料及人工费用经测算仅4350余元,而改造前每年直接检修费用经统计达3.4万元,人工费用1.8万元。经改造后再未发生过拉杆断裂事故,节约了检修费用而且为生产挽回了巨大损失。三项改造所用材料及人工费用仅6150余元,每年节约检修费用18.55万元。通过以上改造再未发生过类似事故,既保证了生产的连续稳定,又节约了大量资金,经济效益显著。

结语

技改后经调试，实现石灰窑上料自动化，可以减少人员节省劳力，减少设备故障率，提高生产效益，提高石灰窑生产效率，减少对影响的生产，降低石灰工段上料人员的劳动强度，避免由于手动上料操作而产生的操作失误。

参考文献

[1]姜秀英．自动化工程设计［M］．北京：电子工业出版社，2019．

[2]李乃夫．可编程控制器原理、应用、实验（第二版）［M］．北京：中国轻工业出版社，2018．

[3]杜鹃．测量仪表与自动化［M］．北京：中国石油大学出版社，2019.