应用PLC技术实现对吊车车轮的纠偏控制.docx
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应用PLC技术实现对吊车车轮的纠偏控制.docx
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应用PLC技术实现对吊车车轮的纠偏控制
附件一:
武钢第二十三届青年“五小”成果申报表
单位:
二分厂运转车间团支部填报时间:
2008年9月4日
成果
名称
应用PLC技术实现对吊车车轮的纠偏控制
开始时间
2007年11月
完成时间
2008年8月
申报者
姓名
王文鹏
性别
男
年龄
26
文化程度
大学本科
职业工种
钳工
职称
助工
在成果中所占地位
参与者
其他协作者姓名
申运龙霍育清刘文兵种发友陈曦
单位技术科和财务科鉴定意见:
(公章)
基层团委推荐上报意见及建议评审等级:
(公章)
公司评审组评审意见:
(公章)
附件二:
武钢第二十三届青年“五小”活动统计表
单位:
二分厂运转车间团支部填报时间:
2008年9月4日
类别
项目数
已投产数
年创效益(万元)
未投产数
填补空白数
“五小”活动
1
1
0
1
参加五小活动人数8人;青年科技小组数1个;
成员数3人。
申报单位审定意见
盖章
年月日
公司审定意见
盖章
年月日
应用PLC技术实现对吊车车轮的纠偏控制
一、小组概况
我们小组成立于2007年,此次课题的开始时间是2007年11月,本小组现有成员7人。
(见表一)
二、选题理由
(一)此次项目是厂2008年度“十大难点攻关”既定项目之一。
(二)实现吊车的安全稳定运行。
三、现状调查
武钢集团现有吊车4000余台,80%以上的吊车存在不同程度的车轮啃道现象,给企业造成大量经济损失及人力资源浪费,其问题的严重性曝露无疑。
我车间所辖全厂吊车的车轮啃道情况也不容乐观。
尤其是二出坯跨2#40t夹钳由于车轮啃道现象最为严重,车轮更换频繁,部分车轮更换周期达到1.5月/次。
(见表二)轨道更换周期下降,耗费大量人力,物力,造成钢材成本的隐性流失。
2007年2#40t夹钳车轮更换记录(表二)
东南主动
东南被动
西南主动
西南被动
东北主动
东北被动
西北主动
西北被动
7月30日
4月29日
2月12日
6月26日
2月16日
8月8日
8月30日
8月30日
7月20日
8月14日
10月19日
8月21日
10月15日
来源:
炼钢总厂二分厂设备管理信息系统
四、原因分析
制定从人、机、料、法、环五个方面分析车轮啃轨原因:
●对于车轮检修质量问题:
车间制定针对性措施:
不断优化和创新车轮检修调整模式,专检员督阵检修,严把质量关。
●对于吊车轨道基础设施超标问题:
车间制定针对性措施:
在进行加固厂房立柱、调整好轨道梁的基础上,对轨道进行测量、调整、再测量、再调整的反复调整模式,实现车轮运行基础——轨道的达标。
●对于车轮备件质量问题:
车间制定针对性措施:
采取“严进宽出”备件修复管理模式,对存在问题车轮备件无论条件一律送去修复,对返修回的备件则组织车间技术组专业人员检查验收,存在一点缺陷则一律不让送往现场,继续返修。
●车轮点检等问题:
车间制定针对性措施:
修订《运转车间点检管理办法》加大对车轮等重点部位点检的奖惩力度。
由于措施得当,针对性较强,车轮更换次数大幅度减少。
但车轮啃道现象并没有得到彻底消除。
车间决定加大技术攻关力度,成立啃道攻关小组,在保持原有既定维护措施的前提下,加速技术攻关,车间解决车轮啃道问题。
五、确定目标
应用PLC技术解决全厂吊车车轮啃道问题
六、制定对策及实施
根据常规切电阻吊车纠偏控制的基本原理,设计PLC、变频吊车纠偏控制系统。
在原有设备基础上升级到315CPU,增加通信协议桥接装置,动力回路切换装置,四个检测极限,系统运行原理如图1。
图1纠偏控制原理框图
原理简介:
在吊车车架四角上焊接角钢,角钢底部安装检测装置,检测车架与轨道水平相对距离,检测装置水平及垂直位置可调。
四个检测装置将检测到的离散信号引入PLC,检测到的离散信号与车体行走方向信号通过抗干扰防抖程序处理,控制变频器输出频率,降低啃道侧速度,利用行走方向车轮导向性调整车体行走姿态,防止车体走斜,从而达到解决车轮啃道的目的。
在2007年11月28日至2008年2月4日投入试用该系统,试运行阶段曝露出大量问题:
1)设备系统监控力度不够,监控手段存在缺陷,无法对纠偏系统进行24小时跟踪检测记录数据,严重影响项目实施过程中原因分析;
2)轨道由于磨损严重,呈台阶状,大车行走姿态调整过程中,车轮踏面靠近轮缘两侧受到较大摩擦阻力,一侧变频器频繁出现过电流掉电现象;
3)在大车行走运行过程中车架软连接处水平刚性不足,导致端梁侧面及走台螺丝长期大面积松动;
4)差档调速过程中纠偏量过大,导致车架受到较强的机械冲击,大车车体在行走过程中出现较大的晃动、震荡;
5)由于控制方式的改变,东西两侧变频器出现单机运行情况,加剧车轮啃道,同时构成极大的安全隐患;
6)大车行走过程中,车轮存在周期水平调整运动,对磨电板造成一定的水平拉伸,长期运行导致磨电板穿销铁丝拉断,造成供电系统短路单相,构成严重安全隐患;
7)出坯跨温度较高,检测装置长期处于高温环境下运行,耐高温特性存在缺陷,更换率高。
经过攻关组成员的反复验证,共同克服困难,逐一解决技术瓶颈问题。
针对问题1)制定对策:
建立设备系统化网络管理如图5、6。
在吊车电气仓内放置计算机,采用总线桥的网络连接方式,采集变频器参数数据,建立设备网络通信及动态监视画面,对设备运行参数,运行状态,故障状态实施24小时监控,并记录运行数据。
图5监控系统网络拓扑结构图
图6运行参数Wincc监视画面
效果分析:
形成一套自动化运行监控系统,节省大量人力,并能对纠偏控制综合性能从广度及深度上进行剖析,以便于系统改进,优化,完善。
针对问题2)制定对策:
利用监控数据分析,批量实验尝试。
1、Wincc监控画面编程,检测四个纠偏极限,变频器输出电流,输出频率,输出电压,故障信号,主令控制器档位,纠偏时东西变频器差档档位;
2、变频器参数监控调试;
3、调整纠偏保持时间,记录数据分析;
4、调整变频器过流峰值时间,记录数据分析;
5、调整变频器加速时间,记录数据分析。
6、纠偏检测极限调整,协调维修中心进行车轮组调整,记录数据分析;
7、控制器离开零位延时,屏蔽加速过程纠偏,解决掉电问题尝试,记录数据分析;
8、车轮靠近轮缘两侧或轮缘上涂少量润滑油,解决掉电问题尝试,纠偏电流降低到由150A降低到110A左右,峰值不超过120A,记录数据分析。
批量实验前后对比如图8、9:
图7批量实验调整前变频器输出电流
图8批量实验调整后变频器输出电流
结论及效果:
夹钳吊车运行时间较长,并长期处于高温区域,轨道上润滑油风干较快,润滑作用丧失,纠偏过程中车轮踏面横向调整摩擦阻力过大,造成车体高速侧变频器运行电流过大。
润滑后纠偏运行变频器输出电流有所下降,变频器一侧过电流掉电现象减少。
针对问题3)制定对策:
在夹钳吊端梁走台及侧面软连接处对螺丝加多层弹性垫并紧固。
结论及效果:
运行效果良好,未发生松动,车体水平刚性有所加强,同时使得车体在姿态调整过程中具有一定活动间隙。
也可采取在车架软连接处固定钢板加厚或支撑处理。
针对问题4)制定对策:
将档位控制过渡到频率控制,微量调整,速差n≦0.1N,进一步降低纠偏造成的过大运行电流。
八档调速变频器参数设置,程序调试,纠偏电流降低到70A左右,解决掉电问题尝试,由以往的4档调速纠偏变为8档调速纠偏,由以往的差档纠偏变为差频纠偏,纠偏频率由运行前期的10HZ不可调变为0.1HZ-50HZ任意可调,减小纠偏过程车体姿态调整对车体结构造成的影响。
图9差频调速纠偏变频器输出电流
结论及效果:
纠偏系统在额定电流以下正常运行,未发生掉电现象,车体晃动、震荡明显减小,对大车车架机械冲击减弱,运行平稳。
针对问题5)制定对策:
纠偏运行程序中对变频器运行方式采取连锁控制,禁止变频器单机工作状态。
结论及效果:
未发生单机运行情况。
针对问题6)制定对策:
在磨电板穿销两侧加定长钢管处理,放置在纠偏微动拉伸过程中发生窜动,防止穿销长期拉伸掉出。
结论及效果:
未放生类似故障。
针对问题7)制定对策:
多个厂家检测装置试用,选用感应灵敏度高,感应距离30mm,长期耐高温100℃以上检测装置。
结论及效果:
运行效果良好。
对系统改进后5月9日正式投入使用验证,未发生前期使用时出现的故障现象,系统稳定性,可靠性得以肯定。
(7)防止再发生
1、技术人员定期对计算机记录的系统运行数据进行分析,发现异常情况及时作出调整;
2、工段点、巡检记录吊车各种突发异常情况,反馈小组成员进行纠正;
3、如有类似问题小组成员负责纠正并采取适当预防措施。
七、经济效益
直接效益:
1.减少车轮更换:
2007年2#40t夹钳车轮更换记录
东南主动
东南被动
西南主动
西南被动
东北主动
东北被动
西北主动
西北被动
7月30日
4月29日
2月12日
6月26日
2月16日
8月8日
8月30日
8月30日
7月20日
8月14日
10月19日
8月21日
10月15日
来源:
炼钢总厂二分厂设备管理信息系统
2008年2#40t夹钳车轮更换记录
东南主动
东南被动
西南主动
西南被动
东北主动
东北被动
西北主动
西北被动
3月17日
4月3日
3月11日
1月10日
3月17日①
3月31日①
2月3日
3月27日①
5月12日②
5月3日②
3月21日
3月27日①
3月11日
4月1日
3月16日
5月23日③
5月23日③
来源:
炼钢总厂二分厂设备管理信息系统
根据以上统计记录
选择更换2次以上的车轮确定2#夹钳车轮使用平均周期:
东南主动轮07年7月-10月
(天/次)
东北主动轮07年2月-8月
(天/次)
东北被动轮07年6月-10月
(天/次)
西南主动轮08年3月-4月
(天/次)
西北主动轮08年2月-3月
(天/次)
二出坯2#夹钳车轮更换平均周期T
(天/次)
第①批车轮减少更换次数:
3次;第②批车轮减少更换次数:
2次;第③批车轮减少更换次数:
1次。
纠偏系统运行3个月2#40t夹钳直接经济效益:
(3×4+2×2+1×2)×8000元/个=14.4万元。
2.降低电能消耗;
据实际应用,纠偏投入使用后,吊车电能消耗可降低30%;按0.5元/度;吊车每天动车按累计15小时;各机构电机功率累计300KW。
可节约电耗累计节约成本:
0.5元/度×16×365×300×30%=24.6375万元。
3.节约生产过程成本:
全年影响生产过程时间按累计6小时,每吨钢冶炼周期为45分钟(0.75小时);按普钢利润500元/吨,钢水78吨/罐计算;
可节约生产过程成本:
500元/吨×78吨×6小时/0.75小时=31.2万元
间接经济效益:
降低人力资源周期投入,有效减少设备故障时间,提高劳动生产率。
1.减少设备故障时间产生效益:
2007年该台吊车更换车轮达20个,每更换车轮按3小时/个计,每吨钢冶炼周期为45分钟,按普钢利润500元/吨,钢水78吨/罐计算在设备无车轮故障可产生经济效益:
3小时/个×20个×60/45×500元/吨×78吨=312万元
2.降低人力成本投入:
根据现场实际情况,每更换车轮按3小时/个,更换车轮10人/次,人力成本15元/小时,可节约人力成本:
10×20×15×3=0.9万元
八、下一步打算
随着小车运行精确定位系统在2#40t夹钳投入使用之后,我们将逐步推广全厂各台吊车上应用,其带来的经济效益必然是可观的。
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- 应用 PLC 技术 实现 吊车 车轮 纠偏 控制
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