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      摘要： 加大現(xiàn)有拖料式定量給料機(jī)的給料量有兩個(gè)途徑：提高皮帶速度；抬高料倉(cāng)下方下料閘板的位置加大單位皮帶長(zhǎng)度上的物料重量。本文介紹了某鋅冶煉廠配料用定量給料機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)容改造的要求、改造思路、最終采用的方案及應(yīng)用效果。

    關(guān)鍵詞：定量給料機(jī)；改造；思路；方案

    Abstract: There are two ways in enlarging feed quantity of material for theexisting drag-tape weighfeeder. One is to increase the belt speed, and the otherto raise the gate cutting position of the hopper bottom to increase the weightof materials in unit belt length. In this paper, we introduce the requirement,transformation idea, final program and application results of the transformation toenlarge feed quantity of material for weighfeeder in a zinc smelting plant.

    Key words: Weighfeeder; Transformation; Idea; Program 

    1 概述

    某鋅冶煉廠電爐煉鋅物料準(zhǔn)備工序配料用6臺(tái)定量給料機(jī)2006年訂貨，廠家按所提要求供貨的定量給料機(jī)主要參數(shù)見(jiàn)表1。

                           表1 2006年供貨的定量給料機(jī)主要參數(shù)
               

    供貨的定量給料機(jī)機(jī)械部分的主要參數(shù)如下：

        前后滾筒中心距：5000mm；
       
        皮帶周長(zhǎng)：10600mm；

        皮帶寬度：650 mm；

        給料方式：拖料式；

        皮帶耐熱溫度：200℃；

        稱量段長(zhǎng)度：1000mm；

        有效稱量段：500mm；
 
         杠杠比：0.8636；

         稱重傳感器數(shù)量：1個(gè)；

         測(cè)速傳感器測(cè)速輪齒數(shù)：30。

    這6臺(tái)定量給料機(jī)（如圖1所示）的使用情況還可以，但隨著鋅冶煉廠投產(chǎn)的電爐數(shù)量增加，小時(shí)配料量逐漸加大，其中幾臺(tái)主要的定量給料機(jī)的量程都超過(guò)了表1所列的參數(shù)，而且還有繼續(xù)加大的趨勢(shì)。現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員試圖加大每臺(tái)定量給料機(jī)的給料量，此時(shí)他們發(fā)現(xiàn)加大每臺(tái)定量給料機(jī)給料量有些困難。一般來(lái)說(shuō)，有兩個(gè)途徑可以加大拖料式定量給料機(jī)的給料量，第一個(gè)途徑是提高皮帶速度，但由于2006年供貨的定量給料機(jī)的額定皮帶速度都設(shè)計(jì)的非常低，速度最高的一臺(tái)是0.0701 m/s，即一分鐘才前進(jìn)4.2m，而速度最低的一臺(tái)是0.0049 m/s，即一分鐘才前進(jìn)0.29m，而不管是速度最高的一臺(tái)0.0701 m/s，或者是速度最低的一臺(tái)0.0049 m/s，上述速度對(duì)應(yīng)的變頻器輸出頻率數(shù)都已接近50Hz；另一個(gè)途徑是提高單位皮帶長(zhǎng)度上的物料重量，由于現(xiàn)場(chǎng)使用的6臺(tái)定量給料機(jī)的給料方式都是拖料式，未設(shè)置預(yù)給料機(jī)，因此料量的調(diào)節(jié)是通過(guò)抬高或降低料倉(cāng)下方下料閘板的位置進(jìn)行的，但由于設(shè)計(jì)的皮帶速度都非常低，所以下料閘板的位置都已經(jīng)抬到最高位置，且皮帶上的料量已經(jīng)達(dá)到極限料量，再增加就可能發(fā)生漏料現(xiàn)象。
  
                           
                              圖1 使用中的6臺(tái)定量給料機(jī)

    在兩條路都走不通的情況下，現(xiàn)場(chǎng)只好采取將變頻器的輸出頻率繼續(xù)增加的辦法，例如1#秤要達(dá)到15t/h~16t/h的給料量，變頻器的輸出頻率就在70Hz~80Hz的范圍內(nèi)。我們知道，變頻器的輸出頻率在50Hz以下為恒轉(zhuǎn)矩運(yùn)行，高于50Hz為恒功率運(yùn)行，電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩將降低，而且電機(jī)可能產(chǎn)生“過(guò)熱”、“過(guò)流”現(xiàn)象，長(zhǎng)期以這種方式工作會(huì)影響電機(jī)的使用壽命甚至損壞電機(jī)。但即使這樣，仍然達(dá)不到進(jìn)一步增大給料量的要求，所以現(xiàn)場(chǎng)決定對(duì)定量給料機(jī)配料系統(tǒng)進(jìn)行改造。

    根據(jù)現(xiàn)階段生產(chǎn)過(guò)程的要求，鋅冶煉廠提出了如表2所示定量給料機(jī)擴(kuò)容改造的技術(shù)要求，希望在不變動(dòng)定量給料機(jī)秤體的情況下通過(guò)提高皮帶速度的途徑進(jìn)行改造。

                             表2 2009年定量給料機(jī)擴(kuò)容改造的技術(shù)要求
               
   
    由表2可見(jiàn)，擴(kuò)容改造的技術(shù)要求中，除了2#秤不改造外，其余5臺(tái)秤都要改造以加大給料量。

    2 改造方案

    根據(jù)表2鋅冶煉廠的技術(shù)要求，一些制造廠商（包括2006年定量給料機(jī)供貨的廠商）均提出了改造方案，當(dāng)然，有5臺(tái)秤流量要加大，改造方案都是更換這5臺(tái)秤的減速電機(jī)、變頻器、稱重傳感器，改造的報(bào)價(jià)也都很高，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)感到難以接受。

    作者本人到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)這6臺(tái)定量給料機(jī)的秤體結(jié)構(gòu)、料倉(cāng)結(jié)構(gòu)都是完全一樣的，只是因?yàn)槠俣炔灰粯樱溆玫臏p速電機(jī)、變頻器有差別，量程才有所不同。要求最大量程的秤肯定要換新的減速電機(jī)、新的變頻器，但可否利用拆換下來(lái)的減速電機(jī)、變頻器用在其他秤體上？或?qū)⒛壳稗D(zhuǎn)速較快的減速電機(jī)用在轉(zhuǎn)速相對(duì)較慢的秤體上？

     在此基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)計(jì)算，提出了新的改造方案，如表3所示。

                             表3  新的改造方案中設(shè)備主要技術(shù)參數(shù) 
                    

    新的改造方案有這樣幾個(gè)特點(diǎn)：

    （1）現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查時(shí)發(fā)現(xiàn)表2擴(kuò)容改造的技術(shù)要求所提的量程仍偏低，如1#銦鋅焙砂定量給料機(jī)目前的給料量已經(jīng)接近20t/h，而且現(xiàn)場(chǎng)操作人員有進(jìn)一步提高量程的想法，所以我們建議1#銦鋅焙砂定量給料機(jī)的量程按40t/h考慮，2#銦鋅焙砂定量給料機(jī)的量程按20t/h考慮，制粒鋅粉、生石灰、焦炭定量給料機(jī)的量程也適當(dāng)加大。

    （2）由于6臺(tái)定量給料機(jī)除了1#、2#的料斗型號(hào)為S1，其他4臺(tái)秤的料斗型號(hào)為T6，其差別在于S1料斗適合于流動(dòng)性較好的粉狀物料，而T6適合于流動(dòng)性稍差的顆粒狀物料。所以改造后的1#、2#定量給料機(jī)仍然要用于銦鋅焙砂，即料斗型號(hào)仍為S1。1#、2#銦鋅焙砂定量給料機(jī)因量程增大，需要新裝減速比小的減速機(jī)、變頻器。

    （3）因?yàn)?個(gè)料倉(cāng)的大小相同，當(dāng)有的料倉(cāng)需要清理或其下方的定量給料機(jī)需要檢修時(shí)，可以改換物料品種。除了上述的1#定量給料機(jī)通常固定用于銦鋅焙砂外，其余倉(cāng)可以改換物料品種。考慮到石英砂配料量增加很少（由1.2t/h增加到2t/h），僅僅只需要將皮帶速度稍稍提高即可實(shí)現(xiàn)給料量的增長(zhǎng)，所以將5#倉(cāng)與3#倉(cāng)對(duì)調(diào)，即現(xiàn)有的3#倉(cāng)改為配石英砂，與原來(lái)5#倉(cāng)定量給料機(jī)的皮帶速度相比，皮帶速度由0.0049m/s提高到0.0078m/s，提高了近60%，所以原來(lái)的3#倉(cāng)不需改造，只是調(diào)換了物料。

    （4）4#制粒鋅粉的容重比焦炭大（容重分別為1.2N/m3、0.7N/m3），原來(lái)的皮帶速度特別低，為0.0061m/s，如將6#焦炭定量給料機(jī)改造后淘汰下來(lái)的減速機(jī)裝在4#定量給料機(jī)上，皮帶速度為0.0155m/s，提高了2.54倍，再加上制粒鋅粉容重增加較多，可以滿足料量增加的要求。

    （5）6#焦炭和原3#生石灰這兩種物料，由于原來(lái)瞬時(shí)輸送量較小，給料量增大后要求的料量仍不大，同時(shí)生石灰和焦炭的容重比較小（容重分別為1.2N/m3、0.7N/m3），要求的皮帶速度可以更快一點(diǎn)，所以將1#、2#銦鋅焙砂定量給料機(jī)改造后淘汰下來(lái)的減速機(jī)、變頻器換裝到5#生石灰和6#焦炭定量給料機(jī)上即可達(dá)到要求。

    （6）2 #銦鋅焙砂定量給料機(jī)的減速機(jī)的配套電機(jī)經(jīng)減速機(jī)生產(chǎn)廠計(jì)算，雖然轉(zhuǎn)速加快了，但功率卻從2.2kW降到1.5kW。

    由此可見(jiàn)，原來(lái)定量給料機(jī)擴(kuò)容要求改造的5臺(tái)定量給料機(jī)（實(shí)際上2#定量給料機(jī)也需要加大，只不過(guò)當(dāng)時(shí)沒(méi)有提出來(lái)，所以應(yīng)該是6臺(tái)都需要改造），通過(guò)利用改造下來(lái)的設(shè)備和原有設(shè)備的合理調(diào)配，最終只需要新增加兩套減速機(jī)和變頻器。

    3 改造過(guò)程中碰到的問(wèn)題

    由于對(duì)機(jī)械設(shè)備訂貨不熟悉及原始資料與實(shí)物不一致，當(dāng)設(shè)備到貨進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)，發(fā)現(xiàn)以下一些問(wèn)題：新訂貨的減速機(jī)未帶測(cè)速裝置；減速機(jī)輸出軸徑原始資料均為Φ45，但有一臺(tái)卻為Φ50；于現(xiàn)場(chǎng)配置要求，換下來(lái)的減速機(jī)是左裝的，再裝上去要求減速機(jī)右裝。

    這些問(wèn)題，在現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械技術(shù)人員的指導(dǎo)下，都圓滿地解決了：將換下來(lái)不再用的減速機(jī)上測(cè)速裝置拆下來(lái)裝在新訂貨的減速機(jī)上；將減速機(jī)輸出軸徑為Φ50的減速機(jī)連同配套的滾筒一起拆下來(lái)裝在需要這一臺(tái)減速機(jī)的定量給料機(jī)上；減速機(jī)的左裝、右裝牽涉到延伸軸的問(wèn)題，將滾筒倒過(guò)來(lái)裝就可以了。

    4 現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況

    重新拆裝后的定量給料機(jī)很快就投入運(yùn)行，投運(yùn)過(guò)程非常順利。圖2所示為改造后的2臺(tái)定量給料機(jī)，可以看到新舊電機(jī)及減速機(jī)的結(jié)構(gòu)不同。   

                     
                                圖2 改造后的定量給料機(jī)

                                   表4 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行的一組數(shù)據(jù)
             

    表4數(shù)據(jù)可以說(shuō)明以下問(wèn)題：

    （1）改造前2010年2月4日上午設(shè)定總流量為25t/h，而改造后2010年2月5日上午設(shè)定總流量已達(dá)到40t/h，已經(jīng)超出原來(lái)的最大設(shè)定總流量60%，配料系統(tǒng)的實(shí)際配料總量已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)原有系統(tǒng)。

    （2）表中1#、2#、6#定量給料機(jī)變頻器的工作頻率18Hz~29Hz，均處于較理想的10Hz~50Hz范圍內(nèi)，這與改造前大多數(shù)變頻器工作在50Hz~80Hz 完全不同，長(zhǎng)期工作在18Hz~29Hz這樣的頻率范圍內(nèi)，對(duì)軸承、電機(jī)絕緣都有好處，電機(jī)的壽命也將得到保證。改造后的工作頻率適中，對(duì)保證設(shè)備長(zhǎng)期穩(wěn)定工作提供了良好的條件。

    （3）表2中3#定量給料機(jī)變頻器的工作頻率68Hz，處于超過(guò)50Hz的超頻范圍內(nèi)，這主要是因?yàn)楫?dāng)時(shí)4#倉(cāng)定量給料機(jī)尚未調(diào)整好，而且倉(cāng)內(nèi)的物料還未調(diào)換過(guò)來(lái)。以后4#倉(cāng)是用于稱量石英砂，其比重比生石灰大25%，要求的皮帶速度就只有現(xiàn)在的75%，再加上石英砂的流量設(shè)定值低，工作頻率值約15Hz~30Hz，將在較理想的頻率范圍內(nèi)工作。

    （4）表2中5#定量給料機(jī)變頻器的工作頻率6Hz，而低于5Hz屬電機(jī)不穩(wěn)定范圍，容易使整個(gè)系統(tǒng)跳閘停止工作。這主要是因?yàn)楫?dāng)時(shí)5#倉(cāng)定量給料機(jī)用于輸送石英砂，流量太小，僅為1t/h，以后石英砂用3#定量給料機(jī)輸送，這個(gè)問(wèn)題就不存在了。

    （5）表2中1#定量給料機(jī)變頻器的工作頻率為26Hz，如果加大到50Hz，其最大輸送量將達(dá)到50t/h，也就是說(shuō)，配料設(shè)定總流量將達(dá)到80t/h，所以我們可以這樣說(shuō)，改造后配料系統(tǒng)的實(shí)際配料總量將超過(guò)本次改造原來(lái)設(shè)定的目標(biāo)。

    （6）本次擴(kuò)容改造工作是在只增加減速電機(jī)、變頻器各2臺(tái)的條件下完成整套系統(tǒng)6臺(tái)定量給料機(jī)增量提速任務(wù)，新增投資少，改造效果好。

    5 小結(jié)

    加大現(xiàn)有定量給料機(jī)給料量有兩個(gè)途徑：提高皮帶速度，抬高料倉(cāng)下方下料閘板的位置加大單位皮帶長(zhǎng)度上的物料重量。新供貨的定量給料機(jī)一方面要保證較大的可調(diào)量程比，另一方面應(yīng)該為用戶加大給料量留有一定的余地，比如下料閘板還可以抬高20%，速度還可以提高20%。方原柏（1942-）男，湖北黃岡人，昆明有色冶金設(shè)計(jì)研究院電氣自動(dòng)化分院教授級(jí)高級(jí)工程師，昆明儀器儀表學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)，冶金自動(dòng)化、衡器、自動(dòng)化信息等雜志編委，主要從事儀表及控制系統(tǒng)應(yīng)用方面的研究。

    摘自《自動(dòng)化博覽》2011年第八期