半自動電解行車技術改進與應用分析

祁琳鵬++胡凱敏

摘 要：在有色金屬濕法冶煉行業中，電解行車設備是其重要組成部分，對整個冶煉系統的正常運行生產都具有重要的作用。因此，電解行車設備各個組成部分安全、可靠運行對于冶煉系統能否完成生產任務及降低成本具有重要的意義。有色金屬濕法冶煉行業要積極采取有效措施，確保電解行車的安全運行，從而提升冶煉系統的整體運行質量。基于此，本文主要介紹電解行車改進技術及變頻應用。

關鍵詞：電解行車；接液盤；通信改造；變頻器

中圖分類號： P634.3+3 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）35-196-2

0 引言

隨著國家不斷進步，各個行業對自動化設備的需求不斷增加。集團公司經過考察和認證，聯合國內著名廠家設計研發國內首臺半自動鉛電解行車，該臺設備使用在我單位鉛冶煉系統鉛電解車間。電解行車是鉛冶煉系統運行的重要環節，其運行的穩定性與安全性直接關系到整個鉛系統產品質量及產量，如何保障電解行車的運行效率成為鉛冶煉系統的重要研究課題。電解行車在設計上及運行過程中受到自然、人為等多種因素的影響，接液盤、變頻器、網絡通訊經常發生故障，導致整個鉛電解車間生產被迫停產，直接影響到產品的質量及產量，對我單位造成嚴重的經濟損失。

1 基本概述

1.1 電解行車

電解行車是一種多功能、多用途的機械設備，它主要用于鉛電解、鋁電解、銅電解、鋅電解等有色金屬電解車間。我單位采用全國產32T/3T半自動鉛電解行車，它能夠極大的減輕勞動者的工作負荷，同時提高產品質量，因此它是加快勞動效率和生產力的重要工具。具有以下主要功能：三級絕緣；大小車自動定位；吊具多元化，即可單吊陽極，也可單吊陰極，也可同時吊陰陽極；接液盤，接液盤不僅可以收集極板上的電解液，同時也防止極板脫落對地面人和設備造成損傷；主卷下降自動定位；自動吊裝極板；副卷裝置。

1.2 PLC

PLC是一種專門為在工業環境下應用而設計的數字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在器內部存儲執行邏輯運算、順序運算、算術運算、計時、計數等操作的指令，并能通過數字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。PLC及其有關的外圍設備都應該按易于擴展其功能的原則而設計。PLC的功能特點為可靠性高、抗干擾能力強、配套齊全、體積小、重量輕、能耗低、易于改造。目前，PLC在國內外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、機械制造、汽車等各個行業。

2 原設計使用效果

我單位鉛電解作為鉛冶煉系統的重要環節，其區域內設備與產品產量、產品質量、產品單耗息息相關，而多功能電解行車是重中之重。自投產以來，鉛電解極行車逐漸暴露出很多問題，故障頻繁出現，給生產及維修都帶來很大的麻煩，嚴重制約鉛系統產能，主要故障為以下兩個方面。

2.1 機械故障

電解行車的機械故障主要集中在接酸盤，隨著鉛系統產能逐步提升，原有的電解行車接酸盤設計弊端，選型等問題逐漸暴露，最突出的問題就是接酸盤電液推桿頻繁故障。主要為接酸盤電液推桿不同步、不保壓、吊耳斷裂等故障，圖一中接液盤的動作流程C部→B部→D部為關閉，相反為打開。根據現場工藝工況及設備運行情況，我們分析導致頻繁故障主要有以下幾個方面的因素：接酸盤驅動裝置為兩套單獨的電液推桿推動，電液推桿內部為液壓系統，雖然可以通過調整節流閥調節推桿運行速度，但是兩個獨立的電液推桿無法實現完全同步；電液推桿頭部連接吊耳內部無關節軸承，接液盤動作時，吊耳與連接銷之間磨擦，時間長了吊耳和聯接銷會磨損斷裂；電液推桿內部為一套液壓系統，內部接頭會因為推桿動作的振動導致松動內漏，也可能因為橡膠密封件老化內漏。導致推桿不保壓，從而導致接酸盤打開后不能保壓而溜回，接酸盤打開限位開關不到位而主卷無法動作；接液盤驅動裝置為直供電方式，無變頻控制，在動作上產生極大的震動，對電解行車造成很大的損傷。

2.2 電氣故障

①我單位電解行車電氣故障主要為行車變頻器，大車、主卷、小車分別采用一臺變頻器，采用ControlNet網絡通信，通信電纜為同軸電纜。因通訊設備數量過多，通信接頭及分接頭很多，行車在運行過程中產生較大震動，通訊接頭極易松動損壞，造成通訊不暢。電解行車采用羅克韋爾公司755系列變頻器，該變頻器主板自帶EtherNet通訊端口，而電解行車采用的是ControlNet網絡通信，購買變頻器時必須額外購買變頻器ControlNet網絡通訊模塊。不僅浪費了自帶的EtherNet通訊端口，還必須單獨購買變頻器ControlNet網絡通訊模塊。因為行車運行震動的緣由，變頻器ControlNet網絡通訊模塊經常故障燒壞。導致電解行車故障停機及失控情況時有發生。

②電解行車運行時震動大，廠房酸霧大，變頻器電器元器件容易腐蝕生銹。原設計變頻器功率等于電機功率，后期運行發現在電解行車使用的變頻器功率大于電機功率，其使用壽命比原設計多兩到三年的時間。因為電解行車的震動過大及功率匹配的原因，原設計的變頻器經常損壞。根據近年的統計，用在鉛電解行車的變頻器年損壞量在三到四臺，大大增加備件經費及維修難度。

3 改進思路及實施過程

3.1 針對機械故障

①將接液盤及框架改造為如圖二所示，該框架具有吊具防擺功能，內設吊具升降導軌，導軌均為絕緣材料。在框架頂部安裝全部墊有絕緣材料，達到框架與大車絕緣。自動接液盤裝置主要由連桿及傳動機構、接液盤、減速機電機、自動排液閥等組成。

②電動機減速機及導軌槽與導向框架相連，減速機電動機驅動連桿機構，帶動接液盤開閉。接液盤底部裝有電動排液閥，能很方便的將接液盤中的酸液排到指定位置。

③自動接液盤采用一套驅動裝置代替原設計兩套電液推桿驅動，同時增加變頻器控制，有效避免了動作不同步及運行時晃動大的問題，且大大降低了備件費用。

④接液盤尺寸150mm*7066mm*2300mm，接液盤材質316L，并在表面做玻璃鋼防腐，接液盤框架尺寸3800mm*7066mm*2300mm。

⑤接液盤裝置設有行程保護，只有在接液盤裝置完全打開的情況下起升機構才能動作。接液盤動作完成后升降機構運行，能有效避免框架晃動，不會引起吊具與極板碰到接液盤的情況。

⑥在各運動部位設置手動潤滑點，潤滑點方便潤滑，為今后維護保養提供先天條件。

3.2 針對電氣故障的改進措施

①經過考察，芬蘭瓦薩控制系統有限公司生產的VACON變頻器具有抗震動、散熱效果好等性能。將原來的大小車、主卷三臺變頻器改位偉肯變頻器，并且選用的變頻器功率要大于電機功率，使變頻器不用一直運行在滿負荷的狀態下，從而使變頻器的損壞大大降低。安裝時，因功率加大，需要在電解行車電氣室內重新制作支架，合理規劃安裝位置，使變頻器有足夠的空間散熱。同時，規劃電纜線路，為變頻器正常運行提供良好的環境。

②將原來ControlNet網絡通訊改為EtherNet網絡通訊，解決通訊故障及行車失控等現象。將電解行車ControlNet網絡通訊電纜（即同軸電纜）全部拆除，采用七類成品網線代替，很好解決了ControlNet網絡通訊接頭頻繁松動的問題。通過學習VACON變頻器EtherNet網絡通訊手冊及相關軟件知識，對VACON變頻器EtherNet網絡模塊進行升級，同時對電解行車PLC程序重新編寫及網絡重新規劃，最終實現羅克韋爾PLC與VACON變頻器使用EtherNet網絡通訊。經過一周時間的反復調試，使電解行車與變頻器運行在最佳狀態。

4 結語

鉛電解系統半自動電解行車為國內首臺國產化鉛電解用半自動行車，我單位在國內初次使用鉛電解半自動行車過程中做了大量的嘗試工作，摸索出了寶貴的經驗，取得了很好的應用效果。在經過一系列的改造之后，目前該電解行車使用穩定，技術較為成熟，其功能已能滿足工藝生產需求，故障率大大降低，節約了大量的備件費用和檢修費用，為工藝達產達標奠定了基礎。此次改造均為首創，接液盤與框架大膽的嘗試，又一次將鉛電解半自動行車結構進行一次升級。而羅克韋爾PLC與VACON變頻器成功以EtherNet網絡通訊，則在國內史無前例，這項成果很好的填補了國內這方面的技術空缺。

參 考 文 獻

[1] 吳宗澤.機械零件設計手冊[M].北京：機械工業出版社，2003.

[2] AB RSLogix5000使用手冊.

[3] AB PLC Logix5000編程手冊.

[4] VACON NXL用戶手冊.