高爐水渣渣面檢測系統

（唐鋼微爾自動化公司，河北唐山 063000）

1.高爐水渣沖渣系統現狀

高爐水渣是煉鐵生產過程中必不可少的副產物，出渣溫度在1450°左右，含有大量的蒸汽，水渣天車作為高爐水渣的搬運設備，在整個生產過程中占據著重要的作用，然而由于高爐沖渣水流量和流速的實時變化的特點，造成水渣渣面厚度不均的現象，在抓渣過程中需調整每個抓渣點的抓渣次數和所有抓渣點先后排序問題，以此滿足最終清理干凈渣池的目的。

2.抓渣受環境的影響問題

高爐水渣從粒化塔沖到水渣渣池時仍具有很高的溫度，在渣料與水混合粒化的過程中會釋放熱能，產生大量的蒸汽，阻礙操作人員的視野，同時水渣蒸汽中含有大量的有毒氣體，影響工作人員的身體健康。在無人天車的抓渣（料）過程中，需對渣（料）面的厚度進行檢測，一般應用的設備主要是3D掃描儀，但水渣渣池上方存在大量的蒸汽和粉塵，以及冬季戶外存在雨雪的問題，掃描儀難以滿足實際生產的需求，所以無人天車在不增加設備的前提下，采用數據記錄模型來滿足抓渣需求。

2.1 渣面厚度檢測（圖1）

圖1 水渣渣面側視圖

由于高爐渣料沖渣水的流量和流速的實時變化，造成渣池內水渣厚度有高有低。無人天車抓渣前需對渣池內的渣面進行初次探測，并記錄初次探測所檢測到的渣面高度，依照初次探渣工單生成渣池整體工單初步計劃，根據工單計劃安排天車的抓渣順序。天車抓斗接近料面時自動減速，減速點根據渣面厚度的不同實時變化。

2.2 渣面厚度記錄

無人天車按照探渣工單記錄的渣面厚度，對渣池內的水渣生成第一層的抓渣計劃工單，天車按照工單抓渣，并在抓取每一個點時會對渣面高度進行記錄，傳到L2數據庫并形成整個渣面厚度的模型。天車按照工單抓渣的同時也需考慮實際渣面的情況，在抓斗下降的過程中，PLC根據升降和提升傳動電機的力矩反饋，來判定抓斗是否接觸料面，鋼絲繩升降力矩降至抓渣力矩時，抓斗下降停止并開始抓渣。抓渣完成后，PLC及時將抓渣深度發送至L2，由L2記錄并更新數據庫內抓渣工單信息，調整下一次抓渣的深度，PLC接收L2信息指令調整下一次抓斗下降時的減速點，滿足抓渣量的同時，抓斗的速度不受影響，以此來提高抓渣作業效率。

3.水渣工單的生成

在沖渣完成后，無人天車根據探渣指令對渣池中的某一點渣面進行探渣，生成初步的探渣工單。

根據探渣工單反饋的渣面厚度對整個渣池生成整體的抓渣工單，這一層的工單默認為渣面的厚度一致。抓斗在下降抓渣時的速度不單受L2位置判斷的控制，同時受電機力矩檢測的控制，只有力矩檢測抓斗到位后，抓斗才啟動關閉程序，進行抓渣作業。

無人天車抓完第一層后，L2會根據第一層抓渣的實際情況生成后續的抓渣工單，此時工單中每個抓渣點的厚度為實際的渣面厚度，天車根據抓渣厚度自動調整抓斗下降的高度，提高生產節奏。

渣池內每個抓渣點的渣面厚度不同，L2會將抓渣點的厚度連同坐標發送至L1，L1根據坐標信息實時調整行車的速度和抓斗下降的速度。另外渣池四周的墻面為固定高度，在抓斗經過墻面位置時，若力矩發生較大變化則認為抓斗與墻面發生碰撞，天車自動停止。抓渣點坐標的設定也應避免與渣池四周的圍墻過近，每個坐標點的設定與圍墻間都預留一定的安全距離，避免抓斗同圍墻間發生碰撞，如圖2所示。

圖2 抓渣工單流程圖

3.1 工單計劃排序

天車根據實際抓渣的情況，調整抓渣策略，優先抓取渣面厚的工單，渣面過低的位置不生成工單。根據實際情況，數據庫調整各個工單的抓渣順序，可防止抓斗傾斜或者抓渣不足的問題。

水渣渣池的深度為固定，底部鋪有過濾用的鵝卵石，在設定抓渣深度的同時，注意抓渣深度極限位置的保護，除了設定抓渣深度的位置值限定，行車卷筒在釋放鋼絲繩時還有凸輪開關的機械保護，防止抓渣過程中，抓斗碰觸水渣池中底濾用的鵝卵石。

3.2 工單根據實際情況的調整

操作人員可根據視頻監控自行調整工單計劃，可手動刪除或者增加工單。水渣在過濾的過程中循環水的抽取需一定的時間，有時渣面薄厚不均，操作人員可根據實際情況手動調整抓渣順序，刪除部分還在水面以下的抓渣點，減少因為過濾時間過長而造成的等待時間，提高生產的節奏。在抓渣的過程中，可以發現渣池墻角周圍的水渣流動性較差，可手動增加此位置的工單，防止這些位置因為抓渣不凈而造成的水渣板結。

4.結語

智能抓渣有系統能夠高效地完成過濾池中水渣的清理，不但節省了人工，還能解決傳統抓渣天車存在的各種問題。我們的目標是通過檢測和計算，實現渣面檢測高度與實際差在5cm以內，并通過數據分析和模型計算，計算出最優的抓取路徑和最高效率的抓渣策略。保證每次抓取時間控制在2'40''以內。