燒結機在線監測連鎖保護系統設計與應用

王運興 曾輝 馮立艷

摘 要：為保障燒結機設備長周期穩定運行，將設備故障，隱患控制在最低值，設計一套具備能夠檢測設備狀態，及時反饋設備問題的連鎖保護裝置，能夠及時指導處理設備問題，避免發生重大設備隱患有著現實的意義。文中基于燒結設備故障數據，設計并應用了多種檢測模塊，針對不同的故障類型，分別設計了相應的檢測系統，并利用檢測信號進行連鎖保護，并根據故障的嚴重程度分別采取不同級別的保護，進而指導設備調整與維護，提高了設備穩定性，降低了小設備故障率和重大設備故障發生概率。實現了保護與控制一體化，保障了燒結機運行的高穩定性。

關鍵詞：燒結機;設備狀態;檢測;連鎖保護

1? 背景

燒結機是燒結工藝中的主體設備，設備工作具有工作連續、設備復雜，影響面大等特點。燒結設備運行中出現各種設備隱患，早期的發現與控制設備隱患能夠有效避免重大設備故障的發生，如燒結機跑偏現象，臺車起拱現象，通過在線調整臺車運行能夠逐漸將設備調整至最佳運行狀態，避免發生燒結機停機等故障的發生而影響生產。設備運行監測技術的應用能夠提高設備運行穩定，提高設備運行穩定率。

2? 易發故障診斷技術

對首鋼股份公司的燒結機歷史故障停機分體統計，不難發現，燒結機設備發生故障具有一定預判性，在發生故障停機前能夠出現一些設備信號，通過觀察信號，能夠預判設備問題，采取積極措施處理設備隱患，可以排除或者降低設備故障影響，有利于設備長周期穩定運行。

本文針對頻繁發生的設備故障，如燒結機上層臺車起拱，臺車跑偏，臺車欄板外閃，燒結機尾星輪頂臺車，燒結機二層起拱等，通過設計合理技術方案，形成監測、保護、處理問題處理閉環模塊，監控設備運行，從而避免或者降低設備停機產生的影響。

2.1燒結機臺車上層起拱及尾星輪頂臺車檢測保護裝置

在燒結機運行過程中，上層臺車起拱后，如果不能及時消除設備隱患，設備繼續運轉，將出現嚴重的后果，如機頭部位吐齒擠壓彎道變形，剮蹭鋪底料斗、剮蹭九輥布料器等，機尾臺車起拱出現錯齒，頂壞彎道，甚至臺車掉道等重大設備故障。現有技術主要是通過電流過載保護或者安裝在線檢測裝置，但因電流監控可靠性不高，在線檢測結構復雜等問題影響系統穩定。

分析原因，燒結機機頭位置起拱主要原因是燒結機上層臺車運行阻力大，造成臺車不能正常吐齒入位，加上臺車之間擠壓;機尾臺車起拱主要是燒結機機尾移動架位置不合適后，不能正常入齒，出現機尾星輪齒板頂臺車。結合現場實際，我部燒結作業區在燒結機機頭機尾各設計安裝了一種簡單起拱監測保護機械裝置，有效預判臺車起拱，并與設備電氣系統實現信號連鎖保護。在燒結機機頭部位機頭、機尾因設備問題出現起拱后，起拱檢測裝置接收信號，該信號接受后，起拱檢測裝置常閉點打開，斷開燒結機運行控制回路，燒結機停機，同時PLC控制系統接收到起拱檢測裝置的動作信號，發出報警信息。待隱患消除后，結構自動復位，報警信號消除，設備方能連鎖開機。

2.2燒結機臺車跑偏監測保護

引起燒結機臺車跑偏現象的原因具有多樣性。如上下層軌道、彎道中心不重合，軌道垂直中心線相同同位置高度差超標，主、尾星輪中心線與軌道中心線不重合，主、尾星輪中心線不平行，臺車體寬度不一致，臺車及軌道變形不均勻等均能引起臺車跑偏，且各種影響因素具有累積性。

燒結機臺車運行速度較慢，通過預判臺車跑偏，檢測跑偏數據，建立數學模型，能夠有效監測臺車運行情況，并預判臺車跑偏傾向，指導設備跑偏調整。在燒結機臺車的一側臺車體外部安裝紅外距離檢測裝置，并設定跑偏上下限報警值，連續檢測，發現臺車有跑偏異常信號，及時報警，指導燒結機跑偏調整，從而避免臺車跑偏引起設備故障停機。

2.3燒結機欄板外閃監測保護裝置

在燒結機運行過程中，如果臺車欄板外閃后就容易出現布料不平，臺車漏風率增加，燒結斷面邊緣效應明顯等影響燒結參數，同時，燒結機臺車進入點火器前，欄板外閃刮蹭點火器，將導致燒結機點火器上部煤氣管道斷裂泄露。現在沒有專門的技術和措施可以有效防止臺車欄板外閃剮蹭點火器。我部燒結作業區為了消除隱患，杜絕此類安全事故的發上，提高設備運行狀態，在燒結機點火器前不安裝一種限位機構，有效預判臺車外閃，實現保護。

提供了一種燒結機臺車欄板外閃檢測、保護裝置。解決了或部分解決了現燒結過程中，燒結機臺車欄板外閃檢測和保護動作裝置。

根據臺車欄板外閃情況，設計安裝一種限位機構，圖1所示當臺車外閃后觸發限位器動作停機，現場根據情況恢復限位后燒結機繼續運行。

2.4燒結機單輥運行保護

單輥破碎機是燒結生產工藝中重要的設備，它的作用是破碎從燒結機卸出的大塊熱燒結礦餅，以滿足燒結礦的后續工藝要求。單輥破碎機由于其重量大，拆卸復雜，更換或修復費時費力，發生故障后，直接制約燒結正常生產。目前，包括首鋼股份7臺燒結機的單輥破碎機發生故障主要形式有機械部件本體故障、過載停機，安全銷剪切停機等。一般燒結生產工藝都具備設備運行連鎖保護系統，即單輥設備單體停機后，其上一個工藝設備燒結機連鎖停機，這里不再贅述。

還有一種形式，即單輥傳動安全銷切后，電機運行正常，但是單輥輥體停止運行，如果不能及時發現，就會造成結燒結機臺車結礦積滿輥體倉，處理此類問題，需要進行清料，工作量巨大，長時間影響設備運行。針對此類問題，在單輥轉動部位設計安裝一種可以隨軸轉動的可檢測欠速牌，并配合安裝欠速器，將信號引入PLC控制系統，作為輔助保護信號。能夠有效解決此類問題，需要注意的是，需要定期測試檢測設備，防止檢測設備本身問題，而無法采集到故障信號。

2.5燒結小格拉鏈運行檢測與保護

首鋼股份有6臺燒結機二層掉料使用小格拉鏈輸送，小格拉鏈設備將料拉運至結礦倉中，其停機后，如果小格拉鏈故障后不能及時發現、處理，積料積累過多，燒結機需要被迫停機，直接制約燒結設備運行。現在設備運行沒有安排專人看護，而是設備自動運行和崗位人員周期巡檢。尤其現場將小格拉鏈作業率控制在50%以內，需要頻繁開停機。

小格拉鏈主傳動安全銷切故障，其特點是電機運行，工作負荷低，對于這類問題，直接在控制系統中采用低電流報警，監控崗位能夠及時發現并通知崗位人員進行檢查確認。同理，對于傳動過程中過載鏈條犯卡等故障，需要在控制系統中設計一個合理的數值進行高電流參控，已保證設備在一個正常的電流運行區間。其中電流的設置需要根據現場狀態分別進行設置，具體設置值可以通過現場拆除安全銷采集電流數值并增加1-2A進行的方法進行確定，但是其中還會遇到一些問題，如設備在啟動過程中或者瞬時過負荷，控制系統需要設定延時保護停機等待時間以防止發生假信號。

3結論

隨著燒結機在線檢測連鎖保護系統各個組合部分的應用，燒結設備的運行狀態得到良好的監控，設備技術狀況便于及時改善，設備連續運行穩定性得到極大提升，故障率和重大故障率明顯下降，取得了良好的效果并具有很好的推廣前景。

綜上，大型設備出現問題。后果嚴重，通過一定的技術手段發現問題，控制隱患重于搶修故障，設備運行趨于精細化，自動化控制，以后隨著在新型檢測技術，控制技術的發展，設備的智能化水平越來越高，機電一體化發展，有利于設備管控。

參考文獻：

[1] 陳方述，聶松恢，周卓林. 燒結礦單輥破碎機抗磨技術研究]. 機械設計與制造，2011（5）：110-111.

作者簡介：

王運興? 職務：燒結設備點檢員 職稱：機械工程師 單位北京首鋼股份有限公司煉鐵作業部

（1.華北理工大學;河北唐山063210. 北京首鋼股份有限公司，河北唐山064404）