陽(yáng) 平（深圳市中金嶺南有色金屬股份有限公司丹霞冶煉廠，廣東韶關(guān) 512300）

多功能自動(dòng)行車(chē)在鋅電積車(chē)間的應(yīng)用

陽(yáng) 平
（深圳市中金嶺南有色金屬股份有限公司丹霞冶煉廠，廣東韶關(guān) 512300）

介紹了國(guó)內(nèi)第一套多功能自動(dòng)行車(chē)在濕法煉鋅3.2 m2大極板工藝條件下，在鋅電積車(chē)間的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況及效果，包括多功能自動(dòng)行車(chē)在鋅電積剝鋅系統(tǒng)中的作用、主要結(jié)構(gòu)、自動(dòng)控制方式、已實(shí)施的改造及效果、還暫未解決的不足及改進(jìn)方向。多功能自動(dòng)行車(chē)在濕法煉鋅3.2 m2大極板工藝條件下，在鋅電積車(chē)間的剝鋅系統(tǒng)中應(yīng)用非常成功，有很高的推廣價(jià)值和借鑒意義。

多功能自動(dòng)行車(chē)；鋅電積；激光測(cè)距儀；抓具；拖鏈

隨著時(shí)代的發(fā)展，科技飛速進(jìn)步，工業(yè)生產(chǎn)向著機(jī)械化、自動(dòng)化、智能化大步前行，有色金屬冶煉行業(yè)也不例外，中金嶺南有色金屬有限公司作為國(guó)內(nèi)著名有色金屬冶煉國(guó)有企業(yè)，緊隨著時(shí)代的腳步，采用濕法冶煉3.2 m2大極板工藝技術(shù)，引進(jìn)盧森堡保爾沃特公司的全套剝鋅設(shè)備，包括多功能自動(dòng)行車(chē)兩臺(tái)、全自動(dòng)剝鋅機(jī)組兩臺(tái)、刷洗機(jī)一臺(tái)，陽(yáng)極板清洗拍平機(jī)一套，各設(shè)備機(jī)組連接到一個(gè)工業(yè)以太網(wǎng)內(nèi)，實(shí)現(xiàn)各部分的協(xié)調(diào)聯(lián)鎖和整個(gè)系統(tǒng)的機(jī)械化自動(dòng)化，生產(chǎn)效率大為提高。

1 多功能自動(dòng)行車(chē)在鋅電積剝鋅系統(tǒng)中的作用

3.2 m2大極板工藝鋅電積車(chē)間由南北各一列每列53個(gè)電解槽組成，另有兩條剝鋅線，一條刷洗線，一條陽(yáng)極小車(chē)線。鋅電積工藝中鋁板作為陰極板吸附溶液中的鋅離子成為金屬鋅，鉛銀板作為陽(yáng)極板吸附溶液中的二氧化錳等添加劑成為陽(yáng)極泥。因此每隔一定周期需要用多功能自動(dòng)行車(chē)將帶鋅陰極板吊運(yùn)到剝鋅線，用剝鋅機(jī)將吸咐的金屬鋅片剝離下來(lái)，未帶鋅陰極板再經(jīng)過(guò)多功能自動(dòng)行車(chē)吊運(yùn)至刷洗線，刷洗機(jī)刷洗干凈后再吊運(yùn)放入電解槽中，需要將吸附了陽(yáng)極泥的陽(yáng)極板吊運(yùn)至陽(yáng)極小車(chē)運(yùn)行至拍平機(jī)，對(duì)陽(yáng)極板進(jìn)行拍平并用高壓水清洗干凈，清洗拍平后的陽(yáng)極板再吊運(yùn)插回電解槽［1］。現(xiàn)106槽，每槽110塊陰極板，111板陽(yáng)極板，多功能自動(dòng)行車(chē)設(shè)計(jì)為每次只能吊起一吊陰極板（最大57塊）或一吊陽(yáng)極板（最大39塊），每個(gè)電解槽2吊陰極板，3吊陽(yáng)極板，年產(chǎn)11萬(wàn)t鋅，每天需吊運(yùn)約105吊陰極板，18吊陽(yáng)極板，即單臺(tái)多功能自動(dòng)行車(chē)每天需運(yùn)行約120個(gè)循環(huán)。剝鋅作業(yè)循環(huán)系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 剝鋅系統(tǒng)概圖（剝鋅列1時(shí)）

由圖1可知，剝鋅列1時(shí)，1號(hào)行車(chē)需要執(zhí)行四大步驟，分別為：從電解槽吊起帶鋅陰極板，放帶鋅陰極板到剝鋅線上，從刷洗線吊起已刷洗陰極板，放已刷洗陰極板到電解槽上，這稱之為長(zhǎng)循環(huán)。2號(hào)行車(chē)只需要執(zhí)行兩大步驟，分別為：從剝鋅線吊起已剝鋅陰極板，放已剝鋅陰極板到刷洗線上，這稱之為短循環(huán)。剝鋅列2時(shí)，循環(huán)方向相反，此時(shí)1號(hào)行車(chē)執(zhí)行短循環(huán)，2號(hào)行車(chē)執(zhí)行長(zhǎng)循環(huán)。由此可知，在此剝鋅系統(tǒng)中，兩臺(tái)多功能自動(dòng)行車(chē)處于剝鋅循環(huán)的關(guān)鍵點(diǎn)，若其中一臺(tái)出現(xiàn)故障不能運(yùn)行則整個(gè)剝鋅系統(tǒng)也無(wú)法運(yùn)行

2 多功能自動(dòng)行車(chē)的主要結(jié)構(gòu)

1.大車(chē)行走驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。1臺(tái)30 kW變頻器驅(qū)動(dòng)4臺(tái)4 kW帶減速機(jī)的電機(jī)，其中一臺(tái)電機(jī)裝有增量式編碼器，提供速度反饋形成閉環(huán)控制。

2.激光測(cè)距系統(tǒng)。兩邊各一臺(tái)250 m激光測(cè)距儀安裝在墻壁上，反射板安裝在多功能自動(dòng)行車(chē)上，為左右運(yùn)行定位提供毫米級(jí)別的精確數(shù)據(jù)。

3.抓具升降控制系統(tǒng)。1臺(tái)37 kW變頻器控制1臺(tái)37 kW電機(jī)（裝有增量式編碼器，速度閉環(huán)控制［2］），通過(guò)萬(wàn)向聯(lián)軸器連接減速機(jī)，減速機(jī)兩側(cè)裝有卷筒，通過(guò)鋼絲繩，定滑輪，連接抓具上方動(dòng)滑輪，以達(dá)到電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)升降抓具的目的。一側(cè)卷筒安裝有絕對(duì)值編碼器，可提供毫米級(jí)的精確數(shù)據(jù)以控制抓具升降位置。

4.抓具開(kāi)合系統(tǒng)。1臺(tái)0.37 kW行程為200 mm的推桿電機(jī)控制帶吊鉤的抓具打開(kāi)（勾陽(yáng)極板）或閉合（勾陰極板）。通過(guò)4個(gè)接近開(kāi)關(guān)來(lái)反饋開(kāi)合位置。

5.抓具移位系統(tǒng)。1臺(tái)0.37 kW行程為400 mm的推桿電機(jī)控制帶鉤子的抓具移位（加號(hào)位零號(hào)位減號(hào)位對(duì)應(yīng)每槽2吊陰極板3吊陽(yáng)極板）。通過(guò)4個(gè)接近開(kāi)關(guān)來(lái)反饋移位位置。

6.滴液盤(pán)系統(tǒng)。2臺(tái)1.5 kW行程為600mm的推桿電機(jī)控制滴液盤(pán)打開(kāi)與關(guān)閉。

7.噴水系統(tǒng)。水箱，232 kW水泵電機(jī)，3個(gè)電磁閥控制可沖洗導(dǎo)電頭或陰極板。

8.電纜拖鏈系統(tǒng)。導(dǎo)向槽約120 m長(zhǎng)，電纜從中間26槽位置進(jìn)入拖鏈，拖鏈約70 m長(zhǎng)，10條電纜，拖鏈外寬×外高：79×342，拖鏈每節(jié)可拆卸且有隔離塊分開(kāi)每條電纜防止散亂。

9.輔助葫蘆系統(tǒng)。234 kW提升電機(jī)（速度2～8 m／min），0.32 kW運(yùn)行電機(jī)（速度20 m／min），最大提升重量1.5 t，提升高度5 m。

10.絕緣系統(tǒng)。兩重絕緣保障，輔助葫蘆工字鋼，提升電機(jī)等部分均有絕緣子與大車(chē)相連接，實(shí)現(xiàn)與軌道絕緣效果。

11.稱重系統(tǒng)。4個(gè)壓力傳感器（稱重系統(tǒng)故障高發(fā)，工作不穩(wěn)定，已取消）。

3 多功能自動(dòng)行車(chē)的自動(dòng)控制方式

兩臺(tái)多功能自動(dòng)行車(chē)通過(guò)一個(gè)西門(mén)子可編程控制器CPU317F控制，每臺(tái)自動(dòng)行車(chē)配置室內(nèi)與行車(chē)上方兩個(gè)配電柜，各有一個(gè)ET200S從站，通過(guò)光纖線通訊，變頻器與CPU使用Profibus DP協(xié)議［3］。共使用了約200個(gè)輸入點(diǎn)，78個(gè)輸出點(diǎn)，各程序塊330個(gè)，200個(gè)定時(shí)器，全部程序占用467 982字節(jié)，且?guī)в蠾inCC flexible監(jiān)控系統(tǒng)。雖然硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，但為了實(shí)現(xiàn)精確定位，全程自動(dòng)化，滿足生產(chǎn)要求，軟件程序較為復(fù)雜龐大。

4 已實(shí)施的改造及效果

4.1 控制手柄及電纜改造

由自動(dòng)行車(chē)上方配電柜通過(guò)36×1.0電纜直接接到控制手柄，取消原先中間中轉(zhuǎn)藍(lán)色接頭；原控制手柄螺栓腐蝕無(wú)法鎖緊固定電纜，無(wú)法做到密封防酸，按鈕間距小，維修更換困難，更換新的玻璃鋼材質(zhì)控制手柄，上端鎖扣開(kāi)合，加大，增加按鈕相互間距。解決原電纜中間藍(lán)色接頭腐蝕易松動(dòng)接觸不穩(wěn)定故障，解決控制手柄按鈕間距小、更換困難的問(wèn)題，防酸密封，開(kāi)合方便快捷，中文標(biāo)識(shí)更通俗易懂，防止操作員工誤操作。

4.2 輔助葫蘆吊線路及控制方式改造

將兩臺(tái)自動(dòng)行車(chē)輔助葫蘆吊電源線及控制線由多條電纜改為一條24芯電纜；在輔助葫蘆吊下方新增手柄線纜及單獨(dú)控制手柄。解決原來(lái)自動(dòng)行車(chē)輔助葫蘆吊多根電纜在電纜滑車(chē)帶動(dòng)下來(lái)回移動(dòng)容易造成電纜損壞的問(wèn)題；解決原來(lái)自動(dòng)行車(chē)主控制手柄控制輔助葫蘆吊容易被吊起的陰陽(yáng)極板遮擋視線，需拿起控制手柄，一人無(wú)法操作且容易拉壞主控制手柄線纜；解決原來(lái)自動(dòng)行車(chē)在電解槽放陰極板時(shí)偶爾極板下端頂?shù)疥?yáng)極板，需另一人扶正或拿東西支撐，陰極板正常插入后再拿開(kāi)支撐物，現(xiàn)只需將輔助葫蘆開(kāi)到頂板對(duì)應(yīng)位置，然后操作員自己扶正陰極板，用輔助葫蘆控制手柄操作正常插入極板即可，單人操作省時(shí)省力。

4.3 自動(dòng)行車(chē)上配電柜內(nèi)模塊輸出電源整改

現(xiàn)場(chǎng)輸入接近開(kāi)關(guān)24 V電源由模塊底座直接提供改為另接斷路器的單獨(dú)電源提供。單臺(tái)自動(dòng)行車(chē)現(xiàn)場(chǎng)配電柜內(nèi)有約30個(gè)模塊及底座，出現(xiàn)故障時(shí)難以判斷故障點(diǎn)，只能更換全部模塊或全部底座，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，技改后大幅降低模塊及模塊底座的損壞率，具體器件故障對(duì)應(yīng)具體單個(gè)斷路器，故障點(diǎn)查找方便快捷，大幅節(jié)約維修時(shí)間。

4.4 增加防撞梁對(duì)射式光電開(kāi)關(guān)

在端梁底部增加一對(duì)對(duì)射式光電開(kāi)關(guān)，信號(hào)輸入DI模塊，當(dāng)對(duì)射式光電開(kāi)關(guān)接收端未接收到發(fā)射光時(shí)，此輸入點(diǎn)信號(hào)為0，此時(shí)程序中禁止自動(dòng)行車(chē)左右移動(dòng)。未加裝此光電開(kāi)關(guān)前，極少數(shù)特殊情況下，放板后有一兩塊板未完全脫勾，被提起，此時(shí)自動(dòng)行車(chē)左右行走造成撞梁等嚴(yán)重后果。加裝對(duì)射式光電開(kāi)關(guān)后，有效防止了此特殊情況發(fā)生時(shí)造成的嚴(yán)重后果。

4.5 優(yōu)化運(yùn)行過(guò)程，增加停頓

短循環(huán)無(wú)負(fù)載時(shí)抓具調(diào)為上升到中間位大車(chē)即可以開(kāi)始行走，不需要上升到頂部，節(jié)約時(shí)間；長(zhǎng)循環(huán)吊運(yùn)刷洗好的陰極板放至到電解槽后上升到中間位，一個(gè)循環(huán)結(jié)束，增加暫停，需要操作人員確認(rèn)后再自動(dòng)運(yùn)行到下一槽吊板；長(zhǎng)循環(huán)吊帶鋅陰極板放到剝鋅線之前，先到刷洗線暫停，等待操作人員確認(rèn)后再自動(dòng)運(yùn)行到剝鋅線；短循環(huán)放板到刷洗機(jī)后上升到中間位增加暫停，需操作人員確認(rèn)后再自動(dòng)運(yùn)行到剝鋅機(jī)勾板。優(yōu)化后運(yùn)行更符合現(xiàn)場(chǎng)操作習(xí)慣，進(jìn)一步保障現(xiàn)場(chǎng)操作人員的人身安全。

5 不足及改進(jìn)方向

倍加福250 m激光測(cè)距儀在酸霧大或是空氣濕度大等情況下，激光測(cè)距儀發(fā)射光無(wú)法穿越空氣中的水霧，會(huì)出現(xiàn)無(wú)測(cè)距數(shù)據(jù)的情況，造成自動(dòng)行車(chē)無(wú)法運(yùn)行。改進(jìn)通風(fēng)措施正在進(jìn)行中，其它測(cè)距方式也正在研究中。抓具開(kāi)合及移位停止位置完全依靠4個(gè)電感式接近開(kāi)關(guān)，電感式接近開(kāi)關(guān)感應(yīng)面為扇形，達(dá)不到精確控制要求，且接近開(kāi)關(guān)位置無(wú)法調(diào)節(jié)，更換新的開(kāi)關(guān)等情況極容易造成開(kāi)合或移位位置偏差。正在考慮采用其它更合適的檢測(cè)元件。EKD進(jìn)口塑料拖鏈價(jià)格昂貴，耐酸性能一般，使用壽命不足1 a。正準(zhǔn)備試用國(guó)產(chǎn)塑料拖鏈。

6 總 結(jié)

多功能自動(dòng)行車(chē)作為鋅電積車(chē)間剝鋅系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，在高濕度、酸性、強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境下在鋅電積車(chē)間全年24 h基本不間斷運(yùn)行，現(xiàn)已10 a依然可靠運(yùn)行中，故障率低，維護(hù)成本低。采用此套剝鋅系統(tǒng)后，人工大幅減少，生產(chǎn)效率及產(chǎn)量大幅提升，原金獅冶化廠剝鋅工42人／班年產(chǎn)僅2萬(wàn)t鋅錠，現(xiàn)僅剝鋅工10人／班年產(chǎn)超過(guò)11萬(wàn)t鋅錠［1］?？梢?jiàn)多功能自動(dòng)行車(chē)在濕法煉鋅3.2m2大極板工藝條件下，在鋅電積車(chē)間的剝鋅系統(tǒng)中應(yīng)用非常成功，有很高的推廣價(jià)值和借鑒意義。

［1］ 羅振.全自動(dòng)剝鋅機(jī)在鋅電積車(chē)間中的應(yīng)用［J］.冶金自動(dòng)化，2012，（S1）：194－195.

［2］ 廖常初.S7－300／400 PLC應(yīng)用技術(shù)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

［3］ 羅振，唐小毛，馬旭.SINAMICS S120在全自動(dòng)剝鋅中的應(yīng)用［J］.變頻器世界，2011，（S1）：85－99.

M ultifunctional Automatic Train Operation in the Application of Zinc Electric Product W orkshop

YANG Ping
（Shenzhen Zhongjin Lingnan Nonfemet Company Limited Danxia Smelter，Shaoguan 512300，China）

Introduce the domestic first set ofmulti－functional automatic train operation application and effect in wet zinc smelting 3.2 m2large plate process conditions，including the driving role，the main structure，the automatic control mode，the transformation and effects，the still unresolved deficiencies，summary and improvement direction.Multifunctional automatic train operation application in wet zinc smelting 3.2 m2large plate process under the condition of zinc in zinc electric product workshop stripping system has been very successful，and has a high popularization value and reference significance.

multifunctional automatic train operation；zinc electric product；laser ranger；grab；drag chain

TF307

A

1003－5540（2017）03－0034－03

2017－04－08

陽(yáng) 平（1990－），男，助理工程師，主要從事電氣自動(dòng)化工作。