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案例頻道 摘要：
加大現(xiàn)有拖料式定量給料機(jī)的給料量有兩個途徑：提高皮帶速度；抬高料倉下方下料閘板的位置加大單位皮帶長度上的物料重量。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：10600mm；
皮帶寬度：650 mm；
給料方式：拖料式；
皮帶耐熱溫度：200℃；
稱量段長度：1000mm；
有效稱量段：500mm；
杠杠比：0.8636；
稱重傳感器數(shù)量：1個；
測速傳感器測速輪齒數(shù)：30。
這6臺定量給料機(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，小時配料量逐漸加大，其中幾臺主要的定量給料機(jī)的量程都超過了表1所列的參數(shù)，而且還有繼續(xù)加大的趨勢。現(xiàn)場技術(shù)人員試圖加大每臺定量給料機(jī)的給料量，此時他們發(fā)現(xiàn)加大每臺定量給料機(jī)給料量有些困難。一般來說，有兩個途徑可以加大拖料式定量給料機(jī)的給料量，第一個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)計的非常低，速度最高的一臺是0.0701 m/s，即一分鐘才前進(jìn)4.2m，而速度最低的一臺是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0.0701 m/s，或者是速度最低的一臺0.0049 m/s，上述速度對應(yīng)的變頻器輸出頻率數(shù)都已接近50Hz；另一個途徑是提高單位皮帶長度上的物料重量，由于現(xiàn)場使用的6臺定量給料機(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)是通過抬高或降低料倉下方下料閘板的位置進(jìn)行的，但由于設(shè)計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臺定量給料機(jī)
在兩條路都走不通的情況下，現(xiàn)場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)矩運行，高于50Hz為恒功率運行，電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩將降低，而且電機(jī)可能產(chǎn)生“過熱”、“過流”現(xiàn)象，長期以這種方式工作會影響電機(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)場決定對定量給料機(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，希望在不變動定量給料機(jī)秤體的情況下通過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，擴(kuò)容改造的技術(shù)要求中，除了2#秤不改造外，其余5臺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臺秤流量要加大，改造方案都是更換這5臺秤的減速電機(jī)、變頻器、稱重傳感器，改造的報價也都很高，生產(chǎn)現(xiàn)場感到難以接受。
作者本人到現(xiàn)場進(jìn)行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)這6臺定量給料機(jī)的秤體結(jié)構(gòu)、料倉結(jié)構(gòu)都是完全一樣的，只是因為皮帶速度不一樣，配用的減速電機(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)速相對較慢的秤體上？
在此基礎(chǔ)上經(jīng)過計算，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特點：
（1）現(xiàn)場調(diào)查時發(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臺定量給料機(jī)除了1#、2#的料斗型號為S1，其他4臺秤的料斗型號為T6，其差別在于S1料斗適合于流動性較好的粉狀物料，而T6適合于流動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）因為6個料倉的大小相同，當(dāng)有的料倉需要清理或其下方的定量給料機(jī)需要檢修時，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現(xiàn)給料量的增長，所以將5#倉與3#倉對調(diào)，即現(xiàn)有的3#倉改為配石英砂，與原來5#倉定量給料機(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%，所以原來的3#倉不需改造，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，由于原來瞬時輸送量較小，給料量增大后要求的料量仍不大，同時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，所以將1#、2#銦鋅焙砂定量給料機(jī)改造后淘汰下來的減速機(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)廠計算，雖然轉(zhuǎn)速加快了，但功率卻從2.2kW降到1.5kW。
由此可見，原來定量給料機(jī)擴(kuò)容要求改造的5臺定量給料機(jī)（實際上2#定量給料機(jī)也需要加大，只不過當(dāng)時沒有提出來，所以應(yīng)該是6臺都需要改造），通過利用改造下來的設(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 改造過程中碰到的問題
由于對機(jī)械設(shè)備訂貨不熟悉及原始資料與實物不一致，當(dāng)設(shè)備到貨進(jìn)行現(xiàn)場安裝時，發(fā)現(xiàn)以下一些問題：新訂貨的減速機(jī)未帶測速裝置；減速機(jī)輸出軸徑原始資料均為Φ45，但有一臺卻為Φ50；于現(xiàn)場配置要求，換下來的減速機(jī)是左裝的，再裝上去要求減速機(jī)右裝。
這些問題，在現(xiàn)場機(jī)械技術(shù)人員的指導(dǎo)下，都圓滿地解決了：將換下來不再用的減速機(jī)上測速裝置拆下來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裝在需要這一臺減速機(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題，將滾筒倒過來裝就可以了。
4 現(xiàn)場運行情況
重新拆裝后的定量給料機(jī)很快就投入運行，投運過程非常順利。圖2所示為改造后的2臺定量給料機(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)場實際運行的一組數(shù)據(jù)
表4數(shù)據(jù)可以說明以下問題：
（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)超出原來的最大設(shè)定總流量60%，配料系統(tǒng)的實際配料總量已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過原有系統(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，長期工作在18Hz~29Hz這樣的頻率范圍內(nèi)，對軸承、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，對保證設(shè)備長期穩(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50Hz的超頻范圍內(nèi)，這主要是因為當(dāng)時4#倉定量給料機(jī)尚未調(diào)整好，而且倉內(nèi)的物料還未調(diào)換過來。以后4#倉是用于稱量石英砂，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，容易使整個系統(tǒng)跳閘停止工作。這主要是因為當(dāng)時5#倉定量給料機(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，這個問題就不存在了。
（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，配料設(shè)定總流量將達(dá)到80t/h，所以我們可以這樣說，改造后配料系統(tǒng)的實際配料總量將超過本次改造原來設(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臺的條件下完成整套系統(tǒng)6臺定量給料機(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)給料量有兩個途徑：提高皮帶速度，抬高料倉下方下料閘板的位置加大單位皮帶長度上的物料重量。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)計研究院電氣自動化分院教授級高級工程師，昆明儀器儀表學(xué)會副理事長，冶金自動化、衡器、自動化信息等雜志編委，主要從事儀表及控制系統(tǒng)應(yīng)用方面的研究。
摘自《自動化博覽》2011年第八期
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號