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智能化滚筒法钢渣处理系统研究.pdf
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1、第 3 期智能化滚筒法钢渣处理系统研究刘帅(上海宝钢节能环保技术有限公司,上海201900)冶 金 与 材 料Metallurgy and materials第 44 卷 第 3 期2024 年 3 月Vol.44 No.3Mar.2024摘要:文章通过研究滚筒法钢渣处理系统的智能化,以此实现系统装备由机械化、基础自动化向智能化转变。通过三维设计数字建模,将系统装备数字化,实现数据的采集;开发设备健康模块,实现设备及整个系统的远程诊断;通过数据积累、模型计算、自学习系统实现分区无人化操作;再根据生产工艺模型进行分区的整合,进而实现系统智能化运行。随着通讯技术、互联网技术、大数据分析技术的持续发
2、展和成熟,滚筒法钢渣处理智能化已可实现。文章对智能化滚筒法钢渣处理系统的研究,进一步突出了滚筒法渣处理系统在环保、智慧方面的优势,有利于钢渣处理技术的进步。关键词:滚筒系统智能化;数字化设计;设备健康模块;无人化操作作者简介:刘帅(1987),男,江苏泗阳人,主要研究方向:冶金行业钢渣处理。钢渣一次处理技术有热泼法、池式热闷法、有压热闷法和滚筒法等。其中热泼法、池式热闷法为传统的渣处理工艺,均是通过行车倒渣,再通过工程机械出渣,大部分依靠人工操作,机械化自动化水平低。而滚筒法是目前较为先进的钢渣一次处理工艺,滚筒法工艺操作流程短,只需人工操作行车上料、人工扒渣,随后的渣处理过程均在生产线内自动
3、流转,整个生产线通过HMI 远程控制。但其中行车上料、人工扒渣这两个环节均需依赖操作人员,通过其肉眼识别、判断来料原始状况,进而凭借个人经验,手动或者遥控控制行车、渣罐倾翻装置、扒渣机等装备的作业等。该操作对人员工作技能要求较高,尽管已通过工业电视监控叠加遥控控制,可以将操作人员从高温、多尘、强噪的作业环境中解放出来,但还是无法消除和避免因操作人员失误带来的设备损坏或者人员伤害咱1暂。滚筒法的生产作业采用人工+HMI 的操作,通过加装摄像系统,在中控室实现了远程操作与控制,达到了基础自动化生产的水平。但若以智能化生产为目标,受渣型和渣量的不确定性导致的智能扒渣不成熟、行车起吊和倾倒熔融渣无实例
4、、设备信息数据不完备等因素影响,滚筒法渣处理系统的智能化还有一段距离。文章以实现滚筒法钢渣处理智能化为目的,根据实际的应用场景展开分析研究,提出滚筒法智能化应该包括以下方面:数字化设计、车间物流无人化系统、智能化进渣和系统健康管理。1数字化设计滚筒渣处理系统中的核心设备是滚筒,其他设施的设计均随其调整,因此实现滚筒的参数化设计是系统数字化设计的技术关键。钢渣成分、性质、体量等决定滚筒的基本结构和尺寸。为此,在钢渣处理需求分析基础上,将滚筒主体结构分解为传动、支撑、本体等模块,开发个性化模块设计计算程序,通过三维建模平台自动调用进行模块自动生成,然后进行模块装配,形成具有定制化特点的滚筒体。再在
5、 CAE(计算机辅助工程)分析支持下优化装置设计,形成符合要求的数字化滚筒。在完成滚筒数字化设计基础上,基于现有模块化设计计算方法,分别设计倾翻装置、扒渣机装置、组合输送机装置等系统各组成模块,最终装配形成整个系统的数字化模型咱2暂。滚筒渣处理系统数字化设计,主要涵盖三部分内容:工厂设计;单体设备非标设计;关键设备或者结构的有限元分析。有别于传统的二维 CAD 设计,滚筒渣处理系统数字化设计解决方案是以三维设计为核心,并结合产品设计过程的具体需求(如设备、管线空间布局、关键零部件受力校核等)所形成的一套解决方案,它与数字化制造、数字化仿真共同构成了现代制造业的先进数字化研发平台。如图 1、图
6、2。在滚筒渣处理系统三维建模的基础上,再结合计算机辅助工程进行静态、动态强度分析,以定量分析优化、提高部件的设计质量。通过对滚筒渣处理系统的参数化三维建模,为定制化设计、智能化物流、智能化进渣和系统生命周期管控奠定了模型基础。通过计算机辅助工程分析,掌握了系统各部分的变形和应力状况,减少了试制风险,也为保障系统可靠运行奠定了基础。2车间物流无人化由图 3 可看出,整个车间的物流是以渣罐为中心的物流,主要的运动都是依靠起重机的运动构成的。187冶金与材料第 44 卷起重机要能够实现智慧挂钩脱钩、取罐、放罐、翻罐等功能;进而按车间生产作业需求,利用起重机完成渣罐在渣罐台车、滚筒系统、渣罐固定放置区
7、、渣罐翻罐区的相应动作及智慧流转。根据车间物流要求和功能要求,从车间进出安全管控、渣罐状态定位和行车无人化三个方面进行车间无人化设计。2.1车间进出管控通过在渣处理车间进出口设置电子围栏对进入人员进行分级连锁管理。在车间内设置高清摄像头,对人员非正常空间出入予以警告。在渣罐车、倾翻台架、组合输送装置运行通道周围,以及在滚筒运转空间周围,设置隔离围栏,防止意外进入运行空间。2.2渣罐状态定位通过在渣罐车输送轨道边和轨道端设置激光测距仪和位置开关,获得渣罐车的实际位置,将其传递给渣罐车控制系统和行车控制系统。渣罐车控制系统根据位置信号控制渣罐车减速停车。行车控制系统确认渣罐车已就位后,启动调运程序
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