宝钢钢管磨削方案

1精整2#修磨机机电综合维修初步设计联系人：葛芦生联系电话：13905554484191-3287277安徽工业大学华冶自动化工程公司2002，7，202目录1.综合维修的提出1.1原系统概况1.2存在问题1.3技术更新基础2.技术改造方案2.1总体目标2.2主要技术指标2.3主要技术措施2.4机械设备布置2.5修磨线工艺操作流程2.6气动控制系统方案2.7电气控制系统改造总体方案3.主要机械设备性能技术参数3.1输送辊及其调整3.2输入、输出压轮3.3修磨机3.4修磨机压轮3.5辅助压轮3.6输出翻板4.气动控制设备及技术参数4.1气源4.2换向阀4.3压力阀5.电气控制设备及技术参数5.1电气设备选型原则5.2PLC控制系统输入、输出信号初步统计5.3轮电机、变频器5.4低压电器设备（参考新线）5.5电气控制系统设备布置6.费用估算6.1电气部分6.2机械部分附：修磨线工艺操作流程31．综合维修的提出1．1原系统概况宝钢股份公司钢管分公司精整区划2#修磨机组是80年代初从德Loeser公司引进的钢管修磨生产线，承担了高压锅炉管的大部分修磨任务。该修磨线的技术指标为：修磨钢管规格：φ21.3～φ139.7mm管子壁厚2.0～25mm钢管长度：5500mm～16000mm最大钢管重量：850kg/根材质：碳素钢、合金钢修磨速度：15m/分修磨的生产工艺为：分管---〉上料---〉输送---〉修磨---〉输出修磨线总长约50m，可分为上料区、修磨区和出料区，它们的长度均为16.5m。修磨区由三台修磨机和三台输送压轮装置，修磨机之间的距离为2430mm。修磨机的技术参数如下：电机功率：N=16.5/20KW空气压力：p=5bar砂轮外径：D=φ400mm，内径：φ127mm宽度：60mm最大线速度：V=60m/s砂带长度：3500mm宽度：150mm砂带最大线速度：30m/s输送压轮装置位于修磨机前面950m处，技术参数如下：驱动轮直径φ300mm转速n=12.5～64rpm送进速度V=0～0.9m/s驱动轮角度调整0～60。传动电机N=1.5KWn=36～185rpm上料区主要有上料翻板、托辊和输入压轮。托辊分布间距为1500mm，输入压轮距离第一台修磨机输送压轮4290mm，出料区主要有出料翻板，托辊和两台输出压轮。托辊分布与上料区相同，输出压轮之间的距离为4290mm，输出压轮距离最后一台修磨机输送压轮4290mm。修磨区的托辊布置最小距离为950mm。修磨机砂轮和所有压轮的压下都用气缸传动，压轮的压下行程为400mm。修磨机采用恒压力磨削工艺，但最大修磨量有定位器手工调节。修磨机砂轮或砂带轮的转动经皮带轮传动，由交流电机驱动，驱动压轮的转动由直流电机驱动。41．2存在问题到目前为止修磨线已运行了20年，随着修磨质量要求的提高，产品规格的扩大，长时间的高节奏生产及现场环境的影响，该机组存在以下问题：1）修磨区的设备布置不能适应新的产品规格要求；2）该机组大部分电气设备已经老化，造成电气控制系统故障不断增加，严重影响了正常生产；3）由于地面沉降台架钢结构设计不合理，产生变形、扭曲现象严重，使修磨钢管在修磨过程中稳定性差，修磨质量得不到保证；因此，必须对该机组进行全面的技术改造和设备更新换代。1．3技术更新基础钢管分公司在2000年再次引进德国loeser公司的钢管修磨生产线，新的生产线在设备布置，结构设计，控制系统上和老生产线相比已发生了根本性的变化，技术水平大大提高。新的生产线采用完全自动化，智能化的操作系统，电气控制系统采用基于Profibus现场总线分布式结构。采用整体机座，改造托辊的支承机构和调整分布密度，大大提高了钢管修磨时的稳定性。增加输入、输出压轮和辅助压轮，保证钢管的均匀进给运动，提高修磨质量，通过比例压力阀由电机负荷电流模型反馈控制磨削力，实现最佳磨削工艺参数。应用带紧锁的双气缸机构，实现了修磨线开口度的自动调整和修磨量的自动控制，确保了磨削钢管的表面质量同时延长了砂轮和沙带的寿命，生产效率也得到了提高。通过对新线技术的消化、分析，提出对原修磨线的技术改造和设备更新换代是完全可行的。52.技术改造方案2.1总体目标根据钢管分公司设备车间和精整分厂多次讨论意见，本项目整体技术改造的总体目标为：吸收和消化新磨管生产线（简称新线）的磨削工艺方案、机械技术、电气控制技术和控制软件，对老的磨管生产线（简称老线）进行改造，通过改造使老线的主要磨削技术指标达到新线的同样水平。2.2主要技术指标年生产能力：980km/年修磨钢管规格：φ21.3～φ139.7mm(180)x2.6～20mmx4～16.5m修磨钢管最大重量：850kg/根修磨钢管最大米重：59kg/m修磨钢管材质：碳素钢、合金钢修磨速度：0.1～4.5m/min修磨量：0.1～0.2mm/次2.3主要技术措施在消化新线设备优点的基础上，对2#修磨线机械、电气设备进行改造，具体措施如下：1.为了修磨180钢管，重新设计分管器2.改造托辊角度调整机构，增加钢管支承的稳定性3.在钢管输入增加一对主动托辊，方便快速处理不能通过修磨线的钢管4.托辊的角度调整电气自动控制，以增加调整的准确度5.在修磨区的头尾各增加一组主动压轮，以保证钢管轴向进给的均匀6.修磨后增加从动压轮装置，以增加修磨时的稳定性7.增加修磨区托辊的分布密度，提高支承的刚性8.修磨机砂轮厚度由60mm扩大到75mm，提高修磨效率9.改造砂带接触轮结构和砂带涨紧装置，提高运行可靠性10.改造修磨机底座，提高刚度，减小振动11.采用先进的恒压力磨削工艺，当钢管(弯曲度)轴线直线度、硬度及砂轮锐钝尺寸发生变化时，汽缸进给系统能自动调节横向进给量，以确定规定的精度及表面光洁度12.改造修磨机砂轮及砂带的进给机构，采用双气缸加锁紧缸机构，实现钢管规格砂轮直径变化时修磨线的开口度的自动调节13.用电机的负载电流反馈实现磨削力比例调节阀控制磨削力14.根据改造后的机械设备动作要求，设计气压控制系统，对气源压力、流量的需求进行分析，确定系统参数15.重新设计出料翻板，采用斜面双向输出翻板，翻板制动装置可以使翻板停留在指定的位置，避免气动系统压力波动对出料的影响16.在输出辊道区增加主动托辊，保证钢管能够快速、顺利地输出17.设备底座采用整体结构，提高刚性，重新浇注设备基础，在设备底座和基础之间设计调整垫片，减小基础不均匀沉降的影响6电气控制部分1.更新改造原生产线的电气系统，电气控制系统采用基于Profibus现场总线分布式结构2.所有压轮由变频器进行交流调速，方向角手工调整3.采用完全自动化、智能化的操作系统4.在适当的位置增加位置传感器，电流传感器5.对新线的电气系统和气动系统进行分析研究，并对相应的PLC程序软件进行解密，摸索出最佳磨削方案2.4机械设备布置机械设备的布置既要满足技术措施的实施和新的工艺要求，又要满足与原有设备的衔接，如见附图1所示。修磨生产线可分为三部分：钢管上料区、修磨区和钢管出料区。钢管上料区考虑到台架分管器和上料翻板保持不动，因而托辊的辊距保持不变，为了防止托辊角度调整拉杆与分管器支承发生干涉，该拉杆位置必须降低高度。在钢管输入区增加一对主动托轮，使不能通过修磨线的钢管后退以便把它吊走。修磨区有三台修磨机，它们的结构型式和位置保持不变，间距为2315mm。每台修磨机前有主动压轮，后有辅助压轮。修磨区入口主动压轮装置称为输入压轮装置，它有三个压轮及其驱动机构，分别安装在整体机座上。三个压轮之间的间距为1500mm，最后一个压轮与修磨机前的主动压轮距离1910mm。修磨区出口有一组主动压轮装置，称为输出压轮装置，压轮布置与输入压轮装置类似，它的最后一个压轮控制钢管停止在指定位置，它的第一个压轮距离第三台修磨机砂轮4630mm，这个距离已超过了最短定尺，因此，增加过渡主动轮，它距离第三台修磨机1630mm，这样的布置可保证最短定尺的钢管顺利通过修磨区。钢管出料区长度16.5m。收集料槽位置不变。输出托辊分布间距也为1500mm，其中主动托辊2个，其余为从动托辊。双向出料翻板均匀分布，分布间距为1500mm。该修磨线总长48.9m，采用分段整体机座，刚性连接，由20个支承点匀布支承，分布间距为2420mm。机座上的所有托辊，辊子形状应该完全相同，托辊的中心距和角度调整必须完全同步，因此，托辊的调整机构之间用同步连杆连接，由位于输出料区端部的调整装置根据钢管的规格进行电动或手动调整。2.5修磨线工艺流程修磨初始状态调整---〉上料---〉1#压轮压下---〉管子前进---〉2#压轮压下---〉3#压轮压下---〉1#修磨机前压轮压下---〉1#修磨机修磨---〉1#修磨机辅助压轮压下---〉5#压轮压下---〉2#修磨机修磨---〉2#修磨机辅助压轮压下---〉6#压轮压下---〉3#修磨机修磨---〉3#修磨机辅助压轮压下---〉7#过渡压轮压下---〉8#压轮压下---〉9#压轮压下---〉10#压轮压下---〉当管子尾端离开压轮或修磨机时，压轮和修磨机自动返回初始状态，出料翻板升起---〉出料。当钢管离开翻板后，翻板下降复位。修磨初始状态调整包括托辊的角度，所有压轮的角度，主动压轮转速，压轮和砂轮的高度等。托辊的角度根据钢管规格和修磨速度电动调整，所有压轮的角度手动调整。主动压轮的转速根据修磨工艺设定。压轮和砂轮的压下动作是双气缸驱动，钢管规格调整时，压轮和砂轮的最高初始位置也进行调整，总是保持压轮和砂轮相对于钢管上表面一定距离（大约10mm）以缩短工作时的压下行程，提高修磨效率。2.6气动控制系统方案修磨线的上料翻板，出料翻板，压轮的压下，砂轮（沙带）的横向进给，主动托辊的升降等都是用气压传动的。气缸的气动控制原理图见附图。72.7电气控制系统改造总体方案2.7.1PLC控制系统原生产线电气控制系统为BBC公司早期PLC产品，经过多年的生产运行处于设备更新期，不能满足改造后的生产线控制要求，因此原生产线的PLC控制系统必须更新改造。总体原则是：参照新线的电气系统，在适当的位置增加位置传感器、电流传感器，电气控制设备硬件选型为西门子公司S7-300PLC，采用分布式的Profibus现场总线网络，构成一个PLC主站，五个分站的形式。其中主站连接主操作平台、电源系统切换控制及故障连锁保护，五个分站分别控制：⑴钢管输入部分；⑵第一磨削头；⑶第二磨削头；⑷第三磨削头；⑸钢管输出部分，操作面板采用SIEMENSMP270，电气系统的控制软件以新线破解的PLC软件为基础，根据实际改造的硬件和工艺情况重新编程序，老线改造后的电控系统应实现硬件设备更新和整体修磨线的控制功能。基于现场总线分布式PLC控制系统硬件框图如下图所示：2.7.2传动控制1)3台修磨电机为交流电机，其电气控制和电机本次改造不作变动；增加电流传感器，为建立修磨压力模型提供条件；2)5台压轮电机、2台备用压轮电机为直流电机，本次改造改为交流电机，由一台变频器并联驱动调速；3)在进、出料台架增加主动托辊伺服驱动控制系统；4)在进、出料台架各增设交流电机。5)通过磨削力比例调节阀由电机的负载电流反馈控制磨削力,实现最佳磨削工况；Profibus总线1号PLC分站(进料)2号PLC分站(1号磨削头)3号PLC分站(2号磨削头)4号PLC分站(2号磨削头)5号PLC分站(出料)PLC主站MP270现场操作台83.机械设备技术参数和性能3.1托辊及其调整技术参数：托辊规格：球φ140mm角度调整范围：15。托辊支承在可绕固定支点转动的摇臂上，其角度的调整伴随着中心距的变化，因而可保证不同直径钢管的支承稳定性，见附图2所示。角度调整方式既可以手动，也可以自动。见附图3所示：3.2输入、输出压轮技术参数：压轮规格：φ350x65转速n=33rpm蜗轮电机：S67DT100LS4-TF/ESICN=2.2KWn=33rpm速比：i=41.89角度调整范围：15。带锁紧双气缸：φ100x200/φ100x10气缸：φ100x200输入输出