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    湘鋼 200 噸鐵水衡大修改造

    2020-09-17 00:00:00

    湘鋼 200 噸鐵水衡大修改造

    湘鋼設備管理部 譚曉彪

    【摘要】:針對湘鋼 1 號 200 噸動態電子鐵水衡存在的諸多故障隱患,我們進行了 技術改造,通過改造,其計量性能得到了提高,設備保障能力得到了提升,運行穩定可 靠,取得了良好的效果。

    【關鍵詞】鐵水衡 承載器 傳感器 靜態 動態 整體硬基礎

    一、前言 湘鋼 200 噸 1 號鐵水衡于 2000 年 4 月投入使用,是湘鋼公司歷史上使用長時間 的大型鐵水稱重衡器。由于該衡承載著 4 座高爐約 70%的鐵水計量的繁重工作,在鐵水 罐車沖擊力的長期震動作用下,使得該衡體整體疲勞老化。尤其是 2008 年該衡由靜態 計量改為動態計量方式后,計量速度較比以往提高 5 至 6 倍。這更加劇了該設備與基礎 的劣化程度與趨勢。由于 1 號鐵水衡承擔著湘鋼公司煉鐵廠與各二級廠之間的往來成本 結算的重任,稱重計量的精度的優劣對各方影響較大。鑒于該鐵水衡的現狀,必須對該 衡進行機械與土建的綜合大修。2014 年 5 月湘鋼公司決定對該衡實施大修改造工程。原 本在該衡原址進行改造,經多方論證和現場勘察后,終決定移地在其鄰近的鐵路(新 干線)上進行改造,以徹底消除原設備存在著的各種隱患。

     二、1 號動態電子鐵水衡的組成 該鐵水衡是由整體基礎道床、承載基礎、承載器、傳感器、接線盒、稱重轉換器(即 通道)、計算機系統、軌道衡稱重軟件和 ERP 數據上傳系統、電源設備等部分組成。其 中承載器為整體結構,主要由臺面鋼軌、主梁、基座框架、傳感器連接件、過渡部分、 防爬裝置、縱橫向拉環、安全保護裝置等部分組成。 三、技術改造措施 1,承載器結構綜合的改進 該鐵水衡的原承載器設計為整體結構(7 米長),由于承載器長期在高溫及鐵水罐車 2 的強輻射狀態下工作,受金屬的熱脹冷縮物理變化影響,常常使該承載器下方的傳感器 處在受力不均的狀態(不在同一水平面),因此傳感器易產生傾斜現象,導致計量不淮 情況時有發生。

    大修中我們要求衡器生產廠家將承載器設計制作為兩截短承載器的結構 方式,考慮到承載器連接處的受力結構的合理性及使用中的穩定性,要求衡器生產廠家 對兩截短承載器的連接進行機械階梯方式搭配,原承載器總長為 7 米長,結合目前國內 動態鐵水衡設計的承載器長度多采用 7.5 米長,這樣能更有利于現行的鐵水罐車的動態 計量,因此在選擇承載器長度時,確立了承載器長度為 7.5 米的原則。每截短承載器按 箱型梁結構設計與制作,兩截短承載器組裝時在中間位置處保留伸縮縫 10 ㎜。

    這樣改 進結果,能滿足承載器因機械的熱脹冷縮變化要求,保持傳感器始終受力均勻,從而確 保了該衡稱重計量過程中的準確度。

    2、稱重傳感器方式的改進 此鐵水衡于 2008 年由靜態計量改為動態計量后,稱重傳感器損壞數量越來越多, 這一方面與原承載器的設計先天不足的原因有關;另一方面則是與衡體采用的傳感器方 式有關。原傳感器為柱式結構方式(按靜態秤設計,無傳感器復位設置)。因此原鐵水 衡在運行中較容易產生傾斜狀態,導致該傳感器受側向力嚴重而過早地疲勞損傷。我們 在新衡的大修中,將其改為橋式傳感器(有自動復位設置),橋式傳感器具有承載器受 力后而且發生位置變化時,承載器有自動回位的找正功能。尤其是在動態衡上使用,具 有稱重準確度高、安全可靠性好的優勢。借新衡的大修新建機會,我們對該稱重設備的 原傳感器受力方式進行改進,實現了湘鋼 1 號鐵水衡大修傳感器方式改進的技術目的。

    3、確保新建動態鐵水衡整體道床完全符合國家動態衡設計標準 原鐵水衡兩端的整體直線段硬道床基礎僅為 6 米長,防爬框架長度 2 米,因為原衡 是按靜態衡設計的。國家對動態衡硬道床和直線段距離的標準是:承載器兩端的直線段 距離不少于各 50 米長,承載器兩端的整體硬道床基礎長度不少于各 25 米長。因此,原 鐵水衡根本不符合動態衡整體道床及直線段長度標準的技術要求。尤其是該鐵水衡改為 動態計量后,其稱重穩定性差、計量中丟車、方向差、重復性差、稱量不準的現象時有 發生。究其原因該衡離國標動態衡的所規定的硬件技術指標相距太遠是直接和根本原因。

     因此,我們在新衡選址上,注重按國標動態衡設計標準嚴格把關,曾對新衡選址的三處 地理位置反復比對斟酌,經多方論證和確認后,終確認了新衡選址佳位置:即在 1、2 號鐵水衡的中間的鐵路干線上(新干線)選址建新衡,因為此鐵路干線直線段 距離的總長度在 150 米左右,而且計量室還可利用原來的老磅房,節省投資,因此是新 3 建 1 號鐵水衡的鐵路干線。它完全滿足動態衡兩端直線段距離的基本要求。

    不僅如 此,我們還在該鐵路干線 150 米內,選擇了直線段距離 120 米長的地段,是適宜 安裝新衡的位置,是因為該衡地段的選擇,確保了新建 1 號鐵水衡位置避開了現場某處 的 6 米高的煤氣管道安放地址,為該衡日后承載器檢修時容易吊裝的特點創造了良好完 備的條件。該動衡選址方位的正確,為新動態衡的日后的準確計量和穩定運行奠定了堅 實的基礎。

    4、鐵水衡基礎施工方法的改進 ⑴,基礎板施工采用“二次澆灌”的方法 過去我們對鐵水衡傳感器承載基礎板的施工,多采用一次性澆灌作業的施工方法, 因此施工質量往往難以達標,原因是商品混凝土在一次性澆灌中總存在著其水份收縮性 的現狀,以致造成施工后的在檢查其施工質量時,基礎板下方中總存在著不實現象(用 鋼棒敲打基礎板上方呈空響聲),從而使基礎板的在日后的使用維護中,過早地出現平 整度不實傾斜和下沉隱患現象,終導致傳感器稱量精度的下降和傳感器的使用壽命的 縮短。因此我們在本次土建施工中,改變以往做法,采用對基礎板二次澆灌的施工方法, 從源頭上有效的保證了基礎板的安裝施工質量。該項施工中 6 塊基礎板的安裝水平標高 控制在 1 ㎜之內,基礎板的不平度誤差控制在 1/500 之內。

    在基礎板下方二次澆灌層的 空間內,分 4 處位置處塞入墊鐵板,注意到要將這些塞入墊鐵板安放在與基礎板的地腳 螺桿相距的 100 ㎜處,將其塞實固定牢靠,通過水準儀找平基礎板水平高度后,對墊鐵 板和基礎板間進行焊接,使之形成于一體。擰緊基礎板上表面的螺母對地腳螺桿緊固, 使基礎板下方的墊鐵板處在完全受力狀況,該方法也是首次在軌道衡基礎施工作業中試 驗使用。這是參照行業大型機械設備基礎板安裝采納的施工方法,能確保鐵水衡上的基 礎板在受到長期、頻繁的重載負荷下的壓力作用時,其壓力能夠首先通過基礎板后,馬 上傳導到該板基礎板下的這些墊鐵上使其直接受力,避免了基礎板下的混凝土直接受壓 傷害的現實,達到間接保護好基礎的目的。

    上述工序完成后,即刻用灌漿料對基礎板進 行二次澆灌。因灌漿料具有自流性和微膨脹的施工特點,因此確?;A板施工后,該板 底處的上表層密實性好、無氣孔、可靠性高的特點。本次的基礎板安裝的施工創造了歷 年來大型衡器施工中安裝水平和質量。 ⑵,基礎板安裝的地腳螺栓增加數量、螺紋外徑增大 大型衡器設備的日后運行穩定性和準確性,關鍵在于傳感器基礎板施工質量。因此 我們在本次安裝基礎板時,將基礎板的地腳螺栓的數量增加,原來固定基礎板的地腳螺 4 栓共 4 件,螺紋外徑是 M20,本次施工中螺紋外徑是 M30,地腳螺栓共 6 件,螺桿、螺 帽和墊圈都由高強鋼材 45 號鋼制作,其性能等級 8.8 級。螺栓規格尺寸的增大更有利 于基礎板的有效緊固。緊固基礎板上部的地腳螺桿的螺帽采用兩個,這樣做對于日后承 載基礎板在長期的重載負荷的壓力作用下,確?;A板防松方面能起到了至關重要的作 用和效果。為確保承載基礎板的施工質量,我們在二次澆灌前,還對基礎板下方的地腳 螺桿多處采用螺紋鋼、型鋼交錯焊接加固,目的是確?;A板下的基礎強度在澆灌后能 得到可靠的施工質量保證。

    5、對鐵水衡的過渡塊的連接方式進行技術改進 原靜態鐵水衡的過渡塊連接方式是通過在引軌的頭部上鉆孔后,用專用螺桿相互連 接的。針對引軌頭部因需滿足過渡塊安裝要求,加工成軌頭缺口形狀,故該處屬機械強 度為薄弱的區域,現又在該處的鋼軌立筋中部鉆孔,實現過渡塊連接的與定位,這進 一步加劇了該處機械強度的薄弱程度。之前大量的引軌頭部斷裂故障多發生在軌道機械 鉆孔處。改造后軌道衡的過渡塊的固定連接的方式是通過L形板連接(不在軌道上鉆孔), L 形板既將過渡塊定位和固定,同時 L 形板又固定在軌墊板上,這樣改進了過渡塊與引 軌的連接方式,對于消除軌道衡引軌斷軌故障的作用和效果確有成效。

    6、對鐵水衡的防爬框架和引軌防爬性能進行改進 原靜態鐵水衡的防爬框架為 2 米長,引軌長度 4.5 米長,而且引軌沒有設計防爬設 施,鐵水衡靜態改動態運行后,引軌與計量軌的頭部經常發生相頂撞和串軌的故障。改 造后,我們將防爬框架設計制作為 6 米,引軌長度 6.25 米長,在每根引軌的底部兩側 各加工兩個 35 ㎜寬的小槽口,用高強度的鐵塊卡在槽口上,并焊在防爬框架上,有效 地防止了鐵水衡串軌和“軌頭頂撞”故障,從而確保了計量的準確性。 四、系統調試 動態電子軌道衡按照《JJG234-2012〔動態稱量軌道衡檢定規程〕》要求進行調試, 調試分靜態調試和動態調試兩項部分。

    在調試前要進行試車,試車時用火車拉著鐵水罐車(空罐車)以允許的速度來回在 軌道衡上跑一天,目的是將新衡各部分壓實,為衡體進行動、靜校驗創造條件。再檢查 臺面所有水平是否符合要求,連接件是否松動,若有松動必須緊固。然后在承載器的空 載狀態下,分別檢查 1~6 號傳感器的空載毫伏信號值,力求使 6 個傳感器的空載毫伏 信號值相差在±0.3 毫伏左右,這通過在傳感器底座下面的墊片增減來實現,目的是使 各個傳感器受力均勻,調整完畢后即可進行靜態調試。 5 1、靜態調試 采用湘鋼公司自制的 40t 檢衡車對動態鐵水衡的角差進行測試。由于動態鐵水衡共 有 3 組支撐點,因此須對 3 個支點分別進行測試。首先讓 40t 檢衡車分別對 3 個支點進 行測試,記錄此時的重量值,如果重量值各有差異,即通過接線盒的電位器來調整為統 一值,直到 3 個支點的重量值為一致時,將 40t 檢衡車推至衡體外,檢查秤的零位值是 否有變化。確認秤的零位無變化后,將 40t 檢衡車推至衡上任意一點。通過稱重儀表將 該點的示值調整至 40t 檢定,若該點重新測試與 40t 有差異,則通過接線盒的電位器來 進行調試至 40t,隨后將檢衡車在衡體上其它各點測試,直至衡上三點的重量值全部為 40t 時,則完成了該鐵水衡的角差測試與校驗,該程序結束,即可進入秤的動態調試。

    2,動態調試 在承載器的空載狀態下,運行軌道衡的稱重軟件,進入《長衡湘鋼計量管理系統》 界面進行動態稱量的測試校驗。利用國家軌道衡衡檢部門對湘鋼工廠站 150 噸靜態衡剛 剛通過年度三級準確度檢定合格的機會,采用湘鋼公司為動態鐵水衡特制的兩個標準重 罐(密閉的)進行動態鐵水衡的準確度標定,標定前用該靜態衡稱出兩個鐵水罐的實際 重量,重復4次在該靜態衡上稱重計量并取平均值,稱量確認其標準重罐的重量分別是: 重罐 128t,輕罐 56t。再次在該靜態衡三次確認標準重罐的重量值無變化后,隨即 確定該組稱重罐車為鐵水衡動態校驗的標準值。由于該鐵水衡是公司各二級廠往來結算 與內部成本考核秤,因此動態準確度標定時,由湘鋼公司主管計量部門召集有煉鐵廠、 煉鋼廠、寬厚板廠、5 米板廠等部門的相關人員到場,對動態校驗的過程和結果進行現 場確認。鑒于該鐵水衡屬大修后檢定,需按照《JJG234-2012〔動態稱量軌道衡檢定規 程〕》采用 2 個編組進行檢定。首先用機車拉著重罐 128t,輕罐 56t 為編組進行檢 定,以允許的速度往、返衡上各 10 次,并記錄每次鐵水罐的重量。隨后用機車拉著輕 罐 56t,重罐 128t 為第二編組進行檢定,以允許的速度往、返衡上各 10 次,并記錄 2 個編組每次鐵水罐的重量。

    2 個編組中如果哪組與標準值超差,則重新調整動態標定系 數,直至 2 個編組稱重校驗數據達到和符合《JJG234-2012〔動態稱量軌道衡檢定規程〕》 要求。 系統調試完畢后即可投入使用。

    五、結束語 經過 1 年多來的運行實踐證明,該鐵水衡大修改造后,設備的保障能力與計量支撐 能力大大提升;設備的故障率顯著下降;減輕了維護人員的勞動強度。該衡因其線路平 6 直,直線段長,稱重精度高,成為目前湘鋼公司內部使用頻率高的動態鐵水衡器,約 70%的高爐鐵水計量均在該衡進行。改造后的 1 號 200t 動態鐵水衡計量性能得到大幅度 提高,運行穩定可靠,達到了預期改造目的和要求。 作者簡介: 譚曉彪,湖南省湘潭市湘鋼設備管理部計量車間,計量工程師,從事計量工作 30 多年,在國內各類報刊雜志發表稱重計量論文 20 多篇。 地址:湖南湘潭湘鋼設備管理部計量車間 手機:13973243022 電話:0731-58652291 郵編:411100 電子郵箱:txb.316@.163.com

    文章來源:中國衡器網——作者:譚曉彪 發表日期:2016年4月


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