【方原柏专栏】定量给料机的扩容改造

1 概述

某锌冶炼厂电炉炼锌物料准备工序配料用6台定量给料机2006年订货，厂家按所提要求供货的定量给料机主要参数见表1：

表1  2006年供货的定量给料机主要参数

供货的定量给料机机械部分的主要参数如下：

前后滚筒中心距：5000mm；

皮带周长：10600mm；

皮带宽度：650 mm；

皮带耐热温度：200℃；

称量段长度：1000mm；

有效称量段：500mm；

杠杠比：0.8636；

称重传感器数量：1个；

测速传感器测速轮齿数：30。

这6台定量给料机（见图1）的使用情况还可以，但随着锌冶炼厂投产的电炉数量增加，小时配料量逐渐加大，其中几台主要的定量给料机的量程都超过了表1所列的参数。现场技术人员试图加大每台定量给料机的给料量，此时他们发现加大每台定量给料机给料量有些困难。一般来说，有两个途径可以加大定量给料机的给料量，第一个途径是提高皮带速度，但由于2006年供货的定量给料机的额定皮带速度都设计的非常低，速度最高的一台是0.0701 m/s，即一分钟才前进4.2m，而速度最低的一台是0.0049 m/s，即一分钟才前进0.29m，而不管是速度最高的一台0.0701 m/s，或者是速度最低的一台0.0049 m/s，上述速度对应的变频器输出频率数都已接近50Hz；另一个途径是提高单位皮带长度上的物料重量，由于现场使用的6台定量给料机的给料方式都是拖料式，未设置预给料机，因此料量的调节是通过抬高或降低料仓下方下料闸板的位置进行的，但由于设计的皮带速度都非常低，所以下料闸板的位置都已经抬到最高位置，且皮带上的料量已经达到极限料量，再增加就可能发生漏料现象。

图1  使用中的6台定量给料机

在两条路都走不通的情况下，现场只好采取将变频器的输出频率继续增加的办法，例如1#秤要达到15~16 t/h的给料量，变频器的输出频率就在70~80Hz的范围内。我们知道，变频器的输出频率在50Hz以下为恒转矩运行，高于50Hz为恒功率运行，电机的输出转矩将降低，而且电机可能产生“过热”、“过流”现象，长期以这种方式工作会影响电机的使用寿命甚至损坏电机。但即使这样，仍然达不到进一步增大给料量的要求，所以现场决定对定量给料机配料系统进行改造。

根据现阶段生产过程的要求，锌冶炼厂提出了如表2所示定量给料机扩容改造的技术要求，希望在不变动定量给料机秤体的情况下通过提高皮带速度的途径进行改造。

表2  2009年定量给料机扩容改造的技术要求

由表2可见，扩容改造的技术要求中，除了2#秤不改造外，其余5台秤都要改造以加大流量。

2 改造方案

根据表2锌冶炼厂的技术要求，一些制造厂商（包括2006年定量给料机供货的厂商）均提出了改造方案，当然，有5台秤流量要加大，改造方案都是更换这5台秤的减速电机、变频器、称重传感器，改造的报价也都很高，生产现场感到难以接受。

只有这一种办法吗？我到现场进行了调查，发现这6台定量给料机的秤体结构、料仓结构都是完全一样的，只是因为皮带速度不一样，配用的减速电机、变频器有差别，量程才有所不同。我想：将目前转速较快的减速电机用在转速相对较慢的秤体上？量程将增大，这样可满足其中最低量程几台秤的要求；另外最大量程的2台秤肯定要换新的减速电机、新的变频器，但可否利用拆换下来的减速电机、变频器用在其他秤体上？在此基础上我们经过计算，提出了新的改造方案（见表3）：

表3  新的改造方案后的设备运行主要技术参数

新的改造方案有这样几个特点：

1） 场场调查时发现表2扩容改造的技术要求所提的量程仍偏低，如1#铟锌焙砂定量给料机目前的给料量已经接近20 t/h，而且现场操作人员有进一步提高量程的想法，所以我们建议1#铟锌焙砂定量给料机的量程按40 t/h考虑，2#铟锌焙砂定量给料机的量程按20 t/h考虑，制粒锌粉、生石灰、焦炭定量给料机的量程也适当加大。

2） 由于6台定量给料机除了1#、2#的料斗型号为S1，其他4台秤的料斗型号为T6，其差别在于S1料斗适合于流动性较好的粉状物料，而T6适合于流动性稍差的颗粒状物料。所以改造后的1#、2#定量给料机仍然要用于铟锌焙砂，即料斗型号仍为S1。1#、2#铟锌焙砂定量给料机因量程增大，需要新装减速比小的减速机、变频器。

3） 因为6个料仓的大小相同，当有的料仓需要清理或其下方的定量给料机需要检修时，可以改换物料品种。除了上述的1#定量给料机通常固定用于铟锌焙砂外，其余仓可以改换物料品种。考虑到石英砂配料量增加很少（由1.2t/h增加到2t/h），仅仅只需要将皮带速度稍稍提高即可实现给料量的增长，所以将5#仓与3#仓对调，即现有的3#仓改为配石英砂，与原来5#仓定量给料机的皮带速度相比，皮带速度由0.0049 m/s提高到0.0078 m/s，提高了近60%，所以原来的3#仓不需改造，只是调换了物料。

4） 4#制粒锌粉的容重比焦炭大（容重分别为1.2、0.7），原来的皮带速度特别低，为0.0061 m/s，如将6#焦炭定量给料机改造后淘汰下来的减速机装在4#定量给料机上，皮带速度为0.0155 m/s，提高了2.54倍，再加上下料闸板的位置的适当抬高，可以满足料量增加的要求。

5） 6#焦炭和原3#生石灰这两种物料，由于原来瞬时输送量较小，给料量增大后要求的料量仍不大，同时生石灰和焦炭的容重比较小（容重分别为1.2、0.7），要求的皮带速度可以更快一点，所以将1#、2#铟锌焙砂定量给料机改造后淘汰下来的减速机、变频器换装到5#生石灰和6#焦炭定量给料机上即可达到要求。

6） 2 #铟锌焙砂定量给料机的减速机的配套电机经减速机生产厂计算，虽然转速加快了，但功率却从2.2kW到1.5kW。

由此可见，原来定量给料机扩容要求改造的5台定量给料机（实际上2#定量给料机也需要加大，只不过当时没有提出来，所以应该是6台都需要改造），通过利用改造下来的设备和原有设备的合理调配，最终只需要新增加两套减速机和变频器。

3 改造过程中碰到的问题

由于对机械设备订货不熟悉及原始资料与实物不一致，当设备到货进行现场安装时，发现以下一些问题：

新订的减速机未带测速装置；

减速机输出轴径原始资料均为Φ45，但有一台却为Φ50；

由于现场配置要求，换下来的减速机是左装的，再装上去要求减速机右装。

这些问题，在现场机械技术人员的指导下，都圆满地解决了：

将换下来不再用的减速机上测速装置拆下来装在新订的减速机上；

将减速机输出轴径为Φ50的减速机连同配套的滚筒一起拆下来装在需要这一台减速机的定量给料机上；

减速机的左装、右装牵涉到延伸轴的问题，将滚筒倒过来装就可以了。

4 现场运行情况

重新拆装后的定量给料机很快就投入运行，投运过程非常顺利。图2所示为改造后地台定量给料机，可以看到新旧电机及减速机的结构不同。

图2  改造后的定量给料机

表4为现场实际运行的一组数据。

表4  现场实际运行的一组数据

这一组数据可以说明以下问题：

1）改造前2010年2月4日上午设定总流量为25t/h，而改造后2010年2月5日上午设定总流量已达到40t/h，已经超出原来的最大设定总流量60%，配料系统的实际配料总量已远远超过原有系统；

2）表中1#、2#、6#定量给料机变频器的工作频率18~29 Hz，均处于较理想的10~50Hz范围内，这与改造前大多数变频器工作在50~80Hz 完全不同，长期工作在这样的频率范围内，对轴承、电机绝缘都有好处，电机的寿命也将得到保证。改造后的工作频率适中，对保证设备长期稳定工作提供了良好的条件；

3）表2中3#定量给料机变频器的工作频率68Hz，处于超过50Hz的超频范围内，这主要是因为当时4#仓定量给料机尚未调整好，而且仓内的物料还未调换过来。以后4#仓是用于称量石英砂，其比重比生石灰大25%，要求的皮带速度就只有现在的75%，再加上石英砂的流量设定值低，频率值将下降到15~30Hz，将在较理想的频率范围内工作；

4）表2中5#定量给料机变频器的工作频率6Hz，而低于5Hz属电机不稳定范围，容易使整个系统跳闸停止工作。这主要是因为当时5#仓定量给料机用于输送石英砂，流量太小，仅为1t/h，以后石英砂用3#定量给料机输送，这个问题就不存在了；

5）表2中1#定量给料机变频器的工作频率为26Hz，如果加大到50Hz，其最大输送量将达到50t/h，也就是说，配料设定总流量将达到80t/h，所以我们可以这样说，改造后配料系统的实际配料总量将超过本次改造原来设定的目标。

6）本次扩容改造工作是在只增加各2台减速电机、变频器的条件下完成整套系统6台定量给料机增量提速任务，新增投资少，改造效果好。

5 小结

加大现有定量给料机给料量有两个途径：提高皮带速度，抬高料仓下方下料闸板的位置加大单位皮带长度上的物料重量。新供货的定量给料机应该为用户加大给料量留有一定的余地，比如下料闸板还可以抬高20%，速度还可以提高20%。

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