智能维护在锌电积自动生产线上的应用

智能维护在锌电积自动生产线上的应用

牛永德

牛永德

西部矿业股份有限公司锌业分公司青海811600

摘要：随着科技的发展与锌电积工艺技术不断改进和完善，国内各湿法锌冶炼企业锌电积生产线已装备成套PLC控制的半自动、全自动生产系统。锌电积设备自动化水平越来越高，设备点检运维管理的分散点也越来越多，采用传统的全方位人工维护、点巡检及设备运行管理已无法满足提高人工效率、设备综合效率和提升企业综合管理的要求；为达到工作效率管理信息化、生产工艺及设备全方位管控，需建立一套完整的工业智能系统对现有自动生产线进行全方位状态监测、预测性维护、实时性故障诊断、动态分析及设备运维记录的集成解决方案。

关键词：锌电积，自动化，智能维护

一、锌电积自动生产线维护现状

锌冶炼行业在专用设备和生产环境上的局限性，普遍存在生产线设备自动化集成程度低，设备运行稳定性差，维护条件苛刻的问题；设备维护的影响因素多而复杂，对人工劳动的依赖较大。21世纪初，国内锌冶炼产业链逐步完善，规模不断扩大，湿法冶炼在工艺技术、节能环保、指标监管等方面的优越性逐渐代替火法冶炼生产工艺；尤其氧压浸出电锌工艺，作为当前最先进的锌冶炼技术，已在很多企业的改革发展中推行，部分企业已装备最先进的锌电积成套设备，基于PLC的光电传感技术、液压气压系统、成套电气系统和各种进口监测仪器仪表，使得生产线设备维护的要强求越来越高，难度越来越大。

（1）、锌电积生产线设备的发展状况

在湿法锌冶炼发展初期，因生产规模小，普遍采用小电解槽小阴阳极板，锌电解只装备简单的起重设备和熔炼设备，在极端条件下甚至可以人工吊装阴极板，设备的重要性和性能要求不是很高，维护也比较简单方便。如今国内很多企业已装备最先进完善的成套锌电积设备，例如装备国外CTI引进的多功能行车，卢森堡Paulwurth引进的自动剥锌线、自动洗刷线，阳极拍平及高压清洗系统，感应炉、铸锭线、配有工业机器手的自动打包系统和其它生产辅助设备；从带锌阴极板吊装到阴极板装槽锌锭打包下线，每台设备配备单独的控制系统和单个自动运行任务，并且和其他设备设置联锁自动生产逻辑，相互之间设置机械/电气的互锁关系，并建立更多的安全要求，并将安全元件对过程区域的影响和各设备运行的联动关系通过上位机做出反映。

（2）、锌电积生产线设备维护及存在问题

在设备管理趋于完善的企业，已建立完整的设备维护方案，并建立单独的点检润滑标准、维修作业标准、维修技术标准，并配置5S管理、目视化管理等自主管理体系，结合详细的设备运行、检修、维护、分析记录，设备管理已标准化、体系化。

目前大多数企业采用这种精细化标准化的设备管理方式，但各管理标准和体系比较独立，设备点检运维比较分散，数据记录和分析比较抽象。建立传统的设备树层级结构，包括设备点巡检参数数据、记录，故障分析数据、整改数据、记录并不能全面实时地显示设备运维的状况，传统的检修、维护、润滑网络图达不到动态管理多维度可视化的要求。

二、智能维护系统的构建形式

智能维护系统可按实际生产领域和设备配备条件自主选配，将预测性维护、状态监测、点检运维管理集成于同一系统，可应用于各工业领域；企业可以按需制定符合生产需求的智能维护架构，利用互联网建立ERP、PLM、大数据平台等计划层构架，利用IMES、模拟仿真、EAM等建设执行层和操作层，利用PLC、HMI、传感器等架设控制层，利用设备和机器人构建设备层，将本企业的工业领域服务集成，建立一套完善的可全面掌控的生产体系。智能维护系统的应用，使各项任务执行信息化，资产管理、质量管理系统化，全面展示企业战略目标，提升工作效率；智能维护能有效代替人工作业，节省人力资源，也是现代化企业降本增效、推动科技化生产作业的重要途径。

三、智能维护系统在锌电积自动生产线上的应用

（1）、建立企业资源管理计划，利用信息化平台全面展示设备智能维护计划的依据和战略目标，ERP能够充分展现企业的生产资源计划、采购、销售、财务、设备管理、质量管理、化验管理以及库存分销等。ERP的建立对于锌电积生产线运维管理非常重要，企业管理人员可按照公司生产经营计划制定生产线设备的运行指标和经济指标，例如多功能行车剥锌线铸锭线的运转率，运维周期，能源消耗指标、备品备件消耗预算等。系统可按照生产进度制定设备运维计划，并将设备的维修情况形成报告，对设备维护及运转进行性能评估，根据评估诊断调整设备各项运行参数。

（2）、利用互联网智能工厂制造系统iMES建立企业管理系统，全面管控智能维护的执行情况。iMES包括能源优化、生产调度、设备管理三大板块；生产管理系统包括过程监控、计划/统计、汽车衡数据管理、化验管理、调度指令；设备管理包括设备档案、检修/维护、故障分析、点检管理。iMES作为整个锌冶炼系统的生产执行系统，能对锌电积生产线和前后生产工序全程可视可控，使整条设备运转线实现仿真自优化；设备管理人员根据生产指令，管理单台至整个自动生产线的设备起停、稳定性监测、综合效率分析。根据生产周期调整行车在设备区和电解槽的运行速度，调整出装槽次序；根据电解槽阴极板数量调整剥锌线、洗刷线接近开关来保持与多功能行车联动互锁关系；根据液体指标和阴极板析出状况调整刷洗速度及单片阴极板刷洗次数；根据电解锌片产量调整感应炉感应体电压、三相电平衡；根据整个生产系统及生产调度指令安排设备运行时间，控制设备运转台效；根据设备运行负荷调整润滑周期。按照系统各分项的执行情况建立设备台账、检修维护记录、运行跟踪数据、动态分析报告和设备成本能源管控。

（3）、利用PLC系统控制自动生产线设备的运行,优化智能维护对象的监管形式。利用多功能行车热扫描仪全方位监测电解槽温度，做好生产保全服务；利用多功能行车绝缘监测仪实时监测行车三层绝缘电势电阻的变化，做好锌电积出装槽设备的绝缘保护工作；利用温度压力传感器以数字量形式显示设备的温控、受力及张紧状况；利用一些专业软件测量传动机构运转速度、扭矩；很多位移功能装置采用数字量及模拟量双重控制保护来提高设备运行的可靠性；锌电积设备利用WINCC、STEP7等工业控制/监测系统通过人机智能交互和大数据自感知、图像3D呈现，全面在线监测、远程诊断，感知、操作和控制锌电积生产线设备，对设备产生自动保养提示和性能评估，对设备运行维护提供依据。

（4）、利用高自动化水平设备、多功能行车、自动剥锌、洗刷线，工业机器人等设备增强智能维护的可靠性。多功能行车可具备全自动出装槽、电解槽热扫描、导电棒阴极板自动冲洗的功能，装配组合式称重传感器系统更加精确地测量起重载荷，装配激光测距仪及速度编码器绝对值位置编码器等高精度仪器来控制多功能行车的速度、位移，并在设备运行中将速度位移误差标定在极低的范围；自动剥锌机和洗刷机联锁运行，使带锌板剥落锌片、码垛、输送到阴极板的刷洗处理形成自动线性生产，并且所有锌片/极板处理量、码垛量参数可调，工业机器人智能码垛更是提高了锌电积生产的效率，维护及故障判断方便快捷；更高自动化水平的锌电积设备也为开展智能维护建立了优势。

结论:智能维护在锌电积自动生产线的应用，为信息化生产提供丰富实用的系统支持，让生产顺畅的同时设备状态可控，在追求产品品质稳定的任务中将各项执行全面落地；随着锌冶炼各企业逐步推动使用信息技术深度嵌入的智能装备，智能维护必须全力为先进的硬件提供服务支持，为锌冶炼由自动化向智能化生产转变保驾护航。

参考文献：

[1]杨春立.我国智能工厂发展趋势分析[J]中国工业评论.2016（1）：56-63

[2]邱金波，丁汉.基于因特网的智能维护系统[J]机电一体化.2003,9（2）:21-24

[3]伍文丙.锌电积大极板和自动化剥锌线的应用实践[J]中国有色冶金.2013.42（6）:32-34