المقدمة
تم الانتهاء من خط إنتاج لفائف التخليل المدرفلة على الساخن في مصنع الدرفلة على البارد التابع لشركة بانزهيوا للصلب والفاناديوم المحدودة وتشغيله في عام 2004. ووفقًا للخطة الشاملة لشركة بانزهيوا للحديد والصلب، تم بناء وحدة درفلة أحادية القالب في فرع تشنغدو في عام 2006. ومن المقرر أن يتم توفير لفائف الفولاذ الخام لهذه المطحنة من خط إنتاج لفائف التخليل المدرفلة على الساخن في مصنع الدرفلة على البارد التابع لشركة بانزهيوا للحديد والصلب. يُشترَط استخدام زيت الدرفلة في منتج هذه الوحدة لمنع الصدأ، وذلك لتتوافق مع مستحلب الدرفلة في العملية اللاحقة. تحتوي الوحدة على جهاز تشحيم كهروستاتيكي واحد وجهاز تشحيم بالبكرات واحد. نظرًا لأن جهاز التشحيم الكهروستاتيكي غير فعال في تطبيق زيت الدرفلة، فإن جهاز التشحيم بالبكرات الأصلي يأتي من الوحدة المدمجة للتخليل والدرفلة في المصنع. ولا تستطيع أداء المعدات المتوقفة عن العمل خارج الخط في مشروع التجديد تلبية متطلبات الإنتاج. ولهذا السبب، تم استخدام بكرة مطحنة 3M، وهي منتج عالي التقنية ذو أداء ممتاز، لتحويل آلة التشحيم بالبكرات الأصلية.
المشاكل الموجودة في آلة توزيع الزيت الأسطوانية الأصلية
يوضح الشكل 1 مبدأ هيكل جهاز توزيع الزيت الأسطواني.
عند بدء تشغيل آلة التشحيم، يتم ضغط مجموعة البكرات العلوية لأسفل، بينما تُرفع مجموعة البكرات السفلية لأعلى، مما يشكل زاوية التفاف معينة بين شريط الفولاذ وبكرة التشحيم. تعتبر كل من بكرة تطبيق الزيت وبكرة غمس الزيت بكرتين غير محركتين، حيث يتم تحريكهما بواسطة شريط الفولاذ. يقوم جهاز رش الزيت برش الزيت من نظام التشحيم على بكرة الزيت؛ ومن خلال الضغط المتبادل بينهما، تنقل بكرة الزيت الزيت إلى بكرة التشحيم؛ ثم تقوم بكرة التشحيم بتوزيع الزيت بالتساوي على شريط الفولاذ. يتم جمع الزيت الزائد بواسطة الخزان ويتدفق إلى خزان الاسترجاع.
بعد تحويل الوحدة المدمجة للدرفلة الحمضية، تم تحسين متطلبات الأداء الفني لجهاز توزيع الزيت. وتظهر المعالم المحددة في الجدول 1.
قبل تحويل الوحدة المدمجة للدرفلة الحمضية، ومن أجل منع ظهور عيوب طبقة زيتية غير متساوية على سطح اللوح الفولاذي، تم تعديل جهاز حقن الوقود الخاص بجهاز توزيع الزيت. أصبح بإمكان السائل أن يُرش بشكل أكثر انتظامًا على الأسطوانة المدهونة بالزيت، مما حل مشكلة عدم وجود زيت محليًا. لكن ما زالت آلة توزيع الزيت تعاني من المشاكل التالية:
- عرض المنتج غير كافٍ: يبلغ أقصى عرض للمنتج في الوحدة 1150 ملم؛ وبعد تحويلها، يُطلب أن يكون أقصى عرض للشريط الفولاذي النهائي 1300 ملم.
- الصيانة صعبة: في هذه الوحدة، يوجد قاطع قرصي أمام آلة التشحيم لتشذيب شريط الفولاذ لإكمال العرض إلى الطول. حافة الشريط بعد التشذيب تحتوي على نتوءات، مما يؤدي إلى تلف بكرة التشحيم. بكرة التشحيم هي بكرة من اللباد، وهي سهلة القطع بواسطة حافة شريط الفولاذ، مما يسبب ظهور وبر وتفكك. تحتاج إلى الاستبدال بشكل متكرر وفترة الصيانة قصيرة.
- كمية الزيت المطبقة يصعب التحكم بها: بسبب عدم انتظام توزيع الزيت، يتم إضافة المزيد من الزيت لتجنب المناطق الخالية من الزيت، مما يؤدي إلى زيادة طبقة الزيت المحلية في أجزاء أخرى، ويؤثر على عملية التعبئة والتغليف، كما يزيد من استهلاك الزيت.
- تعطل نظام التشحيم الأصلي، ونظام التحكم لديه دقة منخفضة، كما يصعب شراء قطع الغيار اللازمة للصيانة.
يتضح أن آلة توزيع الزيت الأصلية لا تستطيع تلبية احتياجات الإنتاج بعد تحويل خط إنتاج لفائف الدرفلة الساخنة المخللة، ويجب إعادة تجهيزها.
التعديل
أسطوانة التزييت هي الجزء الأساسي في آلة التزييت. لتحسين جودة التزييت وإطالة عمر أسطوانة التزييت، تُستخدم أسطوانة 3M ميلينيوم. بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لزيادة عرض الشريط، يلزم زيادة عرض خزان الطلاء بالزيت الأصلي، وطول أسطوانتي الطلاء العلوية والسفلية، وطول أسطوانة غمس الزيت، وطول جهاز حقن الزيت؛ كما يتعين إعادة تصميم التوصيلات الهيدروليكية والتشحيم وغيرها، ويجب إعادة تصميم وتصنيع نظام التشحيم الخاص بالطلاء بالزيت ونظام التحكم الدوري بالكامل. التفاصيل كما يلي:
أسطوانة توزيع الزيت العلوية والسفلية
أسطوانة التشحيم هي محور هذا التحول. نظرًا لأن لفة اللباد الأصلية لها عمر خدمة قصير وكمية الزيت فيها يصعب التحكم بها، فإن تكلفة الإنتاج وتكلفة المعدات مرتفعتان معًا، ولا يناسب الاستمرار في استخدامها. لذلك تم اختيار منتج عالي التقنية ذي أداء ممتاز – أسطوانة 3M Millennium.
أداء المنتج كما يلي:
- يتكون من ألياف قماش غير منسوج عالية القوة. تحت درجة حرارة ورطوبة وضغط معينة، تتمتع الجزء المقطوع بقدرة على الشفاء الذاتي. يتمتع هيكله القماشي غير المنسوج المسامي بدرجة معينة من الامتصاص للماء والزيت. يمكن طلاء الزيت بشكل غير مباشر على الملف عن طريق البثق، ويمكن التحكم في كمية طبقة الزيت المطلوبة من خلال كثافة الأسطوانة الألفية، وضغط الضغط، وسرعة الملف. لذلك، فإن تأثير التشحيم وامتصاص سطح الملف يكون أفضل من الأسطوانات المطاطية والأسطوانات اللباد التقليدية.
- مسامية، يمكن للأوساخ أن تتغلغل بكميات صغيرة داخل بنية النسيج غير المنسوج، مما يقلل الخدوش والتلوث الذي قد يلحق بالملف.
- تمتلك نظام احتكاك عالي لا تستطيع الأسطوانات المطاطية التقليدية والأسطوانات الفولاذية وأسطوانات اللباد مجاراته. تتيح هذه الميزة توفير احتكاك كافٍ لمنع انزلاق الأسطوانة بشكل فعال وتجنب حدوث خدوش ثانوية على سطح الملف.
يبين الجدول 2 مقارنة الأداء بين أسطوانة 3M Millennium والأسطوانة المطاطية التقليدية وأسطوانة اللباد.
المعلمات التقنية لأسطوانة 3M Millennium المستخدمة في هذا التحول موضحة في الجدول 3.
نظام تشحيم جديد مصنوع حديثًا
فشل نظام التشحيم الأصلي بسبب طول فترة الاستخدام ويحتاج إلى إعادة تصميم وتصنيع. يوضح الشكل 2 مبدأ عمل النظام الجديد.
يتميز النظام بالخصائص التالية:
- يتحكم الصمام في تحميل وتفريغ المضخة؛ يتدفق الزيت الزائد العائد من حجرة التزييت إلى خزان الاسترداد تحت تأثير الجاذبية؛ يتم ترشيح الزيت المسترجع وإرساله إلى الخزان الرئيسي لإعادة استخدامه بواسطة مضخة إمداد الزيت.
- مراقبة النظافة: النظام مزود بفلتر شفط، وفلتر زيت الضغط، وفلتر استرداد الزيت. كما أن خزان الوقود الرئيسي وخزان الوقود للاسترداد مزودان بمرشحات هواء لضمان نظافة الزيت وتجنب انسداد الفوهات.
- التحكم في مستوى خزان الوقود الرئيسي: الكشف في الوقت الفعلي لمستوى خزان الوقود، وإخراج الإشارة عن بُعد، والتحكم المترابط مع مضخة تزويد الوقود. عندما يصل مقياس المستوى 4 إلى الحد الأعلى، ستتوقف مضخة تزويد الوقود تلقائيًا (أو يدويًا) عن تزويد الوقود (مع عرض الحالة على صندوق التشغيل). وعند الوصول إلى الحد الأدنى، ستبدأ مضخة تزويد الوقود تلقائيًا (أو يدويًا) في التزود بالوقود؛ وعند الوصول إلى الحد الأدنى، ستتوقف مضخة حقن الوقود عن العمل وتطلق إنذارًا.
- مراقبة مستوى خزان الوقود المسترجع: الكشف في الوقت الفعلي عن مستوى خزان الوقود، وإخراج إشارة عن بعد، والتحكم المتداخل مع مضخة إمداد الوقود. عندما يصل مقياس المستوى 2 إلى الحد الأعلى، سيقوم تلقائيًا بإمداد الوقود إلى الخزان الرئيسي، وسيتم إطلاق إنذار عند الوصول إلى الحد الأدنى؛ وعند الوصول إلى الحد الأدنى، ستتوقف مضخة إمداد الوقود تلقائيًا عن الإمداد وتطلق إنذارًا.
- التحكم في درجة الحرارة: تم تجهيز خزان الزيت الرئيسي بأداة للكشف عن درجة حرارة الزيت مع إخراج إشارة عن بُعد. يحقق السخان الكهربائي لخزان الزيت تحكمًا في حلقة مغلقة. عندما تكون درجة حرارة الزيت أقل من 20℃، سيعمل السخان الكهربائي تلقائيًا؛ وعندما تزيد عن 40℃، سيتوقف السخان تلقائيًا، مما يضمن استقرار درجة حرارة الزيت ضمن نطاق معين.
تعديل نظام التحكم الكهربائي
يجب إعادة تصميم وتصنيع نظام التحكم في التشحيم الأصلي بسبب انخفاض دقة التحكم وصعوبة شراء قطع الغيار اللازمة للصيانة. يتم استخدام مجموعة واحدة من نظام تحكم PLC S7-200 بشكل مستقل لتحقيق الوظائف التالية:
- تشغيل نظام التشحيم يدويًا، تعمل مضخة حقن الوقود بسرعة منخفضة، ويفقد صمام الملف اللولبي الطاقة، ويتم تدوير الزيت في حالة عدم التحميل.
- PLC يوفر إشارة تناظرية لحركة شريط الفولاذ (4-20mA) وإشارة تبديل صمام الملف اللولبي (نقطة سلبية) لتشكيل حلقة مغلقة مع منظم التيار المستمر. يتم ضبط خزانة التحكم في آلة الزيت بواسطة منظم التيار المستمر وفقًا للإشارة التناظرية لسرعة حركة الشريط، حيث تتحكم سرعة المحرك في تدفق مضخة حقن الوقود. يوجد عرض رقمي لسرعة المحرك على خزانة التحكم.
- يحتوي خزانة التحكم على وظائف التبديل بين الوضع اليدوي والوضع التلقائي: في وضع التحكم اليدوي (مع إعطاء الأولوية للتحكم اليدوي في الموقع)، لا يعتمد المشغل على الإشارة التناظرية لسرعة الشريط التي يوفرها PLC، بل يقوم المشغل بضبط سرعة المحرك يدويًا للتحكم في مضخة حقن الوقود. وفي وضع التحكم التلقائي، يكون تزويد الوقود لمضخة الحقن متناسبًا مع سرعة شريط الوحدة؛ وعند تعطل النظام العامل، يتم تشغيل المضخة الاحتياطية تلقائيًا. وبعد بدء تشغيل نظام التشحيم أو عند عدم استلام إشارة سرعة الشريط التي يوفرها PLC لمدة 10 دقائق أثناء التشغيل، يتوقف نظام التشحيم عن العمل تلقائيًا.
- إنذار النظام، إعادة ضبط الأعطال؛ عرض المعلمات الرئيسية وضبطها.
تعديل المعدات الأخرى المقابلة
- من أجل توفير وقت تنفيذ المشروع، تقرر استخدام آلة التشحيم الأصلية لتركيب القاعدة. وفقًا لحجم فتحة التركيب الأصلية في القاعدة، تمت زيادة العرض بمقدار 150 مم، وتم تصميم خزان التشحيم الجديد.
- تتمثل وظيفة بكرة الزيت في نقل زيت التشحيم من جهاز حقن الزيت إلى بكرة الزيت. يكفي فقط زيادة الطول بمقدار 150 مم وفقًا للهيكل الأصلي لبكرة الغمس في الزيت. إعادة التصميم والتصنيع.
- بما يتوافق مع تعديل الجزء الرئيسي من آلة نشر الزيت، ينبغي أيضًا تعديل وتوصيل أنابيب الهيكل الأصلي للآلة الهيدروليكية والهوائية وآلة التشحيم.
الأداء بعد التعديل
اكتمل تحويل آلة نشر الزيت في يونيو 2006، واستوفت متطلبات الإنتاج بعد دخولها الخدمة. لم يحدث أي تلف واضح في بكرة 3M Millennium، وكان باقي جهاز التشحيم يعمل بشكل طبيعي.
نظرًا للعيوب الجوهرية في جهاز التشحيم بالبكرات، قامت الوحدات الأخرى في مصنع الدرفلة على البارد لشركة بانزيهوا للحديد والصلب بإلغائها بشكل أساسي واستبدالها بأجهزة تشحيم كهروستاتيكية. ومع ذلك، حققت هذه التحول نتائج جيدة بفضل استخدام بكرات الألفية الممتازة، مما جعل جهاز التشحيم بالبكرات يحتل مكانة في مطحنة الدرفلة على البارد. ووفقًا للاستخدام الفعلي لبكرة الألفية، فقد تم تطبيقها على خط الطلاء بالزنك.
