工业视觉控制系统（IVCS）

案 例 分 享

丰镇新太新材料科技有限公司

铬合金球团生产线

造球系统智能改造

一、项目背景

       内蒙古自治区丰镇市新太新材料科技有限公司（以下简称：新太新材料）现有铬合金球团生产线年产量为60万吨，其造球系统主要存在以下问题：

       1、 造球岗位工经验参差不齐、人员调换频繁；

       2、有经验的岗位工成本高且不易招聘；

       3、现场操作环境恶劣，操作任务繁重；

       4、原料波动大；

       5、生球产量、质量不稳定。

       我司针对以上问题提出用“制造+服务”模式来升级企业现有的生产模式。我司研发部根据生产线特有的生产状况，开发出适合于该生产线的工业视觉系统+智能造球系统，并为系统提供终身远程服务。

二、球团厂工艺简介

       新太新材料球团厂采用链--回--环工艺，共有3个造球盘，球盘直径6米，上料量30-60T/H，日产2000吨左右，三班作业制，每班配置造球岗位工2人进行现场人工操作。

       原料磨采用水磨工艺，由于原料是含铬铁矿粉且磨机设备本身问题，经过研磨后的原料细度-200目常在60%左右，常处在细度不够的生产状态。

       过滤机是原料脱水设备，但由于过滤机操作工经验原因，导致过滤后的物料湿度不稳定经常发生变化。

       膨润土是矿粉的粘合剂，受球团成分、价格成本、球团强度等因素影响，现场经常尝试更换不同厂家的钙基、钠基、复合基膨润土，每种膨润土的膨胀容、胶质价、吸水量、SiO2含量等参数不同。

       由于原料细度、原料水分变化、膨润土变更等因素影响，造球盘内物料经常发生变化。因此球团生产线需要岗位工一直盯着造球盘调节参数，其调节频率非常高，劳动强度非常大。

三、智能造球系统界面显示

     1、生球实时状况及分析显示

       视觉系统以每秒钟1张的速度实时显示成球区以及长球区球团图片，采集图片数据，分析球团粒度分布比例以及变化速度，并把数据显示在画面上，同时显示球团粒度变化趋势。

     2、自动造球界面显示

        智能控制界面实现手自动切换控制、设备启停、生产参数设置、转速控制、调节阀控制、料量显示、链篦机机速显示、造球盘内成品球合格率显示等功能

四、控制原理

1、 一般控制逻辑

     1）初始投料需要人工调节造球盘进入稳定状态，然后投入智能造球系统；

     2）通过工业视觉系统分析成球区母球数量以及母球粒度比例，调节滴水开度，当成球区母球数量偏少或者母球粒度比例偏小时，增加滴水阀开度，根据球团粒度比例变化幅度，选择增加不同档位的开度；当成球区母球数量偏多或者母球粒度比例偏大时，减小滴水阀开度，根据球团粒度比例变化幅度，选择减小不同档位的开度。滴水是造球工艺所用的主水，不宜频繁调节和大幅度调节，否则会造成发散震荡，造球盘会越来越不稳定，所以调节滴水的周期我们采用长周期调节，一般5-10分钟调节一次，从调节效果来看，很容易进入稳定状态。 

    3）根据长球区球团变化速度以及球团粒度比例调节雾水开度，当长球区球团粒度比例偏大时，减小雾水阀开度，根据球团粒度比例变化幅度，选择减小不同档位的开度；当长球区球团粒度比例偏小时，增加雾水阀开度，根据球团粒度比例变化幅度，选择增加不同档位的开度。雾水是造球工艺所用的辅助水，作用主要是快速调节球团粒度变化，所以雾水调节频率是短周期调节和大幅度调节，一般在条件满足后，30s-60s调节一次，保证球团到出球区达到合格粒度。 

    4）、根据成球区以及长球区球团粒度变化速度调节造球盘转速，当长球区球团粒度比例与母球区球团粒度比例差值过大，球团从成球区到长球区增长速度过快，到出球区球团粒度就会超出合格范围，此时采取减转速调整球团增长速度；当长球区球团粒度比例与母球区球团粒度比例差值过小，且长球区球团粒径比例低于一定值时，球团从成球区到长球区的增长速度过慢，到出球区时球团粒度就会小于合格范围，此时采取加转速调整球团增长速度。

2、根据该球团厂工艺现状增加特殊调节手段

    1）当遇到物料突然变干时，即返干灰现象，由于返干灰是不定量、不定时的，很难判断增加水分雾水滴水量，所以我们根据成球区变化情况快速调节滴水和雾水。当成球区球团粒度迅速变小时，根据成球区球团粒度变化幅度，采取快速加水模式，球团粒度比例值每向下低一个等级，让球团快速成球，同时雾水调节也快速增大，尽量提高球团合格率；当物料恢复正常后，由于多加了滴水和雾水，成球区球团粒度快速长大，此时快速恢复增加的滴水和雾水到原来开度，快速达到原来物料的平衡。

    2）拉式皮带断料处理：受工艺因素影响，造球仓物料经常会压实不出料，此时通过拉式皮带电流判断是否断料，同时发出声光报警提醒岗位工及时处理。当拉式皮带断料超过一定时间后，减小滴水阀和雾水阀开度，减小造球盘波动，当物料恢复正常后，恢复滴水阀和雾水阀开度。

五、使用效果对比及效益

                                               （手/自动造球特点对比）

1、生产稳定连续

      自动控制球径变化趋势比手动控制球径变化趋势更平稳。

2、生产合格率提高

自动控制比手动控制球团粒度更均匀，球团更规则光滑，合格率更高。

                                                自动出球区                                                 手动出球区

                                                          手/自动造球合格率对比

                                                       单位：mm/  合格球径8-20mm

                                            （无差别生产线/ 每小时/ 造球盘内出球区合格率比对）

       总的来讲，手动造球的造球盘内合格率常在61-72%左右，幅度变化由调节的及时性和人手的不同，及相关时段（夜间，白天）而不同；自动造球的造球盘内合格率常在67-78%左右，（非极端物料工况下），比人工造球合格率略高，而且自动造球时波动较低。

3、经济效益提高

       根据目前所了解的情况做一个初步估算，智能造球系统提高了成球合格率。以年产60万吨为基础，如果产量提高5%，按照每吨利润300元计算，每年增加效益900万元。

     人力成本，由于自动控制保证了成球工艺段稳定运转，因此操作工人，维修人员劳动强度降低，可以节约人力成本。

六、结论综述

      1、优化岗位。

       2、降低操作工劳动强度。

       3、提高产品质量，提高经济效益。