焦炉护炉铁件弹簧编组系统的研发PPT演示课件(PPT 43页)

1、济钢项目部技术QC小组 2010年03月护炉铁件弹簧编组系统的研发1第1页，共43页。小组名称济钢项目部技术QC小组活动课题焦炉护炉铁件弹簧编组系统的研发与应用课题类型创新型注册日期2009年3月6日注 册 号WYLY09-02成立时间2007年2月18日活动时间2009年6月 12月活动次数24次组 长程爱民出 勤 率100% 序号姓名文化程度职称小组职务组内分工1程爱民大学高级工程师组 长组织活动 2李盛伟大学工程师副组长协调、技术指导3夏伟光大学工程师组员组织实施4戴 驰大学工程师组员资料整理、分析5吴鹏民大学工程师组员研制、分析实施6张和磊大学助工组员实施记录小组成员一览表 表1制表：

2、吴鹏民 日期：2009.6.2一、小组概况第2页，共43页。 护炉设备。护炉设备的主要作用是利用可调节弹簧的势能，连续不断地向砌体施加足够的、分布均匀合理的保护性压力，使砌体在烘炉或生产过程中热膨胀时，能在外力作用下保持完整性和严密性，并有足够的强度，从而保证焦炉的正常生产。 在焦炉工程施工中，与护炉铁件配套安装的弹簧种类繁多，弹簧编组是焦炉护炉铁件安装工程中最关键的工序之一，主要是对众多弹簧按照一定的规则进行合理编组，然后在就位以及烘炉热态过程中，需要对弹簧进行加压调节。如何对弹簧进行有效编组，掌握其弹簧组的机械性能，有效计算负荷与压缩量之间的关系，快速指导弹簧组的调节操作，十分重要。 炉柱

3、拉条弹簧炉门框 焦炉护炉设备装配简图 图1 二、系统应用简介第3页，共43页。上部大弹簧下部小弹簧上部小弹簧下部弹簧组下部弹簧组弹簧装配示意图 图2二、系统应用简介第4页，共43页。（一）课题背景 通过对近几年我公司施工的各型焦炉护炉铁件安装中弹簧编组的考察，发现在弹簧编组施工中存在如下问题： 焦炉型号弹簧组数量组对错误（次）配套不符（次）负荷值误差（次）压缩量误差（次）JN6.25D 146孔1264476JN60 150孔14448910JNX70 152孔148126159JN60 160孔164791213合计58227274338分项缺陷（缺陷数/百组）4.644.647.396.5

4、3总故障（缺陷数/百组）23.2现弹簧编组存在缺陷调查统计表 表2三、选择课题第5页，共43页。 根据上表分析可以看出，采用原始弹簧编组方式造成误差较多，平均每座焦炉误差次数达23次左右。弹簧组出现组对或者配套不符时，由于现场操作人员在安装弹簧组时完全按照给出的数据进行，出现这种误差务必要进行返工，直接影响施工进度并造成经济损失； 针对各组弹簧组的负荷值和压缩量测算出现误差，将直接影响焦炉加压施工质量，不能满足工程需求。在不断提高工程质量和安全保护增强的环境下，为提升施工技术，优质高效完成施工任务，消除目前弹簧编组施工中存在的不足，满足焦炉工程施工是急需解决的问题。 （二）确定课题 围绕以上存

5、在的问题，小组成员运用“头脑风暴法”积极出对策、想办法，提出了三个可供选择的课题，并进行了认真细致的分析、比较。 第6页，共43页。方案选择对比表 表3 序号方案选择优点缺点或困难是否选择1借助办公软件，利用平均法计算特征系数加快了编组的速度，技术难度不高需要设置统计公式，对于弹簧组数量多时，速度较慢；通过测算平均弹性系数叠加，误差极大。不选2借助办公软件，利用插入法计算特征系数相对比较容易，计算精度有所提高，技术难度小无固定操作界面，编组速度较慢；通过插入法确定相应的、相邻两组数据的弹性系数叠加，误差大。不选3弹簧编组系统的研发操作简单、界面直观，利用科学的利用一元线性回归确定弹簧组特征系数

6、，精度高需要使用VB可视化编程语言，建立回归模型，确定弹簧组的特征系数，技术难度大。选择确定课题焦炉护炉铁件弹簧编组系统的研发第7页，共43页。（一）课题目标：研发弹簧编组操作系统，解决现有弹簧编组存在的不足，消除组对配套是，负荷值-弹簧压缩量特征系数计算误差大缺陷，利用科学的方法确定弹簧组特征关系，满足大型焦炉工程施工需求。（二）目标值：弹簧编组特征系数确定的缺陷率由平均每百组弹簧出现23测算误差，降低到每百组弹簧出现5次测算误差。四、设定目标目标值柱状图 图3第8页，共43页。弹簧编组系统的研发一、系统编程语言的选择Visual Basic编程语言Visual C+语言进行编程Visual

7、 Basic可视化界面编程Excel程序扩展宏编程二、界面设计方法的选择采用一元线性回归计算三、特征系数确定的选择利用插入法计算（一）提出方案 小组成员运用“头脑风暴法”对弹簧编组系统进行了认真的分析，提出了各种想法和建议，经过分析归纳分解出各种可能的方案，形成系统图。系统图 图4五、最佳方案确定第9页，共43页。弹簧编组系统编程语言的选择方案一：Visual Basic编程语言方案二：Visual C+语言进行编程1、编程语言的选择（二）方案的分解选择 通过表4对两种编程语言方案的分析对比可看出，达到同样编组效果的编程软件，Visual Basic简单、易学、使用方便，为此我们选择Visua

8、l Basic6.0编程语言进行弹簧编组系统编程。 第10页，共43页。方案编程特点优点缺点分析结论Visual Basic语言程序编程Visual Basic为用户提供大量的界面元素(在Visual Basic中称为控件对象),例如 窗体,菜单,命令按钮,工具按钮,检查框等等,用户只需要利用鼠标,键盘把这些控件对象拖动到适当的位置,设置它们的大小,形状,属性等,就可以设计出所需的应用程序界面。VB拥有图形用户界面（GUI）和快速应用程序开发（RAD）系统，可以轻易的使用DAO、RDO、ADO连接数据库，或者轻松的创建ActiveX控件。程序员可以轻松的使用VB提供的组件快速建立一个应用程序。

9、程序设计要具备一定的数学基础，掌握理解面向对象程序设计基本概念，掌握VB语言的基础知识我小组成员均是大学毕业基本具备了Visual basic编程的条件；应用于焦炉弹簧组数据并不复杂，通过此语言进行系统编程能满足查询需求Visual C+语言程序编程C语言是一种结构化语言。它层次清晰，便于按模块化方式组织程序，易于调试和维护。C语言的表现能力和处理能力极强。它不仅具有丰富的运算符和数据类型，便于实现各类复杂的数据结构C语言是基础版本，具有强大的图形功能, 支持多种显示器和驱动器。且计算功能、逻辑判断功能强大。C语言的语法限制不太严格，对变量的类型约束不严格，影响程序的安全性，对数族下标越界不作

10、检查等。从应用的角度，C语言比其他高级语言较难掌握。对于弹簧编组安装操作人员来说，知识过于高深，无法较快掌握使用，故不选编程语言程序选择分析对比表 表4（二）方案的分解选择第11页，共43页。窗体设计器工程资源管理器窗体布局窗口属性窗口工具箱Visual Basic的集成开发环境界面 图5（二）方案的分解选择第12页，共43页。2、界面设计选择操作界面设计方法的选择Visual Basic可视操作界面Excel程序扩展宏界面方案目标要求：弹簧编组是为了指导焦炉护炉铁件弹簧快速准确安装，因此弹簧编组系统对于大多数现场指导施工的技术员来说，应该具有简单易学，一看即懂，应用操作。所以弹簧编组系统操作

11、界面必须固定，简单易懂。 （二）方案的分解选择第13页，共43页。Excel数据输入界面Visual Basic可视操作界面两种操作界面对比 图6（二）方案的分解选择第14页，共43页。操作界面选择分析对比表 表5操作界面方案选择原理优点缺点结论Visual Basic可视操作界面通过Visual basic的集成开发环境界面直接进行编程Visual basic的集成开发环境操作界面清晰、美观、易操作操作人员必须具备一定的专业计算机知识技术要求高，难度大，但界面固定，提高弹簧编组数据的准确性。Excel程序扩展宏界面编程通过设定公式，在Excel程序下，利用宏可以增强部分数据处理功能结构简单；

12、只需要属于简单的数据；添加简单的宏命令即可无固定界面，数据输入工作量大，无法满足多条件查询。不能加快弹簧编组，提高准确性。（二）方案的分解选择 通过上述对两种操作界面的分析和对比可以看出，Visual basic的集成开发环境操作界面清晰、美观、易操作。第15页，共43页。3、特征系数的确定特征系数的确定的采用一元线性回归计算利用插入法计算（二）方案的分解选择方案目标要求：以1座JN60焦炉为例：弹簧组大小弹簧组共164对，对其进行配套安装及其压缩量等数据值按照一定的规则进行编组，然后再就位、以及烘炉热态过程中，都需要对弹簧进行调整、加压。弹簧的编组，合理计算弹簧组负荷压缩量之间的特征系数是弹

13、簧安装和管理的关键技术之一。 第16页，共43页。4521922525117220（二）方案的分解选择弹簧组示意图 图7第17页，共43页。特性系数确定方案对比分析表 表6特性系数确定方案原理特点优点缺点结论利用一元线性回归计算通过大小弹簧的自由高度差及其出厂数据，确定，确定编组原则，建立科学的模型，求解弹簧组的特征系数。界面美观、设置一定权限、操作简单。 一元线性回归模型，拟合成y=mx+b，科学、准确需要掌握一定计算机知识的人才能顺利操作加速弹簧编组过程，并能准确计算其压缩量，保证焦炉加压施工质量利用插入法计算通过自由高度编组后，根据需要的负荷值，利用插入法求解弹簧组压缩量将需要的负荷值，

14、按照基础数据中各组数据“就近”原则，插入其中，求解相应的压缩量，计算简单、方便。各组数据之间连贯性差，计算误差大，不能确保其准确性故不选此方法 设计质量与设计人员的经验和水平有直接关系，缺乏科学理论和工程方法的支持，工程的质量难以保证，数据库运行一段时间后常常又不同程度地发现各种问题。增加了维护代以扩充的实体（E-R模型）联系模型方法为例，第一步先明确现实世界各部门所含的各种实体及其属性、实体间的联系以及对信息的制约条件等，从而给出各部门内所用信息的局部描述(在数据库中称为用户的局部视图)。（二）方案的分解选择第18页，共43页。 第二步再将前面得到的多个用户的局部视图集成为一个全局视图，即用

15、户要描述的现实世界的概念数据模型。根据弹簧出厂时的基础数据，按照自由高度编好组后，根据大小弹簧的各组数据，建立一元线性回归方程，科学求解弹簧组负荷压缩量之间的特征系数，快速、准确指导弹簧组的调节、加压。同时该系统用户界面、设计数据查询、报表打印等可以方便有序地进行。 一元线性回归计算面图8经上表分析比较利用一元线性回归计算。（二）方案的分解选择第19页，共43页。（三）确定最佳方案焦炉护炉铁件弹簧编组系统的研发Visual Basic语言编程Visual Basic可视化界面操作编程语言的选择操作界面的设定特征系数的确定利用一元线性回归确定弹簧组负荷-压缩量关系最佳方案系统图9 经过以上对各种

16、分解方案的分析试验和对比选择后，小组确定了性能稳定、安全可靠，经济可行，性价比高的能够实现目标的最佳方案。第20页，共43页。弹簧编组系统研发对策 表7方案对策目标措施地点完成时间负责人焦炉护炉铁件弹簧编组系统的研发弹簧数据通过语言编程归类分组1、形成系统编组软件快速编组；2、广泛应用于各大焦炉弹簧编组施工1、选择编程语言；2、进行编组系统设计现场办公室2009年7月10日程 吴爱 鹏民 民设定弹簧编组系统操作界面1、确保45219225、25117220等多种型号的弹簧编组2、操作系统界面简单明了1、利用Visual Basic采用面向对象、时间驱动的编程机制，提供一种见即所得的可视化界面设

17、计方法现场办公室2009年7月10日张 程 爱理 民特征系数的确定1、确定大小弹簧自由高度差4-6mm作为编组原则；2、通过弹簧出厂基础数据，科学确定弹簧组负荷-压缩量关系在弹簧编组系统界面进行数据录入并调整，同时建立符合弹簧性能的一元线性回归模型。现场办公室2009年7月11日张 吴和 鹏磊 民六、制定对策第21页，共43页。实施一：Visual Basic可视化编程语言对弹簧对象进行编程1、编组原理 由于大弹簧与小弹簧进行组合式，在小弹簧的顶部有一块与拉条匹配带有套筒的挡块，挡块厚度5mm，所以在弹簧自由高度设计时，大小弹簧自由高度相差5mm，安装误差允许的原则，大弹簧H0偏差4.5mm,

18、小弹簧h0偏差3.5m,按照H=H0-h0在4-6mm作为自由高度差的编组原则。 基础数据 弹簧出厂前除自由高度外，还应包含几组负荷-压缩量的测试数据，焦炉大弹簧是在1.0、3.0、5.0、7.0、9.0 9.8KN下的压缩量S1、S2、S3、S4、S5共五组数据，小弹簧则是在0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 9.8KN下的压缩量s1、s2、s3、s4、s5、s6共六组数据。 七、对策实施第22页，共43页。系统结构 图10对策实施一第23页，共43页。业务流程图 11对策实施一第24页，共43页。2、利用Visual Basic进行编写编程界面 图12对策实施一第25页，共43

19、页。实施二：弹簧编组操作界面的设定1、利用Visual basic采用面向对象、时间驱动的编程机制，提供一种见即所得的可视化界面设计方法。主窗体主窗体采用Command和Frame控件设置主菜单形成系统导航区，直接反应各子系统，分别调用系统中的各个功能子窗体。操作界面 图13对策实施二第26页，共43页。2、各子系统界面对策实施二数据录入及弹簧编组界面图14第27页，共43页。实施三：Visual basic系统数据录入1、数据库设计 E-R图 图15 对策实施三第28页，共43页。2、数据处理：数据采用text控件，将其写入数据表中，录入弹簧号，利用text控件的LostFocus事件进行系

20、统将自动判断，该弹簧编号是否已经录入。数据提交，系统自动确认录入数据的有效性，即弹簧号、各试验数据均有效。数据录入窗体16 对策实施三第29页，共43页。3、弹性参数：弹簧组特征系数在所有特征系数中最为关键，反映所有弹簧组的大小弹簧编号等相关信息，以及弹簧组特征系数等信息。查询设置了ComboBox控件来选择弹簧组的部位。准确及时反应当前相应弹簧组的大小弹簧出厂各试验数据组等信息，直接显示弹簧组特征系数确定原理及过程。 弹簧组性能关系 图17对策实施三第30页，共43页。 求解过程: 由于弹簧或弹簧组的压缩量与负荷复合一元线性方程，所以建立一元线性回归方程，利用出厂测试数据，求解其特征系数，确

21、定弹簧组的特征方程。具体如下：（1）、弹簧一元线性回归表达式为y=mx+b（x为负荷9.8KN，y为压缩量mm），特征系数m及b的求解公式为： 以机侧2#炉柱下部弹簧组（大弹簧编号ID为8#，小弹簧编号id为3#，）为例：3#小弹簧自由高度h0=220mm，8#大弹簧自由高度H0=225mm。3#小弹簧出厂时负荷-压缩量基础数据为：3#小弹簧基础数据 表8 x负荷（吨，9.8KN）0.51.01.52.02.53.0y压缩量（mm）6.513.018.023.029.033.08#大弹簧基础数据 表9 X负荷（吨，9.8KN）1.03.05.07.09.0y压缩量（mm）4.011.017.5

22、24.529.0对策实施三第31页，共43页。自由高度差H=H0-h0=225-220=5mm，符合编组原则（2）、建立3#小弹簧的一元线性回归方程y=mx+b(其中x为负荷9.8KN，y为压缩量（mm)，按照一元线性回归方程特征系数求解公式（1），有效数组除上述外还应包含（H0，h0），所以n=7。求解出3#小弹簧一元线性回归方程为y=11.0000 x+1.0000 。依据3#小弹簧的一元线性回归方程特征，求出3#小弹簧在8#大弹簧相同压缩量下相应的负荷。 3#小弹簧在8#大弹簧参数下负荷 表10 8#大弹簧X负荷（吨，9.8KN）1.03.05.07.09.08#大弹簧Y压缩量（mm）4

23、.011.017.524.529.03#小弹簧在Y压缩量下x负荷（吨，9.8KN）0.270.911.502.142.55弹簧组负荷值 表11 X总负荷（吨，9.8KN）1.273.916.509.1411.55Y压缩量（mm）4.011.017.524.529.0对策实施三第32页，共43页。 根据弹簧组的数据X和Y建立其一元线性回归方程Y=mX+b(其中X为负荷9.8KN，Y为压缩量mm)，按照一元线性回归方程特征系数求解公式（1），n=6，求解出弹簧组一元线性回归方程：Y=2.5306 X+0.6806 4、弹簧编组系统应用（1）、结合济钢JN60焦炉项目，弹簧种类有三种，主要用于上下部

24、拉条、纵拉条、蓄热室单墙、保护板等部位。其中机焦侧下部拉条、纵拉条采用大小弹簧构成的弹簧组。一座焦炉共164个弹簧组。小弹簧规格为：25117220，大弹簧规格为：45119225。应用焦炉弹簧编组系统，满足了大型焦炉护炉设备弹簧编组以及各阶段弹簧管理的需要。 拉条挡板1弹簧组挡板2调节螺栓弹簧组效果 图18 对策实施三第33页，共43页。现场弹簧分组及安装实图19对策实施三第34页，共43页。（2）、利用弹簧编组系统快速指导弹簧安装操作。指导现场操作实图20对策实施三第35页，共43页。（一）直接效果： 通过在济钢260孔JN60焦炉工程中应用弹簧编组系统进行弹簧编组、检查。对其应用过程中出

25、现的误差进行统计，结果如表 弹簧编组误差统计 表12焦炉型号弹簧组数量组对错误（次）配套不符（次）负荷值误差（次）压缩量误差（次）JN60 160孔1640011JN60 160孔1640011合计3280022分项缺陷（缺陷数/百组）000.60.6总故障（缺陷数/百组）1.2 经过现场的使用验证，弹簧编组系统解决了传统弹簧编组方式存在的各种误差，加快了弹簧编组的速度，提高了弹簧编组的准确率，由活动前后对比图可见小组活动确保了施工安全和工程质量，并超过小组预期设定的目标，使弹簧编组误差率降低到1.2%。 八、确认效果 第36页，共43页。活动前后对比 图21直接效果第37页，共43页。（二）经济效益：