河南心连心化肥有限公司电动葫芦升降装置的研制(心之源小组)

PAGE电动葫芦升降装置的研制成果发布：宋光强、杨超成果整理：杨文涛、王乾河南心连心化肥有限公司一分厂心之源QC小组2015年1月

前言河南心连心化肥有限公司坐拥中原经济开发区得天独厚的地理位置，化肥是我们的核心主业，开辟新乡、新疆两大生产建设基地。现拥有合成氨70万吨、尿素125万吨、复合肥60万吨、甲醇30万吨的年生产能力基地。作为合成氨系统的龙头——我们一分厂供气车间有造气炉20台，通过采用间歇式固定常压气化法，为后工段提供优质、充足的半水煤气，保证后工段满机满量生产，作为稚气的原料煤是通过怎么样的奇妙设备提高工作效率，这就是本次我们QC小组与大家分享的攻关课题就是——电葫芦自动升降装置的研制。小组简介表1-1小组概况表制表：王乾时间：2014.1.5小组成员平均年龄35岁，具体情况见下表：表1-2小组成员表制表：王乾时间：2014.1.5二、选择课题1、问题的提出：一分厂供气车间有四个操作班组，其中每个班有7个吊煤工岗位，每个岗位有2台电葫芦，共有14台电葫芦。小组成员根据吊煤工每个吊煤工每班工作类别和工作时间进行统计：表1-3吊煤工工作类别和时间统计表序号项目时间百分比累计百分比1吊煤24050%50%2巡检6012.50%62.50%3打扫卫生6012.50%75%4临时性工作306.25%87.50%5看液位306.25%87.5%6其它6012.50%100%制表：王乾时间：2014.1.5饼分图如下：图1-1吊煤工工作类别和时间饼状图从饼分图可以看出吊煤用时占到吊煤工总工作用时的50%。以下红色和绿色图线为电葫芦升降需走路线：图1-2电葫芦运行轨迹三、确定课题小组成员以关爱员工,降低吊煤工操作劳动强度，提高员工满意度为目的，将小组此次活动的课题定为：电葫芦自动升降装置的研制。四、小组活动计划表1-4小组活动计划甘特图计划计划执行步骤时间1月2月3月4月5月6月选择课题P设定目标提出各种方案并确定最佳方案制定对策对策实施D确认效果C标准化A总结和下一步打算制表人：王乾时间：2014年1月10日五、设定目标1、现状调查小组成员对2014年1月4日吊煤工吊煤用时进行了调查：对吊煤加煤用时及吊煤斗数进行分析，统计情况如下：表1-5吊煤用时及加煤斗数统计表时间地点向上吊开至料仓或加焦机上方开至煤坑上方向下落合计用时2014.1.4北造气西10866641053232014.1.4北造气东10862611073382014.1.4中造气西955757963052014.1.4中造气东955757953042014.1.4南造气西11565651153502014.1.4南造气东1145757114352平均1066160105332百分比32%18.40%18%31.60%100%制表人：王乾时间：2014年1月10日小组成员对电葫芦各个操作阶段用时进行统计，其中电葫芦纵向操作占操作电葫芦总用时的63.6%。因电葫芦在横向操作上复杂、所占用时比例较小并存在安全隐患，小组成员不对电葫芦横向操作方式进行改变。2、现场试验图1-3电葫芦安全运行区域示意图电葫芦运行速度为7.4cm/秒230秒-（160+360）/7.4=160秒保证电葫芦的安全运行和煤斗的使用周期，我们对绿色区域进行攻关。 根据以上情况我们将此次QC课题的目标值定为：吊煤工每次吊煤连续按按钮时间减少160秒。六、提出各种方案并确定最佳方案1、方案提出小组成员于1月12日召开全体会议，展开头脑风暴法，并制定出电葫芦自动升降功能设计方案，如下亲和图所示：图1-4电葫芦自动升降功能设计方案小组对电器、仪表控制方式从实施性、经济性、时效性、可靠性等四个方面进行了评估，并选择得分最高的方案：图1-5最优方案表1-6电器仪表对比表序号对策方案评估实施性经济性时效性可靠性加权后综合得分权重系数权重系数权重系数权重系数=0.40.150.250.21机械式控制需要重新设计、安装限位开关，需要将限位开关安装在与是葫芦同步的位置上，实施较困难，且容易影响操作。安装限位器的费用，约1600元安装限位器可在一周内完成，实施可在一个班次内完成，时间短。限位器控制结构简单，但准确性低，故障率高3.2534522PLC控制编写控制程序，实施需仪表、电器协助完成,实施较易。每台的安装费用，约1500元购买电器元件周期约2周，实施一个班次内完成，时间较短可通过PLC控制器操作，采取自动操作，通过人员简单操作达到目的，稳定可靠4.2545443自制电路控制需新设计控制电路，实施需电工、仪表协助完成，较难。购买开关控制箱，继电器，电器器件共计2000元。购买电器元件周期约4周，实施一个班次内完成，时间较短通过自制电器实现自锁、互锁，稳定可靠3.952125原始分评分标准：很好为5分，较好为4分，一般为3分，差为2分，较差为1分。加权综合评分计算方法：注：＋＋＋＝1，表示第i个方案的第k个属性的原始评分值。制表人：王乾时间：2014年1月10日结论：根据以上评分标准我们选择方案二，通过编写控制程序，采用PLC控制的方案进行实施。确定方案后我们对方案进行了逐级分解，并制图如下：方案逐级分解：葫芦葫芦动升降PLC控制PLC电器控制控制电源显示部分电源电压等级检测器继电器选型显示器选型220V交流电源220VUPS电源24V直流电源光电开关+西门子S7-200PLC接近开关+西门子S7-200PLC西门子S7-200PLC定时器和泉RU2S型继电器PLC欧姆龙MY4N-J型继电器PLC施耐德RXM4AB2BD型继电器PLC联想服务器T168PLC西门子触莫屏MP277电器PLC西门子文本显示器TD200PLC1、控制电源选择对于控制电源的选择，小组成员从安全性、通用性2个方面考虑，并从综合信息中评选，如下所示：图1-6控制电源选择方案表1-7控制电源对比表指标分数指标描述供选方案项目方案1:220V交流电源方案2：220VUPS电源方案3：24V直流电源适用性1分需要转换电压2分部分转换电压部分转换电压2分部分转换电压2分3分不需要转换电压不需要转换电压3分可靠性1分稳定性差2分稳定性一般稳定性一般2分3分稳定性高稳定性高3分稳定性高3分经济性1分单价≥1000元1500元/件1分7000元/件1分2分500元＜单价＜1000元900元/件2分3分单价≤500元安全性1分过渡保护2分漏电保护漏电保护2分漏电保护2分3分安全电压安全电压3分合计8分7分11分结论不选用不选用选用综合评定经过对以上3个方案的4个要素进行综合分析和评分后，我们最终选择方案3：24V直流电流。制表人：杨文涛时间：2014年1月14日结论：通过对控制电源根据适用性、可靠性、经济性、安全性四个指标进行对比最后选用方案三：采用24V直流电源2、检测器的选型2.1检测器的选择在使用过程中，装置需在设备上升或下降到某一位置时停止。位置过高或过低都会造成设备的损坏，因此要求检测装置安装方便、准确、可靠，小组成员通过3种方案测试进行评选，如下所示：图1-7检测器选择方案表1-8检测器选择对比表选择1、适用性：安装方便，位置停止准确；条件2、经济性：单价≤1000元/套;3、安全性：额定电流≥0.2A；4、可靠性：分别测试各检测器的检测有效率，有效率为100%。选择调查分析，对3个方案的4个指标分别制定了相应标准，通过现场调查及试验，把结果填入相应指标分数栏，计算出总分，最后选取分数最高的方案。方法指标分数指标描述供选方案项目方案1:光电开关+西门子S7-200方案2:LR18BN08NR接近开关+西门子S7-200方案3:西门子S7-200内部定时器适用性1分位置测量无误位置测量无误1分位置测量无误1分2分安装方便3分安装方便，位置停止准确安装方便，位置停止准确3分经济性1分单价≥1000元130元/件1分1200元/件1分2分500元＜单价＜1000元900元/件2分3分单价≤500元安全性1分额定电流≤0.2A0.1A1分0.1A1分2分0.2A＜额定电流＜0.5A0.3A2分3分额定电流≥0.5A可靠性1分有效率≤90%平均值为93%平均值为89.8%平均值为100%2分90%＜有效率＜100%3分有效率=100%得分2分1分3分合计5分4分10分结论不选用不选用选用综合评定经过对以上3个方案的4个要素进行综合分析和评分后，我们最终选择方案3:：西门子S7-200内部定时器。制表：杨文涛时间：2014年1月14日结论：通过对检测器根据适用性、可靠性、经济性、安全性四个指标进行对比最后选用方案三：采用西门子S7-200内部定时器。2.2继电器选型对于继电器的选型，小组成员从使用寿命、价格2个方面，并结合当前其它岗位继电器使用情况进行评选，如下所示：图1-9继电器选型方案表1-9继电器选择对比表指标分数指标描述供选方案项目方案1：和泉RU2S方案2：欧姆龙MY4N-J方案3：施耐德RXM4AB2BD适用性1分输入电压为交流2分输入电压为直流超过24V3分输入电压为直流24V3-32VDC3分3-32VDC3分3-32VDC3分可靠性1分开关10万次10万次1分10万次1分2分开关10~30万次3分开关30万次以上40万次3分经济性1分单价≥40元2分20元＜单价＜40元24元/件2分34元/件2分3分单价≤20元20元/件3分安全性1分额定电流≤4A2分4A＜额定电流＜8A5A2分5A2分5A2分3分额定电流≥8A合计11分8分8分结论选用不选用不选用综合评定经过对以上3个方案的4个要素进行综合分析和评分后，我们最终选择方案1：和泉RU2S。制表：杨文涛时间：2014年1月14日结论：经过对继电器以上3个方案的4个要素进行综合分析和评分后，进行对比最后选用方案1：采用和泉RU2S。3、显示器的选型对于显示器的选型，小组成员从操作性、实用性、性价比3个方面分析，并结合当前其它岗位使用情况进行评选，如下所示：图1-10显示器选型方案表1-10显示器选型对比表指标项目分数指标描述供选方案方案1:西门子触摸屏MP277方案2：联想服务器T168方案3：西门子文本显示TD200适用性1分显示直观显示直观1分2分容易操作容易操作2分3分容易操作，显示直观容易操作，显示直观3分可靠性1分稳定性差2分稳定性一般稳定性一般2分3分稳定性高稳定性高3分稳定性高3分经济性1分单价≥1000元1500元/件1分7000元/件1分2分500元＜单价＜1000元900元/件2分3分单价≤500元安全性1分交流电压380V2分交流电压220V交流电压220V2分交流电压220V2分3分直流电压24V直流电压24V3分合计7分7分11分结论不选用不选用选用综合评定经过对以上3个方案的4个要素进行综合分析和评分后，我们最终选择方案3：西门子文本显示TD200。制表：杨文涛时间：2014年1月14日结论：经过对显示器以上3个方案的4个要素进行综合分析和评分后，我们最终选择方案3：西门子文本显示TD200。4、确定最佳方案：经过以上分析和评估，小组确定了实现目标的最终方案：图1-11电葫芦自动升降PLC控制设备选择最终方案七、实施对策：1、小组选择南造气1#电葫芦作为试点进行实施，为顺利实施，小组先制定了实施流程图：表1-11试点方案实施流程图流程图实施工具实施人员安装文本显示器安装文本显示器绘制24V电源安装图根据图纸制作安装开始设计现场接线图电压是否合要求安装继电器并接线否是结束动作是否准确安装PLC并设计程序下载定时器检测是否准确信号是否准确现场安装与电工接线自动是否正常是是是是否否否否测量电压测试继电器动作测试定时器通讯测试现场检测手提电钻李强螺丝刀扳手张永宾万用表张乐阳电笔杜习跃手提电钻李强螺丝刀扳手张永宾万用表张乐阳螺丝刀扳手杜习跃万用表李强螺丝刀扳手张永宾万用表张乐阳螺丝刀扳手李强万用表张永宾电笔张乐阳李强吕定圣制表人：杨文涛时间：2014年1月28日小组召开全体成员会议，就下一步活动计划制定具体对策，如下表所示：表1-12活动对策实施表序序号对策目标措施时间地点负责人1安装控制柜与24V电源模块电源电压输出±5V1、安装控制柜与电源模块2014\3\15仪表一组赵艳峰2、测试输出电压2安装继电器与接线继电器动作正确率100%1、固定继电器2014\3\15仪表一组赵艳峰2、按设计图线接线3检测器安装与调试继电器动作正确率100%1、PLC安装、设计程序2014\3\15仪表一组赵艳峰2、程序调试4安装文本显示器文本显示器输出误率为零1、文体显示器按图纸安装2014\3\15仪表一组赵艳峰2、连接PLC测试5南造气一台电葫芦进行组装、调试元器件正确动作，指示灯指示正确，各器件动作正确率100%1、电工、仪表、操作工联合调试2014\3\30南造气贾光才武宗廉赵艳峰制表人：杨文涛时间：2014年1月28日具体实施步骤如下：实施一安装24V电源模块表1-13控制柜电源安装示意图及支撑板的制作与安装实施步骤1、控制柜电源安装示意图。2、制作控制柜24V电源支撑板及安装。图示安装完成后，我们对西门子24直流电源进行测试如下：表1-14测试结果序号设备测试时间输出电压测量电压准确率1西门子24VDC9:0024V24.3V+0.4V10:0024V24.2V11:0024V24.4V14:0024V24.1V15:0024V24.3V制表人：杨文涛时间：2014年1月28日通过进行试验：24V直流电源电压波动正常满足使用要求，达到实施目标的要求。实施二安装继电器与接线表1-15安装接线实施步骤1、自主设计接线图纸2、安装控制柜与继电器图示制表人：杨文涛时间：2014年1月28日安装完成后，我们现场进行试验结果如下:表1-16测试结果上、下继电器序号12345准确率输入信号数（次）5050505050100%南造气西吊煤工有信号有动作（次）5050505050100%作有信号无动作（次）00000100%状无信号无动作（次）5050505050100%态无信号有动作（次）00000100%上、下继电器正确错误有信号有动作无信号无动作有信号无动作无信号有动作南造气西吊煤25025000合计5000比例100.00%0.00%制表人：杨文涛时间：2014年1月28日通过检测：继电器的工作准确率为100%，达到实施目标的要求。实施三检测器安装调试表1-17安装调试实施步骤1、PLC程序设计并输入。2、程序输入、测试。图示制表人：杨文涛时间：2014年1月28日安装完成后，我们进行测试对比如下：表1-18测试对比序号设备测试人员动作次数输出信号数准确率1李强100100100%PLC张永宾100100S7-200葛华君100100王乾100100赵彦峰100100制表人：杨文涛时间：2014年1月28日通过检测：PLC内部定时器检测动作满足使用要求，达到实施目标的要求。实施四文本显示器安装表1-19文本显示器安装实施步骤1、制作安装图。2、安装文本显示器，并与实施三中的PLC内部定时检测器进行联接，最后进行调试。图示制表人：杨文涛时间：2014年2月8日安装完成后，我们现场进行测试对比如下：表1-20现场测试对比设备检查次数测试人员目标值（秒）测量值（秒）目标是否满足TD200文本显示器1李强100100满足2张永宾100满足3葛华君100满足4王乾100满足5赵彦峰100满足制表人：杨文涛时间：2014年2月8日通过测试：文本显示器设定PLC内部定时器输出时间，经测试误差率为零，达到预定的目标。实施五整体调试表1-21整体调试实施目标南造气1#电葫芦实现自动升降功能。实施人员实施过程3月30日南造气1#电葫芦试自动升降装置安装结束，并自动功能调试；王乾李玉峰赵彦峰武宗廉杨超完成时间：2014年3月30日实施地点：南造气责任人：王乾制表人：王乾时间：2014年3月30日通过调试：南造气1#电葫芦能够实现自动升降功能，达到对策制定的目标。八、效果验证表1-22效果验证实施目标南造气1#电葫芦自动升降实现100秒测试。实施人员实施过程3月30日对南造气1#电葫芦试自动升降进行上升、下降设定100秒测试，经测试电葫芦动作准确，上升、下降都满足使用要求，达到预期效果；王乾杨文涛赵彦峰李玉锋武宗廉杨超张景义完成时间：2014年3月30日实施地点：南造气责任人：王乾制表人：王乾时间：2014年3月30日效果验证南造气1#电葫芦吊煤工吊煤图如下：图1-12拉