焦炉护炉铁件弹簧编组系统的研发.ppt

中国五冶集团上海有限公司炉窑工程分公司,MCC Shanghai Wuye Construction Co.,Ltd.Industry Kiln project company,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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,小组成员一览表 表1,制表：吴鹏民 日期：2009.6.2,一、小组概况,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,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,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,（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：,现弹簧编组存在缺陷调查统计表 表2,三、选择课题,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。,方案选择对比表 表3,确定课题,焦炉护炉铁件弹簧编组系统的研发,（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,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 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,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Visual Basic6.0编程语言进行弹簧编组系统编程。,编程语言程序选择分析对比表 表4,（二）方案的分解选择,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,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界面必须固定，简单易懂。,（二）方案的分解选择,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,操作界面选择分析对比表 表5,（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。,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簧安装和管理的关键技术之一。,45219225,25117220,（二）方案的分解选择,弹簧组示意图 图7,特性系数确定方案对比分析表 表6,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,（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。,弹簧编组系统研发对策 表7,六、制定对策,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,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,系统结构 图10,对策实施一,业务流程图 11,对策实施一,2、利用Visual Basic进行编写,编程界面 图12,对策实施一,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,对策实施二,2、各子系统界面,对策实施二,数据录入及弹簧编组界面图14,实施三：Visual basic系统数据录入,1、数据库设计,E-R图 图15,对策实施三,2、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,对策实施三,3、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,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8,8#大弹簧基础数据 表9,对策实施三,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,弹簧组负荷值 表11,对策实施三,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,现场弹簧分组及安装实图19,对策实施三,（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,（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。对其应用过程中出现的误差进行统计，结果如表,弹簧编组误差统计 表12,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,活动前后对比 图21,直接效果,（二）经济效益：,济钢260孔JN60焦炉工程每座焦炉共164个弹簧组，仅1人1天就可以完成。以往需要3人5天常能完成弹簧的编组、检查等工作。减少人员费用如下：常规管理：15个工日，采用该软件后：1个工日。提高准确信息，助于高效调整弹簧。,间接经济效益：5万元节约费用：（15-1）个工日*120元/工日+5万元=6.68万元。,两台焦炉共节约：,（三）社会效益：,在济钢焦化260孔JN60焦炉护炉设备安装中成功的运用，得到监理和业主很高的评价，为以后焦炉以及其它大型炉窑弹簧编组的推广奠定了坚实的基础。,13.36万元,间接效果,该技术具有一定的新颖性,间接效果,用户评价报告及科技查新扫描 图22,弹簧编组系统的研发与成功应用后，已经形成专项技术成果，并通过中冶集团技术委员会鉴定该成果达到,国内领先水平,；同时于09年10月上报国家知识产权局申请发明专利，已经申请（受理号：200910197826.0）,九、巩固措施及标准化,科技成果及专利受理通知书扫描 图22,十、总结及下一步打算,1、通过本次活动，大大降低了焦炉弹簧编组误差率，但也存在一定问题，进一步完善焦炉护炉铁件弹簧编组系统，尤其对大小弹簧的实验数据在录入时，增加自有高度的设计误差，便于对弹簧在信息录入时进行进一步监测。只有误差满足要求的弹簧才能录入信息。,2、通过本次QC小组的活动，小组成员的专业技术水平、质量意识、问题意识、改进意识、解决实际问题技巧和团队合作的精神都得到了较大的提高。2009年10月底召开了小组会议，对活动前后的个人能力、团队精神等几个方面进行了评价和对比：,小组自我评价表14,小组自我评价图24,十、总结及下一步打算,发布完毕,谢谢大家！,