12E3加彈機EB系統(tǒng)故障探討與性能提升

李 利

（中國石化儀征化纖股份有限公司長絲加彈中心，江蘇儀征 211900）

設(shè)備改造

12E3加彈機EB系統(tǒng)故障探討與性能提升

李 利

（中國石化儀征化纖股份有限公司長絲加彈中心，江蘇儀征 211900）

針對12E3加彈機EB系統(tǒng)設(shè)計缺陷及故障偏高的問題，從EB結(jié)構(gòu)特點、工作原理、電器控制方面進行分析和探討，提出了EB系統(tǒng)典型故障的解決辦法和系統(tǒng)部件優(yōu)化改進措施，以達到EB系統(tǒng)穩(wěn)定運行、加彈機設(shè)備整體性能有效提升的目的。

加彈機 EB 減速機 編碼器

EB是英文Edge Breaking的縮寫，特指加彈機的邊緣形狀控制和動程修正，對DTY絲餅的成型起著重要作用。儀化長絲加彈中心DTY裝置共有30臺12E3型自動落型加彈機，2001年從法國ICBT公司引進并安裝，該機型附帶自動落筒系統(tǒng)，是當(dāng)時設(shè)計理念先進、自動化程度較高的一套裝置，但EB系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計較為復(fù)雜，系統(tǒng)負(fù)載偏低，導(dǎo)致運行中EB報警頻繁，故障率高，成為影響機臺穩(wěn)定運行的一個棘手問題。

EB系統(tǒng)故障有它特定的原因，與機械傳動部件和電儀控制元件密切相關(guān)。筆者通過概述EB系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理，從不同方面探析EB系統(tǒng)故障的根源，以尋求較佳的解決途徑。

1 EB的結(jié)構(gòu)和工作原理

EB系統(tǒng)是經(jīng)過精心設(shè)計的重要部件，也是全機中最繁雜的部分。該系統(tǒng)主要由卷取機構(gòu)、橫動導(dǎo)絲機構(gòu)、防凸裝置、防疊裝置等組成，這些機構(gòu)相互關(guān)聯(lián)，共同動作完成卷裝成型。

圖1 EB傳動系統(tǒng)

12E3加彈機EB電氣控制系統(tǒng)如圖2所示，主要由上位計算機、EB變頻器、EB電機以及編碼器組成。工藝及設(shè)備維保人員通過上位計算機設(shè)定控制參數(shù)，獲取機臺EB系統(tǒng)運行狀況，或者對EB系統(tǒng)進行調(diào)校。EB變頻器、EB電機以及編碼器組成一個成型四步動程閉環(huán)控制系統(tǒng)，EB變頻器根據(jù)上位機的設(shè)定參數(shù)控制電機正反轉(zhuǎn)，具體變換方向的時間根據(jù)編碼器反饋的驅(qū)動軸角度位置數(shù)據(jù)判定。為防止失控造成機械部分損壞，在動程修正桿兩端的極限位置安裝了限位開關(guān)，一旦發(fā)生超程，開關(guān)動作指令機臺立即停機。

2 EB系統(tǒng)故障剖析

EB系統(tǒng)故障點較多，主要故障部位是EB電機減速機、編碼器、變頻器，統(tǒng)計近兩年來12E3加彈機EB系統(tǒng)故障，主要部件故障發(fā)生比例如表1所示：

表1 EB系統(tǒng)部件故障發(fā)生比例

圖2 EB系統(tǒng)電儀控制系統(tǒng)圖

2.1 EB變頻器

12E3加彈機采用德國KEB F4F RACK 2.2 kW 560VCD變頻器控制成型電機轉(zhuǎn)速和正反轉(zhuǎn)。在這里，廠方通過對變頻器控制程序的定制，使其具有交流伺服器的功能和應(yīng)用。因此，其控制方式和控制過程遠(yuǎn)比一般變頻器復(fù)雜。KEB變頻器在運行一定時間后機臺易發(fā)生PB報警（PB DEF INPUT INVERT）造成故障停機。故障時間只有1～2 s，自動恢復(fù)。經(jīng)過多次檢查24 V電源和報警回路，檢查變頻器主回路輸出正常，重新運行幾小時后變頻器再次故障。只有更換新 EB變頻器才能避免重復(fù)報警。

在缺乏KEB變頻器資料的情況下，電儀人員經(jīng)過對KEB變頻器的控制板實物分析和檢測，對變頻器的主電路和控制回路電源進行分析試驗，最終找到了報警原因。24 V開關(guān)電源輸出給多路控制回路，其中一路供給檢測控制板中用于檢測電源回路是否工作正常的一個繼電器。通過變頻器參數(shù)設(shè)定使繼電器工作，用于檢測變頻器電源電壓工作是否正常。另有一路供給變頻器的冷卻風(fēng)扇用于變頻器散熱。檢測發(fā)現(xiàn)控制冷卻風(fēng)扇的24 V電源電壓有時下降，并且電子器件、焊點、線路板有燒毀現(xiàn)象。由于冷卻風(fēng)扇性能下降、引起堵轉(zhuǎn)停轉(zhuǎn)等原因造成負(fù)載電流增加，直流24 V電壓瞬間下降，變頻器檢測回路檢測到電源發(fā)生故障，關(guān)閉變頻器輸出，導(dǎo)致加彈機控制回路報警停機。

EB變頻器改進方法：

通過以上分析，減少直流24 V電源的負(fù)載，提高直流24 V輸出的可靠性是解決EB變頻器報警的主要方法。比較經(jīng)濟和方便的辦法是用外接冷卻風(fēng)扇的辦法解決變頻器的冷卻問題。把24 V冷卻風(fēng)扇從原來的電源處拆除，并把控制冷卻風(fēng)扇的控制回路取消，保證整個24 V電源沒有外部輸出。冷卻風(fēng)扇電源與變頻器電源分開，同時增大冷卻風(fēng)量。筆者采用的是外接120 mm、220 V交流軸流風(fēng)扇進行冷卻。具體改進線路如圖3所示。

InVEST生境質(zhì)量模型結(jié)合土地利用和威脅因子的信息生成生境質(zhì)量地圖，通過考慮威脅因子的影響距離及其權(quán)重、生境對于威脅源的敏感性等因素，評價生境質(zhì)量（Habitat Quality），以此揭示研究區(qū)土地利用變化帶來的區(qū)域生境質(zhì)量的變化趨勢。模型計算過程中，首先要獲取生境質(zhì)量退化指數(shù)，該指數(shù)的評價由生境威脅因子的數(shù)目、影響距離以及生境類型對威脅因子的敏感性共同決定[19, 20]，評價方法如下：

圖3 EB變頻器冷卻風(fēng)扇線路圖

當(dāng)加彈機啟動運行時，從計算機輸出模塊Bj216輸出的24 V電源控制繼電器KM021線圈得電，用于控制冷卻風(fēng)機的起動。加彈機停止運行時，EB變頻器冷卻風(fēng)機停止運轉(zhuǎn)。

經(jīng)過數(shù)月的檢測試驗，原有報PB DEF INPUT INVERT故障的變頻器修復(fù)后，在停機機臺試運行并跟蹤檢測都能正常工作，效果良好。

2.2 EB聯(lián)軸節(jié)

EB電機減速機與輸出軸通過彈性聯(lián)軸節(jié)連接，彈性聯(lián)軸節(jié)由多層簧片連接，能微調(diào)連接軸不對中，但使用中易導(dǎo)致簧片扭切損壞，出現(xiàn)EB傳動軸與EB減速機傳動不同步，導(dǎo)致EB系統(tǒng)成型不良或絆絲。

針對EB傳動特點，裝置進行了改進，采用了鋼性聯(lián)軸節(jié)替代原彈性聯(lián)軸節(jié)，在安裝中精確調(diào)節(jié)軸對中，有效解決了彈性聯(lián)軸節(jié)簧片扭切損壞問題。

2.3 EB旋轉(zhuǎn)編碼器

旋轉(zhuǎn)編碼器是一種用于速度控制或位置控制的精密檢測元件［1］。應(yīng)用EB旋轉(zhuǎn)編碼器將角位移或直線位移的物理信號，編制轉(zhuǎn)換為可用以通訊、傳輸和存儲的電信號。

12E3加彈機EB系統(tǒng)采用增量式旋轉(zhuǎn)編碼器，具有檢測精度高、便于安裝調(diào)試等特點。其電氣防護等級為IP65，檢測精度達到每旋轉(zhuǎn)360度輸出一萬個脈沖信號。12E3加彈機EB編碼器雙路同時輸出兩組相位差90度的脈沖，EB變頻器通過這兩組脈沖不僅可以測量EB驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)速、角位移，還可以判斷驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)的方向。

旋轉(zhuǎn)編碼器由于內(nèi)部采用的是光電碼盤，無機械損耗，只要安裝位置準(zhǔn)確，使用得當(dāng)，其使用壽命往往很長。但12E3加彈機的EB電機減速機采用垂直安裝方式，旋轉(zhuǎn)編碼器安裝在驅(qū)動軸的最底端，EB減速箱因長年使用軸頸磨損，減速箱內(nèi)齒輪油易從油封處滲出，順著驅(qū)動軸滲到旋轉(zhuǎn)編碼器內(nèi)部，造成編碼器讀碼錯誤，導(dǎo)致轉(zhuǎn)速報警（EB DEF ROTATION、EB INVERT 30（94）或EB INVERT 30（95））、EB未在規(guī)定時間內(nèi)到達指定角度、或者EB系統(tǒng)機械“原點”與控制系統(tǒng)“原點”發(fā)生偏移，導(dǎo)致運行中整機發(fā)生DTY絲餅絆絲、動程突然變大或變小等成型不良問題。

為了解決旋轉(zhuǎn)編碼器防油問題，裝置設(shè)計加工了扇形擋油罩，固定在編碼器上方，用玻璃膠密封，但玻璃膠耐油防蝕效果差，一段時間后因腐蝕剝落導(dǎo)致油液從扇形擋油罩與軸之間間隙滲透到編碼器。最終通過設(shè)計安裝帶油封的金屬防油罩，擋油效果良好，可以徹底地解決編碼器滲油污損碼盤的問題。

2.4 EB電機減速機

12E3 EB電機原設(shè)計負(fù)荷偏低，電機功率只有150 W，導(dǎo)致經(jīng)常傳動過載卡滯。EB減速機內(nèi)部有5級齒輪傳動，傳動級數(shù)多，傳動比大，傳動比i達到102。傳動示意圖如圖4所示。

傳動比計算：

圖4 EB減速機內(nèi)部齒輪傳動示意圖

電機減速機使用年久，內(nèi)部齒輪磨損，易出現(xiàn)齒輪偏載，或者傳動軸軸承缺陷，導(dǎo)致EB傳動過載電機過流報警故障。電腦報警菜單顯示報警故障代碼：EB INVERT 30（4），表示EB變頻器輸出電流超出允許值；報警菜單顯示EB INVERT 30（9），表示EB電機過熱。這兩種情況通常需要更換電機減速機內(nèi)部齒輪或軸承。

采取兩種辦法可以解決這一問題：

一是國產(chǎn)化齒輪，通過對磨損齒輪和軸承成組更換，達到齒輪嚙合間隙均勻、傳動平穩(wěn)的效果。同時更換減速箱骨架油封，確保減速箱內(nèi)部齒輪油不滲漏，保證內(nèi)部齒輪傳動過程中良好的滑潤，避免因滑潤不良導(dǎo)致齒輪過熱或過度磨損，從而提升EB電機減速機使用壽命。這種方法能改善EB電機減速機運行狀況，但是不能有效消除EB傳動過載報警問題。

二是設(shè)計選用大功率EB電機和相匹配的減速機。通過測試機臺EB傳動負(fù)荷，選用400W以上功率的電機傳動靈活平穩(wěn)。筆者在機臺分別試用了150 W、200 W、400 W的電機，150 W、200 W電機運行均存在啟動困難，出現(xiàn)爬行卡滯現(xiàn)象，而400W的電機運行平穩(wěn)可靠，無過載過流報警。目前12E3已試用了4臺400 W的電機減速機，半年來效果令人滿意。

選用400 W以上增大功率的EB電機減速機是一種較徹底的解決辦法，值得推廣。

2.5 EB導(dǎo)桿和線性軸承

EB機構(gòu)采用豎軸轉(zhuǎn)動，傳遞扭矩到導(dǎo)桿上的滑塊。機臺每面共有3組導(dǎo)桿、滑塊，每只滑塊內(nèi)裝有2只線性軸承，保證滑塊帶動動程修正桿橫向平穩(wěn)滑移。

滑塊長期在導(dǎo)桿表面滑移，導(dǎo)致導(dǎo)桿表面磨損，形成一道道劃痕或凹坑，增大滑移阻力，從而使EB電機負(fù)荷增大。因此導(dǎo)桿需要較高的硬度，需45＃以上鋼材并經(jīng)表面鍍鉻處理，避免導(dǎo)桿表面磨痕。

為了防止導(dǎo)桿及線性軸承磨損導(dǎo)致的過載，維修人員需要定期檢查滑動配合，保證導(dǎo)桿表面良好的潤滑，并及時擇差更換導(dǎo)桿和線性軸承。

3 結(jié) 語

EB系統(tǒng)故障成因較復(fù)雜，涉及點較多，故障的控制處理需要制定標(biāo)準(zhǔn)化的流程，從EB系統(tǒng)的機械傳動和電儀控制入手，通過保全和電儀人員密切配合，細(xì)致調(diào)整，精心維護，規(guī)范檢修，方能保證系統(tǒng)部件平穩(wěn)運行。

通過對EB系統(tǒng)的綜合改進和優(yōu)化調(diào)校，12E3加彈機EB系統(tǒng)性能得到提升，故障較以前有明顯降低。如果逐步推廣應(yīng)用增大功率的EB電機減速機，EB系統(tǒng)的故障會得到徹底根治。

［1］習(xí)重華.旋轉(zhuǎn)編碼器技術(shù)動態(tài)［J］.兵工自動化，1990，4.

Discussion on failures and perform ance of edge breaking system with draw texturing machine 12E3

Li Li
（Filament DTY Center of Yizheng Chemical Fibre Co．，Ltd．，Yizheng Jiangsu 211900，China）

As to the problem of defective design and high failure of the edge breaking system with draw texturing machine 12E3，analyzed for EB structural features，transm ission principle，transm ission capacity，electrical controlling，and so on.Find some solutions and optimization improvements for this problem，in order to achieve stability of the system，draw texturing machine equipment to effectively enhance the overall performance objective.

draw texturing machine；EB；reducer；encoder

TQ342.2

B

1006-334X（2014）02-0047-03

2014－04－12

李利（1969—），男，湖北麻城人，高級工程師，主要從事化纖設(shè)備技術(shù)和管理工作，已發(fā)表論文6篇。