多管還原爐爐前行走小車常見故障處理

付紹軍

（金堆城鉬業(yè)股份有限公司 西安）

一、設(shè)備介紹

多管還原爐是公司2002年從美國(guó)Harper公司成套引進(jìn)的500 t/a鉬粉生產(chǎn)線，用于鉬粉二次還原的主要工藝裝備。設(shè)備由爐體、爐管、燃燒系統(tǒng)、加料系統(tǒng)、進(jìn)料系統(tǒng)、出料系統(tǒng)及翻料系統(tǒng)組成。裝置共有18根爐管，原料二氧化鉬由加料系統(tǒng)裝入料舟，通過進(jìn)料系統(tǒng)從爐管進(jìn)料端被推入爐管，在爐管內(nèi)進(jìn)行高溫氫氣還原后逐漸被推出到出料端。出料系統(tǒng)在爐管出料端將料舟勾出，通過傳送皮帶送至翻料系統(tǒng)，將還原后的鉬粉從料舟中清出并收集。

進(jìn)出料系統(tǒng)均布置一套爐前行走小車，兩套小車配置相同，分別用于承載相應(yīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成進(jìn)料和出料動(dòng)作。爐前小車控制架構(gòu)如圖1所示。

爐前小車電機(jī)由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。步進(jìn)電機(jī)通過兩套齒輪副同時(shí)驅(qū)動(dòng)編碼器和小車傳動(dòng)橫梁，傳動(dòng)橫梁兩側(cè)兩個(gè)齒輪與固定在軌道下方的齒條嚙合傳動(dòng)，驅(qū)動(dòng)小車運(yùn)行。傳動(dòng)路線簡(jiǎn)圖如圖2所示。

二、故障現(xiàn)象及處理

1.小車運(yùn)行不平穩(wěn)

圖2 爐前小車傳動(dòng)路線簡(jiǎn)圖

小車運(yùn)行不平穩(wěn)，遲緩、抖動(dòng)、時(shí)走時(shí)停，但最終能運(yùn)行到指定位移。因?yàn)樾≤囎罱K可以到達(dá)指定位移，可以判斷檢測(cè)回路沒有問題。首先應(yīng)在小車運(yùn)行時(shí)檢查步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器中STEP燈閃爍頻率是否恒定。若STEP燈閃爍頻率恒定，則應(yīng)檢查驅(qū)動(dòng)器至電機(jī)的接線，判斷是否存在傳輸過程中丟脈沖的情況，對(duì)線纜在搖動(dòng)狀態(tài)下進(jìn)行連通性測(cè)試和絕緣測(cè)試。若以上檢查均無(wú)問題，則考慮機(jī)械上運(yùn)行阻力不均勻，在電機(jī)掉電狀態(tài)盤動(dòng)小車，調(diào)整兩個(gè)軌道下方壓緊螺栓預(yù)緊力，清理軌道上方拋灑鉬粉。若步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器輸出異常，則應(yīng)檢查運(yùn)動(dòng)控制器工作狀態(tài)，故障是否在進(jìn)出料端同時(shí)存在。若僅一側(cè)出現(xiàn)故障，則基本可排除運(yùn)動(dòng)控制器故障，重點(diǎn)檢查運(yùn)動(dòng)控制器與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器之間接線以及步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器自身是否存在故障，必要時(shí)使用替換法進(jìn)行排除。

2.小車只很短位移即保護(hù)掉電

小車不能上電運(yùn)行，強(qiáng)行上電復(fù)位后僅走很短位移即保護(hù)掉電。以上故障的發(fā)生有兩種可能，一是小車過載，二是電機(jī)與小車之間接線，或電機(jī)端子接線處有短路或端子接錯(cuò)。針對(duì)過載同樣可通過電機(jī)掉電手動(dòng)盤動(dòng)小車判斷，一般是由于小車軌道下方壓緊螺栓是否擰太緊導(dǎo)致齒輪嚙合太緊導(dǎo)致傳動(dòng)阻力變大。針對(duì)接線或線路問題，可對(duì)線路進(jìn)行測(cè)試，同時(shí)對(duì)照?qǐng)D紙對(duì)電機(jī)接線端子進(jìn)行復(fù)核，由于端子間距較小，重點(diǎn)檢查端子之間線路是否有粘連。

3.小車實(shí)際運(yùn)行位移與指定位移偏差較大

小車每次實(shí)際運(yùn)行位移與指定位移偏差較大，但解碼器顯示值與設(shè)定值吻合。首先判斷是機(jī)械故障還是電氣故障。簡(jiǎn)單的判斷方法是將電機(jī)齒輪與編碼器齒輪脫開，將編碼器摘出，尋找一參照點(diǎn)正轉(zhuǎn)指定圈數(shù)，然后反轉(zhuǎn)指定圈數(shù)。若反轉(zhuǎn)指定圈數(shù)后解碼器顯示值與起初顯示值一致，則為機(jī)械故障。此時(shí)應(yīng)重點(diǎn)檢查電機(jī)齒輪與編碼器是否嚙合充分，編碼器齒輪與軸的連接是否松動(dòng)，鍵連接是否牢固，電機(jī)齒輪與小車從動(dòng)輪嚙合是否充分，小車從動(dòng)輪與小車橫軸連接是否松動(dòng)，小車主動(dòng)輪與軌道齒條嚙合是否充分，壓緊螺栓是否太松，是否有滾齒現(xiàn)象發(fā)生，以上齒輪是否完整，是否有打齒現(xiàn)象發(fā)生。

若按照上述方法盤動(dòng)編碼器齒輪后解碼器顯示值不能復(fù)位，則為電氣故障，電氣單元存在丟脈沖的情況。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，復(fù)測(cè)解碼器交流供電電壓是否110 V，直流供電電壓是否為24 V，特別注意不能將-24 V與地直接連通。采用替換法，根據(jù)替換的難易程度及出現(xiàn)問題的概率大小，首先用備件更換編碼器，若故障依舊，則更換解碼器，若故障仍依舊，則直接利用備用線纜進(jìn)行試驗(yàn)。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，由于電磁干擾的存在，即便連通性測(cè)試和絕緣測(cè)試均合格的線纜，也會(huì)出現(xiàn)丟脈沖的情況，分析認(rèn)為主要原因是屏蔽電纜內(nèi)三組雙絞線中，有一組或者以上的屏蔽層發(fā)生了破損或斷裂，使得脈沖傳輸過程中丟失。由于采用的是增量式編碼器，如果脈沖丟失，直接導(dǎo)致解碼器顯示值與真實(shí)值不匹配。

4.小車發(fā)生跑車現(xiàn)象

小車在進(jìn)舟或出舟動(dòng)作未結(jié)束時(shí)，異常運(yùn)行，發(fā)生跑車現(xiàn)象。多數(shù)情況下，該癥狀起初出現(xiàn)在個(gè)別管，隨后出現(xiàn)故障的管數(shù)逐步增多。出現(xiàn)此種情況，主要是由于小車上的執(zhí)行機(jī)構(gòu)（如進(jìn)料小車上的爐門氣缸、推舟氣缸，出料小車上的爐門氣缸、出舟機(jī)械手）動(dòng)作時(shí)，小車在反作用力的作用下發(fā)生晃動(dòng)。正常情況下，小車在此過程中由步進(jìn)電機(jī)的保持轉(zhuǎn)矩（上電不運(yùn)行狀態(tài)下的自鎖力）鎖死。但由于長(zhǎng)期運(yùn)行磨損，小車與軌道之間齒輪副的齒側(cè)間隙變大，或者壓緊螺栓松動(dòng)，導(dǎo)致齒輪嚙合松動(dòng)錯(cuò)齒，小車車架與軌道不垂直成微小角度，根據(jù)力的分解原理，此時(shí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作時(shí)有沿著軌道的分力出現(xiàn)，克服電機(jī)保持轉(zhuǎn)矩帶動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)傳到給編碼器及解碼器，最終傳遞給PLC。PLC根據(jù)位移變化誤認(rèn)為進(jìn)料或出料過程已經(jīng)結(jié)束，進(jìn)而發(fā)出指令傳遞到小車出現(xiàn)誤動(dòng)作。這是由機(jī)械故障引起的電氣系統(tǒng)誤動(dòng)作。解決方法不能簡(jiǎn)單將小車目標(biāo)位移范圍放大，因?yàn)檫@樣會(huì)直接引起氣缸撞爐管等事故發(fā)生，而應(yīng)從源頭出發(fā)，對(duì)磨損嚴(yán)重齒側(cè)間隙大的齒輪副進(jìn)行成套更換，對(duì)小車與軌道嚙合的齒輪副利用壓緊螺栓進(jìn)行調(diào)整，經(jīng)常利用經(jīng)緯儀對(duì)軌道與爐管、小車與軌道垂直度進(jìn)行測(cè)量，杜絕進(jìn)料與出料機(jī)構(gòu)動(dòng)作過程中反作用力沿小車軌道分力的出現(xiàn)。

5.小車行走運(yùn)行動(dòng)作紊亂

兩臺(tái)爐前行走小車運(yùn)行均出現(xiàn)故障，不動(dòng)作或動(dòng)作紊亂、故障隨機(jī)出現(xiàn)。此故障一般伴隨著出料端勾舟機(jī)械手驅(qū)動(dòng)同時(shí)發(fā)生故障。根據(jù)歷史經(jīng)驗(yàn)最大可能為運(yùn)動(dòng)控制器的輸入輸出模塊EVM32發(fā)生故障，內(nèi)部接口卡發(fā)生損壞，可逐個(gè)對(duì)兩個(gè)數(shù)字量接口卡、一個(gè)模擬量接口卡進(jìn)行更換排查。在此情況下PLC與運(yùn)動(dòng)控制器的通訊出現(xiàn)故障，故障變得隨機(jī)而不穩(wěn)定。

若以上排查仍不能解決問題，則有可能為PLC的總線通信出現(xiàn)故障，此時(shí)一般從PLC運(yùn)行狀態(tài)指示燈上可以很容易發(fā)現(xiàn)紅色報(bào)警信息。