霍大勇

（河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 南陽 473009）

電鍍生產(chǎn)線中直流母排上的電氣問題

霍大勇

（河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 南陽 473009）

通過7個電鍍生產(chǎn)線直流母排故障實例的分析，說明了電鍍生產(chǎn)現(xiàn)場因母排及相關(guān)裝置的配置和使用不當(dāng)造成的故障的原因和處理方法。指出了預(yù)防類似故障的12個技術(shù)要點。

電鍍；直流母排；直流儀表；電極；載流量

Author’s address:Henan Polytechnic Institute, Nanyang 473009, China

1 前言

直流母排是電鍍生產(chǎn)線上分配和輸送直流大電流的裝置。直流母排連接直流電源、測量儀表、電鍍電極和電鍍工件，貫穿影響電鍍工藝的各個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。直流母排安裝、運行和維護的好壞直接影響著電鍍工藝的進行。筆者在長期的電鍍設(shè)備維護生產(chǎn)實踐中，積累并記錄了一些因直流母排及圍繞直流母排的儀表、設(shè)備裝置運行使用不當(dāng)導(dǎo)致的影響電鍍生產(chǎn)和工藝實現(xiàn)的故障實例。本文將圍繞直流母排，對其中的一些典型故障加以分析和討論，供同行參考。出于敘述簡潔、討論方便的考慮，分析中除特別說明之外，假設(shè)直流母排之外的所有設(shè)備、儀表和生產(chǎn)工藝均完好且處于正常狀態(tài)。

2 母排的安裝不合理

2. 1 生產(chǎn)實例1

2. 1. 1 故障現(xiàn)象

一條新安裝的鍍鉻生產(chǎn)線，安裝調(diào)試正常、投入試運行。運行20 d后，發(fā)現(xiàn)安裝于生產(chǎn)線上不同部位的 3個直流電壓表測得的電壓值不同，影響現(xiàn)場生產(chǎn)的進行。三者分別安裝于硅整流電源，直流母排進入電鍍工房的首端，以及直流母排與鍍槽電極的連接處。前兩處顯示的電壓值相同，鍍槽處的直流電壓表顯示的電壓值較另外兩處低2 V。

2. 1. 2 現(xiàn)場處理及分析

用直流電壓表實測 3處電壓值、均與所處位置的電壓表指示值相同。停車，電橋測母排電阻，發(fā)現(xiàn)母排正負(fù)極均表現(xiàn)出較大的電阻。設(shè)備運行過程中滴水法檢查，確認(rèn)幾處母排螺栓對接點過熱，為直流電壓損失點。打開連接部位，用細(xì)砂紙研磨氧化層、涂導(dǎo)電膏[1]，更換為銅螺栓緊固。開機試車，設(shè)備正常運行。運行月余，未見同類故障發(fā)生。

因母排連接部位原先采用普通螺栓，并且未對連接部位采取防氧化腐蝕措施，導(dǎo)致母排運行一段時間后出現(xiàn)化學(xué)腐蝕，致使接觸電阻增大[1]，母排上電壓損失過大，影響設(shè)備運行。

滴水法查母排過熱點，就是在設(shè)備運行過程中用冷水點滴在母排上，觀察其變化，以確認(rèn)母排局部發(fā)熱部位，進而找到母排上出現(xiàn)電阻過大的故障點。

2. 2 生產(chǎn)實例2

2. 2. 1 故障現(xiàn)象

鍍鉻生產(chǎn)線在正常電鍍過程中出現(xiàn)直流電流忽高忽低的現(xiàn)象，影響生產(chǎn)。時間為夏季、暑期。

2. 2. 2 現(xiàn)場處理及分析

這種故障有多方面的因素需要排查。實際維修時重點檢查了設(shè)備、儀表、鍍液、工件等，耗費了大量的時間，最后在設(shè)備會診會議上才找到問題的癥結(jié)。正如在本文前言中所假設(shè)的那樣，問題出在母排上。該電鍍線采用的是60 × 6銅母排，沿工房2 m高墻面平放、支架敷設(shè)，其間有一跨6 m的距離沒有設(shè)置支架，暑期長期運行后出現(xiàn)母排正負(fù)極相互碰撞，造成故障。增設(shè)母排支架，保持2 m左右一支架，故障隨即排除。

2. 3 生產(chǎn)實例3

2. 3. 1 故障現(xiàn)象

鍍鉻生產(chǎn)線在正常電鍍過程中突發(fā)40 × 4母排壓降過大。該生產(chǎn)線工藝沒有改變，設(shè)備、儀表正常。

2. 3. 2 現(xiàn)場處理及分析

滴水法檢查、發(fā)現(xiàn)在鍍槽附近一處母排彎折點過熱，為故障點。因該母排為相鄰 2個鍍槽供電，操作人員采用頻繁往復(fù)彎折母排的方式接線，造成彎折部位出現(xiàn)機械損傷，致使電阻過大，導(dǎo)致故障。按照以下2.4節(jié)的要點連接母排后，故障排除。

2. 4 母排安裝要點

綜合實例1 ～ 3可知，在安裝母排時需要注意以下幾點：

【要點 1】母排對接部分尺寸要大于或等于其寬度，對接表面應(yīng)涂導(dǎo)電膏(或中性凡士林膏)以減小接觸電阻。

【要點2】銅母排的連接螺栓應(yīng)采用銅螺栓，以避免接觸面不同金屬間接觸的化學(xué)腐蝕作用[1]。

【要點3】銅母排的表面宜鍍錫處理，避免氧化腐蝕。

【要點4】母排的支架間隔應(yīng)在1.5 ～ 2.0 m之間，以加強支撐；支架與母排接觸面應(yīng)為絕緣材料。

【要點5】允許母排橫向小于90°彎折，但母排的彎轉(zhuǎn)不能通過直接在其他方向和角度扭曲母排本體來實現(xiàn)。

【要點6】母排彎轉(zhuǎn)部位的兩端應(yīng)增加支架支撐。

3 母排的長期允許載流量不滿足需求

3. 1 生產(chǎn)實例4

3. 1. 2 故障現(xiàn)象

一條鍍鉻生產(chǎn)線改進生產(chǎn)工藝，電鍍電流從3 000 A增大為6 000 A，在原母排正負(fù)極兩側(cè)分別增加同樣規(guī)格的 2條新母線與原母排并聯(lián)，作為新的輸電回路，試運行發(fā)現(xiàn)母排過熱。

3. 1. 2 現(xiàn)場處理及分析

維修中，首先排除了母排搭接故障的可能。

按照母排安全載流量計算，改裝后的母排適合設(shè)備和工藝需求，能安全載流6 000 A；實測運行中的輸電電流也低于6 000 A。分析原因為：母排排列方式造成集膚效應(yīng)、引起母排過熱。將 4根母排按正負(fù)相間的方式排列在支架上后試車，運行正常。

3. 2 母排載流量選擇的要點

在選擇母排載流量時，應(yīng)注意以下2點：

【要點7】應(yīng)按照直流電源(如硅整流設(shè)備)的最大輸出，選擇合適載流量的母排構(gòu)成直流輸電回路。

【要點8】直流回路需求載流量較大時，可以用小截面母排并聯(lián)代替大截面母排，但母排的安裝方式以正負(fù)極在支架上間隔安裝為宜，不能簡單地把 2根小截面母排并接在一起代替大截面母排。

4 母排與儀表的連接不當(dāng)

4. 1 生產(chǎn)實例5

4. 1. 1 故障現(xiàn)象

一電鍍生產(chǎn)線大修后，電鍍作業(yè)人員反映按照原工藝規(guī)定的直流電流進行電鍍作業(yè)，產(chǎn)品鍍層達(dá)不到工藝要求，產(chǎn)品批量不合格。

4. 1. 2 現(xiàn)場處理及分析

該生產(chǎn)線在整流電源處和鍍槽處各裝一塊直流電流表，兩表并聯(lián)，在硅整流設(shè)備內(nèi)部安裝的一個分流器上取信號。鍍槽旁的電流表為大修后從母排進入電鍍工房處移裝。原安裝位置距整流柜3 m，鍍槽距整流柜50 m。

用毫伏表實測分流器的輸出電壓為60 mV，儀表表頭為6 000 A/75 mV。檢測鍍槽處電流表兩端電壓為50 mV，小于整流柜處顯示的電流值。由此確定，鍍槽處直流電流表指示錯誤。查線路發(fā)現(xiàn)，鍍槽處連接導(dǎo)線為2.5 mm2的單股銅導(dǎo)線，因信號傳輸距離過長，導(dǎo)致嚴(yán)重衰減[2]。改用6 mm2的單股銅導(dǎo)線連接分流器和鍍槽處的直流電流表后，故障排除。大修前該儀表采用2.5 mm2的單股銅導(dǎo)線連接合格，是因為電流表距離分流器較近，符合信號輸送的要求。

該故障的處理也可以采用在鍍槽處設(shè)置一個新的分流器與該處的電流表配套使用。這一方法比上述處理方法更為合理。

4. 2 生產(chǎn)實例6

4. 2. 1 故障現(xiàn)象

一條運行中的鍍鉻生產(chǎn)線上，2個部位安裝有直流電壓表，分別在硅整流電源上和鍍槽處。鍍槽處的直流電壓表突然出現(xiàn)不穩(wěn)定的電壓指示，但整流設(shè)備上的電壓指示正常。設(shè)備上的兩處電流表指示值也正常。

4. 2. 2 現(xiàn)場處理及分析

這是典型的儀表故障或者儀表連接線故障。查故障儀表及其連接線，發(fā)現(xiàn)儀表連接線與母排連接點松動，按以下的要點10處理后，故障排除。當(dāng)然，本故障的故障點還可能在連接線上(如接線斷線)，也可能在儀表與連接線的接點上(如接觸不良)。這些故障在現(xiàn)場是很容易判定的。

4. 3 母排與儀表連接的要點

【要點 9】儀表與母排宜就近連接，導(dǎo)線采用2.5 mm2以上的單股銅導(dǎo)線；連接線超過5 m長時，應(yīng)測量其信號衰減量。若信號損失大于5%，應(yīng)增大導(dǎo)線截面。

【要點10】儀表連接線與母排應(yīng)采用螺栓連接，連接線加裝接線端子并鍍錫處理，連接螺栓為銅質(zhì)[2]。

5 母排與電鍍電極或鍍件的連接不當(dāng)

5. 1 生產(chǎn)實例7

5. 1. 1 故障現(xiàn)象

電鍍生產(chǎn)線運行過程中按照原工藝的電流電鍍時，鍍液沸騰狀況逐漸減弱，并且鍍槽內(nèi)電流變小。

5. 1. 2 現(xiàn)場處理及分析

該故障在維修處理過程中造成了很大的爭議。排除了母排故障后，有關(guān)人員在電鍍液配制問題和設(shè)備故障問題上互相指責(zé)，并且分別在電鍍液的配制和設(shè)備檢修上費了很大的周折。最終發(fā)現(xiàn)，改用新的鍍槽進行試驗，問題有了改觀。再試車，確認(rèn)掛件、電鍍極板與電極的連接接觸電阻因掛棒老化而增大，造成了鍍槽內(nèi)直流電壓較實際供電直流電壓低。這種故障可以通過敲擊掛件、觀察槽內(nèi)反應(yīng)而及時發(fā)現(xiàn)。更換新的極棒后，故障排除。

5. 2 母排與電極、鍍件連接的要點

【要點11】母排與鍍槽陰極、陽極應(yīng)采用螺栓連接，保證連接可靠，并每班檢查其發(fā)熱情況。

【要點12】電鍍掛件與鍍槽電極棒應(yīng)可靠連接，每班檢查其發(fā)熱情況。每次掛鍍件前均應(yīng)處理掛件接合部位，保證接觸良好。

6 結(jié)語

本文對故障的分析及處理方法以電鍍直流母排之外的設(shè)備和電鍍工藝均完備可靠為前提。在實際生產(chǎn)中，應(yīng)當(dāng)把相關(guān)項目(如電源、儀表)列進檢修程序。因母排配置或運行方式不當(dāng)而引起電鍍生產(chǎn)線不能正常工作的情況在電鍍加工中常見，需要從業(yè)人員在實踐中結(jié)合相關(guān)專業(yè)知識不斷完善，避免設(shè)備故障和生產(chǎn)事故的發(fā)生。

[1] 《電氣工程師手冊》第二版編輯委員會. 電氣工程師手冊[M]. 北京:機械工業(yè)出版社, 2004.

[2] 霍大勇, 趙德申. 電鍍生產(chǎn)線直流電流表不當(dāng)使用的分析[J]. 化工自動化及儀表, 2010, 37 (6): 114-117.

Electrical faults associated with direct current bus of plating line //

HUO Da-yong

The faults arising from incorrect configurations and operations of direct current bus and associated equipments in plating production line were analyzed with seven practical examples, and the corresponding countermeasures were given. Twelve technical key points were presented to prevent such problems.

electroplating; direct current bus; direct current instrument; electrode; ampacity

TM721.1

B

1004 – 227X (2011) 09 – 0021 – 03

2011–02–13

2011–03–18

霍大勇（1967–），男，河南社旗人，工程碩士，高級工程師，副教授，專業(yè)方向為設(shè)備管理與維護、控制技術(shù)。發(fā)表相關(guān)論文80余篇。

作者聯(lián)系方式：(E-mail) hnnyhdy@163.com；(Tel) 0377–63270916。

[ 編輯：周新莉 ]