穆亞娟 MU Ya-juan

（陜西省機(jī)械研究院，咸陽 712000）

（Machinery Research Institute of Shaanxi Province，Xianyang 712000，China）

鋼絲繩淋油裝置的改造設(shè)計(jì)及故障分析

穆亞娟 MU Ya-juan

（陜西省機(jī)械研究院，咸陽 712000）

（Machinery Research Institute of Shaanxi Province，Xianyang 712000，China）

本文主要分析了鋼絲繩除油裝置設(shè)計(jì)技術(shù)難點(diǎn)、創(chuàng)新點(diǎn)以及電氣原理圖設(shè)計(jì)，最后分析總結(jié)了常見故障的分析及解決方法。

溫控儀；固態(tài)繼電器；吹油套；電加熱管

1 鋼絲繩除油裝置設(shè)計(jì)思路

目前鋼絲繩市場需求量較大，特別應(yīng)用在石油、煤炭、港口裝卸和工程建設(shè)等領(lǐng)域。在現(xiàn)如今的大需求量時(shí)代，如何提高生產(chǎn)效率，增加企業(yè)的利潤將是我們首要考慮的問題。在產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，如何減少生產(chǎn)成本，降低生產(chǎn)過程中的資源浪費(fèi)，也是我們首要考慮的問題。在生產(chǎn)和加工鋼絲繩的過程中，淋油結(jié)束后繩上殘留大量的酯類油，使用卷繩機(jī)時(shí)，把殘留的油連同鋼絲繩也進(jìn)行循環(huán)纏繞，使得最終卷繩的油量增大，不僅浪費(fèi)了原油，而且使鋼絲繩圈的體積增大、重量增加，大大降低了工人運(yùn)輸?shù)男?，減少了企業(yè)的利潤。鋼絲繩除油裝置的改造設(shè)計(jì)大大降低了鋼絲繩在制造過程中原油的浪費(fèi)。

鋼絲繩除油裝置改造設(shè)計(jì)的總體思路是通過一次加裝儲(chǔ)油槽和加熱裝置，二次通過加裝吹油套結(jié)構(gòu)，進(jìn)而減少鋼絲繩在淋油結(jié)束時(shí)殘油的附著，從而減少原油的浪費(fèi)，減少成本，增大效益。加設(shè)防護(hù)罩的目的是通過提高罩內(nèi)溫度，使得整體鋼絲繩上的原油溫度升高，在吹油過程中更加容易進(jìn)行，最終減少鋼絲繩上的油漬。電氣部分的設(shè)計(jì)思路，主要依據(jù)溫控儀和繼電器控制原理，把防護(hù)罩溫度控制在一定范圍之內(nèi)。通過溫度傳感器對罩內(nèi)的溫度進(jìn)行采樣、即時(shí)監(jiān)控，控制電路即時(shí)工作。達(dá)到設(shè)定值后，控制電路停止工作。當(dāng)溫度超過設(shè)定的超限報(bào)警溫度點(diǎn)時(shí)，啟動(dòng)超限報(bào)警功能。

該鋼絲繩除油裝置的設(shè)計(jì)，從效率和性能上解決了目前生產(chǎn)鋼絲繩工作帶來的成本浪費(fèi)，大幅度降低制造成本、提高工作效率。

2 淋油裝置改造設(shè)計(jì)的技術(shù)難點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)

技術(shù)難點(diǎn)：

①如何控制油槽內(nèi)的溫度。主要是通過熱電偶、鉑電阻等溫度傳感裝置，把溫度信號變換成電信號，溫控儀接收此信號后開始控制固態(tài)繼電器，使得加熱設(shè)備工作（或停止）。

②如何使鋼繩上80%的油融化。利用氣體工作原理，通過計(jì)算氣體流量、氣壓大小和流速，最終調(diào)節(jié)氣體氣壓的大小進(jìn)一步減少原油的附著。

③防護(hù)罩設(shè)計(jì)。如何確定罩內(nèi)空間的大小，計(jì)算平面和立體尺寸等。

外形圖如圖1所示。

創(chuàng)新點(diǎn)：

①利用溫控儀進(jìn)行溫度控制，使得槽內(nèi)的溫度處于恒溫狀態(tài)，以便保持槽內(nèi)油一直處于融化狀態(tài)。

②吹油套的設(shè)計(jì)：在進(jìn)行吹油過程中，進(jìn)行氣動(dòng)壓力的換算，吹油位置的準(zhǔn)確定位。

③防護(hù)罩的設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)時(shí)計(jì)算防護(hù)罩的尺寸，防止進(jìn)行碰撞。采用多厚的鐵板才能有效的防止工人操作燙傷。

④電加熱管的設(shè)計(jì)：電熱管發(fā)熱量的計(jì)算。發(fā)熱量與電壓平方成正比，與電流平方成正比。電壓變?yōu)樵瓉淼?/2時(shí)，發(fā)熱量變?yōu)?/4、電流變?yōu)樵瓉淼?/2時(shí)，發(fā)熱量也變?yōu)?/4。在進(jìn)行除油裝置的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮元件從環(huán)境溫度升至試驗(yàn)溫度時(shí)間應(yīng)不大于15min，這樣以便節(jié)省時(shí)間。

3 電氣原理圖設(shè)計(jì)及元件選用分析

原理圖如圖2、圖3所示。

①固態(tài)繼電器的選用：由于我們使用的是溫度控制，因此在選用元件時(shí)考慮到溫度不能超過該儀器正常的使用范圍。而日常使用的固態(tài)繼電器是由微電子電路，分立電子器件，電力電子功率器件組成的無觸點(diǎn)開關(guān)，它在實(shí)際使用時(shí)實(shí)現(xiàn)了控制端與負(fù)載端的隔離。固態(tài)繼電器的輸入端用微小的控制信號，達(dá)到直接驅(qū)動(dòng)大電流負(fù)載。在我們設(shè)計(jì)時(shí)，充分考慮了固態(tài)繼電器的這一優(yōu)點(diǎn)，合理的進(jìn)行了選擇。在選用時(shí)考慮繼電器的輸入輸出信號，輸入電壓范圍，輸入電流、接通電壓、能夠承受的最大負(fù)載工作電壓、以及最大輸出電壓。在規(guī)定的環(huán)境溫度下，施加在輸入端，使輸出端維持“導(dǎo)通”狀態(tài)的電壓范圍。

一般情況下直流輸入有：3-32VDC恒流輸入型和3-14VDC、10-40VDC阻性輸入型。交流輸入有：90-280VAC輸入型。輸入電壓的下限即為所謂的保證接通電壓，輸入電壓的上限即所謂的反極性電壓（僅適用于直流輸入）。在實(shí)際應(yīng)用中，我們必須根據(jù)不同的負(fù)載類型選擇固態(tài)繼電器的各個(gè)技術(shù)參數(shù)，必須知道該負(fù)載是阻性負(fù)載，還是感性負(fù)載，或者是容性負(fù)載。在啟動(dòng)時(shí)這三種負(fù)載的瞬時(shí)電流比較大，即使是阻性負(fù)載，也具有正溫度的系數(shù)，冷態(tài)時(shí)的電阻值較小，也具有較大的啟動(dòng)電流。例如，電爐剛接通時(shí)電流為穩(wěn)定時(shí)的1.3-1.4倍。白熾燈接通時(shí)電流為穩(wěn)態(tài)10倍。有些金屬鹵化物燈不但開啟時(shí)間長達(dá)10分鐘，而且有高達(dá)100倍穩(wěn)態(tài)時(shí)的脈沖電流。在我們選用額定電流時(shí)一般負(fù)載電流等于額定電流的一半以內(nèi)。如果繼電器觸點(diǎn)工作較為頻繁，要求可靠性較高，則在額定值的基礎(chǔ)上乘以0.6。

②溫控儀的分析：

在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到溫度控制范圍，以及連接方式，本除油裝置采用波特溫控儀BT108系列，內(nèi)置多種常用線性、非線性輸入規(guī)格，可在線任意選擇；完善的自整定、自適應(yīng)功能，減輕調(diào)試工作量；支持外部給定，可構(gòu)成串級、比值控制系統(tǒng)；支持RS232、RS485通信，可直接驅(qū)動(dòng)微型打印機(jī)打印記錄數(shù)據(jù)；兩級菜單配置，四級操作權(quán)限，充分保障系統(tǒng)安全。廣泛用于溫度、濕度、壓力、液位、流量等物理量的精確測量、控制和變送。選用時(shí)考慮到主要的技術(shù)指標(biāo)有電源電壓的輸入范圍、測量測度以及主要輸出和輔助輸出的模式、輸出點(diǎn)數(shù)的選擇。

4 常見故障的分析及解決方法

4.1 加熱管使用時(shí)間過長會(huì)導(dǎo)致燒壞保險(xiǎn)絲 主要產(chǎn)生的原因?yàn)檫x用保險(xiǎn)絲時(shí)，直徑偏小，導(dǎo)致容量不足，電阻絲燒壞引起短路。常用的電加熱管主要由金屬管螺旋狀電阻絲及結(jié)晶氧化鎂粉等組成的，一般在不銹鋼無縫管內(nèi)均勻分布著高溫電阻絲，有的在空隙部分填入導(dǎo)熱性能和絕緣性能均良好的結(jié)晶氧化鎂粉，不但熱效率高，而且結(jié)構(gòu)先進(jìn)，在使用過程中發(fā)熱均勻。而我們采用的電加熱管，當(dāng)電阻絲中有電流通過時(shí)，產(chǎn)生的熱通過氧化鎂粉向金屬管表面擴(kuò)散，再傳遞到被加熱件或空氣中去，達(dá)到加熱的目的。這種現(xiàn)象出現(xiàn)，我們要及時(shí)的更換電加熱管，以防加熱管漏電對人身造成觸電傷害。

4.2 加熱管會(huì)長時(shí)間不發(fā)熱 出現(xiàn)這類問題的主要原因是電源不正常工作，保險(xiǎn)絲熔斷或者是電源插座接觸不良，控制溫控器的觸點(diǎn)接觸不良或者燒熔脫開。在處理時(shí)應(yīng)盡快的更換合適功率的電加熱管，并且這種情況在加熱過程中最容易出現(xiàn)，長時(shí)間的油污導(dǎo)致加熱器外部周圍的油污增多，會(huì)大大降低熱傳遞速度。有時(shí)會(huì)出現(xiàn)人為的使用錯(cuò)誤，導(dǎo)致沒有發(fā)熱，比如，連接錯(cuò)誤，放置位置有誤等等。所以，操作工要了解和學(xué)習(xí)有關(guān)的使用常識，以防在使用過程中造成不必要的錯(cuò)誤。

4.3 加熱時(shí)間的快慢不一致 這樣會(huì)降低酯類油融化的時(shí)間。把不同的電加熱管放置同一環(huán)境下工作，由于電加熱管先是局部受熱，根據(jù)被加熱液體的能量傳導(dǎo)才使周圍液體的溫度隨之升高，所以，必然會(huì)產(chǎn)生時(shí)間差，解決的辦法是加快酯類油在槽內(nèi)的流動(dòng)。最終使得油的溫度能以最快的速度融化，使儲(chǔ)油槽內(nèi)的整體溫度升高，加快鋼絲繩上酯類油的融化。

綜上所述，鋼絲繩除油裝置的設(shè)計(jì)在實(shí)際應(yīng)用中得到了廣泛應(yīng)用，大大減小了酯類油的浪費(fèi)和成本的損失。而在實(shí)際使用時(shí)由于各種原因還存在問題和故障，我們會(huì)依據(jù)裝置的特點(diǎn)，在以后設(shè)計(jì)中，全面的進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，使得該除油裝置廣泛應(yīng)用在鋼絲繩的生產(chǎn)單位。

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Design and Fault Analysis of Wire Rope Oil Dripping Device

This paper mainly analyzes the difficult points and innovative points of steel wire rope in design and electrical schematic diagram,finally summarizes the common problems and solutions.

temperature controller；solid state relay；blown oil sets；the electric heating tub

穆亞娟（1989-），女，陜西咸陽人，助理工程師，研究方向?yàn)闄C(jī)械電子、微電子設(shè)備的設(shè)計(jì)和維修。

TE933

A

1006-4311（2014）13-0020-02