李 利

（中國(guó)石化儀征化纖股份有限公司長(zhǎng)絲加彈中心，江蘇儀征 211900）

設(shè)備改造

12E3加彈機(jī)EB系統(tǒng)故障探討與性能提升

李 利

（中國(guó)石化儀征化纖股份有限公司長(zhǎng)絲加彈中心，江蘇儀征 211900）

針對(duì)12E3加彈機(jī)EB系統(tǒng)設(shè)計(jì)缺陷及故障偏高的問(wèn)題，從EB結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理、電器控制方面進(jìn)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(jìn)措施，以達(dá)到EB系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行、加彈機(jī)設(shè)備整體性能有效提升的目的。

加彈機(jī) EB 減速機(jī) 編碼器

EB是英文Edge Breaking的縮寫(xiě)，特指加彈機(jī)的邊緣形狀控制和動(dòng)程修正，對(duì)DTY絲餅的成型起著重要作用。儀化長(zhǎng)絲加彈中心DTY裝置共有30臺(tái)12E3型自動(dòng)落型加彈機(jī)，2001年從法國(guó)ICBT公司引進(jìn)并安裝，該機(jī)型附帶自動(dòng)落筒系統(tǒng)，是當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)理念先進(jìn)、自動(dòng)化程度較高的一套裝置，但EB系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，系統(tǒng)負(fù)載偏低，導(dǎo)致運(yùn)行中EB報(bào)警頻繁，故障率高，成為影響機(jī)臺(tái)穩(wěn)定運(yùn)行的一個(gè)棘手問(wèn)題。

EB系統(tǒng)故障有它特定的原因，與機(jī)械傳動(dòng)部件和電儀控制元件密切相關(guān)。筆者通過(guò)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(guò)精心設(shè)計(jì)的重要部件，也是全機(jī)中最繁雜的部分。該系統(tǒng)主要由卷取機(jī)構(gòu)、橫動(dòng)導(dǎo)絲機(jī)構(gòu)、防凸裝置、防疊裝置等組成，這些機(jī)構(gòu)相互關(guān)聯(lián)，共同動(dòng)作完成卷裝成型。

圖1 EB傳動(dòng)系統(tǒng)

12E3加彈機(jī)EB電氣控制系統(tǒng)如圖2所示，主要由上位計(jì)算機(jī)、EB變頻器、EB電機(jī)以及編碼器組成。工藝及設(shè)備維保人員通過(guò)上位計(jì)算機(jī)設(shè)定控制參數(shù)，獲取機(jī)臺(tái)EB系統(tǒng)運(yùn)行狀況，或者對(duì)EB系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)校。EB變頻器、EB電機(jī)以及編碼器組成一個(gè)成型四步動(dòng)程閉環(huán)控制系統(tǒng)，EB變頻器根據(jù)上位機(jī)的設(shè)定參數(shù)控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)，具體變換方向的時(shí)間根據(jù)編碼器反饋的驅(qū)動(dòng)軸角度位置數(shù)據(jù)判定。為防止失控造成機(jī)械部分損壞，在動(dòng)程修正桿兩端的極限位置安裝了限位開(kāi)關(guān)，一旦發(fā)生超程，開(kāi)關(guān)動(dòng)作指令機(jī)臺(tái)立即停機(jī)。

2 EB系統(tǒng)故障剖析

EB系統(tǒng)故障點(diǎn)較多，主要故障部位是EB電機(jī)減速機(jī)、編碼器、變頻器，統(tǒng)計(jì)近兩年來(lái)12E3加彈機(jī)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(jī)采用德國(guó)KEB F4F RACK 2.2 kW 560VCD變頻器控制成型電機(jī)轉(zhuǎn)速和正反轉(zhuǎn)。在這里，廠方通過(guò)對(duì)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(guò)程遠(yuǎn)比一般變頻器復(fù)雜。KEB變頻器在運(yùn)行一定時(shí)間后機(jī)臺(tái)易發(fā)生PB報(bào)警（PB DEF INPUT INVERT）造成故障停機(jī)。故障時(shí)間只有1～2 s，自動(dòng)恢復(fù)。經(jīng)過(guò)多次檢查24 V電源和報(bào)警回路，檢查變頻器主回路輸出正常，重新運(yùn)行幾小時(shí)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(bào)警。

在缺乏KEB變頻器資料的情況下，電儀人員經(jīng)過(guò)對(duì)KEB變頻器的控制板實(shí)物分析和檢測(cè)，對(duì)變頻器的主電路和控制回路電源進(jìn)行分析試驗(yàn)，最終找到了報(bào)警原因。24 V開(kāi)關(guān)電源輸出給多路控制回路，其中一路供給檢測(cè)控制板中用于檢測(cè)電源回路是否工作正常的一個(gè)繼電器。通過(guò)變頻器參數(shù)設(shè)定使繼電器工作，用于檢測(cè)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(cè)發(fā)現(xiàn)控制冷卻風(fēng)扇的24 V電源電壓有時(shí)下降，并且電子器件、焊點(diǎn)、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(cè)回路檢測(cè)到電源發(fā)生故障，關(guān)閉變頻器輸出，導(dǎo)致加彈機(jī)控制回路報(bào)警停機(jī)。

EB變頻器改進(jìn)方法：

通過(guò)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(bào)警的主要方法。比較經(jīng)濟(jì)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(wèn)題。把24 V冷卻風(fēng)扇從原來(lái)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(gè)24 V電源沒(méi)有外部輸出。冷卻風(fēng)扇電源與變頻器電源分開(kāi)，同時(shí)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(jìn)行冷卻。具體改進(jìn)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(guò)考慮威脅因子的影響距離及其權(quán)重、生境對(duì)于威脅源的敏感性等因素，評(píng)價(jià)生境質(zhì)量（Habitat Quality），以此揭示研究區(qū)土地利用變化帶來(lái)的區(qū)域生境質(zhì)量的變化趨勢(shì)。模型計(jì)算過(guò)程中，首先要獲取生境質(zhì)量退化指數(shù)，該指數(shù)的評(píng)價(jià)由生境威脅因子的數(shù)目、影響距離以及生境類(lèi)型對(duì)威脅因子的敏感性共同決定[19, 20]，評(píng)價(jià)方法如下：

圖3 EB變頻器冷卻風(fēng)扇線路圖

當(dāng)加彈機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)，從計(jì)算機(jī)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(jī)的起動(dòng)。加彈機(jī)停止運(yùn)行時(shí)，EB變頻器冷卻風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

經(jīng)過(guò)數(shù)月的檢測(cè)試驗(yàn)，原有報(bào)PB DEF INPUT INVERT故障的變頻器修復(fù)后，在停機(jī)機(jī)臺(tái)試運(yùn)行并跟蹤檢測(cè)都能正常工作，效果良好。

2.2 EB聯(lián)軸節(jié)

EB電機(jī)減速機(jī)與輸出軸通過(guò)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(duì)中，但使用中易導(dǎo)致簧片扭切損壞，出現(xiàn)EB傳動(dòng)軸與EB減速機(jī)傳動(dòng)不同步，導(dǎo)致EB系統(tǒng)成型不良或絆絲。

針對(duì)EB傳動(dòng)特點(diǎn)，裝置進(jìn)行了改進(jìn)，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(duì)中，有效解決了彈性聯(lián)軸節(jié)簧片扭切損壞問(wèn)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(cè)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(hào)，編制轉(zhuǎn)換為可用以通訊、傳輸和存儲(chǔ)的電信號(hào)。

12E3加彈機(jī)EB系統(tǒng)采用增量式旋轉(zhuǎn)編碼器，具有檢測(cè)精度高、便于安裝調(diào)試等特點(diǎn)。其電氣防護(hù)等級(jí)為IP65，檢測(cè)精度達(dá)到每旋轉(zhuǎn)360度輸出一萬(wàn)個(gè)脈沖信號(hào)。12E3加彈機(jī)EB編碼器雙路同時(shí)輸出兩組相位差90度的脈沖，EB變頻器通過(guò)這兩組脈沖不僅可以測(cè)量EB驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速、角位移，還可以判斷驅(qū)動(dòng)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(pán)，無(wú)機(jī)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(zhǎng)。但12E3加彈機(jī)的EB電機(jī)減速機(jī)采用垂直安裝方式，旋轉(zhuǎn)編碼器安裝在驅(qū)動(dòng)軸的最底端，EB減速箱因長(zhǎng)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(dòng)軸滲到旋轉(zhuǎn)編碼器內(nèi)部，造成編碼器讀碼錯(cuò)誤，導(dǎo)致轉(zhuǎn)速報(bào)警（EB DEF ROTATION、EB INVERT 30（94）或EB INVERT 30（95））、EB未在規(guī)定時(shí)間內(nèi)到達(dá)指定角度、或者EB系統(tǒng)機(jī)械“原點(diǎn)”與控制系統(tǒng)“原點(diǎn)”發(fā)生偏移，導(dǎo)致運(yùn)行中整機(jī)發(fā)生DTY絲餅絆絲、動(dòng)程突然變大或變小等成型不良問(wèn)題。

為了解決旋轉(zhuǎn)編碼器防油問(wèn)題，裝置設(shè)計(jì)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(shí)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(guò)設(shè)計(jì)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(pán)的問(wèn)題。

2.4 EB電機(jī)減速機(jī)

12E3 EB電機(jī)原設(shè)計(jì)負(fù)荷偏低，電機(jī)功率只有150 W，導(dǎo)致經(jīng)常傳動(dòng)過(guò)載卡滯。EB減速機(jī)內(nèi)部有5級(jí)齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)級(jí)數(shù)多，傳動(dòng)比大，傳動(dòng)比i達(dá)到102。傳動(dòng)示意圖如圖4所示。

傳動(dòng)比計(jì)算：

圖4 EB減速機(jī)內(nèi)部齒輪傳動(dòng)示意圖

電機(jī)減速機(jī)使用年久，內(nèi)部齒輪磨損，易出現(xiàn)齒輪偏載，或者傳動(dòng)軸軸承缺陷，導(dǎo)致EB傳動(dòng)過(guò)載電機(jī)過(guò)流報(bào)警故障。電腦報(bào)警菜單顯示報(bào)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(bào)警菜單顯示EB INVERT 30（9），表示EB電機(jī)過(guò)熱。這兩種情況通常需要更換電機(jī)減速機(jī)內(nèi)部齒輪或軸承。

采取兩種辦法可以解決這一問(wèn)題：

一是國(guó)產(chǎn)化齒輪，通過(guò)對(duì)磨損齒輪和軸承成組更換，達(dá)到齒輪嚙合間隙均勻、傳動(dòng)平穩(wěn)的效果。同時(shí)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(dòng)過(guò)程中良好的滑潤(rùn)，避免因滑潤(rùn)不良導(dǎo)致齒輪過(guò)熱或過(guò)度磨損，從而提升EB電機(jī)減速機(jī)使用壽命。這種方法能改善EB電機(jī)減速機(jī)運(yùn)行狀況，但是不能有效消除EB傳動(dòng)過(guò)載報(bào)警問(wèn)題。

二是設(shè)計(jì)選用大功率EB電機(jī)和相匹配的減速機(jī)。通過(guò)測(cè)試機(jī)臺(tái)EB傳動(dòng)負(fù)荷，選用400W以上功率的電機(jī)傳動(dòng)靈活平穩(wěn)。筆者在機(jī)臺(tái)分別試用了150 W、200 W、400 W的電機(jī)，150 W、200 W電機(jī)運(yùn)行均存在啟動(dòng)困難，出現(xiàn)爬行卡滯現(xiàn)象，而400W的電機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)可靠，無(wú)過(guò)載過(guò)流報(bào)警。目前12E3已試用了4臺(tái)400 W的電機(jī)減速機(jī)，半年來(lái)效果令人滿意。

選用400 W以上增大功率的EB電機(jī)減速機(jī)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(jī)構(gòu)采用豎軸轉(zhuǎn)動(dòng)，傳遞扭矩到導(dǎo)桿上的滑塊。機(jī)臺(tái)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(dòng)動(dòng)程修正桿橫向平穩(wěn)滑移。

滑塊長(zhǎng)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(jī)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(guò)載，維修人員需要定期檢查滑動(dòng)配合，保證導(dǎo)桿表面良好的潤(rùn)滑，并及時(shí)擇差更換導(dǎo)桿和線性軸承。

3 結(jié) 語(yǔ)

EB系統(tǒng)故障成因較復(fù)雜，涉及點(diǎn)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(jī)械傳動(dòng)和電儀控制入手，通過(guò)保全和電儀人員密切配合，細(xì)致調(diào)整，精心維護(hù)，規(guī)范檢修，方能保證系統(tǒng)部件平穩(wěn)運(yùn)行。

通過(guò)對(duì)EB系統(tǒng)的綜合改進(jìn)和優(yōu)化調(diào)校，12E3加彈機(jī)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(jī)減速機(jī)，EB系統(tǒng)的故障會(huì)得到徹底根治。

［1］習(xí)重華.旋轉(zhuǎn)編碼器技術(shù)動(dòng)態(tài)［J］.兵工自動(dòng)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(jí)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。