王松培,李建普

（1.特變電工（德陽）電纜股份有限公司，四川 德陽 618000；2.震坤行工業(yè)超市（上海）有限公司，上海 200000）

1 序言

橡套電纜生產(chǎn)設(shè)備廣泛采用懸鏈式生產(chǎn)線，進口設(shè)備生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定優(yōu)越，為此國內(nèi)知名電纜生產(chǎn)廠家首選進口設(shè)備來布局高端產(chǎn)品，國外橡套設(shè)備知名廠家有德國TROESTER、戴維斯和瑞士麥拉菲爾等。特變電工德陽電纜股份有限公司根據(jù)市場和橡套電纜生產(chǎn)需要，引進了德國TROSETE懸鏈式三層共擠連硫生產(chǎn)線，該設(shè)備控制和運行均良好，為我公司創(chuàng)造了較大收益。但該生產(chǎn)線的中點懸垂控制裝置在使用幾年后因老化和蒸汽腐蝕等問題，出現(xiàn)過多次發(fā)射線圈和接收線圈故障，造成中點控制不穩(wěn)定，電纜在硫化管內(nèi)抖動頻繁，PID調(diào)節(jié)不受控，造成電纜表面出現(xiàn)竹節(jié)的質(zhì)量隱患。對發(fā)射線圈和接收線圈拆開檢查發(fā)現(xiàn)了一些問題，發(fā)射線圈因蒸汽腐蝕，已出現(xiàn)硅鋼片短路，無法發(fā)射信號頻率。接收線圈因蒸汽長時間腐蝕陶頭，造成蒸汽接觸接收線圈，引發(fā)線圈接收信號頻率紊亂。經(jīng)咨詢原廠家只出售整套接收和發(fā)射線圈，價格昂貴，且納期較長。本文主要介紹自主改進線圈國產(chǎn)化備件制造替代技術(shù)。

2 懸垂自動對中控制原理

中點懸垂控制器是由發(fā)射線圈、發(fā)射控制裝置、接收線圈、接收控制裝置和連接電纜等組成，它的自動對中控制原理是：

（1）通過發(fā)射控制裝置中的信號發(fā)生電路產(chǎn)生一定頻率的高頻正弦信號，經(jīng)過電壓放大，功率放大，接入到發(fā)射線圈中，發(fā)射線圈中產(chǎn)生同頻交變磁場，硫化管中的電纜穿過發(fā)射線圈，相當于電纜穿過環(huán)形磁場，這樣就在電纜中產(chǎn)生出感應電勢。

（2）電纜芯線與其對硫化管的分布電容以及對硫化水的分布電容構(gòu)成回路，纜芯上流過高頻電流，從而產(chǎn)生出一個高頻磁場，這個磁場正好穿過安裝在硫化管道內(nèi)的一組接收線圈，由于這個交變磁場相當于線圈切割磁力線，就在接收線圈內(nèi)產(chǎn)生一個一定頻率的感應電勢。

（3）當電纜位于硫化管中心位置時，上下兩個接收線圈感應信號相等。反之，感應信號就不相等，靠近電纜的線圈信號大，遠離線圈的信號小，PLC采集這兩個接收線圈的感應信號，通過一定的算法和處理，就可以分析出電纜處于硫化管道中的位置，并給出電纜位置的模擬量，通過連接電纜送給直流調(diào)速裝置，控制下牽引電機，從而自動調(diào)節(jié)電纜在管道中的位置。

3 發(fā)射線圈構(gòu)成原理

發(fā)射線圈為一個環(huán)形線圈，套裝在硫化管外部，初級回路由帶鐵芯的環(huán)形線圈組成，次級回路由電纜纜芯及分布電容構(gòu)成，套裝本線圈的一段硫化管應對地絕緣且和其他管道同徑。根據(jù)電磁感應原理，如果發(fā)射線圈加有高頻電流，則會在電纜上產(chǎn)生同頻感應電流，由于溫度較高，線圈材料的選擇較重要，宜選用耐高溫絕緣聚四氟乙烯、硅鋼片組合而成。發(fā)射控制器產(chǎn)生正旋頻率的信號，因其輸出功率不大，發(fā)射線圈實為一大功率器件，對信號進行放大，考慮到各種規(guī)格的電纜線直徑材料不同，硫化水位高低以及生產(chǎn)過程中接收信號截止失真，通過改變電壓放大過程運算放大器的反饋電阻的大小保持電纜中電流穩(wěn)定，反饋電阻大小由PLC通過運算進行控制，這樣就實現(xiàn)了發(fā)射線圈的功能。

4 接收線圈及控制原理

接收線圈選擇耐高溫高濕的材料澆筑制成兩個圓餅線圈，上下對稱安裝在硫化管道中，內(nèi)徑尺寸與硫化管道相同，當電纜中通過高頻電流時，交變電流會產(chǎn)生磁場，接收線圈就會感應出一定的電勢，它的大小與電纜和其中交變電流的大小有關(guān)。當兩個線圈接收到相同的信號時，懸垂會反饋導體處于精準度位于管道中間，電纜在垂直方向的偏差很小，這個能從兩個線圈接收到的電壓差來直觀顯示，操作指示屏將顯示電纜實際的位置。該信號通過PID處理后控制牽引設(shè)備，以達到控制硫化管中電纜張力及懸垂度的目的。再有通過PID增益自動控制線纜保證不擦掛管道內(nèi)壁以免引起質(zhì)量問題。接收控制器對接收線圈信號進行處理，接收線圈中的信號送入到接收控制器中的電壓跟隨器中，電壓跟隨器有兩個作用，一是隔離接收線圈和后續(xù)電路，二是增強后續(xù)電路的驅(qū)動能力，緊接電壓跟隨器的放大電路的作用不僅僅是放大信號，更重要的是它的放大增益使得二極管壓降變?。ㄏ鄬τ诜糯箅娐贩旁谌ㄕ髦蠖裕Ω哳l交流信號變?yōu)橹绷餍盘?，選擇合適的濾波電容后，不僅可以濾掉許多雜波，也可以是線路反應非常靈敏，最后一級為放大電路，還能夠PLC運算需要，調(diào)整其放大倍數(shù)，由PLC進行數(shù)據(jù)采集和處理。

5 解決方式

(1)發(fā)射線圈絕緣損壞造成發(fā)射頻率發(fā)生波動，電纜在硫化管道中也出現(xiàn)相應的抖動，解決此問題優(yōu)先選擇是從原廠家采購配套配件進行更換，但在實際詢價中得知該發(fā)射線圈裝置費用高達15萬元，且采購時間周期長達半年以上，這些條件均不能滿足生產(chǎn)需求，那接下來就是自我改造過程，通過拆卸原發(fā)射線圈分析，該線圈是由硅鋼片和耐高溫材料組成的環(huán)形圈，通過測量相關(guān)尺寸，設(shè)計出發(fā)射線圈相關(guān)圖紙，選取與硅鋼片相同厚度的材料且退火處理，在我公司繞線機設(shè)備上自主進行饒制，并通過張力控制實現(xiàn)饒制環(huán)形硅鋼片圈的緊定程度，饒制后再進行絕緣處理和自然晾干，最后替換原線圈進行安裝，并進行相關(guān)參數(shù)調(diào)試，帶線進行試機，每小時觀察記錄線圈的溫度和發(fā)射線圈的示波器頻率跟蹤，這樣下來我公司通過總結(jié)經(jīng)驗，現(xiàn)已自主試制完全滿足要求，節(jié)約配件成本相當顯著，成套費用只需要幾千元，且時間周期不長。

(2)原接收線圈是由非金屬硅藻土制成，長時間使用硅藻土發(fā)生脫落，內(nèi)部線圈與蒸汽互通造成接收信號失靈而發(fā)生故障，同樣咨詢廠家該套接收裝置成本也高達15萬元，時間周期也長達半年，初期我們想法是按原陶頭結(jié)構(gòu)自主制作模具澆筑一個陶頭，但安裝使用后一段時間就出現(xiàn)電纜抖動，分析原因是陶頭材料的熱處理和制作不達標，出現(xiàn)陶頭腐蝕進入蒸汽，為此我們思考改變接收線圈的結(jié)構(gòu)，首要想法是如何阻止蒸汽進入到線圈內(nèi)部，為此通過分析總結(jié)接收線圈裝置的相關(guān)結(jié)構(gòu)，結(jié)合改造思路自主設(shè)計線圈結(jié)構(gòu)，該線圈外部絕緣餅由原來的硅藻土澆筑而成的結(jié)構(gòu)變成聚四氟乙烯車制而成的，該餅結(jié)構(gòu)設(shè)計上由外部蒸汽端蓋直接壓住邊緣臺階，這樣蒸汽在結(jié)構(gòu)上就已經(jīng)杜絕進入到線圈內(nèi)部類，該辦法確實解決根本問題，通過改造后問題迎刃而解，支出費用相當小。

6 結(jié)語

在線纜企業(yè)生產(chǎn)過程中，關(guān)鍵設(shè)備平穩(wěn)優(yōu)運行是保障產(chǎn)品安全、質(zhì)量和交貨期的基礎(chǔ)。在目前我國MRO工業(yè)品配送、設(shè)備備品備件ABC分類管理還不夠普及和完善的階段，進口設(shè)備的設(shè)備配件采購成本高周期長，采用換件法解決設(shè)備問題面臨很大困難。設(shè)備維修保全人員要盡快解決進口設(shè)備的瓶頸問題，就要采取會診替換法，集中機械和電氣技術(shù)人員力量，剖析根本原因，積極探索對策，制定快速可靠的解決方案，這也是我國創(chuàng)新設(shè)備管理發(fā)展的必然趨勢。