徐立成

上海船廠生產(chǎn)保障部 上海市

1.故障經(jīng)過

GTBTM-9E-D型電磁吸盤，湖南岳陽(yáng)科德科技有限責(zé)任公司生產(chǎn)，自2009年8月投產(chǎn)以來始終存在電磁吸盤吸力不穩(wěn)定現(xiàn)象。投產(chǎn)初期檢查吸盤兩端電壓（整流輸出電壓）波動(dòng)約20V，分析原因認(rèn)為是電網(wǎng)電壓波動(dòng)。由于電磁吸盤供電回路是開環(huán)控制，因此忽略了整流輸出電壓小幅波動(dòng)現(xiàn)象，而且20V左右波動(dòng)也不影響生產(chǎn)。2011年開始，電磁吸盤兩端電壓波動(dòng)加大，最大幅度超過100V。吸盤兩端電壓最高時(shí)達(dá)300V，吸盤總電流超過90A，吸盤發(fā)熱異常。這種狀態(tài)若持續(xù)數(shù)小時(shí)，必然損壞電磁吸盤線圈和晶閘管整流模塊。為此降低晶閘管控制回路中調(diào)磁放大板的增益，使晶閘管整流模塊的輸出電壓降低，回到原來數(shù)值（約200V），觀察發(fā)現(xiàn)其輸出電壓仍有小幅波動(dòng)。2011年6月12日，電磁吊吊運(yùn)3塊鋼板時(shí)，突然掉下兩塊鋼板。跟蹤觀察，捕捉到電磁吊運(yùn)行中晶閘管輸出電壓突然下降至100V左右，接著又回升，表明晶閘管輸出電壓下降不是電網(wǎng)波動(dòng)造成。電磁吊這類故障絕不允許出現(xiàn)，必須全面檢查，找出系統(tǒng)故障點(diǎn)。

2.故障分析

電磁吸盤調(diào)磁系統(tǒng)分為兩部分（圖1）：①?gòu)?qiáng)電部分（主電路），三相電源→TR1（三相降壓變壓器）→U1（晶閘管整流模塊）→TD（電磁吸盤）。功能是將三相交流電流轉(zhuǎn)換成直流電流向電磁吸盤供電產(chǎn)生電磁吸力。②弱電部分（控制電路），ED2（PLC模擬量輸出模塊）→PDI（電壓傳感器）→API（調(diào)磁功率放大板）→U1。U1輸出電壓波動(dòng)屬于軟故障，根據(jù)圖1，繪制影響U1輸出電壓的因素圖（圖2）。

圖1 電磁吸盤調(diào)磁系統(tǒng)框圖

圖2 影響U1輸出電壓因素

（1）強(qiáng)電回路。該回路包含因素1（交流電源）和因素2（U1），檢查：①因素1，確認(rèn)交流電源是否正常，測(cè)量空載時(shí)TR1次級(jí)7、5、8之間線電壓均在AC 240V左右，屬于正常范圍。當(dāng)電磁吸盤滿載時(shí)測(cè)量上述端子電壓值，發(fā)現(xiàn)其中一相偏低，進(jìn)一步檢查電源進(jìn)線電壓，發(fā)現(xiàn)L1接線柱熱損，接觸不佳導(dǎo)致該相電壓跌落，更換接線柱。不久晶閘管輸出電壓又出現(xiàn)波動(dòng)，表明還有故障點(diǎn)。②因素2，斷電檢查U1，未發(fā)現(xiàn)問題，使用備用模塊電壓同樣出現(xiàn)波動(dòng)，排除U1故障原因。

（2）弱電回路。弱電回路因素較多，其中因素4，前面檢查交流電源時(shí)已經(jīng)測(cè)量過AC 14V電源，確認(rèn)完好。為便于分析，在API的增益固定不變和駕駛室操作手柄置于“吸料—滿磁”位置不變的條件下，測(cè)量電磁吸盤電壓（U1輸出電壓）兩個(gè)典型值時(shí)，因素3、5、6和7等4個(gè)點(diǎn)的電壓值（表1），得出結(jié)論：①ED2輸出值固定不變，表明ED2良好，PWI電源電壓DC 24V固定不變，表明電源良好。②PDI和API的輸出電壓變化率相同，兩個(gè)器件在電路中存在前因后果關(guān)系，即PDI輸出電壓為API的輸入電壓，表明放大板良好，問題出在PDI環(huán)節(jié)。

表1 調(diào)磁控制點(diǎn)電壓表

根據(jù)圖1，PDI的作用是隔離PLC和API。故障現(xiàn)象反映出UPN的波動(dòng)是隨機(jī)性的，而且上下大幅變化發(fā)生概率并不高，但波動(dòng)幅度有增大趨勢(shì)。

為此，首先結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物仔細(xì)分析線路（圖1），發(fā)現(xiàn)線路及其電柜布線方面存在不足之處。

PDI使用的電源為PWI（DC 24V），它同時(shí)又是直流繼電器2kA～6kA的線圈工作電源。繼電器頻繁動(dòng)作，線圈兩端未設(shè)置RC吸收裝置，線圈放電必然會(huì)通過電源公共線耦合到PDI，造成PDI輸出信號(hào)不穩(wěn)定。

PDI采用單線輸出（線號(hào) 136），99 號(hào)線 是電 源24V的0V公用線，盡管布線中省去1根線，借用0V的99號(hào)線，卻帶來不穩(wěn)定隱患，檢查實(shí)物時(shí)發(fā)現(xiàn)這根線較長(zhǎng)。弱電控制強(qiáng)調(diào)隔離和屏蔽，此處卻人為引入耦合。感性負(fù)載產(chǎn)生的干擾信號(hào)（盡管很微弱）通過99號(hào)線傳遞到API中，經(jīng)過功率放大后由API輸出影響晶閘管的控制角α，必然造成其輸出的UPN電壓不穩(wěn)定。

圖3 改進(jìn)后的電磁吸盤調(diào)磁系統(tǒng)框圖（局部）

3.故障處理

最佳方法是重新安裝1個(gè)單獨(dú)為PDI服務(wù)的DC 24V電源并重新敷線，但電柜內(nèi)沒空間且影響面大。為此，改PDI的單線輸出為雙線輸出，不使用原99號(hào)0V線，重新敷設(shè)PDI的0V線（圖3）。PDI輸出線為136、135號(hào)線，其中135端為0V線。更換PDI，敷設(shè)135號(hào)線，整理該部分線路。整改后觀察幾個(gè)星期，UPN穩(wěn)定，20V左右波動(dòng)消失，測(cè)量數(shù)據(jù)見表2。

表2 整改后各點(diǎn)電壓值

電磁吸盤經(jīng)過半年多實(shí)際使用，電壓穩(wěn)定，工作可靠。