徐立成
上海船廠生產(chǎn)保障部 上海市
GTBTM-9E-D型電磁吸盤,湖南岳陽科德科技有限責任公司生產(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)波動約20V,分析原因認為是電網(wǎng)電壓波動。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現(xiàn)象,而且20V左右波動也不影響生產(chǎn)。2011年開始,電磁吸盤兩端電壓波動加大,最大幅度超過100V。吸盤兩端電壓最高時達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,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。2011年6月12日,電磁吊吊運3塊鋼板時,突然掉下兩塊鋼板。跟蹤觀察,捕捉到電磁吊運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。
電磁吸盤調(diào)磁系統(tǒng)分為兩部分(圖1):①強電部分(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,確認交流電源是否正常,測量空載時TR1次級7、5、8之間線電壓均在AC 240V左右,屬于正常范圍。當電磁吸盤滿載時測量上述端子電壓值,發(fā)現(xiàn)其中一相偏低,進一步檢查電源進線電壓,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,表明還有故障點。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,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已經(jīng)測量過AC 14V電源,確認完好。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,測量電磁吸盤電壓(U1輸出電壓)兩個典型值時,因素3、5、6和7等4個點的電壓值(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的波動是隨機性的,而且上下大幅變化發(fā)生概率并不高,但波動幅度有增大趨勢。
為此,首先結(jié)合現(xiàn)場實物仔細分析線路(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),它同時又是直流繼電器2kA~6kA的線圈工作電源。繼電器頻繁動作,線圈兩端未設(shè)置RC吸收裝置,線圈放電必然會通過電源公共線耦合到PDI,造成PDI輸出信號不穩(wěn)定。
PDI采用單線輸出(線號 136),99 號線 是電 源24V的0V公用線,盡管布線中省去1根線,借用0V的99號線,卻帶來不穩(wěn)定隱患,檢查實物時發(fā)現(xiàn)這根線較長。弱電控制強調(diào)隔離和屏蔽,此處卻人為引入耦合。感性負載產(chǎn)生的干擾信號(盡管很微弱)通過99號線傳遞到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 改進后的電磁吸盤調(diào)磁系統(tǒng)框圖(局部)
最佳方法是重新安裝1個單獨為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0V線,重新敷設(shè)PDI的0V線(圖3)。PDI輸出線為136、135號線,其中135端為0V線。更換PDI,敷設(shè)135號線,整理該部分線路。整改后觀察幾個星期,UPN穩(wěn)定,20V左右波動消失,測量數(shù)據(jù)見表2。
表2 整改后各點電壓值
電磁吸盤經(jīng)過半年多實際使用,電壓穩(wěn)定,工作可靠。