黎福君

（廣西華銀鋁業(yè)有限公司 廣西德保 533700）

耙機扭矩檢測系統(tǒng)故障分析及優(yōu)化改造

黎福君

（廣西華銀鋁業(yè)有限公司 廣西德保 533700）

本文通過對我公司氧化鋁廠沉降槽耙機扭矩檢測系統(tǒng)原理及使用中的出現(xiàn)故障分析，結(jié)合現(xiàn)場實際情況，制定設(shè)備的選型優(yōu)化改造方案，通過改造優(yōu)化后扭矩系統(tǒng)故障明顯率減少，保證了沉降耙機穩(wěn)定運行，具有廣泛的推廣意義。

耙機；扭矩檢測系統(tǒng)；故障；改造

1 前言

沉降耙機是氧化鋁廠沉降槽重要的攪拌設(shè)備，其作用是將沉降槽底部泥層送到底流泵進口處，有利于沉降槽赤泥的排出，保證沉降槽泥液平衡。扭矩檢測控制系統(tǒng)是保護耙機安全運行的儀表監(jiān)控設(shè)備，當扭矩達到設(shè)定高、低報或者扭矩系統(tǒng)故障時，則聯(lián)鎖耙機跳停，保護設(shè)備。如果正常生產(chǎn)中耙機突然跳停，恢復(fù)不及時，將會影響生產(chǎn)指標控制，嚴重時可導致結(jié)疤沉槽，所以氧化鋁廠沉降槽耙機的穩(wěn)定運行非常重要。

2 耙機扭矩檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理

扭矩檢測系統(tǒng)分為兩單元，一個檢測變送單元主要包括扭矩檢測及變送器為一體的傳感器；另一個單元為控制單元，現(xiàn)場有獨立控制箱，由信號報警設(shè)定器、信號隔離器、繼電器、變壓器組成。

圖1 耙機扭矩檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

其工作原理是安裝在電機聯(lián)軸器固定端傳感器檢測到電機耙機轉(zhuǎn)動力矩后，經(jīng)過信號放大及變送器將4～20mA信號傳輸進入信號隔離器。經(jīng)信號隔離后，一路輸出4～20mA模擬信號給主控室DCS用于扭矩測量值顯示，另一路輸出4～20mA模擬給信號報警設(shè)定器，經(jīng)報警設(shè)定器后，當測量值信號達到預(yù)設(shè)定報警值WT≤3.5mA或18.4mA≤WT將輸出報警信號至相應(yīng)繼電器線圈A1/A2端，繼電器線圈失/得電，常閉/常開點觸動作，切斷電氣接入的220V控制線路，聯(lián)鎖耙機跳停?；蛘吲ぞ貦z測控制系統(tǒng)中某個部件及線路出現(xiàn)故障時，也將切斷電氣也將引起耙機跳停。

3 存在問題分析

近年來耙機扭矩檢測系統(tǒng)故障頻發(fā)，其中2014年沉降槽20臺耙機共跳停31次，因扭矩檢測系統(tǒng)故障引起跳停16次，占總跳停數(shù)51%，扭矩檢測系統(tǒng)故障是造成耙機跳停的主要原因之一，耙機跳停需要檢查處理，也增加了儀表人員維護工作量。為此，生產(chǎn)單位和儀表設(shè)備維護部門要求減少儀表設(shè)備故障，保證耙機穩(wěn)定運行。

扭矩檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，影響其正常運行的因素并不多，只要找準方向，可解決引起故障的主要問題。外部因素影響扭矩檢測系統(tǒng)的通過對2014年扭矩檢測控制內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成部件故障進行統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)報警設(shè)定器、信號隔離器以及線路故障，這3項占扭矩檢測控制系統(tǒng)總故障率87.5%。

圖2 扭矩檢測控制系統(tǒng)內(nèi)部器件故障比例

說明耙機扭矩檢測系統(tǒng)故障主要來源是報警設(shè)定器，信號隔離器和線路故障，只要減少報警設(shè)定器，隔離器、線路故障，就可以減少扭矩系統(tǒng)故障。

（1）報警設(shè)定器故障率最高，報警設(shè)定器是扭矩檢測系統(tǒng)關(guān)鍵器件，報警設(shè)定器的的穩(wěn)定性非常重要。主要表現(xiàn)為安裝使用前檢查校驗是完好，使用一段時間后容出現(xiàn)死機報故障，重啟后又恢復(fù)正常。從部分故障的器件拆出檢查，電子元件明顯有老化、電容鼓包等現(xiàn)象，而從更換記錄查看，并未達到周期壽命期限，且工作環(huán)境溫度、濕度、振動都在允許范圍內(nèi)，分析認為是部分器件電子電路存在質(zhì)量問題引起。而且還發(fā)現(xiàn)報警設(shè)定器和信號隔離器為配套使用器件，但是由于訂貨批次不同，部分備件精度等級并不完全匹配，如報警設(shè)定精度等級為±0.2%，而與之配套使用的信號隔離器精度為±0.5%Fs，經(jīng)查相關(guān)資料，備件儀表精度不匹配導致傳輸信號會出現(xiàn)不準確情況，設(shè)備性能不穩(wěn)定，容易出現(xiàn)誤報警故障。

（2）線路存在缺陷。從扭矩傳感器變送單元來的4～20mA扭矩模擬信號接入信號隔離器輸入端，經(jīng)隔離器后一路輸出4～20mA給主控室DCS用于扭矩測量值顯示，另一路輸出4～20mA給信號報警設(shè)定器做報警輸出控制聯(lián)鎖耙機運行，線路過于繁瑣，輸入輸出信號線過于集中在信號隔離器上，一旦隔離器出現(xiàn)故障時，現(xiàn)場扭矩系統(tǒng)控制箱內(nèi)報警設(shè)定器和主控室DCS同時信號故障，則耙機跳停。

4 技術(shù)改造方案

通過沉降槽扭矩檢測系統(tǒng)現(xiàn)場使用環(huán)境特點，以及在該系統(tǒng)中原隔離器和報警設(shè)定器使用中出現(xiàn)的故障問題分析，我們得出了導致扭矩系統(tǒng)故障頻發(fā)的主要原因是器件質(zhì)量差，部分備件精度不匹配、器件之間信號連接線過于繁鎖、輸入輸出信號線過于集中在信號隔離器，導致扭矩檢測系統(tǒng)容易出故障，引起耙機跳停。

（1）針對報警設(shè)定器器件質(zhì)量差、報警設(shè)定器與信號隔離器備件精度不匹配問題，通過研究調(diào)查后決定對原報警設(shè)定器、信號隔離器重新選型，選用具有報警及信號隔離功能為一體南京優(yōu)倍NPGL-C11AAD智能型隔離器，通過選用該智能隔離器可以實現(xiàn)對模擬信號的隔離器及報警輸出功能，也解決備件質(zhì)量差和備件性能不匹配問題。

該新型智能隔離器適用于與單元組合儀表及DCS，PLC等系統(tǒng)配套使用，在油田、石化、制造、電力、冶金等行業(yè)的重大工程中有著廣泛應(yīng)用，其主要技術(shù)特點是該智能隔離器采用先進的數(shù)字技術(shù)，具備了傳統(tǒng)模擬隔離器所不具備的多項先進性能，在對高、低頻干擾信號的抑制方面均有著優(yōu)異表現(xiàn)，內(nèi)部采用數(shù)字化調(diào)校、無零點及滿度電位器、自動動態(tài)校準零點，這些技術(shù)特點的應(yīng)用使產(chǎn)品的穩(wěn)定性及可靠性得到科學的保證。

經(jīng)咨詢廠商和向試用過該器件的用戶了解到，新型智能隔離器性能穩(wěn)定，故障率較少，更換新型隔離器，可減少護量和備件消耗，而且新型智能隔離器校驗方便不易損壞，提供RS-458通訊接口用手操器在線故障處理，檢修時不影響生產(chǎn)（如表1）。

表1

通過選用一體型信號隔離器后可拆除原報警設(shè)定器和信號隔離器，至少直接減少扭矩系統(tǒng)故障31.5%。且新型智能報警設(shè)定器備件采購費用比原信號隔離器和報警設(shè)定器費用低，可減少備件成本。

（2）針對線路存在缺陷問題，器件之間信號連接線過于繁鎖、輸入輸出信號線過于集中在信號隔離器，我們對原設(shè)計圖紙進行分析后，決定進行線路整改，在安裝新型隔離器后，將原多余的信號線拆除，利用新型智能隔離器特點，將傳感器來信號線直接接入新智能報警設(shè)定器輸入端，經(jīng)隔離器后輸出一路4～20mA信號給主控DCS顯示，分散了線路輸出部分，簡化了信號線路，減少因隔離器故障而引報警設(shè)定器及主控DCS信號同時故障。

圖3

5 改造實施及效果

2015年7月首先對沉降Ns150槽扭矩檢測系統(tǒng)實施改造，到8月28日已完成20臺沉降槽扭矩檢測系統(tǒng)的改造工作，改造至今，沉降槽耙因扭矩檢測系統(tǒng)故障引起耙機跳停共出現(xiàn)2次，而實施改造前同期有10次跳停，實施改造后，沉降槽耙機因扭矩檢測控制系統(tǒng)故障跳停次數(shù)大幅度減少，這說明了我們的備件重新選型及線路優(yōu)化的改造是成功的，且效果明顯。

通過改造后，扭矩檢測控制系統(tǒng)儀表故障減少，直接減少儀表維護工作量。也產(chǎn)生了直接經(jīng)濟效益，每年節(jié)約易損件、備件采購費用約2.072萬元。最重要的是減少沉降槽耙機跳停次數(shù)，保障耙機穩(wěn)定運行，保證氧化鋁生產(chǎn)指標控制。

6 結(jié)束語

扭矩檢測控制系統(tǒng)在冶金、化工、制造業(yè)等領(lǐng)域的大型轉(zhuǎn)動設(shè)備的機械裝置上面廣泛應(yīng)用。在實際生產(chǎn)過程中難免發(fā)生各種故障導致設(shè)備跳停，對出現(xiàn)的故障進行正確分析，做出合理的技術(shù)改造會收到良好的效果，扭矩檢測控制系統(tǒng)還有很多可以改進的地方，需要我們的不斷的去研究探索。

[1]孫傳友.現(xiàn)代檢測技術(shù)及儀表.高等教育出版社，2012，2.

[2]馮旭剛.冶金石灰窯多參數(shù)檢測與質(zhì)量控制理論及技術(shù)研究[J].合肥工業(yè)大學，2011（05）.

TH823.4

A

1004-7344（2016）14-0224-02

2016-4-18

黎福君（1984-），男，助理工程師，大專，主要從事工業(yè)儀表及自動化研究方面工作。