董國(guó)節(jié)，吳 金，池 成

（中車戚墅堰機(jī)車車輛工藝研究所有限公司，江蘇常州 213011）

0 引言

推桿回火爐用于回火或結(jié)合氣體滲碳和光亮淬火爐預(yù)熱。它們適用于溫度加熱至750℃。這種回火爐具有高溫、中溫、低溫回火功能，這臺(tái)設(shè)備最大的優(yōu)點(diǎn)是，可以氣氛保護(hù)回火，防止工件氧化，并配有快速降溫功能，工藝執(zhí)行效率較高。

1 改造前情況

正常升溫保溫階段回火爐冷卻裝置在爐膛外部，執(zhí)行快速降溫工藝時(shí)，冷卻裝置通過(guò)升降氣缸下降至爐膛內(nèi)部，向冷卻裝置管路內(nèi)通入冷卻水將爐內(nèi)溫度帶走，從而達(dá)到降溫的效果。

一般應(yīng)用到快冷工藝的溫度都比較高（400～650）℃，降溫時(shí)，冷卻裝置下降到爐膛內(nèi)部，直到爐膛內(nèi)部溫度降到200℃左右，再上升返回爐膛外部，對(duì)于冷卻裝置來(lái)說(shuō)長(zhǎng)期處于高溫下工作，冷卻裝置內(nèi)水管易結(jié)垢、降溫效果逐漸降低，導(dǎo)致事態(tài)的惡性循環(huán)，加速了冷卻裝置管道老化變形，引起內(nèi)部管路變形、脫焊、開(kāi)裂等，最終冷卻裝置漏水損壞，整形補(bǔ)焊或者報(bào)廢。

在冷卻裝置損壞的同時(shí)，會(huì)導(dǎo)致兩臺(tái)循環(huán)系統(tǒng)的電機(jī)內(nèi)部進(jìn)水，必須要更換電機(jī)軸承，同時(shí)還需進(jìn)行烘爐浪費(fèi)能耗，對(duì)于工件產(chǎn)品質(zhì)量的影響就是產(chǎn)品有銹斑，氧化嚴(yán)重，導(dǎo)致產(chǎn)品返工、返修。

設(shè)備廠家在設(shè)備的回水管路上安裝一個(gè)指針式溫度計(jì)觀察溫度，同時(shí)在回水管路上安裝了1套丹佛斯自控式膨脹閥，通過(guò)檢測(cè)回水的溫度來(lái)控制進(jìn)水量的大小。但經(jīng)過(guò)幾年的使用，故障點(diǎn)頻發(fā)于此，膨脹閥的傳感器位置安裝在一個(gè)長(zhǎng)方形的器皿內(nèi)，回水從下而上再會(huì)到集水箱，導(dǎo)致大量的沉淀物堆積在底部造成管路堵塞。

每次設(shè)備冷卻裝置故障，回水口會(huì)聚集大量蒸汽，現(xiàn)場(chǎng)非常危險(xiǎn)，對(duì)于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)也是極大的破壞，由于全是水蒸氣維修難度、危險(xiǎn)系數(shù)都很大，有時(shí)必須停爐降溫才可以維修，造成能耗浪費(fèi)。再一方面由于備件價(jià)格貴、工藝要求高、制作周期長(zhǎng)，導(dǎo)致設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)，影響生產(chǎn)計(jì)劃。

2 改造實(shí)施過(guò)程

2.1 故障分析

對(duì)冷卻裝置損壞的原因進(jìn)行分析：對(duì)損壞的冷卻裝置內(nèi)的循環(huán)水管進(jìn)行切割檢查，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部水堿較多。導(dǎo)致管內(nèi)的通流面積變小，降低了冷卻性能，從而惡性循環(huán)。根據(jù)多次維修的經(jīng)驗(yàn)，回水管路設(shè)計(jì)存在一定問(wèn)題，經(jīng)常造成回水堵塞，導(dǎo)致冷卻水循環(huán)系統(tǒng)不能正常循環(huán)冷卻，回水有蒸汽必須停爐降溫對(duì)管路疏通，造成停機(jī)維修。

2.2 制定改造方案

針對(duì)以上兩點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行改造，第一點(diǎn)對(duì)于水堿的問(wèn)題，不能根除但可以控制水堿的滋生速度，在回水管路加裝溫度傳感器（PT100），在PLC硬件上加模擬量模塊，修改PLC程序，在觸摸屏上組態(tài)監(jiān)控與設(shè)置功能。在執(zhí)行快冷工藝時(shí)，根據(jù)回水的溫度來(lái)控制冷卻裝置應(yīng)該處在合適的位置。

當(dāng)在運(yùn)行降溫工藝時(shí)，水溫低于35℃冷卻裝置下降至爐膛內(nèi)部，當(dāng)水溫超過(guò)75℃時(shí)，冷卻裝置返回爐外自身完成冷卻，當(dāng)冷卻裝置溫度降至35℃時(shí)再次下降到爐膛內(nèi)部，就這樣循環(huán)動(dòng)作，直到工藝結(jié)束循環(huán)動(dòng)作停止，這樣可以改善冷卻裝置的工作環(huán)境，減少水堿的滋生，提高使用壽命。第二點(diǎn)回水管路存在設(shè)計(jì)缺陷，導(dǎo)致水中的殘?jiān)诜e在膨脹閥探頭處造成回水流量不足，要進(jìn)行改造，將原本的膨脹閥拆除，改為直通管路，在管路的側(cè)面加裝PT100熱電阻進(jìn)行測(cè)溫。

2.3 開(kāi)始實(shí)施

第一步選擇一臺(tái)回火爐進(jìn)行改造測(cè)試，看是否能達(dá)到降溫工藝要求。

（1）對(duì)供水方式進(jìn)行改造，在非降溫階段，向冷卻裝置內(nèi)部通入少量的冷卻水讓冷卻裝置維持在較低的溫度，開(kāi)始執(zhí)行降溫工藝時(shí)，打開(kāi)電磁閥，通入大流量的水進(jìn)行快速冷卻降溫。

（2）回水管路改造，將原本的膨脹閥拆除，改為直通減少回水阻力，并添加PT100熱電阻作為回水溫度檢測(cè)。

（3）增加西門子PLC模擬量模塊，與原本的PLC等組件建立聯(lián)系。

（4）電磁閥和熱電阻，電路的鏈接，模擬量模塊電源、熱電阻等控制信號(hào)線的鋪設(shè)。

（5）對(duì)PLC的硬件進(jìn)行組態(tài)，對(duì)現(xiàn)有的PLC程序進(jìn)行修改，組態(tài)觸摸屏控制與顯示界面。

（6）對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試，升溫?zé)釥t調(diào)試，調(diào)整溫度區(qū)間最終要達(dá)到降溫的工藝要求。

3 改造后成果

總體示意如圖1所示，改造后對(duì)冷卻裝置回水溫度的有效控制，由于不會(huì)出現(xiàn)蒸汽，車間現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)得到了很好的控制，原本設(shè)備周邊經(jīng)常積水，并且蒸汽對(duì)設(shè)備的油漆造成了破壞，現(xiàn)在這些問(wèn)題一并解決。原本設(shè)備出現(xiàn)故障后，回水管內(nèi)排出的全是蒸汽，非常危險(xiǎn)，由于蒸汽的壓力及溫度較高，維修難度危險(xiǎn)系數(shù)極高，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的工作操作人員也是種較大的安全隱患，改造后杜絕的以上問(wèn)題。

圖1 改造總體示意圖

冷卻裝置由于堵塞或回水不足、溫度高等問(wèn)題，產(chǎn)品降溫達(dá)不到工藝要求，還需要返工造成能源能耗的嚴(yán)重浪費(fèi)，現(xiàn)在回水溫度超過(guò)設(shè)定的上限溫度，冷卻裝置就自動(dòng)上升到爐膛外部，可得到快速冷卻，有效地保護(hù)了冷卻裝置，冷卻裝置內(nèi)管路變形量也得到控制，管壁上水堿的滋生得到減緩，從而提高了冷卻裝置的使用壽命。

每臺(tái)冷卻裝置的穩(wěn)定運(yùn)行直接影響到2臺(tái)電機(jī)的使用狀況，改造前冷卻裝置一旦漏水，電機(jī)軸承內(nèi)部就會(huì)有水滲入，導(dǎo)致電機(jī)軸承損壞，需要更換軸承?，F(xiàn)在冷卻裝置的穩(wěn)定運(yùn)行同時(shí)保證了電機(jī)的正常使用，降低了停機(jī)時(shí)間和維修費(fèi)用。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)這次改造，參與的維修人員專業(yè)技能得到提高，掌握較為前端的專業(yè)知識(shí)，并得到成功應(yīng)用。整個(gè)改造時(shí)間緊迫，每臺(tái)設(shè)備改造都必須加班加點(diǎn)完成，磨練了維修人員堅(jiān)定的意志，振奮了維修人員拼搏向上、努力創(chuàng)新的精神。