黃觀連
(福建藍建集團有限公司設備部高級經理,福建 福州 350000)
印制電路板(PCB)制程中電鍍是一個關鍵工藝流程,主要有化學鍍銅、金,電鍍銅、錫、鎳、金等。其目的是使孔金屬化、加厚銅及保護鍍層,以確保PCB的導電性、可焊性、防護性。生產過程中電鍍液的化學配比及反應,對PCB產品質量有著較大影響,需要對鍍液溫度進行精準控制。
在電鍍設備中,電鍍槽的加熱系統(tǒng),包含加熱器、溫控器、液位開關、溫度傳感器導線以及端子等。行業(yè)周知,由于使用了大量的加熱器,時常有PCB廠因電鍍加熱發(fā)生火災。其主要原因,在于電鍍設備運行環(huán)境惡劣,天車走動與搖擺干擾,零部件可靠性,液位流失等因素,導致溫度控制系統(tǒng)失控引發(fā)火災,對企業(yè)的人身安全和財產安全構成巨大風險。
根據對PCB制程設備多年的維修管理經驗,本文研究了一種對PCB電鍍槽加熱裝置的改進和超溫報警技術,提升電鍍設備的安全性,可有效降低電鍍槽加熱裝置故障引發(fā)的火災風險。
傳統(tǒng)電鍍槽加熱裝置的溫度控制電路(見圖1所示),如沉銅29#中和缸,由一組相應的斷路器C29H、接觸器MC29H,加熱器,溫控器TH10,溫度傳感器PT100,液位開關,控制開關(觸摸屏控制)、配線以及端子組成;加熱器一般使用石英加熱器、不銹鋼加熱和鈦加熱器。
圖1 電鍍槽加熱裝置溫度控制電路圖
由于電鍍生產使用的藥水有一定的腐蝕性,環(huán)境濕度大,電鍍槽加熱裝置控制系統(tǒng)在使用過程中容易發(fā)生線路老化、接線端子受潮、控制器接觸不良等故障情況引發(fā)電器或電路短路火災。
技術改進方法如下。
(1)每半月定期對電鍍槽加熱裝置控制系統(tǒng)線路進行檢查,發(fā)現有線路老化或破損現象及時更換或修復;
(2)加熱棒的接線端子采用30A質量較好的阻燃材質端子,加熱棒供電線路端子與控制信號端子需要隔離安裝;
(3)主電路的斷路器更換為更可靠的漏電保護開關,如西門子5SV4346系列。
PCB電鍍槽內溫度傳感器在設備運行中,傳感器固定裝置容易發(fā)生刮碰而脫離監(jiān)測位置,無法準確反饋電鍍槽內溫度信號使槽內加熱溫度失控引發(fā)火災。
技術改進方法:改造溫度傳感器固定裝置(見圖2所示),提高設備的可靠性,防止碰撞脫離固定位。
圖2 溫度傳感器與液位開關一體固定安裝圖
PCB電鍍槽內可能發(fā)生液位開關短路,無法有效監(jiān)測電鍍槽內液位,一旦槽內液位低于加熱液位,控制系統(tǒng)因接收到錯誤的液位反饋信號,電鍍槽內加熱器持續(xù)加熱工作,其產生的高溫將使PP材質電鍍槽著火,引發(fā)難以撲滅的化工火災。
技術改進方法如下。
(1)目前市面上的液位開關質量參差不齊,因其使用環(huán)境惡劣,需要選擇耐腐蝕質量可靠的液位開關,降低出現短路故障。
(2)設計液位開關與溫度探頭作為一體固定裝置,提高了防撞擊可靠性,避免液位開關和溫度探頭輕易被掛籃等物件掛碰脫離固定位。
(3)增加一組液位開關WR12,與原液位開關WR11進行電路串聯(見圖3所示),起到雙重保護作用。在一個安全排查周期內,當其中一個液位開關內部短路后,另外一個還能起到保護作用,降低故障風險。
圖3 電路串聯圖
設計一種電鍍槽超溫報警裝置(見圖4所示),利用原有溫控器 OMRON/E5CZ警報冗余功能AL2(SET:5 ℃),增加一組超溫報警控制電路。
圖4 電鍍槽超溫報警裝置構造圖
工作原理:溫度傳感器固定設置于電鍍槽槽壁上,沒于槽液之下,溫度傳感器PT1000與溫控器連接,用于接收控制槽槽液溫度,溫控器的A L 2 警報輸出功能用于實現超溫保護。
圖3為29#缸部分電路圖,控制信號來自分母線6(220Vac),分三部分,具體如下。
(1)分母線6→給溫控器供電-→溫控器開始工作;
(2)分母線6→給PLC輸出模塊公共端供電→觸摸屏按鈕、液位信號10010與內部程序→控制PLC相應I/O→輸出11010→經溫控器加持→控制加熱接觸器通斷,實現加熱控制。當低于設置溫度→1、2接通→接觸器吸合→加熱器開始加熱→溫度達到設置溫度→1、2斷開→停止加熱
(3)圖3中下部部分為改進后超溫警報電路:
①啟動:分母線6→1A保險絲→與常閉復位開關串聯→接入各個溫控器的警報控制公共端8。當所有溫控器的其中一個接收溫度超過設置溫度5℃時(AL2設為5 ℃)→溫控器的8、6接通→超溫繼電器KA吸合→KA自鎖保持→驅動聲光報警器。
②停止: 當所有溫控器低于設置溫度5℃后→AL2的8、6斷開-→按下復位按鈕→KA復位-→聲光報警器停止工作。
此電路設計模擬電鍍槽出現液位低于安全液位、液位開關失靈、接觸器卡住等狀況,所導致的加熱失控后超溫或起火。通過并聯設計,只要有一個鍍槽(1~N)超過AL2溫度,對應的溫控器馬上輸出一個觸發(fā)信號,經過隔離二極管后驅動超溫自鎖繼電器KA吸合,并通過KA的輔助觸點實現自鎖保持,驅動聲光報警器持續(xù)發(fā)出提醒警報,(保留控制天車功能)。直到現場人員確認并排除故障和隱患后,手動按專用的復位按鈕,才能被允許復位,復位后解除聲光報警器警報,重新進入待命狀態(tài)。
該技術方案能夠及時有效監(jiān)控電鍍槽槽壁的溫度,預防電鍍槽因加熱失控引發(fā)火災,提升了電鍍槽加熱裝置的安全性。本裝置已申請實用新型專利,專利號:電鍍槽超溫報警裝置,2020,1 ,1351083.0。
我公司電鍍生產線設備經過按上述方案進行技術改造,同時在設備安全管理上加強員工的定期安全生產培訓,并制定開機安全確認和留人值守制度;定期對液位開關、控制線路等部分進行安全測試和檢查。
通過兩年跟蹤對比,經過上述改進的電鍍槽加熱裝置運作更加安全可靠,未出現過干燒引起的起火事件,可為同行對設備安全管理和技術研究提供借鑒。