冷床裙板常见电气故障分析

1、工艺流程

1.1 设备结构

在棒材生产线，倍尺通过裙板的自动动作进行传接运送，并完成输送和制动过程、将轧件卸到冷床上。工艺流程图如下：

图1 裙板辊道及位置示意图

a活动板在低位，b活动板在中间位，c活动板到高位；①、③为裙板固定挡板，②为裙板活动挡板

见图1，倍尺经飞剪剪切后，经辊道加速、减速完成水平运动。通过连接销选择合适位置、由升降裙板的滑动挡板的升降活动，将钢卸在冷床上[1]。

1.2 主要工艺控制过程

裙板升降过程由24V中继驱动液压阀、液压缸动作支撑活动挡板升降，如图2流程，先由高位到低位接钢，在图1中活动板②位于a位置，延时t1后，低位接钢完成，通过高、中、低三个位置检测装置检测位置情况，作为中继动作情况的判别条件，随后发PLC指令、上升中继得电，驱动液压阀上升，到中间位，停留位置见图1中间活动板②在b位置，停留t3后再上升到高位停止、卸钢，停留t5后下到低位接钢，完成一个循环。

图2 裙板动作过程

t1裙板低位停留时间；t2中继驱动时间；t3 中间位停留时间；t4 中继驱动时间；t5 高位停留时间；t6中继驱动到低位

2、常见故障

2.1 辊道内堆钢

当出现辊道内堆钢，原因主要有：

（1）剪切弯头造成挂钢：此时应查找原因，当定尺剪剪切参数调整不当、剪切加速度及超前系数调整不当，就会造成倍尺头部或尾部弯曲，裙板辊道挂钢造成缠绕；还有一种原因是，剪切的剪刃间隙调整不当或剪切初始位置跑偏造成，解决方法是一方面需要检查剪刃变化，另一方面应检查剪切电机的测速编码器、剪刃位置编码器或零位检测元件位置无改变或故障；

（2）辊道卡阻，造成辊道突然减速或部分辊道卡阻，此时应检查辊道变频器有无报故障或跳电、现场辊道开关是否跳电、电机烧损。

（3）检查辊道内有短尺造成钢的跳跃。

（4）辊道速度设置不当，在图1中，从加速段到第5段辊道，各段速度参数设定要合理，保证前、后段倍尺不追尾、前进中能将钢卸到冷床。

2.2 倍尺冲入缓冲区

倍尺冲缓冲，原因有：

（1）因剪切参数命令未发出，造成裙板未得到动作命令或延时，倍尺冲到缓冲区。

（2）裙板上升中继故障造成裙板未到高位，钢卸不下来。

（3）网络通讯故障造成数据瞬间丢失、裙板参数突变，一般多为网络硬件损坏、网线故障、因故障报文异常造成网桥堵塞、某段网络中断或跳电等原因造成服务器接受与发送信息受阻，由于目前网络检测环节比较完善，网络故障多数可以通过报警信息提示，方便查找并及时恢复。

2.3 冷床乱钢

即钢冲出辊道，在冷床上行进。原因主要是：

（1）倍尺剪剪切钢头不齐，造成切分钢钢头不齐，当在辊道上被高速传动时，不齐的支束会打弯、掉下裙板辊道，造成乱钢。解决方法是检查剪切参数及倍尺剪的检测元件。

（2）裙板未完全落到低位，钢撞击裙板的升降挡板上冲上冷床，此时应检查裙板中继及高、低位检测元件的信号。

（3）由于辊道电机故障或卡阻，造成某段或某部分辊道不转，使钢传送速度不均，局部弯曲冲出辊道，散落在冷床。此时应检查电机及控制设备。

3、疑难问题

由于裙板中继动作频繁，每分钟动作达15-40次，中继触点容易烧蚀、发热、簧片失去弹性等问题，而且一般都是触点直接接阀线圈、多段阀共同驱动一个主轴，所以单一中继故障就会影响裙板整段不到位。

我们通过两个方法来解决：

（1）在单触点后再串联连接同中继的另一副辅助触点，来解决触点烧蚀、分合瞬间拉弧

（2）在输出给阀线圈的回路增加二极管、电阻的缓冲电路，解决断电后阀线圈电能不能释放的问题。

用简化等效电路来说明，两付串联触点分别用C1，R1，R3及C2，R2，R4表示，当触点断开时相当于一个电容与无穷大电阻的并联，当触点闭合后相当于电容短路。

触头之间无电流通过时相当于一个电容与电阻的并联，R1是接触电阻，它随着触头表面氧化或烧蚀、温度升高而变化，R3与触头间距与结构有关，触点闭合时很小可忽略，当触点未闭合时，R3=1/（j*ω*C1），ω是裙板中继转换速率。而C1=ε*s/（4*π*k*d），见文献②，ε是触点两极间介电常数，s，d是触点间有效截面积和间距，当触点拉弧后，空间击穿，ε很小，又造成触点发热及弹片变软或压力不够造成触点烧损，因此，当单触点作用时，触点烧蚀、接触不良造成阀台得电不充分的情况常发生。加一副辅助触点串联连接后，在触点闭合瞬间，忽略C1，C2作用，电流i=US/（R1+R2+R3+R4），就会大幅降低，在这个串联线路中，电压按电阻的大小比例分布、电压陡度也降低很大。可同时解决分、合时的问题。

在图3中，由于线圈电感以及杂散分布电容影响，电能无释放通路，在反复分合中，线圈自身电流无法瞬间抵消，造成钳制作用。这样就造成了阀台线圈仍然带磁、阀仍然不能回位阻断液压通路的情况，因此，在电路中改进增加了二极管和电阻，如图1的虚线部分：V、R， 当触点断开后，因线路较长，杂散电容和电阻C0，R0对线圈阻抗的耦合，使电压仍然维持高位、电能在线圈中累积无法释放，但在增加了反并联二极管和电阻后，在断开触点后，反向二极管导（下转第158页）（上接第95页）通，将电能通过电阻R释放掉，阀台动作正常。在文献③中，也称这种V，R电路为缓冲电路，它对di/dt有较好抑制作用。

图3 简化等效电路图

US电源电压；C1，C2触点间电容；R1，R2接触电阻；R3，R4触头间电阻；V二极管；Z阀线圈阻抗；R附加电阻；C0，R0线路杂散电容电阻

由于裙板中继故障一直是国内棒材线的一个主要难题，我们在2011年12月八钢2#棒线经过对电路改进后，至今未发生中继故障，中继使用寿命已超过60万次，其它一些生产线也有用同样的方法来解决此问题，实践证明，此方法对降低裙板中继故障有显著效果。

4、结束语

裙板在棒材线中起到重要作用，因此总结裙板电器故障会对提高棒材线的整体效率起到重要作用，通过简要分析，也会对工艺改进提供一些有益方法。

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