棒材厂裙板电气部分的改造与实践

摘要通过对轧钢棒材冷床裙板控制液压装置电气部分的改造，冷床裙板电气相关环节的改进与完善，结合现场使用的实践及实际分析，以求能为裙板找到一个可靠性高、安全性价比较完善且经济使用的设计方案。经效验、实践，改造后明显降低了冷床裙板的故障率。

【关键词】裙板电气 改造方案 降本增效

新疆八一钢铁有限公司轧钢厂棒材线2012年9月投产，一条线设计热轧产能为70万t/年，经过技改2014年可达89万t/年，随着Φ12mm～Φ20mm二、三、四切分及穿水工艺的引用以及裙板液压系统装置的改进，原冷床裙板配备的电气控制设备已严重制约着轧线产能力的发挥，必须对冷床裙板电气控制部分进行改进。

1 概况

冷床裙板的作用是将轧制成品的倍尺分离、摩擦制动并抛到冷床做循环步进的齿条上进行冷却。通过S7-300的PLC、中间继电器来控制液压油缸带动连杆进而控制裙板进行升降，使裙板做循环动作。辊道有钢或者3#飞剪剪切信号，高位降到低位，可调延时，低位升至中位，可调延时，中位再升至高位。

2 存在的问题

2.1 原装线路屏蔽较差，现场负载实际电压过低

由于工程阶段只为能够实现效果而经济有效的施工，忽略了裙板的在长时间、高频次的时运行这一实际情况，导致S7-300电源模块电压（DC24V）经过长距离输出和高压线路干扰后电压有明显的降低，距离越长，电压越低。

2.2 回路电流大、熔断器损坏严重

每组电磁阀台分别上升、下降2个电磁线圈，运行时线圈电能产生磁场漩涡效应，驱动液压阀流量控制弹簧，但由于线圈本身就是阻性负载就会产生阻抗，进而增大回路电流，长此以往，导致的结果就是回路中熔断器损坏。

2.3 中继有氧化、粘连导致动作不同步

裙板是由14组电磁阀台带同等数目的液压缸同时驱动同步长轴，当其中任意一个电磁阀不得电或者得、失电灵敏度不够时，对应油缸伸缩长度就产生误差。导致裙板高低不平、缓冲、乱钢、挂钢等现象。经过观察，究其原因有两点：（1）机械阀台又卡阻、压力不足、液压缸有漏油内泄等现象。（2）电气部分S7-300输出端执行元件有损坏。裙板频繁动作（正常6s一次循环）造成中间继电器触头氧化、粘连、分合不同步。

2.4 现场环境制约执行元件的使用寿命和密封性

由于现场电磁阀插头、线路、配电箱受外界环境氧化铁粉、高温、液压油侵蚀等条件制约，实际使用寿命是理想寿命的一半。一般处理措施：定期检查、更换，用塑料布进行简单的包扎处理，防侵蚀、受损，这样就会导致维护成本、备件成本增加，不宜于企业降本增效、技改推进、现场日常维护。

3 技改措施

3.1 调大基准电压

经现场实际论证原因有两点：

（1）原装线路屏蔽不好；原装线为RVV（227IEC52/53）聚氯乙烯绝缘软电缆，改造后用KVVP：聚氯乙烯护套编织屏蔽电缆；（2）现场电压过低是应为：负载繁多线路过长，等压降、线路损耗变化幅度大。可以采取的措施：把基准S7-300电源模块基准电压（DC24V）调大，以能确保现场距离最长的阀组受电压为DC24V，如图1所示。

3.2 采用双线传输和阻抗匹配来抑制回路电流增大

可采用双线传输单独供电：两根相邻的导线，如果电流大小相等，电流方向相反，则它们产生的磁力线可以互相抵消。对于容易扰的电路，尽量采用双线传输信号。当导线的长度等于或大于四分之一波长时，传输信号的线路一定要考虑阻抗匹配，不匹配的传输线会产生驻波，并对周围电路产生很强的辐射干扰。所以一一对应单独供电，互不影响。

由于电磁线圈有一下几个本质特性：（1）线圈中心处的磁场方向可将线圈上某一小段导线视为直线，由安培右手定则判定。（2）通有电流的圆形线圈上每一小段电流所产生的磁场，在线圈内都指向同一方向，故线圈内的磁场较直导线电流产生的磁场强度大。（3）圆形导线通入电流时，线圈外的磁场因各小段电流产生磁场的方向不一致， 因此产生的合成磁场较圈内磁场弱。（4）圆形线圈的电流愈大，半径愈小，则线圈中心处的磁场强度即愈大。建议采用电磁线圈电流驱动装置，但是它运用集成电路和单片机工控类型，成本较高、不便维护、可靠性能不好。所以还得对电磁线圈本质性能有所改善。在线圈加并一个阻值不大于线圈电阻来对电路进行匹配抑制。如图2所示。

根据欧姆定律 ，在电流相等可得：

计算公式：

进而选择相匹配的电阻。

3.3 改中间继电器内部元器件，增大触点容量、减小开关瞬态效应

采用无触点的继电器控制方式，类似固态继电器的原理：利用光电耦合和半导体半控型元器件，这样既能缩短通断时间也消除触点氧化的弊端。具体可参考固态继电器结构和原理，但在选型时应注意电流、电压、负阻性等特性相匹配。

使用后的优缺点

优点：（1）能将电路分段而“治”，简易明了，优先缩短处理故障时间

（2）元器件自身配有运行监视功能和使用寿命周期，便于日常维护

（3）中间继电器触头无氧化、粘连、分合不同步的现象

（4）点与点之间灵敏度和可靠性能大幅提高、减少了因触电通断的时间

（5）实际使用寿命时间较长，比以前长的中继10个周期左右（6-7个月）

缺点：一次安装成本较高（大概1.45倍），主要体现在备件费用。

3.4 强制冷却、吹扫、去油

（1）加装压缩空气管路，无需太大（Φ=10mm的细管），这样可以避免有氧化铁粉和高温引起的元件老化、烧损等。

（2）在常用密封垫周围加装吸油质海面，取其表面残留液压油污，增加元件的实际使用寿命和维护周期。

4 结论

解决了棒材轧制小规格螺纹钢时，裙板不同步、乱床、挂刚、飘头子的现象，为企业的降本增效提供了设备保障，同时减少了设备本身的热停及故障处理时间。

参考文献

[1]天津电气传动设计研究所.电气传动自动化技术手册[M].机械工业出版社，2009.

作者单位

八一钢铁南疆拜城有限公司新疆维吾尔自治区阿克苏地区拜城县842300