裙板常见电气故障分析

【摘 要】裙板故障是棒材生产线的常见故障，在切分产品轧制中，分清故障、准确判断是解决问题的关键，本文对八钢2#棒材裙板出现的问题进行分析。

【关键词】裙板；冷床；液压阀；中继；辊道；工艺控制

【Abstract】Apron fault is common fault happened in the bar mill. Escpecially used in different milling ，so it is the key that correct judge and accurate analyze the problem to deal with，this paper describe the apron faults happened in BA YI iron& steel milling and to analyse.

【Key words】Apron； The cooling bed； Hydrostatic valve； Relay； Rooler； Techincal contral

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。

【参考文献】

[1]李子文.小型材连轧机的工艺与电气控制[M].北京：冶金工业出版社，2000.

[2]李瀚荪.电路分析基础[M].北京：高等教育出版社，1983.

[3]王兆安，黄俊.电力电子技术[M].北京：机械工业出版社，2000.