PLC在輪胎業中已基本推廣應用,但從應用開發的深度和廣度來看,壹般還是取代繼電邏輯控制及開關量問題,對中等復雜系統以上的控制系統,1臺PLC總還有20%～30%的富余軟件。為此,對可編程序控制器富余軟件的開發應用,也是設計人員必須探討研究的,這對進壹步充分發揮PLC在輪胎生產自動化中的作用,更具有壹定的實用意義。
2 交流異步電動機常見故障分析
在輪胎生產過程中,電機的損壞情況經常發生,輪胎廠壹年總有幾十只、多達上百只電機損壞,影響了輪胎的質量和產量,給企業帶來壹定的經濟損失。根據幾年來的使用情況,分析其原因,多系保護措施不當。主要有環境條件、線路故障、負載條件、電壓高低、操作使用、維修水平和電機自身質量等原因造成的,現對上述原因作簡要分析。
(1)環境條件
環境對電機的正常運行起著十分重要的作用,電機在極限溫度下達不到熱平衡時,會因嚴重發熱而燒毀。在輪管胎廠的內胎硫化車間和外胎硫化車間,常用蒸汽和過熱水,夏季溫度比較高。而電機又安裝在蒸汽、過熱水的路之間,這些管路的溫度在100°C以上,不僅溫度高,而且這些管路接口的泄漏很容易噴射到電機上,若不及時處理,將會使電機的絕緣受到不同程度的損壞。我廠用於雙模硫化機的電機,每年都有5臺左右的電機因絕緣降低而損壞。又如,在胎面擠出生產線上,由於機頭上的蒸汽截止閥泄漏,泄漏出的蒸汽被主電機上的散熱風機吸入主電機,使55kW直流電機的整流子(換向器)短路,所以輪胎廠應及時解決各管路的泄漏問題。
(2)電壓高低
在某種情況下,電網電壓會出現過高過低的情況,在短時間內,電壓偏高偏低不會影響電機。但是,若電機長時間在低電壓下工作,由於銅耗增加,力矩降低,則電機會由於過載而燒毀;電壓過高,定子磁回路飽和,使電流劇增,導致電機燒毀。
(3)線路故障
三相交流異步電動機在缺二相或三相時,定子繞組裏沒有形成閉合回路,即沒有電流,這時電機不旋轉。電機的損壞主要是缺壹相引起的,故對電機主回路接觸器及線路節點的定期檢修是十分必要的。要特別註意起動後運行中的電機斷相,壹旦遇到這種情況,應立即切斷電源,以保護電機。
(4)負載條件
對於造成電機超負載的原因,是壹個比較復雜的問題,有重載起動,機械轉動中齒輪或銅套失油使電機超負載;也有操作者沒有按工藝要求操作使電機超負載,最終使電機設備損壞。
(5)電機質量
對於由電機自身質量而產生的故障,這主要靠電機制造廠和電機修理部門,把好制造質量和修理質量,使電機各項性能達到技術要求,從而減少因此產生的故障。
3 熱繼電器保護性能的分析
熱繼電器是壹種傳統的應用最為廣泛的電機保護器,它是利用電流的熱效應使雙金屬片受熱彎曲而推動節點,切斷控制電路,使電機停止運行。但是,有些裝用熱繼電器的電控箱電機還是會損壞,我認為不能各種場合壹律使用熱繼電器作為電機的保護器,電機的保護應根據電機在不同的使用場合而選用不同的保護方法,只有這樣才能從根本上解決電機的保護。例如,在輪胎簾布裁斷機中的供布電機、胎面擠出線的胎面切斷電機等,都是頻繁起動制動的電機,在夏天比較容易發熱燒毀,對於這壹類電機,宜選用熱敏電阻的溫升保護,其效果較為理想。若仍采用熱繼電器作保護,由於它的頻繁起動,較大的起動電流反復沖擊熱元件,使其性能變差,動作偏離整定值。又如,胎面硫化中所用的熱水循環泵、冷卻水泵所用的電機,鍋爐的引風機電機,鋼絲擠出生產線中鋼絲牽引電機,都是壹類長期運行的電機,由於加熱元件長期處於熱狀態下,同樣會使熱元件的性能發生變化,使動作值偏離整定值。熱繼電器要及時準確地動作,就需要定期整定,這對輪胎廠來說也是壹件較繁瑣的事。所以對長期工作的電機采用電子保護器較為理想。從我廠的電機損壞情況來看,有80%以上都是由於熱繼電器沒動作造成。根據對上述情況的分析,熱繼電器已不是理想的電機保護器。
4 富余軟件的電機保護器
4.1 電機保護器采集工作原理
信號取於電機互感器的二次回路,經橋式整流及電容濾波後,在R2上取得電壓,晶體管T1的基極和發射極加以正向電壓,當電機正常工作或1.1倍額定電流時,調節網絡電阻,使晶體三極管Ib、Ube、Ic均很小,晶體三極管截止,R4上的電很低,可控矽截止,R7上的輸出電壓大約為零。在電機過流或短路時,使晶體管導通,觸發可控矽導通,在R7上輸出-個高電平去PLC輸入點,以控制電機的運行狀態。圖1為電機保護器信號采集原理圖。
4.2 電機保護器應用梯形圖
電機保護器程序梯形圖如圖2所示。圖2中采用了日本0MRON的C200H可編程控器地址分配號,按起動按鈕00300,經過常閉節點TIM509、00301,使1000 ON自保,電機起動,同時3205內部繼電器和定時器TIM509 0N自保。當定時器TIM509常閉延時節點OFF時,電機起動時間完成,電機進入自動保護工作狀態,當電機出現過流或短路時,輸入點X00400 0N→3206 0N,1000回路中的3206常閉節點OFF→1000輸出繼電器OFF,電機停止工作。如果在起動時就有短路故障,電流大於電機起動電流,此時00401 0N→3207 0N→1000輸出繼電器0FF,電機即停止工作。采用PLC對電機進行缺相、過流、短路保護,取消了電流繼電器,簡化了電動機主回路,提高了電機保護的可靠性。
5 直流電機的主要故障和故障原因及解決方法
(1)直流電動機不能啟動
表1直流電動機不能啟動的原因及解決方法原因解決方法
原 因
解 決 方 法
線路中斷
檢查線路是否完好，起動器接線是否正確，保險絲是否熔斷，勵磁欠壓繼電器是否動作。
起動時負載過重
減去部份負載
電刷接觸不良
檢查刷握彈簧是否松弛
串激繞組接反
按正確接線圖接線
線路電壓太低
用萬用表測電壓，提高電壓後在起動
軸承損壞或有雜物卡死
停車後，調換軸承，排除雜物
(2)電刷火花過大
表2電刷火花過大的原因及解決方法原因解決方法
原 因
解 決 方 法
電刷與換向器接觸不良或電刷磨損過短
研磨電刷接觸面,更換新電刷
電刷上彈簧壓力不均勻
適當調整彈簧壓力,使每個電刷壓力保持在1.47×104～2.45×104Pa,也可憑手上的感覺
刷握松動
將刷握螺栓固緊,使刷握和換向器表面平行
刷握離換向器表面距離過大
調整刷握至換向器距離,壹般為2～3mm
電刷牌號不符合要求
更換原來牌號
電刷與刷握配合不當
不能過緊或過松,保證在熱態時,電刷在刷握中能自由滑動,過緊可用砂紙將電刷適當砂去壹些,過松的要調換新電刷
換向器片間雲母未拉凈
用手拉刀刻去剩余雲母
換向器片間雲母突出
精車換向器
刷架中心位置不對
移動刷架座,選擇火花最好位置
電機長期超負載
調整負載,在額定負載內
換向極線圈短路
重新繞制線圈
電樞繞組斷路
拆開電機,檢查電樞繞組,用毫伏表找出斷路處,若不能焊接將重繞
電樞繞組短路或換向器斷路
電機運轉時,換向器刷握下冒火,電樞發熱,應檢查雲母槽中有無銅屑,或用毫伏表測換向片間電壓降,檢查出繞組短路處
電壓過高
調整外加電壓到額定值
換向極引出線接反
簾動機在負載時轉速稍慢並出火,應調換和刷桿相聯接的兩線頭
(3)電動機轉速不正常
原 因
解 決 方 法
勵磁繞組回路開路，勵磁電壓過低
檢查磁場線圈聯接是否良好，接錯磁場線圈或調速器內部是否斷路，勵磁欠壓繼電器是否動作，勵磁電壓是否正常
電刷不在正常位置
按所刻記號調整刷桿座位置
電樞及磁場線圈短路
檢查換向器表面及接頭片是否有短路，測量磁場線圈每極直流電阻是否壹樣
外加電壓過高或過低
用萬用表測量，將電壓調整到允許範圍內