紡紗設備機電故障分析及維護方法

張慶軍　楊效青　郭慧　吳月榮

（東營市宏遠紡織有限公司）

一、前 言

在紡紗機電設備工控系統(tǒng)裝置中，一般由計算機（PLC）工控系統(tǒng)、機械系統(tǒng)、電磁閥及氣缸執(zhí)行系統(tǒng)、傳感器檢測及質量監(jiān)測系統(tǒng)組成，這些功能具有實時監(jiān)測、質量控制、動力輸出、數據顯示等功能，在線控制各系統(tǒng)按設計步驟控制各元件規(guī)范動作。人機界面和可編程邏輯控制器（PLC）智能控制全機，使機械自動化技術得到了快速進步，設備操作更加簡單方便，全自動運行能力，并具有故障自珍斷和報警功能，實時顯示工作狀態(tài)，通過可視化、智能化進行數據調正，增強了系統(tǒng)出現(xiàn)故障后自恢復能力。

可編程控制器（PLC）作為工控中心，以變頻電源和電機作為驅動系統(tǒng)，通過人機界面進行各種數據設定，以多種傳感器及功能各異的開關作為狀態(tài)檢測裝置，把輸入信號及時傳至PLC可編程控制系統(tǒng)，控制器對輸入信號進行分析運算后，下達正確的輸出動作指令控制設備有序運轉。

任何一臺智能化機電設備在實際生產過程中，如果平時設備管理制度不完善，基礎維護不到位，保養(yǎng)不細致，操作不規(guī)范，都會影響智能設備的生產效率，造成檢測失誤，或者自動工作順序錯位混亂，甚至會出現(xiàn)故障停臺，影響正常生產。

因此在棉紡行業(yè)中，隨著智能化設備在行業(yè)中的廣泛應用，怎樣發(fā)揮智能設備的先進效能，如何將智能化設備開好、用好、維護好一直是設備管理中一個難點，現(xiàn)根據我公司在使用智能設備維護保養(yǎng)中，對機電系統(tǒng)控制元件中的故障頻繁點及平時維保關鍵點進行了總結，分享如下。

圖1 智能化設備可編程控制原理圖

二、智能化機電故障類型與維保關鍵點

2.1 可編程控制器

可編程控制器（PLC）及擴展模塊作為中心控制單元，有多個輸入點數和輸出點，可拆卸式接線端子，完全可以滿足控制系統(tǒng)需耍，有內置閃存(長壽命的非易失性的存儲器)，即使電池的電壓降低，用戶程序和參數區(qū)域的數據也不會消失。應用中注意PLC系統(tǒng)的外感應力如：溫度、濕度、振動、沖擊、腐蝕性氣體、過電流、噪聲等應盡量減小，這樣可以提高控制系統(tǒng)的可靠性，并且可提高長期的運轉率，維保關鍵點：

（1）故障關鍵點繼電器、接觸器。在設備運轉中，PLC控制系統(tǒng)的平時工作中，機電備件消耗量Z大的多為各類繼電器或控制開關，故障原因除產品本身制造質量外，與生產現(xiàn)場環(huán)境惡劣，接觸器觸點易打火或氧化，然后發(fā)熱變形而產生故障不能使用。所以減少此類故障應盡量選用高性能繼電器，改善元器件使用環(huán)境，減少更換的頻率，以減少其對系統(tǒng)運行的影響。

（2）故障關鍵點閥門、閘板。機電設備中的附屬部件中的閥門、閘板是機電設備中的關鍵執(zhí)行部件，相對的位移一般較大，或者要經過電氣轉換等多個步驟才能完成閥門、閘板的位置轉換，或者利用電動執(zhí)行機構推拉閥門或閘板的位置轉換控制機械、電氣、液壓等進行規(guī)范性動作，各執(zhí)行動作部件稍有不到位就會產生誤差或故障，使用中缺少周期性保養(yǎng)與維護是導致機械、電氣執(zhí)行動作失靈是故障頻發(fā)的主要原因，因此在系統(tǒng)運行時要加強對此類設備的巡檢，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。設備要建立嚴格的點檢制度，經常檢查動作執(zhí)行部件是否變形，執(zhí)行機構動作是否靈敏準確，控制部件是否有效等，確保整個控制系統(tǒng)的良好性能。

（3）故障關鍵點開關、行程開關、極限位置。電氣開關、行程開關在長期的使用過程中，由于長期的人為性觸碰都會造成磨損，功能失效、也可能在長期特殊生產環(huán)境中銹蝕老化，對于此種設備故障處理，主要加強機械定期維護及性能恢復，使設備時刻處于完好狀態(tài)，對于限位開關尤其是智能設備上中的限位開關監(jiān)測位置，功能靈敏度要定期檢查，除了定期檢修外，還要在維護過程中加入多重的保護措施，保證其動作的完好性和準確性。

（4）故障關鍵點PLC系統(tǒng)中的子設備。此類故障多發(fā)生在PLC子設備中的接線盒、線端子、螺栓螺母等處，這類故障產生的原因除了設備本身制作工藝原因外，還與安裝技術要求有關，操作時電線和螺釘連接壓線時是壓的越緊越好，但在二次維修時很容易導致拆卸困難，大力拆卸時容易造成連接件及其附近部件的損害，故在新件安裝時一定要根據安裝技術要求進行標準化操作，以免造成意外損耗，造成不必要的浪費。使用中頻繁的打火接觸、環(huán)境銹蝕等原因也是造成部分機件失能，出現(xiàn)故障。長期的實踐經驗，對這類故障一般是很難發(fā)現(xiàn)和維修的，所以在設備平時保養(yǎng)維修中一定要嚴格檢查，細致維護，發(fā)現(xiàn)問題隨時解決，確保將設備機件隱患消滅在初發(fā)狀態(tài)。

（5）故障關鍵點檢測訊號互擾。此類故障在控制系統(tǒng)中一般反映在信號傳遞不正常，設備信號線的屏蔽層應單端可靠接地，并盡量與動力電纜分開鋪設，特別是高干擾變頻器的輸出電纜，不能將輸出信號線與高壓線及動力線混扎成線束，更不能過于接近，如需平行布線接近時，可用導管進行分離或用其他的電線管進行布線，此時導管和電線管必須接地。

2.2 人機界面

智能化系列觸摸屏做為操作顯示單元，一般都集故障顯示、產量統(tǒng)計、單步動作、在線質量監(jiān)測及運行參數設置等集成與一體，使機械操作維護更加方便簡單。故障關鍵點

(1) 需要對觸摸屏幕操作時不要用力過大，輕觸屏幕只要能達到可靠操作即可。

(2) 切忌不能用堅硬的東西去進行“硬性觸碰＂，以免造成屏幕損傷。

2.3 變頻器

變頻器在工控系統(tǒng)（PLC）控制下，驅動伺服電機運轉，變頻器工作溫度范圍一般控制范圍為：-10~+50度C，相對濕度為<90%，紡織車間由于溫度高、濕度大、棉絮也比較多,根據環(huán)境情況，每隔一段時間對變頻器進行一次清理，主要把飛入變頻器的棉絮及時清理掉，飛入的棉絮對變頻器散熱影響非常大，很容易造成變頻器燒損，變頻器由IC、電阻、電容、晶體管等電子零件及冷卻扇、電驛等為數眾多的零件組成，這些電氣原件在惡劣的環(huán)境中不能夠保持長久狀態(tài)完好，即使是在正常環(huán)境運行，若超過使用年限，也會容易發(fā)生故障。故障關鍵點：

(1) 變頻器工作參數是否正常，頻率、電流和溫度工作狀態(tài)有無變化。

(2) 鍵盤面板顯示是否正常，變頻器散熱風扇運轉正常，是否掛花堵塞而造成風扇停止轉動。

(3) 變頻器是否有異常噪音、發(fā)熱振動和異臭等現(xiàn)象。需要時打開外殼進行細致檢查，維護時必須要先等設備停止運行后，切斷電源，再去拆除外蓋，操作時要注意濾波電容器，斷電后仍存有充電電壓，需要放電一段時間后方可進行維護，為了避免意外事故的發(fā)生，必須等到充電指示燈熄滅后，方可進行操作。

2.4 電磁閥與執(zhí)行氣缸

2.4.1 電磁閥

電磁閥控制執(zhí)行氣缸做規(guī)律性動作，也是智能化設備中的故障頻發(fā)點，電磁閥故障原因主要取決于兩個方面：（1）是線圈，(2)是閥體。檢查時主要從這兩個方面入手，判斷線圈好壞可以先用萬能表進行檢查，也可以找個24V電源，接到線圈上，如果能聽到輕微的響聲，說明電磁閥的線圈和閥芯都是正常的，能夠正常打開和閉合。

故障關鍵點：

（1）檢測電磁閥時，先給電磁閥通上被控制的介質（帶壓力的氣體、液體，壓力值為電磁閥使用壓力范圍中間值），再給電磁閥線圈通電，檢查被控制介質有從打開到閉合的動作狀態(tài)，在做打開、閉合動作時作用完好，那么電磁閥就是好的，該打開時打不開或該閉合時不閉合，可以判定這種電磁閥肯定是存在故障的。平時維保時要注意觀察電磁閥的動作是否正常，其關聯(lián)的氣動部件是否存內泄漏及外泄漏現(xiàn)象。

（2）檢查電磁閥線圈短路或斷路，檢修時可以先用萬用表測量其通斷，阻值趨近于零或測值較大，那說明線圈短路或斷路。如果測量其阻值正常，還不能說明線圈一定是好的，有一次測得一個電磁閥線圈阻值大概50歐姆，但電磁閥無法動作，更換該線圈后一切正常。進一步判斷其好壞，可進行如下Z終測試，找一個小螺絲刀放在穿于電磁閥線圈中的金屬桿的附近，然后給電磁閥通電，如果感覺到有磁性，那么電磁閥線圈是好的，否則是壞的。

（3）電磁閥插頭、插座接觸不良，插頭接線固定不良等原因無法將執(zhí)行電源送到電磁閥線圈中，Z好一個習慣做法是把插頭插在插座上之后用螺絲固定，電磁閥線圈上在閥芯桿上后一定要用專用螺母緊固好。如果電磁閥線圈的插頭配備有發(fā)光二極管電源指示燈，那么采用DC電源驅動電磁閥時即行就要接對，否則指示燈不會亮。另外，不要將不同電壓等級的帶發(fā)光二級管電源指示的電源插頭調換使用，這樣會導致發(fā)光二極管被燒毀。如果電磁閥不帶電源指示燈，電磁閥線圈是不用區(qū)分極性的，平時維保時要對插頭、插座接觸點進行檢查，切不可有松動現(xiàn)象。

（4）電磁閥閥芯故障一般在電磁閥所通介質壓力正常的情況下，按下電磁閥紅色的手動按鈕，電磁閥沒有任何反應，壓力介質沒有出現(xiàn)通斷的變化，說明閥芯一定是壞的。檢查時首先觀察介質是否存在問題，如壓縮空氣內是否有很多積水，有時候油水分離器作用不良，特別是管路設計不良時，通到電磁閥的壓縮空氣會有很多積水，所通液體介質是否存在雜質，修理時要先清除電磁閥及管路中的積水或雜質。如果動作還不正常，建議更換閥芯，或者更換新電磁閥。有時檢查電磁閥線圈通電時磁性正常，但電磁閥依然不動作，電磁閥手動按鈕的功能操作時時好時壞，這種故障有可能是閥芯密封圈損壞，或雜物堵塞進出氣孔，平時維保時要將電磁閥閥芯拆出，檢查密封圈是否損壞，對進出氣口進行疏通。對所用介質如壓縮空氣丶液壓油等要保持潔凈無雜質，以防在電磁閥體內造成堵塞。

2.4.2 執(zhí)行氣缸

氣缸是利用氣壓進行動力輸出的執(zhí)行部件，在智能化設備臺中起到非常重要的作用，特別在對工作環(huán)境要求十分嚴格，氣壓執(zhí)行氣缸在動作運動時，對現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境不會造成污染，既使出現(xiàn)故障也只會出現(xiàn)氣體內、外漏氣現(xiàn)象，不會對產品造成損傷，維修保養(yǎng)方便簡單，工作地干凈整潔。故障關鍵點：

（1）檢查氣缸前先檢查氣源壓力是否正常，如果壓力小可以適當增大壓力，但是Z好不要超出閥門所規(guī)定的額定極限，否則會損壞閥門氣缸。

（2）如果氣源沒有問題，檢查氣路，拆除氣缸進氣口壓力管接頭，切換電磁閥看氣源是否正常過氣，如不過氣就需要疏通進氣管，或者直接給氣缸接通氣源壓力，直接確認氣缸是否有卡頓現(xiàn)象，直接通氣如果氣缸還是不動作或者輕微動作，那么說明氣缸活塞存在故障。

（3）確認氣缸存在卡頓故障后，維保人員需要拆卸氣缸進行檢查，有些氣缸可以由一般維修人員進行拆卸維修，特殊結構的氣缸為了保證設備及維保人員的安全，需要專業(yè)人員進行維修，切不可盲目自行拆除，以免出現(xiàn)易外事故！

（4）是缸體內泄漏還是缸體外泄漏。檢查時氣缸外泄漏故障明顯，眼觀手感都能直觀的觀察到，內泄漏相比而言，判斷難度大，判斷內泄漏故障時，可將設備調正到手動操作模式，將氣缸調整到負重狀態(tài)，觀察此時氣缸動作情況，如動作不穩(wěn)定，存在快速回位現(xiàn)象，可判定氣缸存在內泄漏故障。（執(zhí)行動作原理如圖2所示）。

圖2 電磁閥與執(zhí)行氣缸控制原理圖

1、活塞密封圈；2、回位壓縮空氣；3、活塞桿；4、氣路管；5、電磁閥；6、電磁閥線圈

2.5 傳感器

2.5.1 光電傳感器

光電傳感器是利用光的各種性質，檢測物體的有無和表面狀態(tài)的變化的傳感器，光電傳感器主要由發(fā)光的投光部和接受光線的受光部構成，如果投射的光線因檢測物體不同而被遮掩或反射,到達受光部的量將會發(fā)生變化，受光部將檢測出這種變化，并轉換為電氣信號，進行輸出。

2.5.2 動態(tài)光電檢測器

動態(tài)傳感器具有輸出短路保護電路和喂入棉條動、靜態(tài)自動檢測，F(xiàn)A系列條并卷聯(lián)合機檢測距離一般控制在：8mm，反復調整檢測器的安裝位置，確保棉條從檢測區(qū)內順利通過。傳感器檢測面應經常用軟的織物清潔，防止飛花和灰塵污染。

2.5.3 接近式傳感器

接近式傳感器屬于一種有傳感量輸出的位置傳感器，它由LC高頻振蕩器和放大處理電路組成，利用金屬物體在接近這個能產生電磁場的振蕩感應頭時，使物體內部產生渦流，這個物流反作用于傳感器，使傳感器振能力衰減，內部電路參數發(fā)生變化，由此識別出有無金屬物體接近，進而控制傳感器的通斷，多種型號接近傳感器，主要用來檢測設備運行時各個執(zhí)行氣缸動作的定位以及安全部位的保護。

2.5.4 壓力傳感器

壓力傳感器是指以膜片裝置為媒介，用感壓元件對氣體和液體的壓力進行測量，并轉換成電氣信號輸出的設備，在條并卷聯(lián)合機設備中采用壓力傳感器，對棉卷進行反壓控制以及牽伸壓力進行檢測，保證了成卷質量的穩(wěn)定。

2 5.5磁感應傳感器

磁感應傳感器主要檢測磁性介質，一般用于氣缸運行位置的檢測，使用時應使其緊貼氣缸壁，以保證可靠的檢測效果。

2.5.6 故障關鍵點

（1）檢修時要注意檢測物體及接近傳感器的安裝位置有無偏離、松弛、歪斜，是否有金屬粉塵等的粘附、堆積。

（2）傳感器檢測面應經常用軟的織物清潔，防止飛花和灰塵污染。

（3）調正時要按照壓力設定值合理設定壓力參數，以免壓力過大，造成機件損傷，要不定期對壓力進行測試，保證傳感器檢測功能的穩(wěn)定。

（4）檢查傳感器檢測位置是否變化，固定螺絲是否松動，線路是否有異物而影響自動監(jiān)測。

三、結 語

機電設備在生產使用過程中，要保持好設備的先進性，在設備維修和保養(yǎng)時，要制定周密的維保計劃，計劃保養(yǎng)與狀態(tài)維護相結合，維修保養(yǎng)作業(yè)時要全面細致不留死角，檢查時要精力集中精確到位，對易出故障的頻發(fā)點，要勤檢細查，維修時要從故障的根源入手，徹底將故障消除在初始狀態(tài)，保證設備及機電部件的良好性能，確保智能化設備發(fā)揮優(yōu)質高效的技術優(yōu)勢，全面發(fā)揮自動化技術的Z佳效能，以保證設備生產運轉的穩(wěn)定。

（來源：中國紗線網）