紡紗設(shè)備機(jī)電故障分析及維護(hù)方法

張慶軍　楊效青　郭慧　吳月榮

（東營(yíng)市宏遠(yuǎn)紡織有限公司）

一、前 言

在紡紗機(jī)電設(shè)備工控系統(tǒng)裝置中，一般由計(jì)算機(jī)（PLC）工控系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)、電磁閥及氣缸執(zhí)行系統(tǒng)、傳感器檢測(cè)及質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組成，這些功能具有實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、質(zhì)量控制、動(dòng)力輸出、數(shù)據(jù)顯示等功能，在線控制各系統(tǒng)按設(shè)計(jì)步驟控制各元件規(guī)范動(dòng)作。人機(jī)界面和可編程邏輯控制器（PLC）智能控制全機(jī)，使機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)得到了快速進(jìn)步，設(shè)備操作更加簡(jiǎn)單方便，全自動(dòng)運(yùn)行能力，并具有故障自珍斷和報(bào)警功能，實(shí)時(shí)顯示工作狀態(tài)，通過(guò)可視化、智能化進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)正，增強(qiáng)了系統(tǒng)出現(xiàn)故障后自恢復(fù)能力。

可編程控制器（PLC）作為工控中心，以變頻電源和電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，通過(guò)人機(jī)界面進(jìn)行各種數(shù)據(jù)設(shè)定，以多種傳感器及功能各異的開(kāi)關(guān)作為狀態(tài)檢測(cè)裝置，把輸入信號(hào)及時(shí)傳至PLC可編程控制系統(tǒng)，控制器對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行分析運(yùn)算后，下達(dá)正確的輸出動(dòng)作指令控制設(shè)備有序運(yùn)轉(zhuǎn)。

任何一臺(tái)智能化機(jī)電設(shè)備在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，如果平時(shí)設(shè)備管理制度不完善，基礎(chǔ)維護(hù)不到位，保養(yǎng)不細(xì)致，操作不規(guī)范，都會(huì)影響智能設(shè)備的生產(chǎn)效率，造成檢測(cè)失誤，或者自動(dòng)工作順序錯(cuò)位混亂，甚至?xí)霈F(xiàn)故障停臺(tái)，影響正常生產(chǎn)。

因此在棉紡行業(yè)中，隨著智能化設(shè)備在行業(yè)中的廣泛應(yīng)用，怎樣發(fā)揮智能設(shè)備的先進(jìn)效能，如何將智能化設(shè)備開(kāi)好、用好、維護(hù)好一直是設(shè)備管理中一個(gè)難點(diǎn)，現(xiàn)根據(jù)我公司在使用智能設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)中，對(duì)機(jī)電系統(tǒng)控制元件中的故障頻繁點(diǎn)及平時(shí)維保關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)，分享如下。

圖1 智能化設(shè)備可編程控制原理圖

二、智能化機(jī)電故障類型與維保關(guān)鍵點(diǎn)

2.1 可編程控制器

可編程控制器（PLC）及擴(kuò)展模塊作為中心控制單元，有多個(gè)輸入點(diǎn)數(shù)和輸出點(diǎn)，可拆卸式接線端子，完全可以滿足控制系統(tǒng)需耍，有內(nèi)置閃存(長(zhǎng)壽命的非易失性的存儲(chǔ)器)，即使電池的電壓降低，用戶程序和參數(shù)區(qū)域的數(shù)據(jù)也不會(huì)消失。應(yīng)用中注意PLC系統(tǒng)的外感應(yīng)力如：溫度、濕度、振動(dòng)、沖擊、腐蝕性氣體、過(guò)電流、噪聲等應(yīng)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(zhǎng)期的運(yùn)轉(zhuǎn)率，維保關(guān)鍵點(diǎn)：

（1）故障關(guān)鍵點(diǎn)繼電器、接觸器。在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)中，PLC控制系統(tǒng)的平時(shí)工作中，機(jī)電備件消耗量Z大的多為各類繼電器或控制開(kāi)關(guān)，故障原因除產(chǎn)品本身制造質(zhì)量外，與生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣，接觸器觸點(diǎn)易打火或氧化，然后發(fā)熱變形而產(chǎn)生故障不能使用。所以減少此類故障應(yīng)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(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的影響。

（2）故障關(guān)鍵點(diǎn)閥門、閘板。機(jī)電設(shè)備中的附屬部件中的閥門、閘板是機(jī)電設(shè)備中的關(guān)鍵執(zhí)行部件，相對(duì)的位移一般較大，或者要經(jīng)過(guò)電氣轉(zhuǎn)換等多個(gè)步驟才能完成閥門、閘板的位置轉(zhuǎn)換，或者利用電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)推拉閥門或閘板的位置轉(zhuǎn)換控制機(jī)械、電氣、液壓等進(jìn)行規(guī)范性動(dòng)作，各執(zhí)行動(dòng)作部件稍有不到位就會(huì)產(chǎn)生誤差或故障，使用中缺少周期性保養(yǎng)與維護(hù)是導(dǎo)致機(jī)械、電氣執(zhí)行動(dòng)作失靈是故障頻發(fā)的主要原因，因此在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)要加強(qiáng)對(duì)此類設(shè)備的巡檢，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。設(shè)備要建立嚴(yán)格的點(diǎn)檢制度，經(jīng)常檢查動(dòng)作執(zhí)行部件是否變形，執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作是否靈敏準(zhǔn)確，控制部件是否有效等，確保整個(gè)控制系統(tǒng)的良好性能。

（3）故障關(guān)鍵點(diǎn)開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)、極限位置。電氣開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)在長(zhǎng)期的使用過(guò)程中，由于長(zhǎng)期的人為性觸碰都會(huì)造成磨損，功能失效、也可能在長(zhǎng)期特殊生產(chǎn)環(huán)境中銹蝕老化，對(duì)于此種設(shè)備故障處理，主要加強(qiáng)機(jī)械定期維護(hù)及性能恢復(fù)，使設(shè)備時(shí)刻處于完好狀態(tài)，對(duì)于限位開(kāi)關(guān)尤其是智能設(shè)備上中的限位開(kāi)關(guān)監(jiān)測(cè)位置，功能靈敏度要定期檢查，除了定期檢修外，還要在維護(hù)過(guò)程中加入多重的保護(hù)措施，保證其動(dòng)作的完好性和準(zhǔn)確性。

（4）故障關(guān)鍵點(diǎn)PLC系統(tǒng)中的子設(shè)備。此類故障多發(fā)生在PLC子設(shè)備中的接線盒、線端子、螺栓螺母等處，這類故障產(chǎn)生的原因除了設(shè)備本身制作工藝原因外，還與安裝技術(shù)要求有關(guān)，操作時(shí)電線和螺釘連接壓線時(shí)是壓的越緊越好，但在二次維修時(shí)很容易導(dǎo)致拆卸困難，大力拆卸時(shí)容易造成連接件及其附近部件的損害，故在新件安裝時(shí)一定要根據(jù)安裝技術(shù)要求進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化操作，以免造成意外損耗，造成不必要的浪費(fèi)。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(jī)件失能，出現(xiàn)故障。長(zhǎng)期的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)這類故障一般是很難發(fā)現(xiàn)和維修的，所以在設(shè)備平時(shí)保養(yǎng)維修中一定要嚴(yán)格檢查，細(xì)致維護(hù)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題隨時(shí)解決，確保將設(shè)備機(jī)件隱患消滅在初發(fā)狀態(tài)。

（5）故障關(guān)鍵點(diǎn)檢測(cè)訊號(hào)互擾。此類故障在控制系統(tǒng)中一般反映在信號(hào)傳遞不正常，設(shè)備信號(hào)線的屏蔽層應(yīng)單端可靠接地，并盡量與動(dòng)力電纜分開(kāi)鋪設(shè)，特別是高干擾變頻器的輸出電纜，不能將輸出信號(hào)線與高壓線及動(dòng)力線混扎成線束，更不能過(guò)于接近，如需平行布線接近時(shí)，可用導(dǎo)管進(jìn)行分離或用其他的電線管進(jìn)行布線，此時(shí)導(dǎo)管和電線管必須接地。

2.2 人機(jī)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(chǎn)量統(tǒng)計(jì)、單步動(dòng)作、在線質(zhì)量監(jiān)測(cè)及運(yùn)行參數(shù)設(shè)置等集成與一體，使機(jī)械操作維護(hù)更加方便簡(jiǎn)單。故障關(guān)鍵點(diǎn)

(1) 需要對(duì)觸摸屏幕操作時(shí)不要用力過(guò)大，輕觸屏幕只要能達(dá)到可靠操作即可。

(2) 切忌不能用堅(jiān)硬的東西去進(jìn)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(qū)動(dòng)伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，變頻器工作溫度范圍一般控制范圍為：-10~+50度C，相對(duì)濕度為<90%，紡織車間由于溫度高、濕度大、棉絮也比較多,根據(jù)環(huán)境情況，每隔一段時(shí)間對(duì)變頻器進(jìn)行一次清理，主要把飛入變頻器的棉絮及時(shí)清理掉，飛入的棉絮對(duì)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(shù)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(zhǎng)久狀態(tài)完好，即使是在正常環(huán)境運(yùn)行，若超過(guò)使用年限，也會(huì)容易發(fā)生故障。故障關(guān)鍵點(diǎn)：

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

(2) 鍵盤面板顯示是否正常，變頻器散熱風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)正常，是否掛花堵塞而造成風(fēng)扇停止轉(zhuǎn)動(dòng)。

(3) 變頻器是否有異常噪音、發(fā)熱振動(dòng)和異臭等現(xiàn)象。需要時(shí)打開(kāi)外殼進(jìn)行細(xì)致檢查，維護(hù)時(shí)必須要先等設(shè)備停止運(yùn)行后，切斷電源，再去拆除外蓋，操作時(shí)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(shí)間后方可進(jìn)行維護(hù)，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(jìn)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(dòng)作，也是智能化設(shè)備中的故障頻發(fā)點(diǎn)，電磁閥故障原因主要取決于兩個(gè)方面：（1）是線圈，(2)是閥體。檢查時(shí)主要從這兩個(gè)方面入手，判斷線圈好壞可以先用萬(wàn)能表進(jìn)行檢查，也可以找個(gè)24V電源，接到線圈上，如果能聽(tīng)到輕微的響聲，說(shuō)明電磁閥的線圈和閥芯都是正常的，能夠正常打開(kāi)和閉合。

故障關(guān)鍵點(diǎn)：

（1）檢測(cè)電磁閥時(shí)，先給電磁閥通上被控制的介質(zhì)（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(zhì)有從打開(kāi)到閉合的動(dòng)作狀態(tài)，在做打開(kāi)、閉合動(dòng)作時(shí)作用完好，那么電磁閥就是好的，該打開(kāi)時(shí)打不開(kāi)或該閉合時(shí)不閉合，可以判定這種電磁閥肯定是存在故障的。平時(shí)維保時(shí)要注意觀察電磁閥的動(dòng)作是否正常，其關(guān)聯(lián)的氣動(dòng)部件是否存內(nèi)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(shí)可以先用萬(wàn)用表測(cè)量其通斷，阻值趨近于零或測(cè)值較大，那說(shuō)明線圈短路或斷路。如果測(cè)量其阻值正常，還不能說(shuō)明線圈一定是好的，有一次測(cè)得一個(gè)電磁閥線圈阻值大概50歐姆，但電磁閥無(wú)法動(dòng)作，更換該線圈后一切正常。進(jìn)一步判斷其好壞，可進(jìn)行如下Z終測(cè)試，找一個(gè)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(jué)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(wú)法將執(zhí)行電源送到電磁閥線圈中，Z好一個(gè)習(xí)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(qū)動(dòng)電磁閥時(shí)即行就要接對(duì)，否則指示燈不會(huì)亮。另外，不要將不同電壓等級(jí)的帶發(fā)光二級(jí)管電源指示的電源插頭調(diào)換使用，這樣會(huì)導(dǎo)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(shí)維保時(shí)要對(duì)插頭、插座接觸點(diǎn)進(jìn)行檢查，切不可有松動(dòng)現(xiàn)象。

（4）電磁閥閥芯故障一般在電磁閥所通介質(zhì)壓力正常的情況下，按下電磁閥紅色的手動(dòng)按鈕，電磁閥沒(méi)有任何反應(yīng)，壓力介質(zhì)沒(méi)有出現(xiàn)通斷的變化，說(shuō)明閥芯一定是壞的。檢查時(shí)首先觀察介質(zhì)是否存在問(wèn)題，如壓縮空氣內(nèi)是否有很多積水，有時(shí)候油水分離器作用不良，特別是管路設(shè)計(jì)不良時(shí)，通到電磁閥的壓縮空氣會(huì)有很多積水，所通液體介質(zhì)是否存在雜質(zhì)，修理時(shí)要先清除電磁閥及管路中的積水或雜質(zhì)。如果動(dòng)作還不正常，建議更換閥芯，或者更換新電磁閥。有時(shí)檢查電磁閥線圈通電時(shí)磁性正常，但電磁閥依然不動(dòng)作，電磁閥手動(dòng)按鈕的功能操作時(shí)時(shí)好時(shí)壞，這種故障有可能是閥芯密封圈損壞，或雜物堵塞進(jìn)出氣孔，平時(shí)維保時(shí)要將電磁閥閥芯拆出，檢查密封圈是否損壞，對(duì)進(jìn)出氣口進(jìn)行疏通。對(duì)所用介質(zhì)如壓縮空氣丶液壓油等要保持潔凈無(wú)雜質(zhì)，以防在電磁閥體內(nèi)造成堵塞。

2.4.2 執(zhí)行氣缸

氣缸是利用氣壓進(jìn)行動(dòng)力輸出的執(zhí)行部件，在智能化設(shè)備臺(tái)中起到非常重要的作用，特別在對(duì)工作環(huán)境要求十分嚴(yán)格，氣壓執(zhí)行氣缸在動(dòng)作運(yùn)動(dòng)時(shí)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境不會(huì)造成污染，既使出現(xiàn)故障也只會(huì)出現(xiàn)氣體內(nèi)、外漏氣現(xiàn)象，不會(huì)對(duì)產(chǎn)品造成損傷，維修保養(yǎng)方便簡(jiǎn)單，工作地干凈整潔。故障關(guān)鍵點(diǎn)：

（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(dāng)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(huì)損壞閥門氣缸。

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

（3）確認(rèn)氣缸存在卡頓故障后，維保人員需要拆卸氣缸進(jìn)行檢查，有些氣缸可以由一般維修人員進(jìn)行拆卸維修，特殊結(jié)構(gòu)的氣缸為了保證設(shè)備及維保人員的安全，需要專業(yè)人員進(jìn)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(nèi)泄漏還是缸體外泄漏。檢查時(shí)氣缸外泄漏故障明顯，眼觀手感都能直觀的觀察到，內(nèi)泄漏相比而言，判斷難度大，判斷內(nèi)泄漏故障時(shí)，可將設(shè)備調(diào)正到手動(dòng)操作模式，將氣缸調(diào)整到負(fù)重狀態(tài)，觀察此時(shí)氣缸動(dòng)作情況，如動(dòng)作不穩(wěn)定，存在快速回位現(xiàn)象，可判定氣缸存在內(nèi)泄漏故障。（執(zhí)行動(dòng)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(zhì)，檢測(cè)物體的有無(wú)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(gòu)成，如果投射的光線因檢測(cè)物體不同而被遮掩或反射,到達(dá)受光部的量將會(huì)發(fā)生變化，受光部將檢測(cè)出這種變化，并轉(zhuǎn)換為電氣信號(hào)，進(jìn)行輸出。

2.5.2 動(dòng)態(tài)光電檢測(cè)器

動(dòng)態(tài)傳感器具有輸出短路保護(hù)電路和喂入棉條動(dòng)、靜態(tài)自動(dòng)檢測(cè)，F(xiàn)A系列條并卷聯(lián)合機(jī)檢測(cè)距離一般控制在：8mm，反復(fù)調(diào)整檢測(cè)器的安裝位置，確保棉條從檢測(cè)區(qū)內(nèi)順利通過(guò)。傳感器檢測(cè)面應(yīng)經(jīng)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(gè)能產(chǎn)生電磁場(chǎng)的振蕩感應(yīng)頭時(shí)，使物體內(nèi)部產(chǎn)生渦流，這個(gè)物流反作用于傳感器，使傳感器振能力衰減，內(nèi)部電路參數(shù)發(fā)生變化，由此識(shí)別出有無(wú)金屬物體接近，進(jìn)而控制傳感器的通斷，多種型號(hào)接近傳感器，主要用來(lái)檢測(cè)設(shè)備運(yùn)行時(shí)各個(gè)執(zhí)行氣缸動(dòng)作的定位以及安全部位的保護(hù)。

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(duì)氣體和液體的壓力進(jìn)行測(cè)量，并轉(zhuǎn)換成電氣信號(hào)輸出的設(shè)備，在條并卷聯(lián)合機(jī)設(shè)備中采用壓力傳感器，對(duì)棉卷進(jìn)行反壓控制以及牽伸壓力進(jìn)行檢測(cè)，保證了成卷質(zhì)量的穩(wěn)定。

2 5.5磁感應(yīng)傳感器

磁感應(yīng)傳感器主要檢測(cè)磁性介質(zhì)，一般用于氣缸運(yùn)行位置的檢測(cè)，使用時(shí)應(yīng)使其緊貼氣缸壁，以保證可靠的檢測(cè)效果。

2.5.6 故障關(guān)鍵點(diǎn)

（1）檢修時(shí)要注意檢測(cè)物體及接近傳感器的安裝位置有無(wú)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(cè)面應(yīng)經(jīng)常用軟的織物清潔，防止飛花和灰塵污染。

（3）調(diào)正時(shí)要按照壓力設(shè)定值合理設(shè)定壓力參數(shù)，以免壓力過(guò)大，造成機(jī)件損傷，要不定期對(duì)壓力進(jìn)行測(cè)試，保證傳感器檢測(cè)功能的穩(wěn)定。

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

三、結(jié) 語(yǔ)

機(jī)電設(shè)備在生產(chǎn)使用過(guò)程中，要保持好設(shè)備的先進(jìn)性，在設(shè)備維修和保養(yǎng)時(shí)，要制定周密的維保計(jì)劃，計(jì)劃保養(yǎng)與狀態(tài)維護(hù)相結(jié)合，維修保養(yǎng)作業(yè)時(shí)要全面細(xì)致不留死角，檢查時(shí)要精力集中精確到位，對(duì)易出故障的頻發(fā)點(diǎn)，要勤檢細(xì)查，維修時(shí)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(shè)備及機(jī)電部件的良好性能，確保智能化設(shè)備發(fā)揮優(yōu)質(zhì)高效的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，全面發(fā)揮自動(dòng)化技術(shù)的Z佳效能，以保證設(shè)備生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定。

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