GTBTM-9E-D型电磁吸盘故障处理

徐立成

上海船厂生产保障部 上海市

1.故障经过

GTBTM-9E-D型电磁吸盘，湖南岳阳科德科技有限责任公司生产，自2009年8月投产以来始终存在电磁吸盘吸力不稳定现象。投产初期检查吸盘两端电压（整流输出电压）波动约20V，分析原因认为是电网电压波动。由于电磁吸盘供电回路是开环控制，因此忽略了整流输出电压小幅波动现象，而且20V左右波动也不影响生产。2011年开始，电磁吸盘两端电压波动加大，最大幅度超过100V。吸盘两端电压最高时达300V，吸盘总电流超过90A，吸盘发热异常。这种状态若持续数小时，必然损坏电磁吸盘线圈和晶闸管整流模块。为此降低晶闸管控制回路中调磁放大板的增益，使晶闸管整流模块的输出电压降低，回到原来数值（约200V），观察发现其输出电压仍有小幅波动。2011年6月12日，电磁吊吊运3块钢板时，突然掉下两块钢板。跟踪观察，捕捉到电磁吊运行中晶闸管输出电压突然下降至100V左右，接着又回升，表明晶闸管输出电压下降不是电网波动造成。电磁吊这类故障绝不允许出现，必须全面检查，找出系统故障点。

2.故障分析

电磁吸盘调磁系统分为两部分（图1）：①强电部分（主电路），三相电源→TR1（三相降压变压器）→U1（晶闸管整流模块）→TD（电磁吸盘）。功能是将三相交流电流转换成直流电流向电磁吸盘供电产生电磁吸力。②弱电部分（控制电路），ED2（PLC模拟量输出模块）→PDI（电压传感器）→API（调磁功率放大板）→U1。U1输出电压波动属于软故障，根据图1，绘制影响U1输出电压的因素图（图2）。

图1 电磁吸盘调磁系统框图

图2 影响U1输出电压因素

（1）强电回路。该回路包含因素1（交流电源）和因素2（U1），检查：①因素1，确认交流电源是否正常，测量空载时TR1次级7、5、8之间线电压均在AC 240V左右，属于正常范围。当电磁吸盘满载时测量上述端子电压值，发现其中一相偏低，进一步检查电源进线电压，发现L1接线柱热损，接触不佳导致该相电压跌落，更换接线柱。不久晶闸管输出电压又出现波动，表明还有故障点。②因素2，断电检查U1，未发现问题，使用备用模块电压同样出现波动，排除U1故障原因。

（2）弱电回路。弱电回路因素较多，其中因素4，前面检查交流电源时已经测量过AC 14V电源，确认完好。为便于分析，在API的增益固定不变和驾驶室操作手柄置于“吸料—满磁”位置不变的条件下，测量电磁吸盘电压（U1输出电压）两个典型值时，因素3、5、6和7等4个点的电压值（表1），得出结论：①ED2输出值固定不变，表明ED2良好，PWI电源电压DC 24V固定不变，表明电源良好。②PDI和API的输出电压变化率相同，两个器件在电路中存在前因后果关系，即PDI输出电压为API的输入电压，表明放大板良好，问题出在PDI环节。

表1 调磁控制点电压表

根据图1，PDI的作用是隔离PLC和API。故障现象反映出UPN的波动是随机性的，而且上下大幅变化发生概率并不高，但波动幅度有增大趋势。

为此，首先结合现场实物仔细分析线路（图1），发现线路及其电柜布线方面存在不足之处。

PDI使用的电源为PWI（DC 24V），它同时又是直流继电器2kA～6kA的线圈工作电源。继电器频繁动作，线圈两端未设置RC吸收装置，线圈放电必然会通过电源公共线耦合到PDI，造成PDI输出信号不稳定。

PDI采用单线输出（线号 136），99 号线 是电 源24V的0V公用线，尽管布线中省去1根线，借用0V的99号线，却带来不稳定隐患，检查实物时发现这根线较长。弱电控制强调隔离和屏蔽，此处却人为引入耦合。感性负载产生的干扰信号（尽管很微弱）通过99号线传递到API中，经过功率放大后由API输出影响晶闸管的控制角α，必然造成其输出的UPN电压不稳定。

图3 改进后的电磁吸盘调磁系统框图（局部）

3.故障处理

最佳方法是重新安装1个单独为PDI服务的DC 24V电源并重新敷线，但电柜内没空间且影响面大。为此，改PDI的单线输出为双线输出，不使用原99号0V线，重新敷设PDI的0V线（图3）。PDI输出线为136、135号线，其中135端为0V线。更换PDI，敷设135号线，整理该部分线路。整改后观察几个星期，UPN稳定，20V左右波动消失，测量数据见表2。

表2 整改后各点电压值

电磁吸盘经过半年多实际使用，电压稳定，工作可靠。