12E3加弹机EB系统故障探讨与性能提升

李 利

（中国石化仪征化纤股份有限公司长丝加弹中心，江苏仪征 211900）

设备改造

12E3加弹机EB系统故障探讨与性能提升

李 利

（中国石化仪征化纤股份有限公司长丝加弹中心，江苏仪征 211900）

针对12E3加弹机EB系统设计缺陷及故障偏高的问题，从EB结构特点、工作原理、电器控制方面进行分析和探讨，提出了EB系统典型故障的解决办法和系统部件优化改进措施，以达到EB系统稳定运行、加弹机设备整体性能有效提升的目的。

加弹机 EB 减速机 编码器

EB是英文Edge Breaking的缩写，特指加弹机的边缘形状控制和动程修正，对DTY丝饼的成型起着重要作用。仪化长丝加弹中心DTY装置共有30台12E3型自动落型加弹机，2001年从法国ICBT公司引进并安装，该机型附带自动落筒系统，是当时设计理念先进、自动化程度较高的一套装置，但EB系统结构设计较为复杂，系统负载偏低，导致运行中EB报警频繁，故障率高，成为影响机台稳定运行的一个棘手问题。

EB系统故障有它特定的原因，与机械传动部件和电仪控制元件密切相关。笔者通过概述EB系统的结构和工作原理，从不同方面探析EB系统故障的根源，以寻求较佳的解决途径。

1 EB的结构和工作原理

EB系统是经过精心设计的重要部件，也是全机中最繁杂的部分。该系统主要由卷取机构、横动导丝机构、防凸装置、防叠装置等组成，这些机构相互关联，共同动作完成卷装成型。

图1 EB传动系统

12E3加弹机EB电气控制系统如图2所示，主要由上位计算机、EB变频器、EB电机以及编码器组成。工艺及设备维保人员通过上位计算机设定控制参数，获取机台EB系统运行状况，或者对EB系统进行调校。EB变频器、EB电机以及编码器组成一个成型四步动程闭环控制系统，EB变频器根据上位机的设定参数控制电机正反转，具体变换方向的时间根据编码器反馈的驱动轴角度位置数据判定。为防止失控造成机械部分损坏，在动程修正杆两端的极限位置安装了限位开关，一旦发生超程，开关动作指令机台立即停机。

2 EB系统故障剖析

EB系统故障点较多，主要故障部位是EB电机减速机、编码器、变频器，统计近两年来12E3加弹机EB系统故障，主要部件故障发生比例如表1所示：

表1 EB系统部件故障发生比例

图2 EB系统电仪控制系统图

2.1 EB变频器

12E3加弹机采用德国KEB F4F RACK 2.2 kW 560VCD变频器控制成型电机转速和正反转。在这里，厂方通过对变频器控制程序的定制，使其具有交流伺服器的功能和应用。因此，其控制方式和控制过程远比一般变频器复杂。KEB变频器在运行一定时间后机台易发生PB报警（PB DEF INPUT INVERT）造成故障停机。故障时间只有1～2 s，自动恢复。经过多次检查24 V电源和报警回路，检查变频器主回路输出正常，重新运行几小时后变频器再次故障。只有更换新 EB变频器才能避免重复报警。

在缺乏KEB变频器资料的情况下，电仪人员经过对KEB变频器的控制板实物分析和检测，对变频器的主电路和控制回路电源进行分析试验，最终找到了报警原因。24 V开关电源输出给多路控制回路，其中一路供给检测控制板中用于检测电源回路是否工作正常的一个继电器。通过变频器参数设定使继电器工作，用于检测变频器电源电压工作是否正常。另有一路供给变频器的冷却风扇用于变频器散热。检测发现控制冷却风扇的24 V电源电压有时下降，并且电子器件、焊点、线路板有烧毁现象。由于冷却风扇性能下降、引起堵转停转等原因造成负载电流增加，直流24 V电压瞬间下降，变频器检测回路检测到电源发生故障，关闭变频器输出，导致加弹机控制回路报警停机。

EB变频器改进方法：

通过以上分析，减少直流24 V电源的负载，提高直流24 V输出的可靠性是解决EB变频器报警的主要方法。比较经济和方便的办法是用外接冷却风扇的办法解决变频器的冷却问题。把24 V冷却风扇从原来的电源处拆除，并把控制冷却风扇的控制回路取消，保证整个24 V电源没有外部输出。冷却风扇电源与变频器电源分开，同时增大冷却风量。笔者采用的是外接120 mm、220 V交流轴流风扇进行冷却。具体改进线路如图3所示。

InVEST生境质量模型结合土地利用和威胁因子的信息生成生境质量地图，通过考虑威胁因子的影响距离及其权重、生境对于威胁源的敏感性等因素，评价生境质量（Habitat Quality），以此揭示研究区土地利用变化带来的区域生境质量的变化趋势。模型计算过程中，首先要获取生境质量退化指数，该指数的评价由生境威胁因子的数目、影响距离以及生境类型对威胁因子的敏感性共同决定[19, 20]，评价方法如下：

图3 EB变频器冷却风扇线路图

当加弹机启动运行时，从计算机输出模块Bj216输出的24 V电源控制继电器KM021线圈得电，用于控制冷却风机的起动。加弹机停止运行时，EB变频器冷却风机停止运转。

经过数月的检测试验，原有报PB DEF INPUT INVERT故障的变频器修复后，在停机机台试运行并跟踪检测都能正常工作，效果良好。

2.2 EB联轴节

EB电机减速机与输出轴通过弹性联轴节连接，弹性联轴节由多层簧片连接，能微调连接轴不对中，但使用中易导致簧片扭切损坏，出现EB传动轴与EB减速机传动不同步，导致EB系统成型不良或绊丝。

针对EB传动特点，装置进行了改进，采用了钢性联轴节替代原弹性联轴节，在安装中精确调节轴对中，有效解决了弹性联轴节簧片扭切损坏问题。

2.3 EB旋转编码器

旋转编码器是一种用于速度控制或位置控制的精密检测元件［1］。应用EB旋转编码器将角位移或直线位移的物理信号，编制转换为可用以通讯、传输和存储的电信号。

12E3加弹机EB系统采用增量式旋转编码器，具有检测精度高、便于安装调试等特点。其电气防护等级为IP65，检测精度达到每旋转360度输出一万个脉冲信号。12E3加弹机EB编码器双路同时输出两组相位差90度的脉冲，EB变频器通过这两组脉冲不仅可以测量EB驱动轴的转速、角位移，还可以判断驱动轴旋转的方向。

旋转编码器由于内部采用的是光电码盘，无机械损耗，只要安装位置准确，使用得当，其使用寿命往往很长。但12E3加弹机的EB电机减速机采用垂直安装方式，旋转编码器安装在驱动轴的最底端，EB减速箱因长年使用轴颈磨损，减速箱内齿轮油易从油封处渗出，顺着驱动轴渗到旋转编码器内部，造成编码器读码错误，导致转速报警（EB DEF ROTATION、EB INVERT 30（94）或EB INVERT 30（95））、EB未在规定时间内到达指定角度、或者EB系统机械“原点”与控制系统“原点”发生偏移，导致运行中整机发生DTY丝饼绊丝、动程突然变大或变小等成型不良问题。

为了解决旋转编码器防油问题，装置设计加工了扇形挡油罩，固定在编码器上方，用玻璃胶密封，但玻璃胶耐油防蚀效果差，一段时间后因腐蚀剥落导致油液从扇形挡油罩与轴之间间隙渗透到编码器。最终通过设计安装带油封的金属防油罩，挡油效果良好，可以彻底地解决编码器渗油污损码盘的问题。

2.4 EB电机减速机

12E3 EB电机原设计负荷偏低，电机功率只有150 W，导致经常传动过载卡滞。EB减速机内部有5级齿轮传动，传动级数多，传动比大，传动比i达到102。传动示意图如图4所示。

传动比计算：

图4 EB减速机内部齿轮传动示意图

电机减速机使用年久，内部齿轮磨损，易出现齿轮偏载，或者传动轴轴承缺陷，导致EB传动过载电机过流报警故障。电脑报警菜单显示报警故障代码：EB INVERT 30（4），表示EB变频器输出电流超出允许值；报警菜单显示EB INVERT 30（9），表示EB电机过热。这两种情况通常需要更换电机减速机内部齿轮或轴承。

采取两种办法可以解决这一问题：

一是国产化齿轮，通过对磨损齿轮和轴承成组更换，达到齿轮啮合间隙均匀、传动平稳的效果。同时更换减速箱骨架油封，确保减速箱内部齿轮油不渗漏，保证内部齿轮传动过程中良好的滑润，避免因滑润不良导致齿轮过热或过度磨损，从而提升EB电机减速机使用寿命。这种方法能改善EB电机减速机运行状况，但是不能有效消除EB传动过载报警问题。

二是设计选用大功率EB电机和相匹配的减速机。通过测试机台EB传动负荷，选用400W以上功率的电机传动灵活平稳。笔者在机台分别试用了150 W、200 W、400 W的电机，150 W、200 W电机运行均存在启动困难，出现爬行卡滞现象，而400W的电机运行平稳可靠，无过载过流报警。目前12E3已试用了4台400 W的电机减速机，半年来效果令人满意。

选用400 W以上增大功率的EB电机减速机是一种较彻底的解决办法，值得推广。

2.5 EB导杆和线性轴承

EB机构采用竖轴转动，传递扭矩到导杆上的滑块。机台每面共有3组导杆、滑块，每只滑块内装有2只线性轴承，保证滑块带动动程修正杆横向平稳滑移。

滑块长期在导杆表面滑移，导致导杆表面磨损，形成一道道划痕或凹坑，增大滑移阻力，从而使EB电机负荷增大。因此导杆需要较高的硬度，需45＃以上钢材并经表面镀铬处理，避免导杆表面磨痕。

为了防止导杆及线性轴承磨损导致的过载，维修人员需要定期检查滑动配合，保证导杆表面良好的润滑，并及时择差更换导杆和线性轴承。

3 结 语

EB系统故障成因较复杂，涉及点较多，故障的控制处理需要制定标准化的流程，从EB系统的机械传动和电仪控制入手，通过保全和电仪人员密切配合，细致调整，精心维护，规范检修，方能保证系统部件平稳运行。

通过对EB系统的综合改进和优化调校，12E3加弹机EB系统性能得到提升，故障较以前有明显降低。如果逐步推广应用增大功率的EB电机减速机，EB系统的故障会得到彻底根治。

［1］习重华.旋转编码器技术动态［J］.兵工自动化，1990，4.

Discussion on failures and perform ance of edge breaking system with draw texturing machine 12E3

Li Li
（Filament DTY Center of Yizheng Chemical Fibre Co．，Ltd．，Yizheng Jiangsu 211900，China）

As to the problem of defective design and high failure of the edge breaking system with draw texturing machine 12E3，analyzed for EB structural features，transm ission principle，transm ission capacity，electrical controlling，and so on.Find some solutions and optimization improvements for this problem，in order to achieve stability of the system，draw texturing machine equipment to effectively enhance the overall performance objective.

draw texturing machine；EB；reducer；encoder

TQ342.2

B

1006-334X（2014）02-0047-03

2014－04－12

李利（1969—），男，湖北麻城人，高级工程师，主要从事化纤设备技术和管理工作，已发表论文6篇。