多管还原炉炉前行走小车常见故障处理

付绍军

（金堆城钼业股份有限公司 西安）

一、设备介绍

多管还原炉是公司2002年从美国Harper公司成套引进的500 t/a钼粉生产线，用于钼粉二次还原的主要工艺装备。设备由炉体、炉管、燃烧系统、加料系统、进料系统、出料系统及翻料系统组成。装置共有18根炉管，原料二氧化钼由加料系统装入料舟，通过进料系统从炉管进料端被推入炉管，在炉管内进行高温氢气还原后逐渐被推出到出料端。出料系统在炉管出料端将料舟勾出，通过传送皮带送至翻料系统，将还原后的钼粉从料舟中清出并收集。

进出料系统均布置一套炉前行走小车，两套小车配置相同，分别用于承载相应执行机构完成进料和出料动作。炉前小车控制架构如图1所示。

炉前小车电机由步进电机驱动。步进电机通过两套齿轮副同时驱动编码器和小车传动横梁，传动横梁两侧两个齿轮与固定在轨道下方的齿条啮合传动，驱动小车运行。传动路线简图如图2所示。

二、故障现象及处理

1.小车运行不平稳

图2 炉前小车传动路线简图

小车运行不平稳，迟缓、抖动、时走时停，但最终能运行到指定位移。因为小车最终可以到达指定位移，可以判断检测回路没有问题。首先应在小车运行时检查步进电机驱动器中STEP灯闪烁频率是否恒定。若STEP灯闪烁频率恒定，则应检查驱动器至电机的接线，判断是否存在传输过程中丢脉冲的情况，对线缆在摇动状态下进行连通性测试和绝缘测试。若以上检查均无问题，则考虑机械上运行阻力不均匀，在电机掉电状态盘动小车，调整两个轨道下方压紧螺栓预紧力，清理轨道上方抛洒钼粉。若步进电机驱动器输出异常，则应检查运动控制器工作状态，故障是否在进出料端同时存在。若仅一侧出现故障，则基本可排除运动控制器故障，重点检查运动控制器与步进电机驱动器之间接线以及步进电机驱动器自身是否存在故障，必要时使用替换法进行排除。

2.小车只很短位移即保护掉电

小车不能上电运行，强行上电复位后仅走很短位移即保护掉电。以上故障的发生有两种可能，一是小车过载，二是电机与小车之间接线，或电机端子接线处有短路或端子接错。针对过载同样可通过电机掉电手动盘动小车判断，一般是由于小车轨道下方压紧螺栓是否拧太紧导致齿轮啮合太紧导致传动阻力变大。针对接线或线路问题，可对线路进行测试，同时对照图纸对电机接线端子进行复核，由于端子间距较小，重点检查端子之间线路是否有粘连。

3.小车实际运行位移与指定位移偏差较大

小车每次实际运行位移与指定位移偏差较大，但解码器显示值与设定值吻合。首先判断是机械故障还是电气故障。简单的判断方法是将电机齿轮与编码器齿轮脱开，将编码器摘出，寻找一参照点正转指定圈数，然后反转指定圈数。若反转指定圈数后解码器显示值与起初显示值一致，则为机械故障。此时应重点检查电机齿轮与编码器是否啮合充分，编码器齿轮与轴的连接是否松动，键连接是否牢固，电机齿轮与小车从动轮啮合是否充分，小车从动轮与小车横轴连接是否松动，小车主动轮与轨道齿条啮合是否充分，压紧螺栓是否太松，是否有滚齿现象发生，以上齿轮是否完整，是否有打齿现象发生。

若按照上述方法盘动编码器齿轮后解码器显示值不能复位，则为电气故障，电气单元存在丢脉冲的情况。根据以往经验，复测解码器交流供电电压是否110 V，直流供电电压是否为24 V，特别注意不能将-24 V与地直接连通。采用替换法，根据替换的难易程度及出现问题的概率大小，首先用备件更换编码器，若故障依旧，则更换解码器，若故障仍依旧，则直接利用备用线缆进行试验。根据以往经验，由于电磁干扰的存在，即便连通性测试和绝缘测试均合格的线缆，也会出现丢脉冲的情况，分析认为主要原因是屏蔽电缆内三组双绞线中，有一组或者以上的屏蔽层发生了破损或断裂，使得脉冲传输过程中丢失。由于采用的是增量式编码器，如果脉冲丢失，直接导致解码器显示值与真实值不匹配。

4.小车发生跑车现象

小车在进舟或出舟动作未结束时，异常运行，发生跑车现象。多数情况下，该症状起初出现在个别管，随后出现故障的管数逐步增多。出现此种情况，主要是由于小车上的执行机构（如进料小车上的炉门气缸、推舟气缸，出料小车上的炉门气缸、出舟机械手）动作时，小车在反作用力的作用下发生晃动。正常情况下，小车在此过程中由步进电机的保持转矩（上电不运行状态下的自锁力）锁死。但由于长期运行磨损，小车与轨道之间齿轮副的齿侧间隙变大，或者压紧螺栓松动，导致齿轮啮合松动错齿，小车车架与轨道不垂直成微小角度，根据力的分解原理，此时执行机构动作时有沿着轨道的分力出现，克服电机保持转矩带动电机转动，电机传到给编码器及解码器，最终传递给PLC。PLC根据位移变化误认为进料或出料过程已经结束，进而发出指令传递到小车出现误动作。这是由机械故障引起的电气系统误动作。解决方法不能简单将小车目标位移范围放大，因为这样会直接引起气缸撞炉管等事故发生，而应从源头出发，对磨损严重齿侧间隙大的齿轮副进行成套更换，对小车与轨道啮合的齿轮副利用压紧螺栓进行调整，经常利用经纬仪对轨道与炉管、小车与轨道垂直度进行测量，杜绝进料与出料机构动作过程中反作用力沿小车轨道分力的出现。

5.小车行走运行动作紊乱

两台炉前行走小车运行均出现故障，不动作或动作紊乱、故障随机出现。此故障一般伴随着出料端勾舟机械手驱动同时发生故障。根据历史经验最大可能为运动控制器的输入输出模块EVM32发生故障，内部接口卡发生损坏，可逐个对两个数字量接口卡、一个模拟量接口卡进行更换排查。在此情况下PLC与运动控制器的通讯出现故障，故障变得随机而不稳定。

若以上排查仍不能解决问题，则有可能为PLC的总线通信出现故障，此时一般从PLC运行状态指示灯上可以很容易发现红色报警信息。