电信号演绎法快除双推盘炉短路故障

刘胜勇

（中国重汽集团济南桥箱有限公司 济南）

STKES-60型双推盘式渗碳压淬、直淬生产线（以下简称推盘炉，平面布局见图1），主要由装料机构、预氧化炉、加热炉、渗碳炉、扩散炉、淬火油槽、后清洗机、回火炉、卸料装置和控制系统等组成，用于材料为20CrMnTi或20CrMoH的齿轮、齿轮轴、十字轴等零部件的加热、渗碳、淬火、清洗和回火处理。日常运行过程中，推盘炉的电气线路一旦发生短路故障——不同电位的导电部分之间被导电体短接或其间的绝缘被击穿，会造成直流或交流电源异常、元器件烧毁、控制动作失灵等，影响热处理质量与生产进度。运用电信号演绎法进行故障原因的查找，可在最短时间内恢复推盘炉的正常运行。

图1 推盘炉平面布局图

一、电信号演绎法

电信号演绎法源于模块化维修思想，是集原理分析法、报警信息分析法、数据/状态检查法、在线监控法、测量比较法、隔离法及强迫闭合法的一种现代综合性维修方法。其中，原理分析法是按电信号的流向梳理元器件的工作过程；报警分析法是借助LCD屏显报警信息或LED屏显报警号探知故障的可能部位和原因；数据/状态检查法是通过LCD屏显的设备参数或输入/输出信号的通断状态缩小故障排查范围；在线监控法是借助设备自带跟踪功能或外设PC机上工控软件的在线功能捕捉故障的联锁/互锁信号；测量比较法是借助万用表等工具测量目标电路的电压、电流、电阻、电平或波形并与正常值比较；隔离法是通过机械与电气的分离、支路与支路的分离或控制方式的转换等缩小故障排查范围；强迫闭合法是借助设备自带强制功能或外力迫使常开触点闭合以查看目标元件的动作状态。

二、故障实例分析

1.推盘炉上AC 220V断路器热脱扣的故障分析

（1）故障现象。推盘炉在运行过程中，当操作者一按下电控柜侧供气开按钮110S2，处于接通状态的低压小型断路器71F6（型号5SX21）立即热脱扣，造成供气、淬火室高压冲氮、压淬保温室/底装料/淬火区点火检测等环节的动作缺失。如此，推盘炉不能正常工作，影响工件的热处理质量及生产进度。

（2）诊断分析。按故障记录到位→诊断分析到位→故障维修到位→维修记录到位的四步到位法维修要求，合理运用原理分析法与隔离法排查故障原因。STKES-60型双推盘式渗碳压淬、直淬生产线上供气环节的电气控制见图2。

图2 推盘炉供气环节电气控制图

①原理分析法梳理供气的工作过程。推盘炉正常运行时，71F6闭合以接入 AC 220 V，98K1、98K2、99K1、99K2、100K1、115K1、116K1及106K3线圈得电使各自的常开触点闭合；110S4扳至“甲醇＋N2＋脱硫天然气”侧使线路 11010至11018连通。按下电控柜侧110S2钮时，110K2线圈得电其常开触点闭合，110S2钮自锁，110Y1线圈得电使安全氮气用电磁阀动作；伴随110K2常闭触点的断开，110K1线圈不得电其常闭触点保持闭合，110Y2～110Y8线圈得电使对应的电磁阀动作。

②隔离法排查71F6热脱扣故障点。据上述分析及低压断路器的工作原理，初步认定供气环节存在短路故障。基于以往维修经验（短路多与按钮、指示灯、线路、继电器、电磁阀等有关）及推盘炉的线路庞杂，优先采用隔离法排查短路故障。先将110Y1～110Y8的方形插座全部拔掉，接通71F6后点按110S2钮，71F6未脱扣；再将110Y1～110Y7的方形插座逐个插回，每次点按一下110S2钮，71F6均未脱扣；三是将110Y8的方形插座插回后，点按110S2钮，71F6热脱扣。此时，用数字式万用表通断挡测量110Y8（型号为VG8R03T6G的电磁阀）线圈的两端子，表的蜂鸣喇叭响，遂判定110Y8线圈短路。

（3）解决措施及维修效果。据诊断分析结果，将短路的110Y8电磁阀更换为新件，并将其方形插座插回后固紧。试机后再未出现AC 220 V断路器71F6热脱扣的故障。

2.淬火压床上液压泵停转的故障分析

（1）故障现象。推盘炉中用于盘形被动锥齿轮淬火处理的一台Y9050B淬火机床（压床），按下机床控制面板MCP上循环启动按钮SB4或工作台侧面循环启动按钮SB5时，连续运行状态的液压泵电机M1（型号Y112M-4-TH）停止运转，压床不能继续工作，严重影响锥齿轮的生产进度。

图3 压床电机M1的PLC梯图

（2）诊断分析。按4步到位法维修要求，在充分掌握压床模块化组成结构的基础上，合理运用原理分析法、在线监控法、测量比较法与隔离法等现代故障诊断分析方法，对故障原因展开排查。压床上电机M1的PLC梯图见图3，其主回路图及I/O接口图见图4。

图4 压床主回路图及I/O接口图（局部）

①原理分析法梳理M1的工作过程。图4压床开机使3相AC 380V接入→释放MCP上SB1钮及工作台侧SB2钮使PLC输入信号地址0.00接通→MCP上运行状态钮SA1置手动侧使PLC输入信号地址1.03接通而1.04断开→点击MCP上SB3钮使PLC输入信号地址0.01接通→PLC梯图中M1启动控制用线圈12.02得电保持并输出→MY2NJ型中间继电器KA14线圈接通，其常开触点闭合→交流接触器KM1线圈接通，其常开触点闭合→380V交流电随低压断路器QF0、QF1接通M1电机，M1旋转并带动变量柱塞液压泵一起工作→在地址12.02得电时地址10.01得电输出后使SB3钮指示灯HL2点亮呈白色。

②在线监控法查看PLC梯图的联锁关系。在PC机安装OMRON CX-Program软件后，用USB-CIF02编程电缆实现PC与PLC的通信；然后将压床的PLC程序以“从PLC”的传送方式下载至PC中并设为在线监控状态。此时，查看输出地址12.02与输入信号地址0.03间不存在联锁关系，只是在循环启动钮SB4或 SB5按下瞬间，液压泵电机M1停转。还有，PLC梯图中处于接通状态的各输入信号地址瞬间刷新一次——肉眼看到监控屏幕快速闪动一下。

③测量比较法推断M1停转原因。在M1正常运转时，万用表直流电压挡测量KA14的线圈电压U1=24.8 V。保持测量表笔不动，按SB4或SB5钮的瞬间观察万用表的数值U1＇由先前的24.8 V逐渐降低至6.3 V，并且运转状态的M1停转。由于MY2NJ继电器的线圈电压U动=（0.8～0.85）U额=（19.2～20.4）V 时，KA14 线圈方能具有足够能量吸合。据此，推断压床上用于DC 24 V电源供应的线路存在短路的情况。随后将测量表笔放置在直流电源GS1的输出端子1L+、1M上，按SB4或SB5钮的瞬间观察万用表的数值U2由正常状态的24.8 V逐渐降低至6 V左右，从而断定压床的DC 24 V电源供应线路确实存在短路情况。

④隔离法分段排查短路故障点。因短路故障是在按下SB4或SB5钮时出现的，故应着重检查MCP与工作台侧的循环启动按钮及其指示灯。本着“由远及近”原则，先排查工作台侧SB5钮及HL6灯，解掉HL6灯的端子34和1M，按SB5钮短路故障依旧；再解掉SB5钮的端子3和1L+，按SB4钮短路故障依旧。随后排查MCP侧SB4钮及HL5灯，解掉HL5灯的端子34和1M，按SB4钮短路故障依旧；再去掉SB4钮侧并联的SB5钮接线——3和1L+，按SB4钮后短路故障消失。据此，确诊短路故障存在于SB4钮至SB5钮之间的接线中。遂拆解此段线路，发现工作台侧面带金属穿线管的电缆烧损严重并使1L+对地。

（3）解决措施及维修效果。据诊断分析结果，本着“简单、实用、快捷、稳定”的原则，彻底更换SB4钮至SB5钮之间的接线与金属穿线管，并加以固定防护。试机后，再也没有出现按下循环启动钮时液压泵停转的故障。

三、结束语

电信号演绎法既可用来分析AC 220 V和AC 380 V的主控回路，也可用于排查DC 24 V、DC 15 V和DC 5 V的辅助控制回路；既可用来快速排查设备的短路故障，也可用于迅速诊断设备的报警原因或停机因由。在处理设备的日常故障时，采用电信号演绎法，不仅可以迅速找到故障点，还可以基于设计角度快速制定整改措施，从而简化故障分析过程、提高维修效率及缩短设备停机时间。