耙机扭矩检测系统故障分析及优化改造

2016-08-11黎福君

大科技 2016年14期

关键词：隔离器系统故障备件

黎福君

（广西华银铝业有限公司广西德保 533700）

耙机扭矩检测系统故障分析及优化改造

黎福君

（广西华银铝业有限公司广西德保 533700）

本文通过对我公司氧化铝厂沉降槽耙机扭矩检测系统原理及使用中的出现故障分析，结合现场实际情况，制定设备的选型优化改造方案，通过改造优化后扭矩系统故障明显率减少，保证了沉降耙机稳定运行，具有广泛的推广意义。

耙机；扭矩检测系统；故障；改造

1 前言

沉降耙机是氧化铝厂沉降槽重要的搅拌设备，其作用是将沉降槽底部泥层送到底流泵进口处，有利于沉降槽赤泥的排出，保证沉降槽泥液平衡。扭矩检测控制系统是保护耙机安全运行的仪表监控设备，当扭矩达到设定高、低报或者扭矩系统故障时，则联锁耙机跳停，保护设备。如果正常生产中耙机突然跳停，恢复不及时，将会影响生产指标控制，严重时可导致结疤沉槽，所以氧化铝厂沉降槽耙机的稳定运行非常重要。

2 耙机扭矩检测系统结构及工作原理

扭矩检测系统分为两单元，一个检测变送单元主要包括扭矩检测及变送器为一体的传感器；另一个单元为控制单元，现场有独立控制箱，由信号报警设定器、信号隔离器、继电器、变压器组成。

图1 耙机扭矩检测系统结构组成

其工作原理是安装在电机联轴器固定端传感器检测到电机耙机转动力矩后，经过信号放大及变送器将4～20mA信号传输进入信号隔离器。经信号隔离后，一路输出4～20mA模拟信号给主控室DCS用于扭矩测量值显示，另一路输出4～20mA模拟给信号报警设定器，经报警设定器后，当测量值信号达到预设定报警值WT≤3.5mA或18.4mA≤WT将输出报警信号至相应继电器线圈A1/A2端，继电器线圈失/得电，常闭/常开点触动作，切断电气接入的220V控制线路，联锁耙机跳停。或者扭矩检测控制系统中某个部件及线路出现故障时，也将切断电气也将引起耙机跳停。

3 存在问题分析

近年来耙机扭矩检测系统故障频发，其中2014年沉降槽20台耙机共跳停31次，因扭矩检测系统故障引起跳停16次，占总跳停数51%，扭矩检测系统故障是造成耙机跳停的主要原因之一，耙机跳停需要检查处理，也增加了仪表人员维护工作量。为此，生产单位和仪表设备维护部门要求减少仪表设备故障，保证耙机稳定运行。

扭矩检测系统结构并不复杂，影响其正常运行的因素并不多，只要找准方向，可解决引起故障的主要问题。外部因素影响扭矩检测系统的通过对2014年扭矩检测控制内部结构组成部件故障进行统计分析，发现报警设定器、信号隔离器以及线路故障，这3项占扭矩检测控制系统总故障率87.5%。

图2 扭矩检测控制系统内部器件故障比例

说明耙机扭矩检测系统故障主要来源是报警设定器，信号隔离器和线路故障，只要减少报警设定器，隔离器、线路故障，就可以减少扭矩系统故障。

（1）报警设定器故障率最高，报警设定器是扭矩检测系统关键器件，报警设定器的的稳定性非常重要。主要表现为安装使用前检查校验是完好，使用一段时间后容出现死机报故障，重启后又恢复正常。从部分故障的器件拆出检查，电子元件明显有老化、电容鼓包等现象，而从更换记录查看，并未达到周期寿命期限，且工作环境温度、湿度、振动都在允许范围内，分析认为是部分器件电子电路存在质量问题引起。而且还发现报警设定器和信号隔离器为配套使用器件，但是由于订货批次不同，部分备件精度等级并不完全匹配，如报警设定精度等级为±0.2%，而与之配套使用的信号隔离器精度为±0.5%Fs，经查相关资料，备件仪表精度不匹配导致传输信号会出现不准确情况，设备性能不稳定，容易出现误报警故障。

（2）线路存在缺陷。从扭矩传感器变送单元来的4～20mA扭矩模拟信号接入信号隔离器输入端，经隔离器后一路输出4～20mA给主控室DCS用于扭矩测量值显示，另一路输出4～20mA给信号报警设定器做报警输出控制联锁耙机运行，线路过于繁琐，输入输出信号线过于集中在信号隔离器上，一旦隔离器出现故障时，现场扭矩系统控制箱内报警设定器和主控室DCS同时信号故障，则耙机跳停。

4 技术改造方案

通过沉降槽扭矩检测系统现场使用环境特点，以及在该系统中原隔离器和报警设定器使用中出现的故障问题分析，我们得出了导致扭矩系统故障频发的主要原因是器件质量差，部分备件精度不匹配、器件之间信号连接线过于繁锁、输入输出信号线过于集中在信号隔离器，导致扭矩检测系统容易出故障，引起耙机跳停。

（1）针对报警设定器器件质量差、报警设定器与信号隔离器备件精度不匹配问题，通过研究调查后决定对原报警设定器、信号隔离器重新选型，选用具有报警及信号隔离功能为一体南京优倍NPGL-C11AAD智能型隔离器，通过选用该智能隔离器可以实现对模拟信号的隔离器及报警输出功能，也解决备件质量差和备件性能不匹配问题。

该新型智能隔离器适用于与单元组合仪表及DCS，PLC等系统配套使用，在油田、石化、制造、电力、冶金等行业的重大工程中有着广泛应用，其主要技术特点是该智能隔离器采用先进的数字技术，具备了传统模拟隔离器所不具备的多项先进性能，在对高、低频干扰信号的抑制方面均有着优异表现，内部采用数字化调校、无零点及满度电位器、自动动态校准零点，这些技术特点的应用使产品的稳定性及可靠性得到科学的保证。

经咨询厂商和向试用过该器件的用户了解到，新型智能隔离器性能稳定，故障率较少，更换新型隔离器，可减少护量和备件消耗，而且新型智能隔离器校验方便不易损坏，提供RS-458通讯接口用手操器在线故障处理，检修时不影响生产（如表1）。

表1

通过选用一体型信号隔离器后可拆除原报警设定器和信号隔离器，至少直接减少扭矩系统故障31.5%。且新型智能报警设定器备件采购费用比原信号隔离器和报警设定器费用低，可减少备件成本。

（2）针对线路存在缺陷问题，器件之间信号连接线过于繁锁、输入输出信号线过于集中在信号隔离器，我们对原设计图纸进行分析后，决定进行线路整改，在安装新型隔离器后，将原多余的信号线拆除，利用新型智能隔离器特点，将传感器来信号线直接接入新智能报警设定器输入端，经隔离器后输出一路4～20mA信号给主控DCS显示，分散了线路输出部分，简化了信号线路，减少因隔离器故障而引报警设定器及主控DCS信号同时故障。

图3

5 改造实施及效果

2015年7月首先对沉降Ns150槽扭矩检测系统实施改造，到8月28日已完成20台沉降槽扭矩检测系统的改造工作，改造至今，沉降槽耙因扭矩检测系统故障引起耙机跳停共出现2次，而实施改造前同期有10次跳停，实施改造后，沉降槽耙机因扭矩检测控制系统故障跳停次数大幅度减少，这说明了我们的备件重新选型及线路优化的改造是成功的，且效果明显。

通过改造后，扭矩检测控制系统仪表故障减少，直接减少仪表维护工作量。也产生了直接经济效益，每年节约易损件、备件采购费用约2.072万元。最重要的是减少沉降槽耙机跳停次数，保障耙机稳定运行，保证氧化铝生产指标控制。