进口悬链式连硫生产线悬垂控制器故障解决策略

王松培,李建普

（1.特变电工（德阳）电缆股份有限公司，四川 德阳 618000；2.震坤行工业超市（上海）有限公司，上海 200000）

1 序言

橡套电缆生产设备广泛采用悬链式生产线，进口设备生产的产品质量稳定优越，为此国内知名电缆生产厂家首选进口设备来布局高端产品，国外橡套设备知名厂家有德国TROESTER、戴维斯和瑞士麦拉菲尔等。特变电工德阳电缆股份有限公司根据市场和橡套电缆生产需要，引进了德国TROSETE悬链式三层共挤连硫生产线，该设备控制和运行均良好，为我公司创造了较大收益。但该生产线的中点悬垂控制装置在使用几年后因老化和蒸汽腐蚀等问题，出现过多次发射线圈和接收线圈故障，造成中点控制不稳定，电缆在硫化管内抖动频繁，PID调节不受控，造成电缆表面出现竹节的质量隐患。对发射线圈和接收线圈拆开检查发现了一些问题，发射线圈因蒸汽腐蚀，已出现硅钢片短路，无法发射信号频率。接收线圈因蒸汽长时间腐蚀陶头，造成蒸汽接触接收线圈，引发线圈接收信号频率紊乱。经咨询原厂家只出售整套接收和发射线圈，价格昂贵，且纳期较长。本文主要介绍自主改进线圈国产化备件制造替代技术。

2 悬垂自动对中控制原理

中点悬垂控制器是由发射线圈、发射控制装置、接收线圈、接收控制装置和连接电缆等组成，它的自动对中控制原理是：

（1）通过发射控制装置中的信号发生电路产生一定频率的高频正弦信号，经过电压放大，功率放大，接入到发射线圈中，发射线圈中产生同频交变磁场，硫化管中的电缆穿过发射线圈，相当于电缆穿过环形磁场，这样就在电缆中产生出感应电势。

（2）电缆芯线与其对硫化管的分布电容以及对硫化水的分布电容构成回路，缆芯上流过高频电流，从而产生出一个高频磁场，这个磁场正好穿过安装在硫化管道内的一组接收线圈，由于这个交变磁场相当于线圈切割磁力线，就在接收线圈内产生一个一定频率的感应电势。

（3）当电缆位于硫化管中心位置时，上下两个接收线圈感应信号相等。反之，感应信号就不相等，靠近电缆的线圈信号大，远离线圈的信号小，PLC采集这两个接收线圈的感应信号，通过一定的算法和处理，就可以分析出电缆处于硫化管道中的位置，并给出电缆位置的模拟量，通过连接电缆送给直流调速装置，控制下牵引电机，从而自动调节电缆在管道中的位置。

3 发射线圈构成原理

发射线圈为一个环形线圈，套装在硫化管外部，初级回路由带铁芯的环形线圈组成，次级回路由电缆缆芯及分布电容构成，套装本线圈的一段硫化管应对地绝缘且和其他管道同径。根据电磁感应原理，如果发射线圈加有高频电流，则会在电缆上产生同频感应电流，由于温度较高，线圈材料的选择较重要，宜选用耐高温绝缘聚四氟乙烯、硅钢片组合而成。发射控制器产生正旋频率的信号，因其输出功率不大，发射线圈实为一大功率器件，对信号进行放大，考虑到各种规格的电缆线直径材料不同，硫化水位高低以及生产过程中接收信号截止失真，通过改变电压放大过程运算放大器的反馈电阻的大小保持电缆中电流稳定，反馈电阻大小由PLC通过运算进行控制，这样就实现了发射线圈的功能。

4 接收线圈及控制原理

接收线圈选择耐高温高湿的材料浇筑制成两个圆饼线圈，上下对称安装在硫化管道中，内径尺寸与硫化管道相同，当电缆中通过高频电流时，交变电流会产生磁场，接收线圈就会感应出一定的电势，它的大小与电缆和其中交变电流的大小有关。当两个线圈接收到相同的信号时，悬垂会反馈导体处于精准度位于管道中间，电缆在垂直方向的偏差很小，这个能从两个线圈接收到的电压差来直观显示，操作指示屏将显示电缆实际的位置。该信号通过PID处理后控制牵引设备，以达到控制硫化管中电缆张力及悬垂度的目的。再有通过PID增益自动控制线缆保证不擦挂管道内壁以免引起质量问题。接收控制器对接收线圈信号进行处理，接收线圈中的信号送入到接收控制器中的电压跟随器中，电压跟随器有两个作用，一是隔离接收线圈和后续电路，二是增强后续电路的驱动能力，紧接电压跟随器的放大电路的作用不仅仅是放大信号，更重要的是它的放大增益使得二极管压降变小（相对于放大电路放在全波整流之后而言）对高频交流信号变为直流信号，选择合适的滤波电容后，不仅可以滤掉许多杂波，也可以是线路反应非常灵敏，最后一级为放大电路，还能够PLC运算需要，调整其放大倍数，由PLC进行数据采集和处理。

5 解决方式

(1)发射线圈绝缘损坏造成发射频率发生波动，电缆在硫化管道中也出现相应的抖动，解决此问题优先选择是从原厂家采购配套配件进行更换，但在实际询价中得知该发射线圈装置费用高达15万元，且采购时间周期长达半年以上，这些条件均不能满足生产需求，那接下来就是自我改造过程，通过拆卸原发射线圈分析，该线圈是由硅钢片和耐高温材料组成的环形圈，通过测量相关尺寸，设计出发射线圈相关图纸，选取与硅钢片相同厚度的材料且退火处理，在我公司绕线机设备上自主进行饶制，并通过张力控制实现饶制环形硅钢片圈的紧定程度，饶制后再进行绝缘处理和自然晾干，最后替换原线圈进行安装，并进行相关参数调试，带线进行试机，每小时观察记录线圈的温度和发射线圈的示波器频率跟踪，这样下来我公司通过总结经验，现已自主试制完全满足要求，节约配件成本相当显著，成套费用只需要几千元，且时间周期不长。

(2)原接收线圈是由非金属硅藻土制成，长时间使用硅藻土发生脱落，内部线圈与蒸汽互通造成接收信号失灵而发生故障，同样咨询厂家该套接收装置成本也高达15万元，时间周期也长达半年，初期我们想法是按原陶头结构自主制作模具浇筑一个陶头，但安装使用后一段时间就出现电缆抖动，分析原因是陶头材料的热处理和制作不达标，出现陶头腐蚀进入蒸汽，为此我们思考改变接收线圈的结构，首要想法是如何阻止蒸汽进入到线圈内部，为此通过分析总结接收线圈装置的相关结构，结合改造思路自主设计线圈结构，该线圈外部绝缘饼由原来的硅藻土浇筑而成的结构变成聚四氟乙烯车制而成的，该饼结构设计上由外部蒸汽端盖直接压住边缘台阶，这样蒸汽在结构上就已经杜绝进入到线圈内部类，该办法确实解决根本问题，通过改造后问题迎刃而解，支出费用相当小。

6 结语

在线缆企业生产过程中，关键设备平稳优运行是保障产品安全、质量和交货期的基础。在目前我国MRO工业品配送、设备备品备件ABC分类管理还不够普及和完善的阶段，进口设备的设备配件采购成本高周期长，采用换件法解决设备问题面临很大困难。设备维修保全人员要尽快解决进口设备的瓶颈问题，就要采取会诊替换法，集中机械和电气技术人员力量，剖析根本原因，积极探索对策，制定快速可靠的解决方案，这也是我国创新设备管理发展的必然趋势。