机电设备的电气自动化改造及维护探索

王祥发 娄金文 易康

关键词：机电设备;电气自动化改造;维护

引言：探索机电设备的电气自动化改造及维护措施，需明确其重要性与必要性，建议相关改造人员在进行设备改造时基于设备的自动化程度与发展需求出发，不可一味地考虑改造成本或者是机电设备的自动化性能，而是综合各方面的因素来推进具体的改造工作，切实提升机电设备的运行性能，实现其本身的稳定、安全使用。

一、机电设备的电气自动化改造意义

进入物联网代以后，基于社会的需求，机电设备被提出了更高的要求，很多机电设备不但关乎着企业的绿色、低碳、循环发展，也会影响到企业的社会效益。故而需强化机电设备的电气自动化改造与维护，提升其自动化生产水平。其改造意义主要表现在以下三点：其一，自动化改造可提升机电设备的运行效率，运行稳定性，节约企业的人力资源成本，使其更好地满足社会所需;其二，自动化改造，利于提升机电设备的操作质量，操作安全性，避免出现较多的人为失误，利于保证生产产品的质量;其三，实现电气自动化改造，利于实现对机电设备的动态监控，及时发现其在运行过程中的不足与存在的隐患，进而提前做出应对措施，避免损失的进一步加大[1]。

二、机电设备的电气自动化改造及维护策略

以退火酸洗线机电设备为例，探究其自动化改造与维护措施，需把握以下数点：

1.加强退火酸洗线机电设备监测

其一，引入先进的机电设备监测装置，对不锈钢退火酸洗带轧线机电设备实施在线监测，明确其可能存在的异常问题并实施针对性处理;其二，在自动化改造与维护进程中，进行详细地记录，汇总并分析各项突出问题，给出合理方案，进行设计方案的预演，确保其可行性与有效性，纳入管理数据库中，在其后面遇到类似问题时，可提取数据库设计方案对其进行快速、有效的处理，使其可保证在持久运行状态;其三，注意安全问题。在设备进行自动化改造升级之后，还应关注其运行安全性，必要时做好设备的升级换代、更新，使其具备更好、更稳定高效的使用性能[2]。

2.酸洗线无孔焊缝跟踪校准电气自动化改造

以新材料HRAPL5#酸洗线为例进行论述，因焊缝打孔时由于冲孔模具对带钢冲击，导致孔洞边缘产生硬力，再者孔洞边缘微有毛刺，因此当焊缝的孔洞到达轧机进行轧制时，带钢变薄，承受的张力变大，因此极易从孔洞邊缘裂开而导致轧机轧断钢带造成生产故障，针对该种情况，可对其进行电气自动化改造，提升产品生产质量，保持可持续生产。具体改造措施如下所示：

其一，在进行电气自动化改造时，不再应用焊缝打孔。在经过程序分析之后，整合工艺控制要求，加入焊缝无孔跟踪校准控制程序，结合TRIZ理论，在焊缝经过焊缝检测仪时，不在投入焊缝检测仪的检测信号，而是采用MTR跟踪数据进行校准;其二，主要步骤包括：

①研究焊缝检测仪距离轧机一站的距离;②研究二级下发给一级的带钢长度，以及当前卷离开轧机一站的剩余长度与下一卷的计算长度;③添加各个焊缝的检测信号、钢带在焊缝检测仪处的钢带长度;④研究TDC的MRT、LCO程序，对原因程序进行修改以及添加新程序;⑤在HMI中添加是否投入焊缝无孔跟踪校准功能按钮;⑥运行调试;⑦FAT测试，功能验收。按照调试结果与校准误差对其加以完善与优化[3]。

3.酸洗线张力辊电机及炉辊电机改造

以某公司固溶二号酸洗线的机电设备改造为例，退火炉入口的2#张力辊组原来使用3台电机，分别为37kW、22kW、15kW，依靠西门子S120系列变频器控制，其速度由0r/min到2132r/min，在生产薄钢带时，2#张力辊组电机可满足炉子张力控制要求，但在生产超过10mm厚的不锈钢带时，2#张力辊组的电机转矩无法满足炉子张力控制的要求;同时炉区所使用的支撑辊电机为1.5kW，在生产超过10mm厚的不锈钢带时，转矩经常处于100%状态，极易过载报故障，致使钢带表面产生凹坑，基于此，需要对电气自动化与传动系统进行改造，实现2#张力辊组电机在生产厚板时能够满足对炉子张力的控制要求，以及炉区支撑辊电机在生产厚板时亦能满足生产要求。具体措施如下所示：

其一，核算在生产最厚16mm不锈钢板时所需要的炉子实际张力，其单位张力为10KN，利用公式F=带钢宽度*带钢厚度*单位张力=1535*16*9/1000=221.04KN的总张力;其二，计算出现有张力辊组所出的最大张力为138.24KN;其三，根据生产16mm不锈钢板时所需要的炉子实际张力，结合现场实际需要和电气室所具备的条件2#张力辊组的升级改造，查看现场条件，把2#3后面的一根从动辊添加一台减速机，新增一台45kW的变频电机，电气室新增一台55kW的变频器，利用原有的整流单元供电，新增一条主电缆和编码器线，把原先37kW的主辊替换为75kW的电机，然后用37kW的电机和变频器替换2#3原先15kW的电机，经过计算升级改造后的2#张力辊组可出的最大张力为255.1KN，可满足需要;其四，编写新增2#4张力辊电机的自动化程序，新增传动拓扑，配置传动参数，选择自动配置报文，建立变频器传动和自动化程序状态字和控制字的关系;其五，修改2#1和2#3张力辊电机及炉辊电机的传动参数以及自动化参数，修改自动化程序张力限副和HMI张力设定限副;其六，优化2#1、2#3、2#4张力辊电机的参数，进行传动调试，最后进行联调联试，确保张力能够精确的闭环控制，以满足生产要求。

4.构建健全的机电设备电气自动化改造及维护体系

构建健全的机电设备电气自动化改造及维护体系，是提升企业机电设备自动化管理水平的必要措施，需重视以下要点：其一，对酸洗线设备的运行状态进行摸排与调查，清楚其运行情况，记录各项调查数据，做好前期的信息收集工作;其二，對不锈钢退火酸洗连轧线上的各项机电设备展开专业校对，设置任务书，将改造要求、图纸绘制等纳入任务书，提升自动化改造与维护方案可行性、科学性;其三，设置监督机制，根据酸洗线设备改造与运行情况对其加以调整，提升整体过程的顺畅性。

5.组建酸洗线自动化控制系统

组建酸洗线自动化控制系统，应按照机电设备的结构组织、性能特征与发展需求来构建整体化控制系统，包括现场传感器仪表控制系统、基础自动化系统、过程控制系统等。以下分别论述：过程控制系统，用于控制酸洗线生产全过程的管控，包括在线监控性能、指导控制性能、通讯性能，并具备计算、存储、设定以及执行功能;而基础自动化系统主要是依靠PLC来实现对自动化生产过程的监视、控制以及调节，并与其他系统通讯;现场传感器仪表系统包括装置在整个自动化生产线上各个位置的传感器、变送器、执行器、检测仪表与控制设备等，其可借助无线互联网实现各个仪表间的互联互通，并协助管理人员在进行设备维护时及时定位到故障仪表位置，实现对其的快速、高效处理[5]。

结语：综述，文章就机电设备的电气自动化改造及维护探索进行了论述与分析，探讨了其改造的意义与具体措施，建议改造人员给与其必要的重视，从机电设备使用企业的根本所需完成后续的改造工作，并要求维护人员更新其维护理念，对自动化改造之后的机电设备进行全范围的有效维护，确保其持续稳定运行。

参考文献：

[1]杨涛.自动化应用机电设备的电气自动化改造及维护研究分析[J].电子乐园，2021，（3）：2.

[2]王振华.煤矿机电设备的电气自动化改造及维护[J].当代化工研究，2021，（20）：2.

[3]韩新建，任巍，徐立等.一种提升连轧退火酸洗基础自动化网络稳定方法：， CN110365506A[P].2019.

[4]韩学昌.退火酸洗线卷取区张力控制方法[J].一种技术，2019，（6）：3.

[5]冯莉娟.机电设备的电气自动化改造及维护研究[J].农业装备技术，2021，（1）：3.