Sinowalk冷卻機原理及其故障分析與處理

王 銳，閻貴柱，王洪霞,張建國

Sinowalk冷卻機原理及其故障分析與處理

Faults Analysis and Treatment on Sinowalk Grate Cooler

王 銳1，閻貴柱2，王洪霞2,張建國2

Sinowalk步進式冷卻機是中材裝備集團有限公司熱工分公司近年來主推的成熟產品，采用先進的設計理念，擁有多項專利技術，具有獨特的技術特點，在客戶中建立了良好的口碑。

Sinowalk冷卻機基于先進的模塊化設計理念，由新穎而緊湊的模塊組建而成，能適應于不同規模水泥廠的需求。模塊的優化組合減少了用于設計、制造和安裝的時間，且易于維護；進料端優化的固定斜坡設計，使得固定斜坡段熟料停留時間短、堆積少，熟料在整個篦床上分布均勻，可提高入口段的熱交換效率；精妙的四連桿機構專利技術突破了以往的冷卻機傳動方式，經過計算和計算機模擬技術，使得四連桿機構能夠進行100%的線性運動，巧妙通過三角架的旋擺運動產生篦床的往復直線運動（見圖1）；篦冷機在運行中，當篦床往前送料時所有列一起前進，而篦床回退時1/3列錯位間隔后退；獨有的穩流閥流量調節功能優化冷卻風分布，依料床變化自動穩定冷卻風量、無漏料，提高了熱交換效率?？傮w而言，Sinowalk冷卻機用風量少，磨損少，輸送效率高，熱回收效率高，運轉率高，冷卻效果好（見圖2）。

Sinowalk冷卻機主要技術指標如下：單位篦面積產量：44～46 t/m2d；單位冷卻風量：1.7～1.9m3（標）/kg熟料；熱回收率：75%；運轉率：＞98%；出料溫度：65℃+環境溫度（粒度≤25mm）。以上指標均達到了國際先進水平。

隨著Sinowalk冷卻機在國內外市場的不斷推廣和使用，其良好的冷卻效果、可靠的使用性能及優質的售后服務得到了廣大用戶的認可和好評。然而Sinowalk冷卻機在使用過程中也會因各種情況產生一些故障，下面筆者將要介紹的就是在某個現場篦冷機運行中曾產生的故障現象及判斷處理過程的相關內容，供同行參考。

1 篦冷機第一列篦床無法正常并列運行

該現場使用的篦冷機為四代冷卻機，型號為TCFC5500；熟料破碎機為錘式破碎機，型號為φ1000mm×3900mm（見圖3）。

圖1 四連桿機構原理

圖2 篦床運動原理

1.1 故障現象描述

篦冷機在運行過程中，第一列篦床與其他列篦床的運行步調明顯不一致。每次啟動篦床時，篦冷機液壓缸的推動壓力正常，前后限位開關信號的接收顯示也正常。但約過2min之后，就會出現第一列篦床和其他列篦床前后運行步調明顯不一致的現象（見圖4中黑色手柄），即所謂的“亂列”現象抑或說“滯后”現象。例如：本來12列篦床都應該前進，而第1列篦床有時卻處在后退的位置上。由于電氣控制系統的保護作用，待延遲時間過后，篦冷機就會跳停，同時伴隨篦冷機備妥信號丟失。此時如果啟動篦床運行，就需要斷掉PLC電源后才可重新啟動，給中控人員進行自動操作帶來極大不便，所以用戶停掉第一列，使第一列篦床處于屏蔽狀態。

從故障現象分析，第一列篦床屏蔽的原因可能與機械運行阻力、液壓管路或閥門的故障以及電氣控制系統的故障有關，應該從這三大方面入手查找原因。

1.2 機械與液壓故障原因的查找和判斷

1.2.1 檢查篦床是否有“帶列”現象

從車間現場檢查的篦床實際運行情況來看，各列篦床在行程距離范圍內運行速度平穩、均勻，并不存在“帶列”現象。補油管路的安裝對防止“帶列”問題的發生確實起到了關鍵作用，因此故障原因可排除“帶列”問題（見圖5）。

1.2.2 檢查液壓管路中各種閥體的工作情況

（1）從現場屏顯畫面上來看，比例閥開度的給定值和反饋值相差不大，比例閥開度顯示均正常。（2）經手動操作篦床的黑色檢修手柄來推動第一列運行，感覺比例閥開度靈敏，操作靈活，不存在比例閥、梭閥、單向閥等閥體卡滯故障。（3）檢查液壓管路，未發現漏油、AB口接反及閥門反向等故障現象。因此排除液壓系統本身存在問題（見圖6、圖7）。

1.2.3 檢查接近開關的工作情況

經檢查，現場第五風室內的接近開關上面沒有太多灰塵，接近開關和信號擋板距離在5mm左右，雖然信號接收距離較遠，但也基本符合接近開關安裝距離的要求（見圖8）。同時，篦床運行到行程限位時，接近開關上的紅色指示燈均能正常顯示。所以，不存在因接近開關上面灰塵多或者距離信號擋板過遠造成的信號不穩、不強的現象，因此初步排除了第五風室內接近開關存在故障。

1.2.4 檢查篦床帶料運行情況

將第一列篦床暫時解除屏蔽，并入程序運行，同時對包括第一列在內的各列篦床運行情況進行檢查，未發現篦床有“脈動、爬行”等運行阻力現象，液壓缸的工作壓力均在12.0MPa左右（見圖9），因此也可以排除篦冷機設備本體運行異常。

圖3 TCFC篦冷機及錘式破碎機

圖4 圖中左側第一列手柄不同步

圖5 紅色油漆所示為“補油”管路

圖6 液壓管路中的梭閥

通過以上分析，基本排除篦冷機設備本體及液壓傳動系統產生故障，故對第一列篦床運行不正常的原因分析重點放在電氣控制方面。

1.3 電氣控制故障原因的查找和判斷

1.3.1 車間現場電控柜的檢查

（1）在車間現場打開電氣控制柜，發現柜子里沉積大量灰塵，以致電控柜內有些指示燈表面模糊不清。因粉塵的塵粒荷電性、吸水性，易造成電氣元件的誤動作和線路短路等，據此判斷，如此多的灰塵覆蓋在電氣元件表面和控制線路中，肯定會對控制系統產生不利影響，隨之對電控柜進行了清掃。

（2）清掃處理后，接著觀察限位開關在電控柜上的指示燈運行情況。發現第一列篦床運行時其前后限位指示燈有異常閃爍現象，收到的信號不明朗，初步懷疑該現象是由信號擋板與接近開關的距離偏大所致。于是進入第五風室再次對接近開關進行檢查、調整，使信號擋板和接近開關的距離調到最小，在2mm左右。但上述措施實施后，接近開關限位指示燈的閃爍現象仍未消除，即第一列篦床運行仍不正常，據此判斷并非接近開關距離不合適導致篦床故障。

1.3.2 電控柜內指示燈工作情況的進一步檢查分析

如圖10（DI開關量輸入模塊）所示：DI模塊上的數字0～7分別表示模塊的8個通道。其中，該現場的0、1通道分別代表某列篦床接近開關的前后限位，后面依次類推。經仔細檢查發現，DI模塊通道0、1兩處的指示燈有異常閃爍現象，也就是說篦床的前進和后退與指示燈亮起和關閉的時間不匹配，表明系統收到了較為混亂的指示信號，導致篦床無法按指示運行，從而造成第一列篦床“亂列”現象產生，控制系統的延遲判斷時間一到，篦冷機就跳停了，即柜子內指示燈的異常閃爍造成篦床運行故障。如果把該列篦床屏蔽，行程開關不動作，控制系統就無法收到故障信號，現場屏蔽了第一列后并不影響篦床的整體運行。因此，我們需要查明是何原因造成了控制柜內指示燈異常閃爍的現象。

1.3.3 電控柜內接線端子的檢查

針對控制柜內指示燈不正常閃爍現象，如前所述，調整了接近開關信號板的距離后仍未消除故障現象。于是進一步對控制柜內部的各接線端子進行檢查，發現有幾處的端子接線松動，產生虛接。至此，困擾現場多日的第一列篦床運行故障的原因找到了，是由接線端子虛接造成，遂用工具緊固。

圖7 車間現場控制柜屏顯畫面

圖8 篦下風室內接近開關

圖9 液壓缸工作壓力曲線

圖10 車間現場控制柜內部運行情況

第一列篦床產生運行故障的原因看似簡單，然而在原因的查找、分析及處理的整個過程中，涉及到了多方面因素，對檢修人員的技術能力和綜合判斷能力要求較高。端子虛接的原因，有以下幾種：（1）在安裝時接線松動；（2）運行一段時間后因其他設備振動影響而產生虛接；（3）粉塵環境及高溫環境下對電氣元件的影響。

1.4 故障處理結果

將現場電控柜內的灰塵徹底清掃、吹凈并將控制柜內電氣通道上的端子接線重新緊固后，電控柜內部信號指示燈的不正常閃爍現象消除，并且與篦冷機風室內的接近開關指示燈同步顯示，第一列篦床正常并列運行。

這個案例的分析、處理過程提示我們：接近開關的信號指示正常，并不完全表明控制系統一定能收到正確信號，還要觀察控制柜內部的指示燈是否接收到了正常信號，控制信號換向動作不明朗就會造成篦床運行產生故障。此外，對現場控制柜的維護和保養也應引起大家的重視，要做到防塵、防振和防高溫，并對控制柜定期檢查。

2 篦冷機液壓站的備用泵投入運行后短時間內篦床跳停

篦冷機液壓站共有5臺液壓泵，其中1～4號泵是工作泵，5號為備用泵（見圖11）。

2.1 故障現象描述

篦冷機在正常生產運行了一段時期以后，業主為了試驗1～4號液壓泵能否與5號備用泵正常切換，分別用1～4號工作泵依次與5號備用泵切換。其結果是：任意一臺工作泵與備用泵切換后，都會出現短時間內篦冷機跳停的現象，而此時車間現場的5號備用泵仍然能夠正常運行。這種情況下需要崗位人員在現場重新啟動后，篦冷機才能夠正常運行，但過一段時間又會出現同樣的跳停故障，有時會出現“緊急停車”故障報警信號，但有時該信號卻又不出現（見圖12）。

2.2 故障原因的查找及分析

2.2.1 備用泵的檢查

每次切換備用泵導致篦冷機跳停后，雖然有時會伴隨出現“緊急停車”的故障報警信號，但5號備用泵仍在正常運行，且運行電流平穩正常，泵體本身運行溫度正常，備用泵運行時也無任何雜音。這說明泵體本身沒有任何問題，因此首先排除備用泵本身問題而導致備用泵不能正常切換。

2.2.2 篦床帶料運行情況的檢查

經對篦床各列運行情況的檢查，篦床運行平穩，無沖擊、振動和刮蹭現象，不存在任何運行阻力，各液壓缸工作壓力均在12.0MPa以下（見圖13）。故此，備用泵不能正常切換排除了設備、液壓方面的原因。

通過以上的檢查、分析，技術服務人員與業主檢修人員把故障原因重點放在對電氣控制系統的檢查上。

圖11 液壓站中的五臺液壓泵

圖12 “緊急停車”故障信號

圖13 篦冷機工作畫面

圖14 備用泵與各工作泵切換

2.2.3 控制柜及控制程序的檢查

通過在車間現場檢查控制柜，發現篦冷機的驅動信號丟失，這說明系統可能接收到了“緊急停車”的指令，從而迫使篦冷機運行終止。所以，我們應該從DCS控制系統來檢查5號備用泵切換投入運行后，是哪一條控制指令讓篦冷機跳停的（見圖14）。

2.2.4 控制程序的進一步檢查

通過和業主的自動化工程師溝通，在工程師站上發現1～4號泵工作時驅動程序運行正常，設備運行也正常，但只要5號備用泵切換投入運行，超過15min篦冷機就會跳停。據此可以判斷備用泵的投入使用是導致篦床跳停的根本原因，應重點檢查該部分的控制程序編制是否合理。

通過對DCS控制程序的詳細檢查、分析后發現，現場控制程序中沒有工作泵與備用泵的允許切換程序，這就是備用泵切換后篦冷機跳停的原因。

2.3 故障處理結果

加入了1～4號工作泵與5號備用泵的允許切換信號，修正了控制程序，圓滿解決了上述故障現象，實現了備用泵與各工作泵的正常切換，篦床運行正常。

3 結語

綜上所述，在Sinowalk篦冷機的使用和維護中，除了對設備本體和液壓系統的維護檢查，電氣控制系統的維護和檢查也應引起大家的高度重視，尤其在使用過程中遇到問題的時候，要從設備、液壓、電氣控制等幾方面綜合考慮，把與故障現象相關聯的所有原因一一列出，逐項加以分析，利用故障分析排除法，最終找到問題原因所在。

[1]陳友德,劉繼開.四代篦冷機的技術進展[J].中國水泥,2007.（6）.

[2]陶從喜,孫義飛.TCFC第四代行進式篦冷機的研發及應用[J].中國水泥,2011.（2）.

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2013-04-10； 編輯：呂 光