電信號演繹法快除雙推盤爐短路故障

劉勝勇

（中國重汽集團濟南橋箱有限公司 濟南）

STKES-60型雙推盤式滲碳壓淬、直淬生產線（以下簡稱推盤爐，平面布局見圖1），主要由裝料機構、預氧化爐、加熱爐、滲碳爐、擴散爐、淬火油槽、后清洗機、回火爐、卸料裝置和控制系統等組成，用于材料為20CrMnTi或20CrMoH的齒輪、齒輪軸、十字軸等零部件的加熱、滲碳、淬火、清洗和回火處理。日常運行過程中，推盤爐的電氣線路一旦發生短路故障——不同電位的導電部分之間被導電體短接或其間的絕緣被擊穿，會造成直流或交流電源異常、元器件燒毀、控制動作失靈等，影響熱處理質量與生產進度。運用電信號演繹法進行故障原因的查找，可在最短時間內恢復推盤爐的正常運行。

圖1 推盤爐平面布局圖

一、電信號演繹法

電信號演繹法源于模塊化維修思想，是集原理分析法、報警信息分析法、數據/狀態檢查法、在線監控法、測量比較法、隔離法及強迫閉合法的一種現代綜合性維修方法。其中，原理分析法是按電信號的流向梳理元器件的工作過程；報警分析法是借助LCD屏顯報警信息或LED屏顯報警號探知故障的可能部位和原因；數據/狀態檢查法是通過LCD屏顯的設備參數或輸入/輸出信號的通斷狀態縮小故障排查范圍；在線監控法是借助設備自帶跟蹤功能或外設PC機上工控軟件的在線功能捕捉故障的聯鎖/互鎖信號；測量比較法是借助萬用表等工具測量目標電路的電壓、電流、電阻、電平或波形并與正常值比較；隔離法是通過機械與電氣的分離、支路與支路的分離或控制方式的轉換等縮小故障排查范圍；強迫閉合法是借助設備自帶強制功能或外力迫使常開觸點閉合以查看目標元件的動作狀態。

二、故障實例分析

1.推盤爐上AC 220V斷路器熱脫扣的故障分析

（1）故障現象。推盤爐在運行過程中，當操作者一按下電控柜側供氣開按鈕110S2，處于接通狀態的低壓小型斷路器71F6（型號5SX21）立即熱脫扣，造成供氣、淬火室高壓沖氮、壓淬保溫室/底裝料/淬火區點火檢測等環節的動作缺失。如此，推盤爐不能正常工作，影響工件的熱處理質量及生產進度。

（2）診斷分析。按故障記錄到位→診斷分析到位→故障維修到位→維修記錄到位的四步到位法維修要求，合理運用原理分析法與隔離法排查故障原因。STKES-60型雙推盤式滲碳壓淬、直淬生產線上供氣環節的電氣控制見圖2。

圖2 推盤爐供氣環節電氣控制圖

①原理分析法梳理供氣的工作過程。推盤爐正常運行時，71F6閉合以接入 AC 220 V，98K1、98K2、99K1、99K2、100K1、115K1、116K1及106K3線圈得電使各自的常開觸點閉合；110S4扳至“甲醇＋N2＋脫硫天然氣”側使線路 11010至11018連通。按下電控柜側110S2鈕時，110K2線圈得電其常開觸點閉合，110S2鈕自鎖，110Y1線圈得電使安全氮氣用電磁閥動作；伴隨110K2常閉觸點的斷開，110K1線圈不得電其常閉觸點保持閉合，110Y2～110Y8線圈得電使對應的電磁閥動作。

②隔離法排查71F6熱脫扣故障點。據上述分析及低壓斷路器的工作原理，初步認定供氣環節存在短路故障。基于以往維修經驗（短路多與按鈕、指示燈、線路、繼電器、電磁閥等有關）及推盤爐的線路龐雜，優先采用隔離法排查短路故障。先將110Y1～110Y8的方形插座全部拔掉，接通71F6后點按110S2鈕，71F6未脫扣；再將110Y1～110Y7的方形插座逐個插回，每次點按一下110S2鈕，71F6均未脫扣；三是將110Y8的方形插座插回后，點按110S2鈕，71F6熱脫扣。此時，用數字式萬用表通斷擋測量110Y8（型號為VG8R03T6G的電磁閥）線圈的兩端子，表的蜂鳴喇叭響，遂判定110Y8線圈短路。

（3）解決措施及維修效果。據診斷分析結果，將短路的110Y8電磁閥更換為新件，并將其方形插座插回后固緊。試機后再未出現AC 220 V斷路器71F6熱脫扣的故障。

2.淬火壓床上液壓泵停轉的故障分析

（1）故障現象。推盤爐中用于盤形被動錐齒輪淬火處理的一臺Y9050B淬火機床（壓床），按下機床控制面板MCP上循環啟動按鈕SB4或工作臺側面循環啟動按鈕SB5時，連續運行狀態的液壓泵電機M1（型號Y112M-4-TH）停止運轉，壓床不能繼續工作，嚴重影響錐齒輪的生產進度。

圖3 壓床電機M1的PLC梯圖

（2）診斷分析。按4步到位法維修要求，在充分掌握壓床模塊化組成結構的基礎上，合理運用原理分析法、在線監控法、測量比較法與隔離法等現代故障診斷分析方法，對故障原因展開排查。壓床上電機M1的PLC梯圖見圖3，其主回路圖及I/O接口圖見圖4。

圖4 壓床主回路圖及I/O接口圖（局部）

①原理分析法梳理M1的工作過程。圖4壓床開機使3相AC 380V接入→釋放MCP上SB1鈕及工作臺側SB2鈕使PLC輸入信號地址0.00接通→MCP上運行狀態鈕SA1置手動側使PLC輸入信號地址1.03接通而1.04斷開→點擊MCP上SB3鈕使PLC輸入信號地址0.01接通→PLC梯圖中M1啟動控制用線圈12.02得電保持并輸出→MY2NJ型中間繼電器KA14線圈接通，其常開觸點閉合→交流接觸器KM1線圈接通，其常開觸點閉合→380V交流電隨低壓斷路器QF0、QF1接通M1電機，M1旋轉并帶動變量柱塞液壓泵一起工作→在地址12.02得電時地址10.01得電輸出后使SB3鈕指示燈HL2點亮呈白色。

②在線監控法查看PLC梯圖的聯鎖關系。在PC機安裝OMRON CX-Program軟件后，用USB-CIF02編程電纜實現PC與PLC的通信；然后將壓床的PLC程序以“從PLC”的傳送方式下載至PC中并設為在線監控狀態。此時，查看輸出地址12.02與輸入信號地址0.03間不存在聯鎖關系，只是在循環啟動鈕SB4或 SB5按下瞬間，液壓泵電機M1停轉。還有，PLC梯圖中處于接通狀態的各輸入信號地址瞬間刷新一次——肉眼看到監控屏幕快速閃動一下。

③測量比較法推斷M1停轉原因。在M1正常運轉時，萬用表直流電壓擋測量KA14的線圈電壓U1=24.8 V。保持測量表筆不動，按SB4或SB5鈕的瞬間觀察萬用表的數值U1＇由先前的24.8 V逐漸降低至6.3 V，并且運轉狀態的M1停轉。由于MY2NJ繼電器的線圈電壓U動=（0.8～0.85）U額=（19.2～20.4）V 時，KA14 線圈方能具有足夠能量吸合。據此，推斷壓床上用于DC 24 V電源供應的線路存在短路的情況。隨后將測量表筆放置在直流電源GS1的輸出端子1L+、1M上，按SB4或SB5鈕的瞬間觀察萬用表的數值U2由正常狀態的24.8 V逐漸降低至6 V左右，從而斷定壓床的DC 24 V電源供應線路確實存在短路情況。

④隔離法分段排查短路故障點。因短路故障是在按下SB4或SB5鈕時出現的，故應著重檢查MCP與工作臺側的循環啟動按鈕及其指示燈。本著“由遠及近”原則，先排查工作臺側SB5鈕及HL6燈，解掉HL6燈的端子34和1M，按SB5鈕短路故障依舊；再解掉SB5鈕的端子3和1L+，按SB4鈕短路故障依舊。隨后排查MCP側SB4鈕及HL5燈，解掉HL5燈的端子34和1M，按SB4鈕短路故障依舊；再去掉SB4鈕側并聯的SB5鈕接線——3和1L+，按SB4鈕后短路故障消失。據此，確診短路故障存在于SB4鈕至SB5鈕之間的接線中。遂拆解此段線路，發現工作臺側面帶金屬穿線管的電纜燒損嚴重并使1L+對地。

（3）解決措施及維修效果。據診斷分析結果，本著“簡單、實用、快捷、穩定”的原則，徹底更換SB4鈕至SB5鈕之間的接線與金屬穿線管，并加以固定防護。試機后，再也沒有出現按下循環啟動鈕時液壓泵停轉的故障。

三、結束語

電信號演繹法既可用來分析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的輔助控制回路；既可用來快速排查設備的短路故障，也可用于迅速診斷設備的報警原因或停機因由。在處理設備的日常故障時，采用電信號演繹法，不僅可以迅速找到故障點，還可以基于設計角度快速制定整改措施，從而簡化故障分析過程、提高維修效率及縮短設備停機時間。