耙機扭矩檢測系統故障分析及優化改造

黎福君

（廣西華銀鋁業有限公司 廣西德保 533700）

耙機扭矩檢測系統故障分析及優化改造

黎福君

（廣西華銀鋁業有限公司 廣西德保 533700）

本文通過對我公司氧化鋁廠沉降槽耙機扭矩檢測系統原理及使用中的出現故障分析，結合現場實際情況，制定設備的選型優化改造方案，通過改造優化后扭矩系統故障明顯率減少，保證了沉降耙機穩定運行，具有廣泛的推廣意義。

耙機；扭矩檢測系統；故障；改造

1 前言

沉降耙機是氧化鋁廠沉降槽重要的攪拌設備，其作用是將沉降槽底部泥層送到底流泵進口處，有利于沉降槽赤泥的排出，保證沉降槽泥液平衡。扭矩檢測控制系統是保護耙機安全運行的儀表監控設備，當扭矩達到設定高、低報或者扭矩系統故障時，則聯鎖耙機跳停，保護設備。如果正常生產中耙機突然跳停，恢復不及時，將會影響生產指標控制，嚴重時可導致結疤沉槽，所以氧化鋁廠沉降槽耙機的穩定運行非常重要。

2 耙機扭矩檢測系統結構及工作原理

扭矩檢測系統分為兩單元，一個檢測變送單元主要包括扭矩檢測及變送器為一體的傳感器；另一個單元為控制單元，現場有獨立控制箱，由信號報警設定器、信號隔離器、繼電器、變壓器組成。

圖1 耙機扭矩檢測系統結構組成

其工作原理是安裝在電機聯軸器固定端傳感器檢測到電機耙機轉動力矩后，經過信號放大及變送器將4～20mA信號傳輸進入信號隔離器。經信號隔離后，一路輸出4～20mA模擬信號給主控室DCS用于扭矩測量值顯示，另一路輸出4～20mA模擬給信號報警設定器，經報警設定器后，當測量值信號達到預設定報警值WT≤3.5mA或18.4mA≤WT將輸出報警信號至相應繼電器線圈A1/A2端，繼電器線圈失/得電，常閉/常開點觸動作，切斷電氣接入的220V控制線路，聯鎖耙機跳停。或者扭矩檢測控制系統中某個部件及線路出現故障時，也將切斷電氣也將引起耙機跳停。

3 存在問題分析

近年來耙機扭矩檢測系統故障頻發，其中2014年沉降槽20臺耙機共跳停31次，因扭矩檢測系統故障引起跳停16次，占總跳停數51%，扭矩檢測系統故障是造成耙機跳停的主要原因之一，耙機跳停需要檢查處理，也增加了儀表人員維護工作量。為此，生產單位和儀表設備維護部門要求減少儀表設備故障，保證耙機穩定運行。

扭矩檢測系統結構并不復雜，影響其正常運行的因素并不多，只要找準方向，可解決引起故障的主要問題。外部因素影響扭矩檢測系統的通過對2014年扭矩檢測控制內部結構組成部件故障進行統計分析，發現報警設定器、信號隔離器以及線路故障，這3項占扭矩檢測控制系統總故障率87.5%。

圖2 扭矩檢測控制系統內部器件故障比例

說明耙機扭矩檢測系統故障主要來源是報警設定器，信號隔離器和線路故障，只要減少報警設定器，隔離器、線路故障，就可以減少扭矩系統故障。

（1）報警設定器故障率最高，報警設定器是扭矩檢測系統關鍵器件，報警設定器的的穩定性非常重要。主要表現為安裝使用前檢查校驗是完好，使用一段時間后容出現死機報故障，重啟后又恢復正常。從部分故障的器件拆出檢查，電子元件明顯有老化、電容鼓包等現象，而從更換記錄查看，并未達到周期壽命期限，且工作環境溫度、濕度、振動都在允許范圍內，分析認為是部分器件電子電路存在質量問題引起。而且還發現報警設定器和信號隔離器為配套使用器件，但是由于訂貨批次不同，部分備件精度等級并不完全匹配，如報警設定精度等級為±0.2%，而與之配套使用的信號隔離器精度為±0.5%Fs，經查相關資料，備件儀表精度不匹配導致傳輸信號會出現不準確情況，設備性能不穩定，容易出現誤報警故障。

（2）線路存在缺陷。從扭矩傳感器變送單元來的4～20mA扭矩模擬信號接入信號隔離器輸入端，經隔離器后一路輸出4～20mA給主控室DCS用于扭矩測量值顯示，另一路輸出4～20mA給信號報警設定器做報警輸出控制聯鎖耙機運行，線路過于繁瑣，輸入輸出信號線過于集中在信號隔離器上，一旦隔離器出現故障時，現場扭矩系統控制箱內報警設定器和主控室DCS同時信號故障，則耙機跳停。

4 技術改造方案

通過沉降槽扭矩檢測系統現場使用環境特點，以及在該系統中原隔離器和報警設定器使用中出現的故障問題分析，我們得出了導致扭矩系統故障頻發的主要原因是器件質量差，部分備件精度不匹配、器件之間信號連接線過于繁鎖、輸入輸出信號線過于集中在信號隔離器，導致扭矩檢測系統容易出故障，引起耙機跳停。

（1）針對報警設定器器件質量差、報警設定器與信號隔離器備件精度不匹配問題，通過研究調查后決定對原報警設定器、信號隔離器重新選型，選用具有報警及信號隔離功能為一體南京優倍NPGL-C11AAD智能型隔離器，通過選用該智能隔離器可以實現對模擬信號的隔離器及報警輸出功能，也解決備件質量差和備件性能不匹配問題。

該新型智能隔離器適用于與單元組合儀表及DCS，PLC等系統配套使用，在油田、石化、制造、電力、冶金等行業的重大工程中有著廣泛應用，其主要技術特點是該智能隔離器采用先進的數字技術，具備了傳統模擬隔離器所不具備的多項先進性能，在對高、低頻干擾信號的抑制方面均有著優異表現，內部采用數字化調校、無零點及滿度電位器、自動動態校準零點，這些技術特點的應用使產品的穩定性及可靠性得到科學的保證。

經咨詢廠商和向試用過該器件的用戶了解到，新型智能隔離器性能穩定，故障率較少，更換新型隔離器，可減少護量和備件消耗，而且新型智能隔離器校驗方便不易損壞，提供RS-458通訊接口用手操器在線故障處理，檢修時不影響生產（如表1）。

表1

通過選用一體型信號隔離器后可拆除原報警設定器和信號隔離器，至少直接減少扭矩系統故障31.5%。且新型智能報警設定器備件采購費用比原信號隔離器和報警設定器費用低，可減少備件成本。

（2）針對線路存在缺陷問題，器件之間信號連接線過于繁鎖、輸入輸出信號線過于集中在信號隔離器，我們對原設計圖紙進行分析后，決定進行線路整改，在安裝新型隔離器后，將原多余的信號線拆除，利用新型智能隔離器特點，將傳感器來信號線直接接入新智能報警設定器輸入端，經隔離器后輸出一路4～20mA信號給主控DCS顯示，分散了線路輸出部分，簡化了信號線路，減少因隔離器故障而引報警設定器及主控DCS信號同時故障。

圖3

5 改造實施及效果

2015年7月首先對沉降Ns150槽扭矩檢測系統實施改造，到8月28日已完成20臺沉降槽扭矩檢測系統的改造工作，改造至今，沉降槽耙因扭矩檢測系統故障引起耙機跳停共出現2次，而實施改造前同期有10次跳停，實施改造后，沉降槽耙機因扭矩檢測控制系統故障跳停次數大幅度減少，這說明了我們的備件重新選型及線路優化的改造是成功的，且效果明顯。

通過改造后，扭矩檢測控制系統儀表故障減少，直接減少儀表維護工作量。也產生了直接經濟效益，每年節約易損件、備件采購費用約2.072萬元。最重要的是減少沉降槽耙機跳停次數，保障耙機穩定運行，保證氧化鋁生產指標控制。

6 結束語

扭矩檢測控制系統在冶金、化工、制造業等領域的大型轉動設備的機械裝置上面廣泛應用。在實際生產過程中難免發生各種故障導致設備跳停，對出現的故障進行正確分析，做出合理的技術改造會收到良好的效果，扭矩檢測控制系統還有很多可以改進的地方，需要我們的不斷的去研究探索。

[1]孫傳友.現代檢測技術及儀表.高等教育出版社，2012，2.

[2]馮旭剛.冶金石灰窯多參數檢測與質量控制理論及技術研究[J].合肥工業大學，2011（05）.

TH823.4

A

1004-7344（2016）14-0224-02

2016-4-18

黎福君（1984-），男，助理工程師，大專，主要從事工業儀表及自動化研究方面工作。