200L大桶潤滑油生產線技術改造

趙彥偉 王 銳

(中國石油蘭州石化設備維修公司)

200L大桶潤滑油生產線技術改造

趙彥偉 王 銳

(中國石油蘭州石化設備維修公司)

分析蘭州潤滑油廠200L大桶生產線的故障現象，以其1#自動生產線為例，介紹相應的機械部分與自控系統的技術改造方案。經過技改，生產平穩性提高，相應生產線的安全可靠運行時間也增加，降低了維護工作量。

包裝線 潤滑油 故障分析 機械部分改造 自控系統改造

200L大桶生產線是蘭州潤滑油廠包裝車間的重點設備之一，主要用于灌裝工業油品，200L大桶生產線擔負著該廠50%以上的包裝任務，設備常年處于滿負荷運行狀態，目前存在諸多故障，比如：灌裝機灌裝工位部分經常冒油、計量誤差較大、碼垛部分鏈條斷裂、軸承破碎、鋼板變形、變頻器燒壞及垛盤倉變形等。日常維護量大，給企業的生產效率帶來一定的影響。因此，提高200L大桶生產線的長周期運行顯得尤為重要。

1 設備故障分析

通過現場調研，從故障頻次的統計數據來分析，機械傳動機構和氣動執行機構故障最多，分別占34%和31%，灌裝部分的故障占10%，電氣控制系統故障占8%。經研究分析，200L大桶機組的故障主要體現在碼垛機械傳動部分和氣動執行機構，機械部分故障占65%以上，控制部分故障不到18%。主要體現在重桶輥道變形損壞、鏈輪鏈條斷裂、抽拉鋼板變形及氣缸受損等機械故障方面；其次就是灌裝嘴部分，主要是油嘴密封不嚴漏油、噴油等故障現象。

由于對不同故障處理的時間和方法不同，尤其當機械故障中加入儀表電氣故障時，相應的判斷與處理時間就會遠高于簡單的機械故障。這樣就給生產帶來直接的影響。通過數據分析，要使200L大桶機組長周期可靠運行，必須首先解決碼垛部分的機械故障、灌裝工位部分的跑冒漏和控制部分的問題，這樣就會大量減少故障頻率、提高生產效率、降低相關工作人員的勞動強度。

2 故障原因分析

通過對碼垛工作過程進行現場分析，總結造成碼垛機械故障的原因主要有：

a. 由于重桶從小車直接落在垛盤倉上，沖量很大(200L潤滑油重量達180kg)，長時間循環工作很容易造成小車軌道和輸送軌道變形，致使小車鏈條斷裂，軸承破碎，甚至拖動系統產生故障。有時也會倒桶，砸壞檢測元件或造成檢測元件移位，使小車輸送機構產生誤動作，破壞更大。

b. 在添加垛盤的過程中，垛盤倉連續上升或下降時，抓垛盤的4個撥抓必須同時伸出或收回。當操作失誤，垛盤落在升降機上會徹底毀壞撥抓使得氣缸變形報廢；叉車在運送垛盤時，鏟頭有時會頂、壓、碰在垛盤倉體上，甚至造成懸掛提升機倉體變形受損或提升鏈條斷裂。

c. 木質垛盤在使用過程中易發生破損，造成設備運行過程中垛盤卡在垛盤倉內或輸送輥道上，造成電機過載，鏈條和固定支架斷裂。

d. 碼垛部分檢測控制信號較多，垛盤碰撞后易造成聯鎖，排除故障比較費時，嚴重影響灌裝能力。

從以上4點可以看出，原設計存在一定的缺陷，重桶碼垛過程產生的沖量過大等不確定因素較多，碼垛部分故障頻次較高，是此類生產線問題存在的根本原因，為此需從結構上簡化碼垛過程。

3 改進方案

為了減少重桶直接從小車落到垛盤上的沖擊載荷，空垛盤輸送過程中的擠壓等變形、磨損、斷裂導致的機械故障，需從機械部分和控制部分兩方面入手改造。多次現場調研分析，經潤滑油廠同意，以200L-1#/2#機為例說明，把原“L”形的落差式碼垛進行結構改造，拆除利用，改成“一”字型的自由編組堆垛，簡化傳動系統，減少控制檢測點，對相關程序進行改進處理，力求達到操作簡單、故障率低的效果。

3.1 機械部分改進

為保證整條生產線穩定運行，拆除原來重桶輸送部分的輥子，改為無動力輸送的雙邊自由輥子，主要靠重力斜坡下滑。這樣減少了控制點，節省了能源，方便了操作。保留原分道器部分，在此段減少重桶輸送電機，只留一臺電機用作重桶輸送。另行設計加工噴碼輸送重桶輸送帶，要求采用動力輥子，雙邊鏈條傳動。整套機械傳動部分按噴碼動力輸送部分、重桶分道器部分和重桶堆垛輸送部分排列組裝，要求重桶分道器部分出口到重桶堆垛輸送部分調整成3°坡度，其余為水平。在噴碼輸送后段增加堆積信號，拆除原碼垛機控制柜，將改造后的控制部分加到灌裝機控制柜，在原灌裝機PLC上做相應的程序修改，再進行相應的處理。

3.2 灌裝嘴控制回路和稱重系統改進

原灌裝工位具有獨立的升降、灌裝工位(開/關、大小流量)控制功能。另外，灌裝工位具有彈簧自動復位功能，在出現降壓、斷電時，自動關閉灌裝工位。但由于長時間的工作磨損，復位彈簧失效，當p風壓≤p油壓時，管線進油泵未及時停車，靜態油壓大于風壓就會導致灌裝工位關閉不嚴，灌裝嘴漏油甚至在灌裝結束瞬間會噴油，造成油品浪費并污染環境。再加上原稱重系統是單片機控制，硬件干擾強，容錯性差，受重桶沖擊過大時就會死機，嚴重影響灌裝精度和操作運行。鑒于此，決定在原有灌裝工位油管線前加裝控制閥兩套(精、粗灌裝一體化控制)，要求同時控制灌裝嘴流量和物料控制閥工作，達到雙重進料控制。即在保持原有灌裝嘴控制的基礎上，外加兩路物料控制信號，用粗、精灌裝信號同時控制灌裝嘴，物料控制閥，可以實現灌裝嘴切換雙保險，即使灌裝工位出現問題，物料控制閥也會做相應的處理，不會冒油。這樣就徹底解決了由于不正常操作和憋壓導致的跑冒漏現象，避免了灌裝嘴漏油問題。

安裝一套秤臺最大承載300kg，精度±0.15%，顯示最小分度值0.1kg，允許瞬時沖擊載荷350kg的電子秤兩臺，并配備稱重顯示控制器CB920X兩臺。CB920X直接連接稱重傳感器，有兩路可編程的控制輸出點，有RS485通信功能，具有極強的抗干擾能力。

3.3 自控部分改造

按照200L大桶潤滑油生產線的工藝技術要求，選用三菱FXIN-60MR-001 PLC，配備人機交互界面，實現實時灌裝狀態的監控，對生產線做系統編程調試，達到使用要求。

在重桶輸送入口處加以上入桶檢測信號，用來啟動編組輥道輸送機，并加以電機過載保護信號。

編組輥道后端改為無動力雙邊輸送的自由輥子，靠重桶自身重力向斜坡下滑，直到重桶堆積區，最多可以存放12桶(光電檢測)，當重桶堆積區存夠4桶，叉車用吊桶器一次搬走。如果重桶堆積區超過12桶(光電檢測)時，重桶存放區會發出聲光報警，提示叉車及時處理重桶堆積工作，若不及時處理，整條線報警，全線停機。直到叉車抓吊存儲區重桶小于12桶，滿垛檢測區報警解除，全線自動運行。

在加裝的兩套物料控制閥處編制相應的控制程序，要求灌裝啟動后，粗灌閥和精灌閥同時打開，當儀表顯示達到設定值(目標值-粗計量值)時，粗灌裝閥關閉，達到精灌量(目標值-過沖量值)時，精灌裝閥關閉，過沖量為自動修正量。調試CB920X配料控制器，調試好內部參數，在觸摸操作屏進行參數設定即可完成。要求做到：定目標重量，定粗計量，定過沖量。

200L-1#生產線改造后的灌裝過程如下：

a. 設備開始自動運行。人工將桶推上皮帶輸送機，若兩個檢測開關沒有被同時持續遮擋，皮帶輸送機連續將桶輸送到灌裝機組。

b. 檢測到空桶堆積后皮帶輸送機停止運轉，堆積解除后恢復解除。

c. 檢測開關d1未被擋光后灌裝擋叉置位放桶，擋光后回位。

d. 灌裝工位檢測d2被擋光后灌裝輸送機停止，夾桶缸動作并啟動尋口電機，尋口開始。

e. 在預尋口檢測p閉合后預尋口缸動作，尋口到位檢測j有信號后停止尋口電機，灌裝頭下降。

f. 灌裝頭降至低位后復位小夾口缸并啟動灌裝。

g. 在灌裝完成后若旋蓋工作檢測e透光，則放出重桶并開始重復以上過程。

h. 重桶出灌裝機后人工旋蓋，然后經過噴碼輸送機噴碼；噴碼后重桶進入分道機首先檢測開關q被遮擋啟動后分道機，當重桶擋住光電開關后分道機停止，重桶隨后進入重桶輸送自由區堆積，等待叉車吊桶吊走。

灌裝運行狀態監控界面如圖1所示。

圖1 灌裝區運行狀態監控

4 結束語

通過對蘭州潤滑油廠200L大桶生產系統的整體改造，有效降低了材料費和維護工作量，實現了運行狀態的實時監控和故障自診斷功能，也減少了誤操作，實現了200L大桶生產線的長周期運行，達到了預期效果。目前，此改造方案已經應用于該廠的200L-3#和4#生產線，運行效果良好。

趙彥偉(1979-)，工程師，從事DCS、PLC及SIS等自動化系統和儀表的維護工作，236751604@qq.com。

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