廂式壓濾機自控系統故障解析

(廣東南方堿業股份有限公司，廣東 廣州 510760)

我公司石灰車間凈化壓濾工序在用的五臺廂式壓濾機(四臺無錫，一臺山東景津)是蒸餾廢液處理的主要設備(以下簡稱壓濾機)。它的用途是對澄清桶底泥漿進行固液分離，最終產物為白泥和濾清液。壓濾機是純堿生產的重要設備，壓濾機運行狀況直接影響澄清桶廢液處理質量，關系到清廢液的達標排放。2013年我司純堿生產能力達到60萬t，壓濾機在生產和環保中的地位愈顯重要。由于處于潮濕、腐蝕的工作環境中，使用頻繁，壓濾機自控系統故障率相當高。分析并準確判斷自控系統故障類型，查找出故障點，是排除壓濾機自控系統故障的前提與關鍵所在。

1 壓濾機結構性能與工作原理簡介

壓濾機是集機、電、液于一體的分離機械設備，它主要由五大部分組成：機架部分、自動拉板部分、過濾部分、液壓部分和電氣控制部分。

圖1 凈化壓濾工序工藝流程簡圖

1.1 機架部分

機架是整套設備的基礎，它主要用于支撐過濾機構和拉板機構，由止推板、壓緊板、機座、油缸體、支撐過濾機的主梁等連接組成。設備運行時，油缸體上的活塞推動壓緊板，將位于壓緊板和止推板之間的濾板及過濾介質壓緊，以保證帶有一定壓力的濾漿在濾室內進行加壓過濾。

1.2 自動拉板部分

拉板系統由變頻電機、拉板器、鏈輪、鏈條等組成，在PLC的控制下，油馬達(無錫)或變頻電機(山東景津)轉動，通過鏈條帶動拉板小車完成取拉板動作。除程序控制外，還可手動控制，能隨時控制拉板過程中的前進、停止、后退動作，以保證卸料的順利進行。

1.3 過濾部分

過濾部分由整齊排列在主梁上的濾板和夾在濾板間的過濾介質所組成的。過濾開始時，濾漿在加料加壓泵的推動下，經止推板的進料口進入濾板所構成的濾室內，濾漿借助加料加壓泵產生的壓力進行固液分離，由于過濾介質(濾布)的作用，使固體留在濾室內形成濾餅，濾液由水嘴或出液閥排出。若濾餅需要洗滌，可由止推板上的洗滌口通入洗滌水，對濾板餅進行洗滌；若需要含水率較低的濾餅，可從洗滌口通入壓縮空氣，透過濾餅層，吹出濾餅中的一部分水分。

1.4 液壓部分

液壓部分是自控系統的核心執行機構，完成各種動作的裝置，在電氣控制系統的作用下，通過油泵及液壓元件來完成各種工作。可實現自動壓緊、自動補壓及自動松開等功能。

1.5 電氣控制部分

電氣控制部分是整個系統的控制中心，它主要由變頻器、可編程控制器、熱繼電器、斷路器、空氣開關、中間繼電器、接觸器、按鈕開關及電源指示燈組成。

自動壓濾機工作過程的轉換是靠PLC內計時器、計數器、中間繼電器和PLC外部的限位開關、壓力繼電器、電接點壓力表、控制按鈕等的信號轉換而完成的。

工作過程分為高壓卸荷、松開、取板、拉板、壓緊、保壓和補壓等。

2 判斷壓濾機自控系統故障的原則與方法

2.1 判斷壓濾機自控系統故障的原則

當機械、液壓、電氣等故障交織在一起時，電氣故障檢測相對比較方便，并且容易做到判斷準確，所以原則上先進行電氣故障的排除，再進行液壓、機械的故障查找。

2.2 判斷壓濾機自控系統故障的方法

在熟悉了解壓濾機的電氣原理，液壓傳動原理及液壓閥門、電氣元件結構原理的基礎上，根據故障所表現出來的各種現象、特征，由果溯因，逐項排查。

3 壓濾機自控系統故障分析

3.1 液壓系統噪音問題

這種聲音通常很大，是液壓部分在壓緊和松開時發出的，給人的第一感覺是機器有了大的故障。同時伴有劇烈振動。產生這種情況有以下三方面的原因：

1)液壓油少，油缸能內存有大量的氣體；

2)液壓油進水或者油質不好有氣泡；

3)高壓卸荷閥開關不靈活。

上述的原因是壓濾機的液壓缸在壓緊和松開時活塞的推動過程中氣在充當油的作用。還有就是高壓卸荷閥門失控造成的，高壓無法卸出。因為壓緊時液壓缸內有相當高的壓力，在高速卸壓的過程中就會發出巨大的噪聲，并造成高壓管道的劇烈振動。易造成高壓油管的損壞，應該引起高度重視。所以必須保證高壓卸荷閥門的正常工作。

處理辦法：

1)過濾清洗液壓油使之無水清潔，保證液壓缸的油處于充滿狀態；

2)及時清理卸壓閥，保持清潔，保證卸壓系統暢通；

3)定期按標準的規定更換液壓油。

3.2 拉板系統故障

壓濾機的小車拉板系統采用電機驅動，取代了原采用液壓馬達的驅動方式。規避了液壓傳動系統拉板存在的故障多發的問題。此外壓濾機的拉板器(又名拉板小車),山東景津采用的是滑塊滑動。無錫壓濾機拉板小車則采用輪式。

3.2.1 山東景津拉板系統故障解析

1)拉板不穩定、跳板嚴重不能正常工作

拉板的過程中跳板是很常見的，它影響操作的時間，板耳受損。原因主要是小車輪磨損嚴重(拉板器滑塊磨損)或者濾板的滾輪磨損，還有就是拉板器的鏈條軌道高度不平。主要的解決辦法及時檢修或更換濾板的滾輪，調平兩條的軌道，更換滑塊使軌道和拉耳的高度協調。另一思路是更新變頻器。如采用ABB的ACS550系列變頻器，增大輸出力矩，可使減少跳板情況得到明顯改善。

2)拉板器在運行中不同步拉板

拉板器在工作中不同步拉板問題是很嚴重的，每臺壓濾機的濾板數量是九十七塊，如果每塊濾板都是不同步拉板卸料的，會使整個濾板偏斜，那么在壓緊時就需要有強大液壓的力量來壓正。由于液壓活塞桿的頂端是圓形的，壓緊板時可以左右活動的，這樣壓緊的力量就會有變化，整個壓濾機的壓緊壓力的變化就會改變主梁和支腿平衡力。嚴重就會造成主梁彎曲變形，機架支腿斷裂。造成不可挽回的重大設備事故。不同步拉板的主要原因是：①鏈條老化，鏈節拉長變形；②變頻電機的齒輪老化、鏈條齒輪的老化造成串齒；③平衡連通軸變形扭曲；④主、副鏈條的松緊程度的不同。

要隨時的觀察拉板器同步與否，來保證壓濾機的正常使用，更換老化的鏈條鏈輪，經常調節鏈條的松緊度，并檢查連通軸的同心情況必要時換新。

3.2.2 無錫壓濾機拉板系統故障解析

1)拉板動作分解

按去拉板按鈕→油泵啟動→電磁先導閥通電打開→電磁換向閥YV4通電，左側通道打開→油馬達順時針旋轉→傳動鏈輪組動作→鏈條帶動拉板小車向前運動(取板)→按拉板停止按鈕→油泵停運，先導閥關閉，電磁換向閥保持左側開啟狀態(在此狀態下轉入現場操作，否則現場不能操作)→按現場啟動按鈕(遙起先導閥)→油泵啟動，先導閥打開→小車向前運動→碰前方濾板后，油馬達停止運轉→脈沖信號中斷→PLC執行拉板換向程序→電磁換向閥YV4斷電，YV5通電，右側通道打開→油馬達逆時針旋轉→鏈輪組反向動作→鏈條驅動小車向后(拉板方)運動→至已卸濾板后停止→油馬達停止轉動→脈沖信號中斷→PL(執行換向程序)是磁換向閥換向→油馬達順轉。

如此循環多次，直到全部濾板卸料完畢，小車退回頭板兩側，小車限位動作，小車停止。

2)拉板系統故障解析

①拉板、去拉板均無動作。應首先查看液壓系統壓力是否正常，正常值在4 MPa左右。若壓力偏高，表示液壓系統回路中有閥門應該打開而未能打開或油馬達故障或小車卡死，造成憋壓；若壓力偏低，則很可能是油泵出力不足(油泵故障)，或系統溢流卸荷閥故障(或設置不當)。

②去拉板不動作。故障點最有可能在電磁換向閥(DSG-03-3C4)，檢查線圈YV4,簡易判別法是用小螺絲刀放在電磁換向閥左側，檢查磁吸力是否正常。若無磁吸力則可能的原因：線圈燒壞；線圈無電源或電壓不正常。若磁吸力正常，則可能是電磁換向閥閥芯卡死所致。另一可能故障點在MTC-03W調速閥：調速閥誤調，致使完全關閉；閥芯脫落，堵塞閥內通道。第三個可能故障點是去拉板停止按鈕沒有復位，此故障可通過PLC可編程序控制器輸入點(I7)LED燈是否亮起，可簡單判斷。

③拉板不動作。判斷故障與去拉板相類同。檢查電磁換向閥線圈為YV5,調速閥檢查閥門右側，PLC輸入點為I11。去拉板不動作另一可能故障點(常見)在拉板限位不復位，此問題也可在PLC輸入點I25判斷。

3.3 頭板系統故障

頭板系統主要由頭板、液壓回路組成，頭板作用是壓緊濾板形成濾室。到達壓濾終點，則松開頭板，為卸料作準備。

頭板動作過程分解：

壓緊：按下頭板壓緊按鈕，油泵啟動，電磁換向閥左側線圈通電YV1，液壓缸活塞向前運動，推動頭板向前運動壓緊濾板，液壓系統壓力上升。電接點壓力表上限通電，PLC接到信號執行停泵程序，油泵停運，系統在液控單向閥作用下保持液壓缸壓力。

松開：按下松開按鈕，油泵啟動，電磁換向閥右側線圈通電YV2，液壓缸活塞桿收縮，頭板向后運動，至頭板限位動作，松開頭板停止，油泵停運。

1)頭板壓緊不動作，可能故障點：

①電磁換向閥：YV1線圈故障，檢查線圈磁吸力是否正常，電源是正常；閥芯卡住，不能開啟。

②電接點壓力表(超壓停泵)上限不能復位，可通過PLC輸入點I05與I06LED燈判斷，上限不復位可直接導致壓緊不動作。檢查電接點壓力表上限是否有短路，壓力表指針時候指示正常。

③油泵出力不足或系統卸荷溢流閥壞，導致系統油壓不足。

④PLC故障。

2)頭板松開無動作，可能故障點：

①電磁換向閥問題：YV2繞圈故障，檢查電磁閥右側磁吸力是否正常，右端電源是否正常。電磁換向閥閥有否閥芯卡死。

②頭板松開限位不能復位，檢查PLC輸入點I02，LED燈是否異常亮起。

③PLC故障。

3)頭板壓緊力不足，可能故障點：

①油泵出力不足，油泵故障。

②系統卸荷溢流閥故障(或設置回游量過大)。

③電接點壓力表上限設置過低。

④液壓缸活塞桿密封損壞，內漏嚴重。

4)頭板壓緊不能保壓，可能故障點：

①頭板壓緊液壓回路液控單向閥內漏，拆檢液控單向閥或更換。

②電接點壓力表下限不能接通，電路回路斷路，檢查PLC輸入點I06。

③液壓缸活塞桿密封磨損，壓緊缸漏油到松開缸內，造成壓緊不能保壓。

4 結 語

壓濾機自控系統由于集機、電、液于一體，故障點多且較復雜。要做到準確快速處理故障，前提是對故障點的準確識別。這對維修人員的水平提出了較高要求。其應具備一定的電氣及液壓傳動知識，能夠通過電氣與液壓原理圖，了解各部分的相互作用關系，這是對維修人員的一項基本要求。在此基礎上參照本文所列原則及方法，可提高故障查找的效率。