冷軋熱鍍鋅機組自動化系統常見故障問題與維護

張 旭

（河鋼邯鋼冷軋廠，河北 邯鄲 056000）

隨著自動化控制技術的快速發展，電氣自動化控制已廣泛應用于工業生產的各個領域。冷軋熱鍍鋅機組作為生產高質量板材的生產線，其自動化控制已達到了很高的水平，為生產板形優良、鍍層均勻的鍍鋅產品提供了可靠的技術支持。比如氣刀控制、鋅液溫度控制、速度與張力控制等，都已經實現了非常高精度的自動化。對于自動化程度很高的熱鍍鋅機組來說，其設備維護的工作量也是很大的，且對于機組的正常運行也是非常關鍵的。本文結合工作實際，對熱鍍鋅機組自動化系統常見故障問題及其日常維護工作進行了探討。

1 連續熱鍍鋅工藝及其自動化控制系統的組成

連續熱鍍鋅是經過板形和表面處理的冷軋帶鋼在連續熱鍍鋅機組上，經過開卷、矯直、窄搭接焊接、熱浸鍍鋅、拉矯等一系列生產環節形成鍍鋅帶材的生產過程。機組設備主要包括：開卷機、窄搭接焊機、入口活套、退火爐、鋅鍋及氣刀、拉矯機、光整機、出口活套、飛剪、卷曲機等。機組基礎自動化系統采用西門子S7-400可編程邏輯控制器（PLC），整個系統包括：中央處理單元（CPU）、電源模塊、信號模塊、通訊模塊、功能模塊、接口模塊、機架等。軟件開發平臺主要為STEP7，采用結構文本、梯形圖、指令表、功能塊圖、順序功能流程圖等作為編程語言。

系統網絡采用三級構架，其中包括現場總線、HMI服務器與PLC之間的數據通訊，以及HMI服務器與客戶機之間的數據通訊。其中現場總線采用標準的Profibus-DP，裝配有CBP2通訊模塊與PLC進行通訊；HMI服務器與PLC、客戶機之間則通過工業以太網進行數據交換。自動化系統采用多PLC系統方式，應用軟件編制采用單元結構，可實現狀態及位置監視、順序控制、儀表控制、物料跟蹤等功能。傳動控制采用VC矢量控制，由變頻器輸出控制相關的電氣運行，完成對生產參數的控制和調節。

2 熱鍍鋅機組自動化控制系統中的常見故障問題

2.1 傳感器故障

傳感器主要用于采集現場數據，為自動化控制系統及相關參數調節提供準確地數據支持。熱鍍鋅機組中，為了采集張力、溫度、間距、位置、帶鋼厚度等數據，需要有大量的傳感器布置在現場。常見的有張力計、溫度傳感器、位置傳感器、測厚儀、激光測距儀等。現場傳感器常見的故障問題主要有松動脫落、表面污損變形等，可引起數據測量誤差或是無信號。這就需要儀表技術人員加強對現場儀表的巡查和維護。若發現傳感器數據異常時，應立即維修和更換，對于測量數據存在明顯偏差的，則要盡快調校。以保證傳感器信號傳送的穩定、準確。

例如出口步進梁鋼卷檢測光柵故障：操作箱鋼卷指示燈顯示常亮即有卷，此時現場無遮擋且光柵反饋接收燈亮但HMI依然顯示有卷。出現此類情況可以檢查并拆卸光柵，若發現信號線掉，導致反饋信號丟失（即有卷），可以通過重新緊固接線后恢復。若是因為光柵反射板固定鞍座水泥地面開裂導致鋼卷檢測光柵不穩定，則需要通知工藝及機械進行協作處理。

例如發現出口卷取機在機械修復后無法進行正常動作：此時可以先檢查各個限位開關是否正常，再檢查操作柜內有無接線問題，然后檢查圖紙并查看順控條件。若依然沒有排查出故障點，可以考慮是動作條件不滿足（因為機械修復中有手動捅閥動作導致有些限位是處于誤動狀態，所以外支撐拒動。）

2.2 變頻器與儀表

變頻器的常見故障有啟動或運行時出現過壓跳閘，帶載啟動時無法加速升頻，運行時電壓過低報警跳閘。繼而導致電氣設備無法正常工作。儀表設備的常見故障有設備不顯示數據，或者是數據顯示異常，比較難以分辨，這些多與設備老化，人員維護不到位有關。

2.3 繼電器

繼電器長期使用老化容易出現觸頭不靈活、回路接地等情況，導致電氣回路無法正常工作。應對其進行定期檢查，對于老化或存在故障的繼電器應及時發現和維修更換。

2.4 儀表電氣的干擾問題

儀表電氣作為需要高精度傳輸電信號的弱電系統，很容易受到周圍強電磁場的干擾，導致信號傳輸出現異常，影響自動化系統的穩定運行，給安全生產帶來很大的隱患。這就需要做好對儀表電氣的防干擾措施。一是要保證儀表電氣、控制柜及其線路遠離強電和大功率用電器，遠離干擾源；二是要做好防干擾保護，將控制系統置于鐵質控制柜內以屏蔽干擾。通信線路應穿入鐵管內。

2.5 實際生產過程中出現的順控操作問題

當出現操作不能正常完成或在沒有操作時執行錯誤指令的問題時，首先操作工要在設備發生動作錯誤時及時按下順控停止按鈕即快停，如果依然沒有達到動作停止的目的則需要按下急停按鈕。然后電氣人員對出現問題進行分析排查，查看是否是檢測元件不到位，元件損壞，檢測反射板或擋板松動等問題。在檢查電磁閥的同時進行排查是否為機械故障。若沒有排查到問題，則需要查看生產運行設備數據記錄，進行設備動作故障分析。結合操作人員的反饋進而找到故障原因，并進行解決處理。

例如：出口卷取機切換失張問題：出口在2#卷取機帶尾定位到卷取機順控激活時，切換到1#卷取機進行穿帶激活，在1#卷取機卷取70m～80m左右時，1#卷取機會出現失張現象。在程序設計時，當2#卷取機帶尾定位到卷取機順控激活時，當帶尾從出口剪剪切后行走距離大于11m時，1#卷取機可以激活穿帶順控。在正常情況下，此程序設計是沒有問題的；當2#卷取機因為意外情況無法卸卷，需要手動卸卷時，此時由于手動干預小車，只是把小車的順控結束了，但2#線帶尾定位到卷取機并沒有結束。此時1#穿帶激活時，當1#卷取機卷取張力到達設定要求時，1#線穿帶結束切換到正常運行，事故狀態時2#線帶尾定位到卷取機順控并沒有結束，導致1#運行條件不滿足，出口失張。當事故狀態時，2#線帶尾定位到卷取機順控沒有結束時，解決方法如下：按出口快停按鈕或按出口正常停按鈕停止出口帶尾定位到卷取機順控，然后激活1#線穿帶順控。

3 電氣自動化設備的日常維護與保養

為了確保設備安全穩定運行，把握設備運行狀態，確保設備功能的投入與精度達標，可以結合 “作業長制”、“標準化作業”以及“點檢定修制”來推進設備維檢工作。

3.1 日常點檢

設備點檢要依靠人的器官，并借助一定的工器具對設備展開的看、聽、摸、嗅、測、做的活動，通過正確的點檢可預防或避免大多數電機故障的發生。看：每天巡查時，要看電機工作時電流的大小和變化；看電機周圍有沒有會引起電機絕緣低、擊穿而燒壞的漏水、滴水現象發生；看電機外圍是否有影響其通風散熱環境的物件存在；看電機風扇端蓋、扇葉和電機外部是否保持清潔，要確保其冷卻散熱效果；看潤滑油位等。聽：認真細聽電機的運行聲音是否異常，機房噪音較大，可借助于螺絲刀或聽棒等輔助工具，貼親電機兩端聽，如果經常聽，不但能發現電機及其拖動設備的不良振動，連內部軸承油的多少都能判斷，從而及時作出添加軸承油，或更換新軸承等相應的處理措施，避免電機軸承缺油干磨而堵轉、走外圓、掃膛燒壞。好的軸承聽音，聲音是連續的一個音；而間斷、咯噔、咕嚕、雜音均是軸承磨損或缺油的表現，需要及時處理。摸：用手背探摸電機周圍的溫度，或用測溫槍檢查。在軸承狀況較好情況下,一般兩端的溫度都會低于中間繞組段的溫度。如果兩端軸承處溫度較高，就要結合所測的軸承聲音情況檢查軸承。如果電機總體溫度偏高，就要結合工作電流檢查電機的負載、裝備和通風等情況進行相應處理。通過摸還可感覺電機振動的情況，如手指有自然回縮或發麻的感覺說明有振動。測：在電機停止運行時，要常用絕緣表測量其各相對地或相間電阻，發現不良時用烘潮燈烘烤以提高絕緣，避免因絕緣太低擊穿繞組燒壞電機。設有烘潮電加熱的電機除非特殊情況，不要隨意關掉加熱開關。在潮濕天氣和冬季時要特別注意電機的防水、防潮和烘干。（對露天及潮濕場所的電機要特別注意水密，對懷疑嚴重受潮或濺過水的電機，使用前更應認真檢查）。日常點檢時還要清掃設備衛生，清潔傳感器等一些儀表設備表面的灰塵污垢。設備運行中發生故障時，要及時檢查排除，并做好交接班記錄。

3.2 定期維檢

針對重點設備的給油脂周期及現場設備周期計劃管理表，結合重點事故，列出每次檢修的具體內容，并進行總結，分析本次檢修效果。認真核對檢修條目，及時更新臺賬，使現場工作能夠有記錄，有依據。同時，建立產線的事故管理文件夾，并對事故進行分析。針對事故次數及時間、重點設備及重復事故進行分析，能夠較為直觀的對事故概況有整體了解。數據的整合和分析能夠為今后的點檢及檢修工作指明方向。電氣維檢的重點單體設備有焊機電氣部分、氣刀、鋅鍋、測厚儀、拉矯機、涂油機、打捆機等。以焊機為例，焊機的重點維檢電氣元件有電機、電纜、限位、壓力開關、電磁閥、編碼器、儀表、PLC模板等。維檢重點為電機外殼溫度一般為環境溫度，最高不超過80℃，電機本體無異味無異響；電纜外觀檢查無破損；限位、壓力開關及編碼器外觀檢查無破損，接線檢查無松動；電磁閥重點檢查插頭及接線無松動；儀表除了常規外觀檢查外還需要注意檢查屏幕顯示是否工作正常，無報警；PLC模板檢查接線是否完好，運行狀態檢查。

3.3 專項保養維修

一般情況下按照既定的標準進行現場操作柜、電氣柜內的接線端子進行緊固作業，對傳動室內的傳動設備元件特別是接觸器、隔離開關等進行接線緊固。定期對現場閥臺電磁閥進行檢查，查看有無松動、破損情況。重點對停車檢修前有順控不能順利執行的設備進行檢查，檢查現場傳感器是否有拒動誤動現象，對通信有故障的設備可以實施重做通訊插頭、刮除氧化層等措施進行處理。

某些檢測設備需要定期進行局部拆卸、檢查和清洗。具體工作例如更換、清吹掃CO分析儀采樣泵采樣銅管管路；進行設備劣化分析并進行專項保養，例如在鍍鋅線變壓器室加風扇，改善室內通風系統，減緩設備老化；更換開裂的絕緣端子；更換ups電池，當ups電池已經達到更換期限時，為保證產線斷電時ups電池供電可靠，生產信息不會缺失。可以利用檢修時間更換ups電源電池；對破損老化的通信電纜進行更換。