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在棉種廠和面粉廠都廣泛使用了顆粒物定量包裝秤。相比較過(guò)棉包的電子秤,這種秤比較復(fù)雜、精密,涉及到弱電、強(qiáng)電、氣動(dòng)及傳動(dòng)機(jī)械等多個(gè)方面,在車間粉塵及震動(dòng)環(huán)境中使用,容易發(fā)生故障。發(fā)生故障后,由于是生產(chǎn)線上的關(guān)鍵工序,嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致整條生產(chǎn)線停產(chǎn)。本文就定量包裝秤的原理及維修做一簡(jiǎn)單探討。

一、定量包裝秤的原理

定量包裝秤一般都有以下幾個(gè)部分構(gòu)成:稱重料斗、喂料機(jī)構(gòu)、控制電腦等。為了實(shí)現(xiàn)動(dòng)作的自動(dòng)化或機(jī)械化,定量包裝秤上還有一些輔助設(shè)施,如夾袋機(jī)構(gòu)、卸料裝置、拍袋裝置、氣泵等。這些設(shè)施多數(shù)由氣缸驅(qū)動(dòng)。

因?yàn)樯婕暗缴虡I(yè)貿(mào)易,國(guó)家要求精度至少要達(dá)到Ⅲ級(jí),所以定量包裝秤多采用靜態(tài)稱重法,即稱重時(shí)物料相對(duì)靜止,間歇稱重。棉種廠及面粉廠常見(jiàn)的是雙料斗法稱重,即在秤上設(shè)有兩個(gè)料斗(倉(cāng)),分別用于暫存和稱重。一個(gè)工作周期開(kāi)始時(shí),物料從暫存料斗中被送到稱重料斗中。當(dāng)稱重料斗稱重時(shí),關(guān)閉加料,物料暫存在暫存料斗中。當(dāng)稱重料斗卸料完畢后,暫存料斗重新打開(kāi),完成下一個(gè)工作周期。

從暫存料斗向稱重料斗加料的方式,多采用雙物流法。雙物流法稱重,顧名思義就是采用大、小兩個(gè)物料流量向稱重料斗加料。首先由大流量物料進(jìn)行快速粗加料,到達(dá)設(shè)定值時(shí)改用小流量,最后準(zhǔn)確加料到設(shè)置重量。常見(jiàn)的是兩個(gè)大小或轉(zhuǎn)速不同的的絞籠來(lái)完成喂料。這些動(dòng)作,都由內(nèi)置的控制電腦uPC按照設(shè)定的程序來(lái)完成。

二、維修

1.檢修思路。

按物料包裝秤的一般工作原理,尋找不同物理系統(tǒng)界面的接口元件,按界面將整個(gè)系統(tǒng)分割為功能相對(duì)獨(dú)立的小系統(tǒng),縮小檢修范圍。一般可認(rèn)為機(jī)械部分與氣動(dòng)部分的接口界面元件為氣缸;電氣與氣動(dòng)部分的接口元件是電磁閥線圈;強(qiáng)電與弱電的接口界面元件為固態(tài)繼電器;機(jī)械位置反饋為傳感器。

按損壞頻率高低和故障現(xiàn)象,本著先易后難的方法,在確定的功能范圍內(nèi),從輸出端和各系統(tǒng)接口界面元件開(kāi)始,利用逐步排除、代替法等進(jìn)行檢修。

2.檢修流程。

①氣動(dòng)部分。

如果出現(xiàn)機(jī)械故障,如不能完成夾袋等,在排除純粹的機(jī)械故障如松脫、卡死等后,可重點(diǎn)檢查氣動(dòng)部分。首先觀察氣壓表檢查氣壓是否正常,然后檢查管路是否松脫,嘗試用手推動(dòng)氣缸,觀察是否有卡死的現(xiàn)象。根據(jù)氣動(dòng)部分與弱電部分界面分割圖,最后重點(diǎn)檢查電磁換向閥,可用小改錐輕推電磁閥的閥芯,觀察是否卡死,氣缸能否動(dòng)作。常見(jiàn)故障是油水

分離器中的儲(chǔ)油過(guò)多,導(dǎo)致灰塵油膩將電磁閥的閥芯卡死。檢查完這些沒(méi)問(wèn)題后,基本可斷定氣動(dòng)部分不存在問(wèn)題。

②弱電部分。

在排除完機(jī)械故障后,重點(diǎn)檢查弱電部分。主要包括位置傳感器、直流電源、電磁閥線圈及控制電腦。首先應(yīng)該用萬(wàn)用表檢查直流電源是否正常,常見(jiàn)的直流輸出是24V,12V和5V。24V主要用于電磁閥線圈,12V和5V用于傳感器,如磁接近開(kāi)關(guān)等。將控制電腦調(diào)整到測(cè)試狀態(tài),單獨(dú)操作每個(gè)步驟,如夾袋、松袋、卸料、料倉(cāng)關(guān)閉等動(dòng)作。比如夾袋無(wú)動(dòng)作,需要用萬(wàn)用表測(cè)量相應(yīng)電磁閥線圈是否有直流電壓。如果有直流電壓,多數(shù)表明是電磁閥損壞或氣動(dòng)部分的故障。測(cè)不到電壓,可斷開(kāi)電磁閥線圈接線后重測(cè),若能測(cè)到,表明線圈短路;若不能測(cè)到電壓,需要檢查線路是否松脫,或位置傳感器和控制電腦是否正常。

接下來(lái)檢查位置傳感器。在物料定量包裝秤上用的比較多的是光電開(kāi)關(guān)和磁接近開(kāi)關(guān)。光電開(kāi)關(guān)一般用來(lái)探測(cè)物料高度位置信息,磁接近開(kāi)關(guān)一般用來(lái)探測(cè)氣缸的位置。出現(xiàn)不喂料或不自動(dòng)開(kāi)機(jī),可重點(diǎn)檢查物料斗上的光電開(kāi)關(guān);不夾袋、卸料等需重點(diǎn)檢查相應(yīng)氣缸上的磁接近開(kāi)關(guān)。一般這些傳感器開(kāi)關(guān)上都有指示燈,可松開(kāi)這些傳感器的固定螺絲,調(diào)整位置,看指示燈是否能動(dòng)作。如果不能動(dòng)作或不亮,可考慮檢查電源線是否松脫或更換新的傳感器。

③強(qiáng)電部分。

涉及到強(qiáng)電部分的檢查,主要是電機(jī)、接觸器或固態(tài)繼電器等內(nèi)容,主要解決不能喂料等電動(dòng)機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn)問(wèn)題。用在棉花加工廠或面粉加工廠的定量包裝秤,為了防止電動(dòng)機(jī)啟停產(chǎn)生火花,多采用固態(tài)繼電器控制電機(jī),也可能會(huì)采用接觸器。在檢查這類問(wèn)題時(shí),需要特別注意安全。

首先排除明顯的機(jī)械故障,如電機(jī)卡死、皮帶松脫等。如果用接觸器控制電機(jī),可用改錐輕推控制對(duì)應(yīng)電機(jī)的接觸器鐵芯,觀察電機(jī)是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)。如果不運(yùn)轉(zhuǎn),屬于主電路問(wèn)題,檢查三相是否正常,電機(jī)是否損壞;若運(yùn)轉(zhuǎn),需要測(cè)量接觸器線圈電壓是否正常,重點(diǎn)檢查接線。

如果用固態(tài)繼電器控制電機(jī)的,檢查相對(duì)復(fù)雜些。固態(tài)繼電器(SSR)工作時(shí)沒(méi)有機(jī)械動(dòng)作,有些有狀態(tài)指示燈,有些沒(méi)有狀態(tài)指示燈,狀態(tài)比較難斷定。固態(tài)繼電器通常有4個(gè)接點(diǎn),兩個(gè)較大些,上面有“～”標(biāo)記,接在交流主電路中;其余兩個(gè)較小的,一個(gè)標(biāo)記“+”,需要接入直流控制電路電源的正極,另一個(gè)標(biāo)記“-”,需要接入直流控制電路電源的負(fù)極。普通的固態(tài)繼電器內(nèi)部多采用光電隔離的方法來(lái)分割控制回路和主回路,交流主回路多數(shù)采用雙向可控硅或IGBT。雖然固態(tài)繼電器有三相的,但發(fā)熱問(wèn)題不容易解決,目前多數(shù)采用3個(gè)1組,每個(gè)分別控制電源的1相,來(lái)完成控制三相電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn),控制回路電路多數(shù)是并聯(lián)。

首先在斷開(kāi)電源的情況下,用萬(wàn)用表電阻檔檢查3個(gè)固態(tài)繼電器上連接電機(jī)的3個(gè)端子之間電阻是否正常。正常后,在不工作狀態(tài)下打開(kāi)電源,用萬(wàn)用表的交流電壓檔測(cè)量固態(tài)繼電器交流回路兩端是否為380V,如果不正常,表明對(duì)應(yīng)的固態(tài)繼電器損壞;都正常時(shí),將控制電腦調(diào)整到測(cè)試狀態(tài),單獨(dú)操作每個(gè)電機(jī)。用萬(wàn)用表電壓檔分別檢查3個(gè)固態(tài)繼電器上控制端子間電壓是否正常。正常值應(yīng)該是驅(qū)動(dòng)的直流電壓,如24V或12V,如果正常,表明固態(tài)繼電器損壞,可進(jìn)一步檢查固態(tài)繼電器對(duì)應(yīng)的交流控制端是否存在交流電壓降。固態(tài)繼電器正常工作時(shí),交流控制端會(huì)產(chǎn)生大約3V～5V的電壓降。無(wú)電壓,需要檢查直流電源和控制電腦及固態(tài)繼電器之間的接線。

在檢修固態(tài)繼電器及其驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)時(shí)要特別注意,固態(tài)繼電器并不能像空氣開(kāi)關(guān)分?jǐn)嗄菢訉⒇?fù)載物理隔絕,即盡管固態(tài)繼電器處于關(guān)斷狀態(tài),但交流輸出端子仍然會(huì)在負(fù)載中存在漏電電流。檢修時(shí)務(wù)必注意,以防觸電。

在更換固態(tài)繼電器時(shí)需要注意以下內(nèi)容:

a.固態(tài)繼電器交流端子間的允許電流必須大于電機(jī)正常工作電流的6～7倍,允許電壓大于380V,推薦使用480V。

b.固態(tài)繼電器控制端子間電壓最大值必須大于控制電路的直流電壓?？刂贫俗訁^(qū)分正負(fù)極,不能接錯(cuò)。

c.固態(tài)繼電器的交流端多數(shù)會(huì)并聯(lián)一個(gè)圓片型的壓敏電阻。這個(gè)電阻的作用是吸收固態(tài)繼電器斷開(kāi)瞬間,電動(dòng)機(jī)繞組產(chǎn)生的反相高電壓,保護(hù)固態(tài)繼電器不被擊穿損壞。若電網(wǎng)電壓太高,該壓敏電阻擊穿后會(huì)短路,外殼上有發(fā)黑燒焦的痕跡。檢修固態(tài)繼電器首先應(yīng)該排除這個(gè)故障。壓敏電阻在380V應(yīng)用時(shí),一般選擇耐壓800V～1000V的,損壞后盡量更換相同規(guī)格,或電流更大規(guī)格的。

d.固態(tài)繼電器受較大沖擊電流時(shí),往往會(huì)瞬間燒毀。如果主電路中串聯(lián)有保險(xiǎn)絲,需要采用速熔型的,一般推薦使用空氣開(kāi)關(guān)進(jìn)行保護(hù)。

e.由于固態(tài)繼電器工作時(shí)交流端子間仍然存在電壓降,會(huì)導(dǎo)致固態(tài)繼電器發(fā)熱。更換時(shí)需要使用原始安裝方式,注意散熱。在檢修時(shí)也要注意防止觸電,造成事故。

④控制電腦uPC。

控制電腦的檢查一般放在最后。在完全排除控制電腦外圍電路和器件的故障,確定無(wú)誤后,再進(jìn)行控制電腦的檢查?？刂齐娔X的形式多樣,也非常復(fù)雜,一般是單片機(jī)電路,出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)會(huì)涉及到硬件故障和軟件設(shè)置等各方面。首先應(yīng)該從軟件上嘗試排除錯(cuò)誤,參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤或不合理也會(huì)導(dǎo)致故障。按操作手冊(cè)的要求,恢復(fù)出廠設(shè)置,重新標(biāo)定、設(shè)置,看功能是否正常。對(duì)硬件故障,一般用替換法,可以用廠家提供的備件板來(lái)替換控制電腦中對(duì)應(yīng)的板子。芯片級(jí)的維修因?yàn)樯婕暗綇?fù)雜的器件和程序,用戶一般不具備維修條件,可發(fā)回廠家維修。

3.檢修后定量包裝秤的校準(zhǔn)及參數(shù)調(diào)整。

①定量包裝秤的校準(zhǔn)。

維修過(guò)程中調(diào)整參數(shù)或包裝秤后使用一段時(shí)間,發(fā)現(xiàn)計(jì)量不準(zhǔn)確時(shí),需要校準(zhǔn)系統(tǒng)。校準(zhǔn)包括稱重儀表及料斗的零校準(zhǔn)和固定加載砝碼的校準(zhǔn)兩部分,具體操作步驟可參考包裝秤的使用手冊(cè)。有些秤在完成校準(zhǔn)后,提供了校正系數(shù)顯示功能,在不更換稱重傳感器和線路板的情況下,可以將校正系數(shù)抄寫下來(lái),以備日后快速恢復(fù)使用。

②參數(shù)設(shè)置。

定量包裝秤參數(shù)設(shè)置中最重要的是設(shè)置包裝重量,主要有粗加料重量、細(xì)加料重量和空中落料重量組成。它們之間的關(guān)系是:

設(shè)定的包裝重量=細(xì)加料重量+空中落料重量

粗加料重量≈包裝重量×(0.8～0.6),具體需要考慮粗加料的空中落料重量及細(xì)加料時(shí)間,它的主要作用是加快生產(chǎn)效率。設(shè)置的原則是盡可能在粗加料結(jié)束后,讓細(xì)加料時(shí)間至少持續(xù)3秒以上,減輕稱重料斗震動(dòng)的幅度,以提高包裝精度。

設(shè)置舉例:如棉種包裝,根據(jù)包裝重量要求,如50kg/袋,設(shè)置粗加料重量為40kg,然后設(shè)置細(xì)加料重量到50kg。生產(chǎn)一袋后,用另外的電子秤或在本機(jī)上稱重,超過(guò)50kg的部分,假設(shè)是2kg,就應(yīng)設(shè)置為空中落料重量。重新調(diào)整細(xì)加料重量為50-2=48kg,重復(fù)檢查包裝后的誤差?？罩新淞现亓繉?duì)于同一產(chǎn)品來(lái)說(shuō)一般是固定的,算出一次即可。

4.檢修實(shí)例。

①棉種包裝秤不計(jì)量、不夾袋。按照故障現(xiàn)象,首先懷疑秤的夾袋部分是否正常。按使用手冊(cè)將控制箱調(diào)到手動(dòng)模式,執(zhí)行夾袋動(dòng)作,氣缸沒(méi)有動(dòng)作響應(yīng),但能聽(tīng)到氣體流動(dòng)的“咝咝”聲。觀察氣路上的壓力表,壓力正常。用小改錐輕推安裝在分氣塊上的電磁閥芯,阻力非常大,幾乎卡死。同時(shí)用萬(wàn)用表測(cè)量電磁閥線圈電壓正常,表明控制箱輸出正常。分析包裝秤不計(jì)量的原因,應(yīng)是在自動(dòng)模式下,夾袋氣缸位置傳感器檢測(cè)不到氣缸活塞位置,認(rèn)為夾袋動(dòng)作仍然沒(méi)有完成,導(dǎo)致系統(tǒng)進(jìn)入等待狀態(tài)造成的。拆開(kāi)電磁閥芯,發(fā)現(xiàn)被短絨及灰塵堵死。清洗后包裝秤工作正常。

②麩皮包裝秤細(xì)喂料不工作。

根據(jù)故障現(xiàn)象分析,細(xì)喂料不工作,首先應(yīng)該排除軟件上設(shè)置錯(cuò)誤。例如,將粗喂料設(shè)置超過(guò)包裝重量,造成細(xì)喂料無(wú)需工作。檢查控制參數(shù),正常,然后排除SSR故障。斷開(kāi)系統(tǒng)空氣開(kāi)關(guān),用萬(wàn)用表電阻檔測(cè)量電機(jī)繞組電阻,正常。加電后,用萬(wàn)用表交流電壓檔分別測(cè)量SSR交流端子間電壓,380V正常。直接將控制端子“+”端和控制回路的直流電源接通,電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行。這表明SSR等外圍電路都正常,問(wèn)題應(yīng)該出在控制uPC上。打開(kāi)控制箱,在帶電狀態(tài)下,測(cè)量細(xì)喂料的控制接線端子,無(wú)電壓;測(cè)量電路板上對(duì)應(yīng)光電隔離的輸入端,無(wú)電壓;最終鎖定CPU板的對(duì)應(yīng)管腳,無(wú)輸出信號(hào)。斷開(kāi)電源,拆下CPU板,仔細(xì)觀察CPU插座,發(fā)現(xiàn)芯片松動(dòng),造成接觸不良,重新插拔一次CPU后,故障消失。

在本例中,如果不清楚CPU板上元件的功能,可以用備用的CPU板代替存在故障的板子來(lái)解決。

 

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