纺纱设备机电故障分析及维护方法

张庆军　杨效青　郭慧　吴月荣

（东营市宏远纺织有限公司）

一、前 言

在纺纱机电设备工控系统装置中，一般由计算机（PLC）工控系统、机械系统、电磁阀及气缸执行系统、传感器检测及质量监测系统组成，这些功能具有实时监测、质量控制、动力输出、数据显示等功能，在线控制各系统按设计步骤控制各元件规范动作。人机界面和可编程逻辑控制器（PLC）智能控制全机，使机械自动化技术得到了快速进步，设备操作更加简单方便，全自动运行能力，并具有故障自珍断和报警功能，实时显示工作状态，通过可视化、智能化进行数据调正，增强了系统出现故障后自恢复能力。

可编程控制器（PLC）作为工控中心，以变频电源和电机作为驱动系统，通过人机界面进行各种数据设定，以多种传感器及功能各异的开关作为状态检测装置，把输入信号及时传至PLC可编程控制系统，控制器对输入信号进行分析运算后，下达正确的输出动作指令控制设备有序运转。

任何一台智能化机电设备在实际生产过程中，如果平时设备管理制度不完善，基础维护不到位，保养不细致，操作不规范，都会影响智能设备的生产效率，造成检测失误，或者自动工作顺序错位混乱，甚至会出现故障停台，影响正常生产。

因此在棉纺行业中，随着智能化设备在行业中的广泛应用，怎样发挥智能设备的先进效能，如何将智能化设备开好、用好、维护好一直是设备管理中一个难点，现根据我公司在使用智能设备维护保养中，对机电系统控制元件中的故障频繁点及平时维保关键点进行了总结，分享如下。

图1 智能化设备可编程控制原理图

二、智能化机电故障类型与维保关键点

2.1 可编程控制器

可编程控制器（PLC）及扩展模块作为中心控制单元，有多个输入点数和输出点，可拆卸式接线端子，完全可以满足控制系统需耍，有内置闪存(长寿命的非易失性的存储器)，即使电池的电压降低，用户程序和参数区域的数据也不会消失。应用中注意PLC系统的外感应力如：温度、湿度、振动、冲击、腐蚀性气体、过电流、噪声等应尽量减小，这样可以提高控制系统的可靠性，并且可提高长期的运转率，维保关键点：

（1）故障关键点继电器、接触器。在设备运转中，PLC控制系统的平时工作中，机电备件消耗量Z大的多为各类继电器或控制开关，故障原因除产品本身制造质量外，与生产现场环境恶劣，接触器触点易打火或氧化，然后发热变形而产生故障不能使用。所以减少此类故障应尽量选用高性能继电器，改善元器件使用环境，减少更换的频率，以减少其对系统运行的影响。

（2）故障关键点阀门、闸板。机电设备中的附属部件中的阀门、闸板是机电设备中的关键执行部件，相对的位移一般较大，或者要经过电气转换等多个步骤才能完成阀门、闸板的位置转换，或者利用电动执行机构推拉阀门或闸板的位置转换控制机械、电气、液压等进行规范性动作，各执行动作部件稍有不到位就会产生误差或故障，使用中缺少周期性保养与维护是导致机械、电气执行动作失灵是故障频发的主要原因，因此在系统运行时要加强对此类设备的巡检，发现问题及时处理。设备要建立严格的点检制度，经常检查动作执行部件是否变形，执行机构动作是否灵敏准确，控制部件是否有效等，确保整个控制系统的良好性能。

（3）故障关键点开关、行程开关、极限位置。电气开关、行程开关在长期的使用过程中，由于长期的人为性触碰都会造成磨损，功能失效、也可能在长期特殊生产环境中锈蚀老化，对于此种设备故障处理，主要加强机械定期维护及性能恢复，使设备时刻处于完好状态，对于限位开关尤其是智能设备上中的限位开关监测位置，功能灵敏度要定期检查，除了定期检修外，还要在维护过程中加入多重的保护措施，保证其动作的完好性和准确性。

（4）故障关键点PLC系统中的子设备。此类故障多发生在PLC子设备中的接线盒、线端子、螺栓螺母等处，这类故障产生的原因除了设备本身制作工艺原因外，还与安装技术要求有关，操作时电线和螺钉连接压线时是压的越紧越好，但在二次维修时很容易导致拆卸困难，大力拆卸时容易造成连接件及其附近部件的损害，故在新件安装时一定要根据安装技术要求进行标准化操作，以免造成意外损耗，造成不必要的浪费。使用中频繁的打火接触、环境锈蚀等原因也是造成部分机件失能，出现故障。长期的实践经验，对这类故障一般是很难发现和维修的，所以在设备平时保养维修中一定要严格检查，细致维护，发现问题随时解决，确保将设备机件隐患消灭在初发状态。

（5）故障关键点检测讯号互扰。此类故障在控制系统中一般反映在信号传递不正常，设备信号线的屏蔽层应单端可靠接地，并尽量与动力电缆分开铺设，特别是高干扰变频器的输出电缆，不能将输出信号线与高压线及动力线混扎成线束，更不能过于接近，如需平行布线接近时，可用导管进行分离或用其他的电线管进行布线，此时导管和电线管必须接地。

2.2 人机界面

智能化系列触摸屏做为操作显示单元，一般都集故障显示、产量统计、单步动作、在线质量监测及运行参数设置等集成与一体，使机械操作维护更加方便简单。故障关键点

(1) 需要对触摸屏幕操作时不要用力过大，轻触屏幕只要能达到可靠操作即可。

(2) 切忌不能用坚硬的东西去进行“硬性触碰＂，以免造成屏幕损伤。

2.3 变频器

变频器在工控系统（PLC）控制下，驱动伺服电机运转，变频器工作温度范围一般控制范围为：-10~+50度C，相对湿度为<90%，纺织车间由于温度高、湿度大、棉絮也比较多,根据环境情况，每隔一段时间对变频器进行一次清理，主要把飞入变频器的棉絮及时清理掉，飞入的棉絮对变频器散热影响非常大，很容易造成变频器烧损，变频器由IC、电阻、电容、晶体管等电子零件及冷却扇、电驿等为数众多的零件组成，这些电气原件在恶劣的环境中不能够保持长久状态完好，即使是在正常环境运行，若超过使用年限，也会容易发生故障。故障关键点：

(1) 变频器工作参数是否正常，频率、电流和温度工作状态有无变化。

(2) 键盘面板显示是否正常，变频器散热风扇运转正常，是否挂花堵塞而造成风扇停止转动。

(3) 变频器是否有异常噪音、发热振动和异臭等现象。需要时打开外壳进行细致检查，维护时必须要先等设备停止运行后，切断电源，再去拆除外盖，操作时要注意滤波电容器，断电后仍存有充电电压，需要放电一段时间后方可进行维护，为了避免意外事故的发生，必须等到充电指示灯熄灭后，方可进行操作。

2.4 电磁阀与执行气缸

2.4.1 电磁阀

电磁阀控制执行气缸做规律性动作，也是智能化设备中的故障频发点，电磁阀故障原因主要取决于两个方面：（1）是线圈，(2)是阀体。检查时主要从这两个方面入手，判断线圈好坏可以先用万能表进行检查，也可以找个24V电源，接到线圈上，如果能听到轻微的响声，说明电磁阀的线圈和阀芯都是正常的，能够正常打开和闭合。

故障关键点：

（1）检测电磁阀时，先给电磁阀通上被控制的介质（带压力的气体、液体，压力值为电磁阀使用压力范围中间值），再给电磁阀线圈通电，检查被控制介质有从打开到闭合的动作状态，在做打开、闭合动作时作用完好，那么电磁阀就是好的，该打开时打不开或该闭合时不闭合，可以判定这种电磁阀肯定是存在故障的。平时维保时要注意观察电磁阀的动作是否正常，其关联的气动部件是否存内泄漏及外泄漏现象。

（2）检查电磁阀线圈短路或断路，检修时可以先用万用表测量其通断，阻值趋近于零或测值较大，那说明线圈短路或断路。如果测量其阻值正常，还不能说明线圈一定是好的，有一次测得一个电磁阀线圈阻值大概50欧姆，但电磁阀无法动作，更换该线圈后一切正常。进一步判断其好坏，可进行如下Z终测试，找一个小螺丝刀放在穿于电磁阀线圈中的金属杆的附近，然后给电磁阀通电，如果感觉到有磁性，那么电磁阀线圈是好的，否则是坏的。

（3）电磁阀插头、插座接触不良，插头接线固定不良等原因无法将执行电源送到电磁阀线圈中，Z好一个习惯做法是把插头插在插座上之后用螺丝固定，电磁阀线圈上在阀芯杆上后一定要用专用螺母紧固好。如果电磁阀线圈的插头配备有发光二极管电源指示灯，那么采用DC电源驱动电磁阀时即行就要接对，否则指示灯不会亮。另外，不要将不同电压等级的带发光二级管电源指示的电源插头调换使用，这样会导致发光二极管被烧毁。如果电磁阀不带电源指示灯，电磁阀线圈是不用区分极性的，平时维保时要对插头、插座接触点进行检查，切不可有松动现象。

（4）电磁阀阀芯故障一般在电磁阀所通介质压力正常的情况下，按下电磁阀红色的手动按钮，电磁阀没有任何反应，压力介质没有出现通断的变化，说明阀芯一定是坏的。检查时首先观察介质是否存在问题，如压缩空气内是否有很多积水，有时候油水分离器作用不良，特别是管路设计不良时，通到电磁阀的压缩空气会有很多积水，所通液体介质是否存在杂质，修理时要先清除电磁阀及管路中的积水或杂质。如果动作还不正常，建议更换阀芯，或者更换新电磁阀。有时检查电磁阀线圈通电时磁性正常，但电磁阀依然不动作，电磁阀手动按钮的功能操作时时好时坏，这种故障有可能是阀芯密封圈损坏，或杂物堵塞进出气孔，平时维保时要将电磁阀阀芯拆出，检查密封圈是否损坏，对进出气口进行疏通。对所用介质如压缩空气丶液压油等要保持洁净无杂质，以防在电磁阀体内造成堵塞。

2.4.2 执行气缸

气缸是利用气压进行动力输出的执行部件，在智能化设备台中起到非常重要的作用，特别在对工作环境要求十分严格，气压执行气缸在动作运动时，对现场作业环境不会造成污染，既使出现故障也只会出现气体内、外漏气现象，不会对产品造成损伤，维修保养方便简单，工作地干净整洁。故障关键点：

（1）检查气缸前先检查气源压力是否正常，如果压力小可以适当增大压力，但是Z好不要超出阀门所规定的额定极限，否则会损坏阀门气缸。

（2）如果气源没有问题，检查气路，拆除气缸进气口压力管接头，切换电磁阀看气源是否正常过气，如不过气就需要疏通进气管，或者直接给气缸接通气源压力，直接确认气缸是否有卡顿现象，直接通气如果气缸还是不动作或者轻微动作，那么说明气缸活塞存在故障。

（3）确认气缸存在卡顿故障后，维保人员需要拆卸气缸进行检查，有些气缸可以由一般维修人员进行拆卸维修，特殊结构的气缸为了保证设备及维保人员的安全，需要专业人员进行维修，切不可盲目自行拆除，以免出现易外事故！

（4）是缸体内泄漏还是缸体外泄漏。检查时气缸外泄漏故障明显，眼观手感都能直观的观察到，内泄漏相比而言，判断难度大，判断内泄漏故障时，可将设备调正到手动操作模式，将气缸调整到负重状态，观察此时气缸动作情况，如动作不稳定，存在快速回位现象，可判定气缸存在内泄漏故障。（执行动作原理如图2所示）。

图2 电磁阀与执行气缸控制原理图

1、活塞密封圈；2、回位压缩空气；3、活塞杆；4、气路管；5、电磁阀；6、电磁阀线圈

2.5 传感器

2.5.1 光电传感器

光电传感器是利用光的各种性质，检测物体的有无和表面状态的变化的传感器，光电传感器主要由发光的投光部和接受光线的受光部构成，如果投射的光线因检测物体不同而被遮掩或反射,到达受光部的量将会发生变化，受光部将检测出这种变化，并转换为电气信号，进行输出。

2.5.2 动态光电检测器

动态传感器具有输出短路保护电路和喂入棉条动、静态自动检测，FA系列条并卷联合机检测距离一般控制在：8mm，反复调整检测器的安装位置，确保棉条从检测区内顺利通过。传感器检测面应经常用软的织物清洁，防止飞花和灰尘污染。

2.5.3 接近式传感器

接近式传感器属于一种有传感量输出的位置传感器，它由LC高频振荡器和放大处理电路组成，利用金属物体在接近这个能产生电磁场的振荡感应头时，使物体内部产生涡流，这个物流反作用于传感器，使传感器振能力衰减，内部电路参数发生变化，由此识别出有无金属物体接近，进而控制传感器的通断，多种型号接近传感器，主要用来检测设备运行时各个执行气缸动作的定位以及安全部位的保护。

2.5.4 压力传感器

压力传感器是指以膜片装置为媒介，用感压元件对气体和液体的压力进行测量，并转换成电气信号输出的设备，在条并卷联合机设备中采用压力传感器，对棉卷进行反压控制以及牵伸压力进行检测，保证了成卷质量的稳定。

2 5.5磁感应传感器

磁感应传感器主要检测磁性介质，一般用于气缸运行位置的检测，使用时应使其紧贴气缸壁，以保证可靠的检测效果。

2.5.6 故障关键点

（1）检修时要注意检测物体及接近传感器的安装位置有无偏离、松弛、歪斜，是否有金属粉尘等的粘附、堆积。

（2）传感器检测面应经常用软的织物清洁，防止飞花和灰尘污染。

（3）调正时要按照压力设定值合理设定压力参数，以免压力过大，造成机件损伤，要不定期对压力进行测试，保证传感器检测功能的稳定。

（4）检查传感器检测位置是否变化，固定螺丝是否松动，线路是否有异物而影响自动监测。

三、结 语

机电设备在生产使用过程中，要保持好设备的先进性，在设备维修和保养时，要制定周密的维保计划，计划保养与状态维护相结合，维修保养作业时要全面细致不留死角，检查时要精力集中精确到位，对易出故障的频发点，要勤检细查，维修时要从故障的根源入手，彻底将故障消除在初始状态，保证设备及机电部件的良好性能，确保智能化设备发挥优质高效的技术优势，全面发挥自动化技术的Z佳效能，以保证设备生产运转的稳定。

（来源：中国纱线网）