摘要：斗轮堆取料机通过斗轮进行连续取料，是一种利用输送机连续堆料的装卸设备，在实际作业中，具备极强的规律性，在现代技术的不断更新与应用下，基本达到自动化操作水平。斗轮堆取料机是大型企业、港口和码头作为堆取合一必不可少的装卸设备，斗轮堆取料机使用环境差，故障率高。本文就斗轮堆取料机电控系统故障分析及处理?展开探讨。
关键词：斗轮堆取料机；电控系统；故障分析；程序优化
引言
堆取料机不但工作效率高,而且还可节省大量劳动力、改善劳动条件,因此被国内外广泛采用。在斗轮堆取料机电气系统中,电气传动和逻辑控制是非常重要的。在设计中要考虑到系统的安全性、可靠性,使系统既能满足工艺要求,又要达到先进和简单化。不但要操作直观、方便,而且还要便于现场的维护和备件的准备。
1斗轮机的结构组成及技术发展
根据在取料和堆料作业中的功能,斗轮机可分为几个部分:一是作业装置,即直接与物料接触,堆取、输送和转运物料的装置,包括斗轮机构、悬臂、尾车皮带机、中心料斗等;二是运动机构,用于实现斗轮机在料场高度、宽度和长度三维空间的移位,包括俯仰机构、回转机构和大车行走机构,同时运动机构也是设备作业的辅助装置;三是金属结构,作业装置和运动机构都需要通过金属结构支撑,实现三维空间位移,包括门座架、回转平台、上部钢结构和尾车等;四是电控系统,实现斗轮机的电力拖动和设备控制,主要包括系统供配电、调速和控制等。
2斗轮堆取料机电气控制系统特点
该电控系统具有以下特点:（1）加强了系统的工艺性。该系统的使用加强了接收和管理原始数据的功能,加强了生产工艺数据设定计算,扩大了向基础自动化级发送有关生产指令和设定值的功能权限,还可进行生产管理和设备管理等功能。（2）控制功能庞大且综合性强。整套系统集中了多种机电设备的速度检测、位置检测及联锁控制功能。（3）编程环境良好。用于对PLC编程和组态的编程软件,具有强大的编程能力,而且操作界面简单。
3故障分析及处理
3.1故障分析
斗轮堆取料机悬臂皮带电机为变频器驱动的三相交流电机，由西门子S7-1500PLC通过Profinet对变频器进行通讯控制。图1为堆料作业时部分梯形图，M101.0“堆料作业自动正转”需要导通，悬臂皮带才能正转运行。从图1中可以看出，需在操作台选择堆料作业“M100.0”条件为1，悬臂皮带零位“M100.4”条件为1（即悬臂皮带外围保护类开关均正常），“自动、手动、就地”选择开关完好，且被旋到“自动”位置。操作员将中心料斗翻板下降到中心料斗翻板堆料到位限位开关动作，位存储器“M120.0”堆料到位状态为1。当以上条件均满足时，操作人员按下悬臂皮带启动按钮时，悬臂皮带就可以往堆料方向运转。悬臂皮带无法启动时，通过操作台触摸屏可以看出，按下启动按钮“I10.0”状态为1，停止作业按钮“I10.1”状态为1，悬臂皮带零位状态“M100.4”为1，堆料、取料作业选择开关状态“M100.0”为1，自动、手动、就地选择开关正常，但堆料到位信号“M120.0”状态为0。由于“M120.0”堆料到位状态为0，即PLC并未收到中心料斗翻板的堆料限位开关的动作指令，现场查看中心料斗翻板是否到位，堆料到位限位开关是否完好。经过现场观察发现，液压油缸伸出和缩回动作都正常，但是中心料斗翻板出现行程开关挡块无法接触到行程开关动作柄。中心料斗翻板通过铰点与导料槽连接，铰点使用插销作为横轴，孔较大容易造成变形窜位，而机械式行程开关需要挡块碰到行程开关动作柄后，推动动作柄一定距离才动作，这是中心料斗翻板行程开关与动作挡块机械结构存在缺陷的结果。动作挡块焊接在中心料斗翻板上，行程开关焊接在旁边，当中心料斗翻板与导料槽发生一定位置偏移时，行程开关机架无变形，直接导致动作挡块偏移原有的动作轨迹。并且机械式行程开关需要动作柄旋转一定角度才能动作，挡块位置的偏移导致行程开关无法满足动作的旋转角度，即中心料斗翻板的堆料限位机械机构存在的不合理。对于悬臂皮带突停情况，利用西门子PLC编程软件STEP7进行辅助查找故障点。经查看故障记录，在悬臂皮带突停的时候，操作台触摸屏上没有报警，而对于外部保护开关的动作，触摸屏均有报警信号，故突停不是由于外部保护开关动作引起。对于非持续性故障，我们需要借助STEP7监控变量的功能，对变量进行监控。堆料作业过程中，当装卸流量在3000t/h时，悬臂皮带并没突停，并且通过监控变量可以看出，影响悬臂突停的条件并没异常。当装卸流量增大到6000t/h，特别是成块粘结物料落下时，瞬间流量达到10000t/h以上，悬臂皮带就会出现突停现象。通过变量表的监控变量可以看出，“M120.0”堆料到位会出现突然由1变为0，其它被监控变量无变化。通过现场监控，发现当流量过大时，中心料斗翻板会被推开，离开限位开关，由于粘结物料段只是瞬间流量大，但持续时间在2s以内，在皮带完全停止前，大物料已离开中心料斗，中心料斗翻板又会复位到堆料位置，因此操作人员很难发现故障点。这可以看出是“M120.0”堆料到位引起了悬臂皮带突停现象。M120.0是由程序段中，“I43.4”中心料斗翻板堆料位置限位对应中心料斗翻板堆料位置限位的感应开关，该行程开关为常闭点。这个输入点在程序中，在S输入端作为常闭点串联，同时在R输入端作为常开点并联。当中心料斗翻板挡块偏移感应开关区域时，I43.4“中心料斗翻板堆料位置限位”的状态将会发生变化，I43.4输入点状态将会由0变为1。因此“M120.0”堆料到位将被复位，即由1状态变为0状态。这导致连锁堆料作业悬臂皮带运行条件不满足，悬臂皮带将会停止。因此需要对进行一定修改，防止大流量物料通过时，中心料斗翻板被推开后挡块离开感应开关有效感应区域导致停机。
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图1悬臂皮带PLC程序部分梯形图
3.2故障排查方法总结
在斗轮堆取料机长期运行中，很容易出现电气故障，需要工作人员及时排查故障，以保证斗轮堆取料机的运行效率。第一，操作人员要根据相关规定进行斗轮堆取料机的操作和使用，掌握设备连锁、故障报警、操作工艺和运行顺序，防止由于错误操作造成的设备故障。在堆料操作中，启动顺序为“悬臂皮带—尾车皮带—大车行走和悬臂回转”；在取料操作中，启动顺序为“地面皮带-悬臂皮带—斗轮—大车行走和悬臂回转”。第二，在正常操作的情况下，设备发生故障会自动发出警报并停机，其触摸屏故障显示灯会亮，一般包括电机过载故障、皮带跑偏故障、设备急停故障以及变频器故障，工作人员要根据故障指示灯进行故障诊断与排查，无问题后进行故障解锁，进而清除故障问题。若驱动系统出现停机，则触摸屏和指示灯不会发生任何反应，需要工作人员进行逐一排查，其检查顺序为主回路断路器—主回路接触器--控制回路继电器—PLC输出模块指示灯—PLC程序。
结语
为了保证斗轮堆取料机的正常运行，要深入分析斗轮堆取料机的运行原理，加强对斗轮堆取料机的日常维护，及时排除电气系统的故障隐患，保证斗轮堆取料机的高效稳定运行。
参考文献
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