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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, 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)接口界面元件開始, 利用逐步排除、 代替法等進(jìn)行檢修。

顆粒定量包裝秤

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。常見故障是油水

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

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關(guān)和磁接近開關(guān)。光電開關(guān)一般用來(lái)探測(cè)物料高度位置信息, 磁接近開關(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)開機(jī), 可重點(diǎn)檢查物料斗上的光電開關(guān); 不夾袋、 卸料等需重點(diǎn)檢查相應(yīng)氣缸上的磁接近開關(guān)。一般這些傳感器開關(guān)上都有指示燈, 可松開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)沒有機(jī)械動(dòng)作, 有些有狀態(tài)指示燈, 有些沒有狀態(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)。

顆粒定量包裝秤

首先在斷開電源的情況下, 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 。

顆粒定量包裝秤

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。 控制端子區(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。控制電腦的形式多樣, 也非常復(fù)雜, 一般是單片機(jī)電路, 出現(xiàn)問題時(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 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。空中落料重量對(duì)于同一產(chǎn)品來(lái)說一般是固定的, 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, 氣缸沒有動(dòng)作響應(yīng), 但能聽到氣體流動(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)作仍然沒有完成, 導(dǎo)致系統(tǒng)進(jìn)入等待狀態(tài)造成的。 拆開電磁閥芯, 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。斷開系統(tǒng)空氣開關(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, 問題應(yīng)該出在控制 uPC 上。打開控制箱, 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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