冷却机原理及其故障分析与处理

CEMENT TECHNOLOGY 5/2013 机械装备机械装备机械装备 通讯地址： 1中材装备集团有限公司南京分公司， 江苏 南京 211100； 2中材装备集团有限公司， 天津 300400； 收稿日期： 2013-04-10； 编辑： 吕 光 Sinowalk 冷却机原理 及其故障分析与处理 Faults Analysis and Treatment on Sinowalk Grate Cooler 王锐1， 阎贵柱2， 王洪霞2,张建国2 中图分类号： TQ172.622.4文献标识码:A文章编号： 1001-6171 （ 2013 ） 05-0030-05 Sinowalk 步进式冷却机是中材 装备集团有限公司热工分公司近年 来主推的成熟产品， 采用先进的设计 理念， 拥有多项专利技术， 具有独特 的技术特点， 在客户中建立了良好的 口碑。 Sinowalk 冷却机基于先进的模 块化设计理念， 由新颖而紧凑的模块 组建而成， 能适应于不同规模水泥厂 的需求。模块的优化组合减少了用 于设计、 制造和安装的时间， 且易于 维护； 进料端优化的固定斜坡设计， 使得固定斜坡段熟料停留时间短、 堆 积少， 熟料在整个篦床上分布均匀， 可提高入口段的热交换效率； 精妙的 四连杆机构专利技术突破了以往的 冷却机传动方式， 经过计算和计算机 模拟技术， 使得四连杆机构能够进行 100%的线性运动， 巧妙通过三角架 的旋摆运动产生篦床的往复直线运 动 （见图1） ； 篦冷机在运行中， 当篦 床往前送料时所有列一起前进， 而篦 床回退时1/3列错位间隔后退； 独有 的稳流阀流量调节功能优化冷却风 分布， 依料床变化自动稳定冷却风 量、 无漏料， 提高了热交换效率。总 体而言， Sinowalk 冷却机用风量少， 磨损少， 输送效率高， 热回收效率高， 运转率高， 冷却效果好 （见图2） 。 Sinowalk 冷却机主要技术指标 如下： 单位篦面积产量： 4446 t/m2d； 单位冷却风量： 1.71.9m3（标） /kg熟 料； 热回收率： 75%； 运转率： 98%； 出料温度： 65+环境温度 （粒度 25mm） 。以上指标均达到了国际先 进水平。 随着 Sinowalk 冷却机在国内外 市场的不断推广和使用， 其良好的冷 却效果、 可靠的使用性能及优质的售 后服务得到了广大用户的认可和好 评。然而Sinowalk 冷却机在使用过 程中也会因各种情况产生一些故障， 下面笔者将要介绍的就是在某个现 场篦冷机运行中曾产生的故障现象 及判断处理过程的相关内容， 供同行 参考。 1篦冷机第一列篦床无法正常并列 运行 该现场使用的篦冷机为四代冷 却机， 型号为TCFC5500； 熟料破碎机 为锤式破碎机， 型号为1000mm 图1四连杆机构原理 篦床一起前进 1/3列后退 1/3列后退 1/3列后退 图2篦床运动原理 30 机械装备机械装备机械装备 2013/5 水泥技术 3900mm （见图3） 。 1.1故障现象描述 篦冷机在运行过程中， 第一列篦 床与其他列篦床的运行步调明显不 一致。每次启动篦床时， 篦冷机液压 缸的推动压力正常， 前后限位开关信 号的接收显示也正常。但约过2min 之后， 就会出现第一列篦床和其他列 篦床前后运行步调明显不一致的现 象 （见图 4 中黑色手柄） ， 即所谓的 “乱列” 现象抑或说 “滞后” 现象。例 如： 本来12列篦床都应该前进， 而第 1 列篦床有时却处在后退的位置 上。由于电气控制系统的保护作用， 待延迟时间过后， 篦冷机就会跳停， 同时伴随篦冷机备妥信号丢失。此 时如果启动篦床运行， 就需要断掉 PLC电源后才可重新启动， 给中控人 员进行自动操作带来极大不便， 所以 用户停掉第一列， 使第一列篦床处于 屏蔽状态。 从故障现象分析， 第一列篦床屏 蔽的原因可能与机械运行阻力、 液压 管路或阀门的故障以及电气控制系 统的故障有关， 应该从这三大方面入 手查找原因。 1.2机械与液压故障原因的查找和 判断 1.2.1检查篦床是否有 “带列” 现象 从车间现场检查的篦床实际运 行情况来看， 各列篦床在行程距离范 围内运行速度平稳、 均匀， 并不存在 “带列” 现象。补油管路的安装对防 止 “带列” 问题的发生确实起到了关 键作用， 因此故障原因可排除 “带列” 问题 （见图5） 。 1.2.2检查液压管路中各种阀体的 工作情况 （1）从现场屏显画面上来看， 比 例阀开度的给定值和反馈值相差不 大， 比例阀开度显示均正常。 （2）经 手动操作篦床的黑色检修手柄来推 动第一列运行， 感觉比例阀开度灵 敏， 操作灵活， 不存在比例阀、 梭阀、 单向阀等阀体卡滞故障。（3）检查液 压管路， 未发现漏油、 AB口接反及阀 门反向等故障现象。因此排除液压 系统本身存在问题 （见图6、 图7） 。 1.2.3检查接近开关的工作情况 经检查， 现场第五风室内的接近 开关上面没有太多灰尘， 接近开关和 信号挡板距离在5mm左右， 虽然信 号接收距离较远， 但也基本符合接近 开关安装距离的要求 （见图8） 。同 时， 篦床运行到行程限位时， 接近开 关上的红色指示灯均能正常显示。 所以， 不存在因接近开关上面灰尘多 或者距离信号挡板过远造成的信号 不稳、 不强的现象， 因此初步排除了 第五风室内接近开关存在故障。 1.2.4检查篦床带料运行情况 将第一列篦床暂时解除屏蔽， 并 入程序运行， 同时对包括第一列在内 的各列篦床运行情况进行检查， 未发 现篦床有 “脉动、 爬行” 等运行阻力现 象， 液压缸的工作压力均在12.0MPa 图3TCFC篦冷机及锤式破碎机图4图中左侧第一列手柄不同步 图5红色油漆所示为 “补油” 管路图6液压管路中的梭阀 31 CEMENT TECHNOLOGY 5/2013 机械装备机械装备机械装备 左右 （见图9） ， 因此也可以排除篦冷 机设备本体运行异常。 通过以上分析， 基本排除篦冷机 设备本体及液压传动系统产生故障， 故对第一列篦床运行不正常的原因 分析重点放在电气控制方面。 1.3电气控制故障原因的查找和判 断 1.3.1车间现场电控柜的检查 （1）在车间现场打开电气控制 柜， 发现柜子里沉积大量灰尘， 以致 电控柜内有些指示灯表面模糊不 清。因粉尘的尘粒荷电性、 吸水性， 易造成电气元件的误动作和线路短 路等， 据此判断， 如此多的灰尘覆盖 在电气元件表面和控制线路中， 肯定 会对控制系统产生不利影响， 随之对 电控柜进行了清扫。 （2）清扫处理后， 接着观察限位 开关在电控柜上的指示灯运行情 况。发现第一列篦床运行时其前后 限位指示灯有异常闪烁现象， 收到的 信号不明朗， 初步怀疑该现象是由信 号挡板与接近开关的距离偏大所 致。于是进入第五风室再次对接近 开关进行检查、 调整， 使信号挡板和 接近开关的距离调到最小， 在 2mm 左右。但上述措施实施后， 接近开关 限位指示灯的闪烁现象仍未消除， 即 第一列篦床运行仍不正常， 据此判断 并非接近开关距离不合适导致篦床 故障。 1.3.2电控柜内指示灯工作情况的 进一步检查分析 如图10 （DI开关量输入模块） 所 示： DI模块上的数字07分别表示模 块的8个通道。其中， 该现场的0、 1 通道分别代表某列篦床接近开关的 前后限位， 后面依次类推。经仔细检 查发现， DI模块通道0、 1两处的指示 灯有异常闪烁现象， 也就是说篦床的 前进和后退与指示灯亮起和关闭的 时间不匹配， 表明系统收到了较为混 乱的指示信号， 导致篦床无法按指示 运行， 从而造成第一列篦床 “乱列” 现 象产生， 控制系统的延迟判断时间一 到， 篦冷机就跳停了， 即柜子内指示 灯的异常闪烁造成篦床运行故障。 如果把该列篦床屏蔽， 行程开关不动 作， 控制系统就无法收到故障信号， 现场屏蔽了第一列后并不影响篦床 的整体运行。因此， 我们需要查明是 何原因造成了控制柜内指示灯异常 闪烁的现象。 1.3.3电控柜内接线端子的检查 针对控制柜内指示灯不正常闪 烁现象， 如前所述， 调整了接近开关 信号板的距离后仍未消除故障现 象。于是进一步对控制柜内部的各 接线端子进行检查， 发现有几处的端 子接线松动， 产生虚接。至此， 困扰 现场多日的第一列篦床运行故障的 原因找到了， 是由接线端子虚接造 成， 遂用工具紧固。 第一列篦床产生运行故障的原 因看似简单， 然而在原因的查找、 分 图7车间现场控制柜屏显画面图8篦下风室内接近开关 图9液压缸工作压力曲线图10车间现场控制柜内部运行情况 32 机械装备机械装备机械装备 2013/5 水泥技术 析及处理的整个过程中， 涉及到了多 方面因素， 对检修人员的技术能力和 综合判断能力要求较高。端子虚接 的原因， 有以下几种： （1）在安装时 接线松动；（2）运行一段时间后因其 他设备振动影响而产生虚接；（3）粉 尘环境及高温环境下对电气元件的 影响。 1.4故障处理结果 将现场电控柜内的灰尘彻底清 扫、 吹净并将控制柜内电气通道上的 端子接线重新紧固后， 电控柜内部信 号指示灯的不正常闪烁现象消除， 并 且与篦冷机风室内的接近开关指示 灯同步显示， 第一列篦床正常并列运 行。 这个案例的分析、 处理过程提示 我们： 接近开关的信号指示正常， 并 不完全表明控制系统一定能收到正 确信号， 还要观察控制柜内部的指示 灯是否接收到了正常信号， 控制信号 换向动作不明朗就会造成篦床运行 产生故障。此外， 对现场控制柜的维 护和保养也应引起大家的重视， 要做 到防尘、 防振和防高温， 并对控制柜 定期检查。 2篦冷机液压站的备用泵投入运行 后短时间内篦床跳停 篦冷机液压站共有5台液压泵， 其中14号泵是工作泵， 5号为备用 泵 （见图11） 。 2.1故障现象描述 篦冷机在正常生产运行了一段 时期以后， 业主为了试验14号液压 泵能否与5号备用泵正常切换， 分别 用14号工作泵依次与5号备用泵切 换。其结果是： 任意一台工作泵与备 用泵切换后， 都会出现短时间内篦冷 机跳停的现象， 而此时车间现场的5 号备用泵仍然能够正常运行。这种 情况下需要岗位人员在现场重新启 动后， 篦冷机才能够正常运行， 但过 一段时间又会出现同样的跳停故障， 有时会出现 “紧急停车” 故障报警信 号， 但有时该信号却又不出现 （见图 12） 。 2.2故障原因的查找及分析 2.2.1备用泵的检查 每次切换备用泵导致篦冷机跳 停后， 虽然有时会伴随出现 “紧急停 车” 的故障报警信号， 但5号备用泵 仍在正常运行， 且运行电流平稳正 常， 泵体本身运行温度正常， 备用泵 运行时也无任何杂音。这说明泵体 本身没有任何问题， 因此首先排除备 用泵本身问题而导致备用泵不能正 常切换。 2.2.2篦床带料运行情况的检查 经对篦床各列运行情况的检查， 篦床运行平稳， 无冲击、 振动和刮蹭 现象， 不存在任何运行阻力， 各液压 缸工作压力均在12.0MPa以下 （见图 13） 。故此， 备用泵不能正常切换排 除了设备、 液压方面的原因。 通过以上的检查、 分析， 技术服 务人员与业主检修人员把故障原因 图11液压站中的五台液压泵图12 “紧急停车” 故障信号 图13篦冷机工作画面图14备用泵与各工作泵切换 33 CEMENT TECHNOLOGY 5/2013 机械装备机械装备机械装备 重点放在对电气控制系统的检查上。 2.2.3控制柜及控制程序的检查 通过在车间现场检查控制柜， 发 现篦冷机的驱动信号丢失， 这说明系 统可能接收到了 “紧急停车” 的指令， 从而迫使篦冷机运行终止。所以， 我 们应该从DCS控制系统来检查5号 备用泵切换投入运行后， 是哪一条控 制指令让篦冷机跳停的 （见图14） 。 2.2.4控制程序的进一步检查 通过和业主的自动化工程师沟 通， 在工程师站上发现14号泵工作 时驱动程序运行正常， 设备运行也正 常， 但只要 5 号备用泵切换投入运 行， 超过15min篦冷机就会跳停。据 此可以判断备用泵的投入使用是导 致篦床跳停的根本原因， 应重点检查 该部分的控制程序编制是否合理。 通过对DCS控制程序的详细检 查、 分析后发现， 现场控制程序中没 有工作泵与备用泵的允许切换程序， 这就是备用泵切换后篦冷机跳停的 原因。 2.3故障处理结果 加入了14号工作泵与5号备用 泵的允许切换信号， 修正了控制程 序， 圆满解决了上述故障现象， 实现 了备用泵与各工作泵的正常切换， 篦 床运行正常。 3结语 综上所述， 在Sinowalk篦冷机的 使用和维护中， 除了对设备本体和液 压系统的维护检查， 电气控制系统的 维护和检查也应引起大家的高度重 视， 尤其在使用过程中遇到问题的时 候， 要从设备、 液压、 电气控制等几方 面综合考虑， 把与故障现象相关联的 所有原因一一列出， 逐项加以分析， 利用故障分析排除法， 最终找到问题 原因所在。 参考文献： 1陈友德,刘继开.四代篦冷机的技术进展J. 中国水泥,2007. （6） . 2陶从喜,孙义飞.TCFC第四代行进式