垃圾抓斗起重机的常见电气故障现象和排查方法.docx

随着国内人口的增长和城乡一体化的快速发展，城镇人口快速集中，城镇常住人口占比总人口的60.6%。城镇人口的不断增加，人们的生活习惯和环境均有较大改变，伴随而来的就是越积越多的生活垃圾，这对城镇生活的环境带来很大压力，垃圾处理就成了与人民生活息息相关的事情。据统计，2010 年以来我国城市生活垃圾清运量逐年上升，2019 年城市的生活垃圾生产量约3.43 亿t，预计2020 年城市垃圾生产量将达到3.6 亿t。面对如此大量的生活垃圾也为了环保和资源的回收利用，现在全国主要采用焚烧生活垃圾发电的方式来处理生活垃圾。
垃圾抓斗起重机是垃圾焚烧电厂的重要设备之一，其作用是对生活垃圾储坑内的生活垃圾进行抓取、搅拌、分区发酵和将发酵好的生活垃圾投入焚烧锅炉中进行焚烧。了解垃圾抓斗起重机的电气设备，对于生活垃圾焚烧处理厂的正常运行是有很大帮助的，同时也利于日常中垃圾抓斗起重机的使用与维护。
1 垃圾抓斗起重机电气设备的特点
文中研制的垃圾抓斗起重机的电气控制系统采用触摸屏＋ PLC ＋变频器＋电机＋工控机的控制方式，整个系统中PLC 进行集中控制，PLC 时刻保持对变频器、限位开关、手柄信号、编码器、称量信号的采集与处理。触摸屏主要用于对垃圾抓斗起重运行状态的实时显示，当垃圾抓斗起重机出现故障时会立刻显示故障信息，方便检修维护人员对故障问题进行快速的排查。工控机主要负责垃圾的抓斗起重机的投料量的记录与统计，方便使用人员查询生产投料情况。该垃圾抓斗起重机主要采用西门子1500 系列PLC 模块和西门子触摸屏，变频器主要采用ABB 880 系列和安川H700 系列。
2 电气出现的故障
垃圾抓斗起重机作为生活垃圾焚烧厂的重要设备，在生活垃圾焚烧厂正常生产中工作频率非常高。垃圾储坑中由于生活垃圾的存储和发酵会含有腐蚀性气体，且有温度高、湿度大、灰尘多等特点。由于垃圾抓斗起重机一直运行在这种有腐蚀性气体、大量粉尘和水蒸气的环境中，对整机的电气设备腐蚀严重。因此，垃圾抓斗起重机的电气故障多种多样，通过多年的售后积累，现总结垃圾抓斗起重机主要的几种电气故障现象及解决方法。
2.1 限位系统故障
限位开关主要作用为限制垃圾抓斗起重机的运行范围保证设备安全区域内正常运行。当平移机构的限位开关撞到撞尺后限位开关被触发，PLC 收到信号后会停止机构运行。限位开关出现的故障主要现象有：
1）平移机构限位开关
未到达停止区域但限位开关被触发导致起重机不能运行，或到达停止区域但是限位开关未被触发导致起重机超出运行区域。出现这些情况主要检查限位开关是否被腐蚀严重导致触点损坏、限位开关的运行路径上是否有异物，导致限位开关被提前触发或撞坏限位开关、接线箱中的接线是否松动导致信号无法传输到PLC 处。
2）起升机构高度限位开关
起升机构用的高度限位器是保护起升机构在安全的区域中运行的限位保护装置。发生的故障主要是在错误的高度被触发导致起升机构达不到运行所需高度，或未在正常高度触发高度限位保护。高度限位器发生故障的主要原因是高度限位器和减速器之间的联轴器松动导致减速器和高度限位器不能同步运行，应确保联轴器为紧固后再重新调整高度限位器。
2.2 编码器系统故障
编码器是检测垃圾抓斗起重机各个运行机构位置的传感器。PLC 接收到编码器返回的信号经过计算转换成米数显示在触摸屏上，方便操作人员了解垃圾抓斗起重机运行位置情况。另外，各机构的减速和特殊位置保护均由编码器信号来控制。编码器出现问题会导致垃圾抓斗起重机的减速区域不正常，未减速或只在低速挡位运行。编码器出现的主要故障有：
1）触摸屏上显示的行程和实际行程偏差大，处理方式需要先将垃圾抓斗起重机运行至各机构的极限位置，触发极限将各机构的编码器数据清零后观察运行时触摸屏上行程显示，编码器长时间不清零运行会导致运行中的误差积累后变大，所以编码器应定期开到各机构的极限处清零编码器的数据，减少编码器误差。如果还会出现行程偏差大的情况就需要检查编码器的安装情况，即编码器是否跟随车轮转动同步运行，编码器的传输电缆是否在屏蔽层、是否接好。
2）触摸屏上的行程不变或数据异常、PLC 显示编码器模块报故障。发生这种故障首先要检查编码器的安装是否正常，编码器的电缆是否有损伤导致屏蔽层出现损坏，影响编码器信号质量。如果编码器的安装和电缆正常，则需检查编码器是否损坏，可以换上好的编码器后观察运行是否正常；没有可替换编码器的时候，可将编码器取下后接到正常的PLC 模块上后转动编码器，通过观察触摸屏上的编码器数据来测试编码器是否正常。
2.3 称量系统故障
称量系统由称量仪表和工控机组成，主要功能是显示垃圾抓斗起重机的实时质量并通过工控机上的软件记录和统计运行生产期间的投料量，方便用户查询生产投料情况。称量系统的故障主要有两种：
1）称量仪表显示的质量出现偏差 发生此故障时，如果出现小范围质量波动可通过重新标定称量仪表的质量来解决；长时间运行后称量传感器会有一定的误差产出，重新标定称量仪表即可解决问题。如果称量仪表的质量波动范围大，就需要检查称量仪表上的参数，查看是否有称量传感器出现损坏，找出损坏的称量传感器，检查接线处是否被腐蚀或虚接。传感器的线路问题可能是传感器本身损坏了，需要更换。
2）工控机的投料记录出现问题 称量软件的记录条件是当起重机运行到投料计量区域后手柄控制抓斗打开后开始计重，起重机离开投料区域后停止计重。投料区域的到位信号有光电传感器控制，光电传感器照射到反光元件后发出到位信号。出现起重机投料后工控机不记录或把一次投料分成多次投料记录时，需要检查光电传感器和反光元件是否有灰尘或水汽，过多的灰尘和水汽会让光电传感器接收不到反光元件返回的光线，导致没有到位信号或到位信号出现中断的情况，影响称量记录的结果。光电传感器和反光元件需要定期擦拭，保证投料计量区域信号的稳定。
3 电气故障的排查步骤
当垃圾抓斗起重机出现电气故障时，维修人员应先询问操作人员发生故障的情况，观察起重机与正常运行比较有哪些异常情况，发生故障现象前操作人员做了哪些操作，起重机运行时有无出现异响或其他异常情况。结合触摸屏上的信号检测和设备的原理图分析确定出现故障的电气元件后，再具体检查出现故障的原因。有些故障发生的原因可能并非其自身故障导致，只是最后操作人员观察到的现象是它来控制的。例如：操作员反馈起重机在极限前无减速，检查时发现触摸屏显示的行程与实际位置偏差大，但检查编码器部分并无问题。经检查发现是限位开关出现问题，限位开关触发后没有信号传给PLC，导致编码器长时间运行没有极限限位的信号来清零编码器数据，使编码器数据误差变大后无法正常触发极限前减速。最后问题原因是限位开关不是编码器。