引言

失重秤配料微机控制系统具有计量精度高、运行可靠 、 故障率低等显著优点, 从 80 年代末一出现就受到了广大中 、 小型水泥厂的欢迎,并得到了广泛的应用 。由于水泥厂配料系统必须连续化运行 , 因而如何及时准确地排查配料系统的故障、保证生产的正常运行就显得尤为重要。现将失重秤配料系统中传感器容易出现的故障和系统的抗干扰问题作一介绍 ,供同行参考。

1 　传感器的工作原理

在微机配料自动控制系统中, 传感器就象是人的眼睛,其质量好坏, 信号输出是否呈线性, 对整个系统的正常运行和配料系统的计量精度非常关键 。失重秤系统选用的是拉压式传感器 ,其构造为一标准电桥形式 ,其中一个桥臂使用应变电阻片粘贴于钢性材料上 。当钢性材料受力的作用发生形变时 ,应变电阻片阻值亦随之发生变化 ,变化量与受力成正比 ; 加入标准桥压后,电桥的输出电压也与阻值的变化成正比。失重秤通常采用 3 只拉力传感器进行信号的传输与切换 ,其输出的电压信号以串联的形式传输给系统。

传感器的故障主要分为两类: 一类为传感器损坏故障 ,另一类为传感器非线性故障。由于传感器的输出信号弱, 不便于直接测量,加之计量仓和下料电振机均悬挂于传感器之下, 给传感器的故障诊断带来了难度和不便。

2 　传感器损坏故障的诊断

传感器的损坏故障主要表现为焊点及引线断路 、 电桥电阻损坏 、 应变电阻片损坏脱落等 。由于失重秤采用了 3 只传感器 , 接受重力信号后以串联的方式输出电压 , 所以其故障往往呈现多样化 。特别是当其中一只传感器损坏时 ,故障不容易被及时发现 ,从而影响系统的计量精度; 有时也会因诊断不准确导致判断失误, 以致于将未损坏的传感器予以错换 ,造成浪费 。

2. 1　传感器的故障特点

传感器的故障通常表现为以下一些形式:

( 1) 主机报警。系统的某一路模拟量超上限或下限 ,放大器输出电压表指针指向正方向最大值或指向负方向 ;

( 2) 主机出现上料或下料超周期报警 。某一路模拟量不变化,同时放大器输出电压表指针不动 ,此时电振机工作正常 ,上 、 下料也没有出现堵料或空料现象;

( 3) 主机显示的某一路模拟量值从某一范围突变到另一范围,且变化值较大,而此时计量仓内的物料仍在原料位的变化范围之内。这种现象很容易被疏忽;

( 4) 主机显示的某一路模拟量在静态或运行时出现大幅波动;

( 5) 在对秤的某一路实施标定时, 误差始终较大 ,无法准确地确定 K 值 。

2. 2　传感器故障的诊断方法

失重秤系统出现故障时, 首先要判断是主机故障还是传感器故障 。其方法是:

( 1) 排查计量系统故障。检查秤体悬挂是否正常 ,传感器、计量仓 、 下料电振机有无脱开 、 卡死或支撑现象 ,上料电振机是否压在计量仓上,传感器至放大器的信号线有无断路问题 ,如有上述现象应先予以纠正 、 修复 ;

( 2) 判断是否为主机故障。将出现故障的这一路输入信号( 主机箱后的信号输入插头) 与任意一路正常信号对调,例如故障为第一路,则可以与第二或第三路输入插头互换。如果更换后故障转向新的一路,复原后故障又回到第一路 ,据此即可判断故障为传感器故障,否则则为主机输入故障;

( 3) 排除信号线故障。方法是检查由放大器到主机的信号线是否存在开路或短路故障 ;

( 4) 判断是否为放大器故障 。通过用正常的放大器替换出现故障一路的放大器来排查 。

2. 3 　传感器损坏故障的排除方法

按上述步骤排查后, 若故障仍然存在,这时就能断定是传感器故障。由于失重秤采用 3 只传感器 ,因而即使判断出是传感器故障 , 还需进一步排查究竟是哪一只损坏 。通常采用的方法是:

( 1) 手拉 。用手分别拉每只传感器下的挂钩( 不要拉计量仓) ,同时用万用表测量每只传感器经放大器放大后的输出电压( 放大器输出端红色为正极, 黑色为负极) , 看输出电压是否增加 。如果电压不变化,说明该传感器已经损坏 。但有时用手拉传感器后,虽然输出电压值是增加的, 但因为手的用力不均,仍不足以判断传感器损坏与否 ,这时就需要做更细致的排查;

( 2) 悬挂砝码( 或重物) 。将适当质量的同一砝码或重物( 例如 5 kg) 悬挂于传感器下的挂钩上 , 同时用万用表测量放大器的输出电压 。正常传感器在受到同一重力时的输出电压值是基本相同的, 当出现某只传感器的输出电压值明显大于或小于其它传感器的输出电压值时 ,则可断定该传感器已经损坏 ;

( 3) 测量传感器的输入 、 输出电阻, 与传感器出厂检测报告单上的参数值进行对照 ,如此判断传感器的好坏。为了确保传感器故障诊断的准确性 , 上述三种方法可以同时使用 。

3 　传感器的非线性故障

传感器的非线性故障多是由于传感器老化或非彻底性损坏造成的 ,是一个严重影响计量精度而又容易忽视的问题。由于是非损坏性故障, 常规检查难以发现 。对于这一类问题, 一般可采用定期 、 多点标定 K 值的办法进行检查, 例如分别用 20、 40、60、80 kg 等多个不同质量的砝码对同一路秤分别进行标定 ,既做加砝码标定,也做减砝码标定 。不同质量的砝码所标定出的 K 值应该一致 ,即使有误差也应很小 。

检测传感器非线性问题的方法是在每只传感器的挂钩下面( 不要在计量仓上) 依次加砝码( 例如5 kg 、 10 kg 、 15 kg、20 kg 等) ,同时用数字万用表依次测量并记录放大器输出端的电压值, 放大器输出的电压值应与砝码的质量值呈线性对应关系 ,反之亦然 。若放大器输出的电压值与砝码的质量值不是呈线性关系且偏差较大 , 则表明该只传感器已经非线性损坏 。检查时应该注意 : ①对于使用年限较长的传感器应重点做标定检测 ; ②对于新更换了传感器的秤,应对秤上未换的传感器做线性检测 。

4 　失重秤系统的抗干扰措施

由于水泥厂的大动力设备多 , 设备运行负荷变化大,电磁场分布复杂 ,失重秤系统常受到供电电源电压波动、 信号传输等各种形式的干扰,轻者可使某一路或多路模拟量波动幅度增大, 出现重复上料或重复下料的现象, 重则出现系统报警 、 上料下料失控等现象 ,从而严重影响计量精度和系统的正常运行。为了消除电磁干扰对系统的影响, 可采取以下一些技术措施。

( 1) 给系统单独供电, 以避开球磨机 、 破碎机等大负荷设备造成的电压波动 ,主机部分及放大器则应采用高效净化稳压电源供电;

( 2) 将放大器到主机的信号线与动力线分开并穿钢管屏蔽, 主机到可控硅电源的信号输出线改用屏蔽电缆线 。

( 3) 利用屏蔽电缆线的屏蔽层将传感器 、放大器 、 主机、可控硅电源的壳体连接起来, 单独做接地处理。

5 　结语

失重秤自动控制系统较为复杂 ,故障现象多种多样,且多数故障还是相互联系 、互相影响的 ,因此要准确地排查故障部位并非易事 。以上所述仅是笔者在维修工作中的一些经验和体会, 其检修方法还远不止此 。只有在实践中勤于学习, 遇到问题时客观分析 、 综合判断 ,才能不断积累工作经验 。长此以往 ,才能在故障排查中做到胸有成竹 、 游刃有余 。

 

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