提高氣控系統(tǒng)可靠性的幾點(diǎn)措施

1、提高氣控系統(tǒng)可靠性的幾點(diǎn)措施駱艷潔 劉延俊 劉敬喜 趙中林 曲振華(1山東工業(yè)大學(xué)，山東省濟(jì)南市 250002)1 前言化工行業(yè)中的許多液體原料在出廠時(shí)都是以大桶(420 kg)的形式包裝的，為了客戶使用方便，需要將其進(jìn)行小桶(o11ok5)分裝。對(duì)于一個(gè)自動(dòng)分裝裝置來(lái)說(shuō)，通常需要完成上桶、送桶、計(jì)量、灌裝、啟蓋、壓蓋和檢測(cè)等一系列動(dòng)作，為了提高分裝效率，這些動(dòng)作往往需要采用并列程序等，這就對(duì)分裝設(shè)備的自動(dòng)化程度及可靠性提出了嚴(yán)格要求。如日常生活中常用的油漆，其生產(chǎn)的特點(diǎn)具有連續(xù)性和時(shí)效性，油漆一旦調(diào)和好以后就必須迅速進(jìn)行定量灌裝、密封，否則就會(huì) 產(chǎn)生揮發(fā)和結(jié)皮現(xiàn)象。同樣，常用到的油墨、粘結(jié)劑

2、、潤(rùn)滑脂等也是如此。對(duì)于小規(guī)格的自動(dòng)計(jì)量灌裝機(jī)應(yīng)具有精度高、速度快、操作方便等特點(diǎn)。由于這類被包裝物質(zhì)均含有揮發(fā)性易燃?xì)怏w，故以采用全氣動(dòng)控制為宜?，F(xiàn)采用氣動(dòng)元件和氣動(dòng)邏輯元件為主體設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制系統(tǒng)，所以對(duì)其工作的可靠性提出了很高的要求。另外，大多數(shù)化工原料中的二甲苯對(duì)橡膠密封件有強(qiáng)烈的侵蝕作用，凡經(jīng)二甲苯侵蝕了的橡膠密封件將失去彈性，使其壽命縮短，影響設(shè)備的正常使用。鑒于化工行業(yè)的技術(shù)管理人員和維修人員對(duì)氣動(dòng)技術(shù)普遍缺乏了解，因此采取必需措施以提高灌裝機(jī)工作的可靠性，盡量減少停機(jī)率就顯得尤為重要。幾年來(lái)，我們與工廠的技術(shù)人員聯(lián)合設(shè)計(jì)了幾種就稠液體的氣動(dòng)全自動(dòng)控制灌裝機(jī)，并經(jīng)常在現(xiàn)場(chǎng)參

3、與安裝、調(diào)試等工作，積累了一些提高氣控系統(tǒng)可靠性的經(jīng)驗(yàn)，在此愿小結(jié)一下并與同行進(jìn)行交流，以起到拋磚引玉的作用。2 提高氣控系統(tǒng)可靠性的幾點(diǎn)措施21 搞好氣控線路設(shè)計(jì)由于化工原料的分裝車間普遍存在揮發(fā)性易燃?xì)怏w，所以控制系統(tǒng)通常不引入電信號(hào)，全部采用氣動(dòng)控制，這樣就避免了使用電氣轉(zhuǎn)換元件，減少了火災(zāi)隱患。要提高氣控系統(tǒng)的可靠性，首先必須設(shè)計(jì)一個(gè)較好的控制線路。我們所設(shè)計(jì)的灌裝機(jī)控制回路的總體特點(diǎn)是整個(gè)控制線路比較簡(jiǎn)單，邏輯設(shè)計(jì)較為嚴(yán)密，程序預(yù)選方便和程序動(dòng)作具有聯(lián)鎖性等。(1)手動(dòng)與自動(dòng)選擇方便，且具有互鎖性。灌裝機(jī)可以順序完成上桶、送桶、計(jì)量、灌裝、啟蓋、壓蓋和檢測(cè)等動(dòng)作(全自動(dòng)控制)，也可以

4、獨(dú)立完成上述動(dòng)作中的一個(gè)或幾個(gè)動(dòng)作(手動(dòng)控制)，如計(jì)量、灌裝等。此處采用了一個(gè)兩位四通手拉閥來(lái)實(shí)現(xiàn)手動(dòng)操作與自動(dòng)控制的選擇，其回路如圖1所示。其中g(shù)。、f。和d。是使整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)入全自動(dòng)循環(huán)的信號(hào)，S：1、Sn和S。是手動(dòng)信號(hào)。當(dāng)手拉閥處于下位工作狀態(tài)時(shí)，自動(dòng)信號(hào)g。、f。和do均與排氣孔相通，即無(wú)自動(dòng)控制信號(hào)輸出，而此時(shí)的手動(dòng)信號(hào)Sgl、Sn和Sc。等均與氣源相通，只需按下任一手動(dòng)閥，即可發(fā)出相應(yīng)的手動(dòng)信號(hào)。當(dāng)手拉閥處于上位工作狀態(tài)時(shí)，手動(dòng)情號(hào)閥的氣源口均與排氣口接通，即使按下任一手動(dòng)閥也不會(huì)發(fā)出手動(dòng)信號(hào)，而自動(dòng)信號(hào)與氣源相通，他們分別與控制氣缸的行程閥串接，所以此信號(hào)能使整機(jī)處于自動(dòng)工作狀態(tài)

5、。可見(jiàn)，用一個(gè)手拉閥可以簡(jiǎn)單而又方便池進(jìn)行手動(dòng)控制與自動(dòng)控制的轉(zhuǎn)換，且手動(dòng)與自動(dòng)具有互鎖性。一般來(lái)說(shuō)，在系統(tǒng)調(diào)試時(shí)必須先進(jìn)行手動(dòng)操作，以檢查各部分動(dòng)作是否正常，然后再選擇自動(dòng)控制，這樣可避免發(fā)生系統(tǒng)全部動(dòng)作起來(lái)后再出現(xiàn)問(wèn)題的被動(dòng)局面。圖1 手動(dòng)與自動(dòng)選擇回路(2)程序預(yù)選。在送桶導(dǎo)軌上的檢測(cè)元件檢測(cè)到有 桶后，就發(fā)出有桶信號(hào)j，此時(shí)雙穩(wěn)元件“1”端有輸出，使行程閥bl獲得氣源，當(dāng)氣缸B活塞桿伸出將桶推到位后，發(fā)出b，信號(hào)，此bl信號(hào)控制氣缸B縮回并分別緒3個(gè)手拉閥以氣源，然后，就可以分別用3個(gè)手拉閥來(lái)預(yù)選程序。如果需要局部工作，把相應(yīng)的手拉閥置于工作狀態(tài)；若需要全自動(dòng)控制，把手拉閥全部置于工作

6、狀態(tài)即可。這樣處理后，不僅給預(yù)選程序帶來(lái)方便，而且對(duì)系統(tǒng)的操作、調(diào)試和故障排除都非常有利。圖2 程序預(yù)選回路(3)在滿足邏輯功能的前提下，盡量減少元件數(shù)量。衡量一個(gè)線路設(shè)計(jì)得是否合理，要看它的功能是否齊全、工作是否可靠、操作是否方便等。若使用元件較少而又能實(shí)現(xiàn)預(yù)先規(guī)定的動(dòng)作，那末，既可節(jié)約投資，又可提高整個(gè)線路的可靠性。在設(shè)計(jì)灌裝機(jī)的控制線路時(shí)，凡能夠省去的元件，盡量將它去掉，例如圖3a所示，d。、f。和8。分別為對(duì)應(yīng)的D氣缸、F氣缸和G氣缸都退回后發(fā)出的3個(gè)行程信號(hào)，程序要求D氣缸、F氣缸和G氣缸都退回后才允許進(jìn)入下一自動(dòng)循環(huán)，即信號(hào)d。、fo和g0有互鎖性。現(xiàn)用圖3b回路來(lái)代替，顯然可省去

7、2個(gè)與門元件，而他們的邏輯功能卻是等效的。從線路可靠性分析，圖3b優(yōu)于圖3a。圖3 動(dòng)作互鎖回路(4)盡量避免使用帶節(jié)流孔的元件。當(dāng)氣控系統(tǒng)引入帶節(jié)流孔的元件時(shí)，對(duì)氣源的凈化要求就相應(yīng)提高，如果能夠設(shè)法避免使用帶節(jié)流孔的元件，那末在同等氣源條件下，控制系統(tǒng)的可靠性將得到提高。因此，在設(shè)計(jì)線路時(shí)，盡可能省去帶節(jié)流孔的元件。如圖4所示，當(dāng)氣缸B伸出時(shí)；發(fā)出行程信號(hào)b1，此b1信號(hào)一旦發(fā)出，就要求B缸和C缸縮回，F(xiàn)缸和G缸伸出，若B缸縮回過(guò)早，Co、Fl和Gl就有可能漏掉信號(hào)，但或門元件輸出端有延時(shí)元件時(shí)，就不會(huì)出現(xiàn)漏信號(hào)現(xiàn)象，但考慮到延時(shí)元件帶有節(jié)流孔，故采取回避的方法，而在或門輸出端接一是門元件

8、，利用是門元件的隔容作用來(lái)解決漏步問(wèn)題，即b1信號(hào)達(dá)到是門元件的切換壓力時(shí)，換向閥Fc、FF、FG換向時(shí)就不會(huì)出現(xiàn)什么問(wèn)題。(5)盡量使用壓力釋放式發(fā)信元件。在行程程序控制系統(tǒng)中，一般采用二位三通行程閥作為發(fā)信元件，但如果氣缸速度快而又無(wú)終端緩沖時(shí)，對(duì)行程閥的撞擊就非常嚴(yán)重。行程閥經(jīng)反復(fù)撞擊后，常會(huì)出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，在一些定位精度要求不高的地方，可以采用壓力釋放式非門邏輯元件作為終端發(fā)信器，如圖5所示，即當(dāng)氣缸排氣腔壓力下降至非門元件的返回壓力時(shí)，非門元件就發(fā)出相應(yīng)的行程信號(hào)。這樣，非門邏輯元件的使用壽命就代替了行程閥的使用壽命。圖4 采用是門隔容回路圖5 非門發(fā)信回路22 篩選、選配和磨合元件任

9、一可靠的控制線路，必然是由性能良好的元件組成，元件生產(chǎn)廠家對(duì)元件性能的測(cè)試往往左采取抽樣測(cè)試的方法，即使測(cè)試過(guò)的元件，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期存放后，由于潤(rùn)滑脂的干固等，也可能使元件的性能起些變化。因此，安裝連接線路時(shí)，對(duì)元件進(jìn)行一次測(cè)試是完全必要的。通過(guò)測(cè)試，一方面可以對(duì)元件進(jìn)行篩選，同時(shí)，還可根據(jù)測(cè)得結(jié)果在連接線路時(shí)匹配元件。例如，在圖4線路中的是門元件和它所控制的換向閥F8的切換壓力應(yīng)選得高一些為好，而圖5線路中的非門元件的返回壓力則應(yīng)選得低一些才對(duì)行程發(fā)信有利等。另外，與任何動(dòng)力機(jī)械一樣，邏輯元件有“越用越好”的說(shuō)法，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間磨合后，氣控系統(tǒng)的性能指標(biāo)才能穩(wěn)定下來(lái)，而氣動(dòng)元件雖然不像動(dòng)力機(jī)械那樣復(fù)

10、雜，但絕大多數(shù)氣動(dòng)元件都有相對(duì)運(yùn)動(dòng)件，如果能夠經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的磨合，越過(guò)氣動(dòng)元件可能出現(xiàn)的早期 故障，對(duì)提高整個(gè)控制系統(tǒng)的可靠性是很有利的。氣動(dòng)裝置“愈用愈好”就是這個(gè)道理。灌裝機(jī)在出廠前都要進(jìn)行累計(jì)40 h，即大約動(dòng)作43000多次的運(yùn)行試驗(yàn)，其目的就是早期發(fā)現(xiàn)故障，以減少使用期的停機(jī)率。23 把好氣源關(guān)灌裝機(jī)控制系統(tǒng)的工作壓力通常在o4MPa左右，傳感器的檢測(cè)壓力在o02MPa左右，氣源系統(tǒng)一般采用如圖6所示的回路，即氣源凈化主要依靠QSL型分水濾氣器，該元件濾芯的微孔尺寸雖只有50um左右，但卻沒(méi)能阻擋住大氣中的塵埃，在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)當(dāng)氣動(dòng)元件動(dòng)作達(dá)到10萬(wàn)余次后，陸續(xù)出現(xiàn)了問(wèn)題，經(jīng)查找在邏輯

11、元件的控制氣室內(nèi)和換向閥的控制氣室內(nèi)均堆積了許多膠狀物質(zhì)。經(jīng)分析它們是灌裝車間里空氣中存在的塵埃和揮發(fā)性二甲苯氣體等隨壓縮機(jī)進(jìn)氣口吸入后與油水混合而成的。由于二甲苯對(duì)橡膠密封件有嚴(yán)重的浸蝕作用，因此邏輯元件的控制信號(hào)膜片和換向閥控制活塞上的密封圈等被侵蝕后完全失去了彈性，有的甚至碎裂，導(dǎo)致元件失靈。針對(duì)這一問(wèn)題，我們首先將空壓機(jī)移到離車間較遠(yuǎn)的地方去，然后特制了一個(gè)簡(jiǎn)易的一次過(guò)濾器，壓縮空氣引入一次過(guò)濾器后，在容器內(nèi)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，分離油水，再經(jīng)過(guò)濾后輸出。在實(shí)踐中已證明這種過(guò)濾器過(guò)濾效果良好。自從串上一次過(guò)濾器后，有些設(shè)備動(dòng)作已超過(guò)幾百萬(wàn)次，至今尚未發(fā)現(xiàn)因氣源凈化問(wèn)題而造成元件失靈的現(xiàn)象。圖6 氣源供給回路24 做好技術(shù)培訓(xùn)和服務(wù)工作化工行業(yè)對(duì)氣動(dòng)技術(shù)接觸較少，因此要用好這種設(shè)備，必須對(duì)這門技術(shù)有所掌握，否則，即使遇到一些并不復(fù)雜的問(wèn)題，也有可能會(huì)貽誤生產(chǎn)。針對(duì)這種情況，我們除了幫助生產(chǎn)廠家培訓(xùn)一批氣動(dòng)技術(shù)骨干隊(duì)伍來(lái)為用戶服務(wù)外，還多次對(duì)用戶進(jìn)行有針對(duì)性的短期培訓(xùn)，把氣動(dòng)基本知識(shí)和關(guān)鍵性技術(shù)傳授給他們，盡量使用戶能夠獨(dú)立解決一些技術(shù)問(wèn)題。經(jīng)過(guò)這些工作以后產(chǎn)生了效果，從此以后絕大多數(shù)用戶已能較好地維護(hù)和使用自己的設(shè)備了。 3 結(jié)束語(yǔ)氣動(dòng)技術(shù)的特點(diǎn)決定了它在各種行業(yè)的應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越普及，因此提高氣控系統(tǒng)可靠性的問(wèn)題已成為廣大