真空浸漆机液位控制改进

常用的液位控制主要是容器内加装金属浮子并利用液位上升下降控制液位，浮子上有固定金属环给接近开关传递信号或直接采用浮球行程开关输出信号，由于浮子或浮球自身的机械方式与液体成分比重很难满足精确的位置控制要求，若直接采用光电方式控制可以解决因机械产生的误差，并且光电开关的非接触控制可靠性更高,不受角度、颜色、角度影响，可直接反馈控制信号给PLC接受，以达到自动控制目的。 （一）故障原因及分析 1．故障现象。 真空浸漆机的运行方式： 设备每天工作时间20小时以上，设备共32个工位节拍时间约5分钟，，每工位挂24个产品，设备运行采用三菱F94系列触摸屏操控，浸漆、回漆、滴漆时间、烘炉温度等工艺参数均通过触摸屏设定。变压器的烘干、浸漆及漆温是控制产品质量的关键工序，若控制不当 会造成变压器温升超差、外观不良、性能超差等质量问题，烘干是采用单支2KW电热管均匀分布在炉内并通过PLC温控模块控制，液位控制是采用金属浮子组合接近开关控制漆位高度，漆温是采用普通温控制器(Pt100）传感器)控制保证绝缘漆的粘度范围内，在生产过程中操作工人反映常出现以下问题，发生频率时高时低。 （1）．浸漆槽上漆时绝缘漆冒到地面上，浸漆槽是采用正压上漆，负压真空回漆，经统计每次冒漆量出约5～10Kg，若操作工发现不及时可达50Kg以上，此时只有断开液位控制信号才能停止上漆，状态最好时每个星期也会出现1～2次，最严重时每星期多达10次以上，冒到地面的绝缘漆因有杂质及成分变化不能回用造成浪费，绝缘漆本身带腐蚀性造成设备线路及元器件损坏或失灵。 （2）．变压器表面浸漆不良，部分工位的变压器表面只浸到一半漆或有些工位不能浸漆的灯丝线端子也浸上漆，造成部分浸漆不良的变压器重新浸漆后外观不良及重新打端子的变压器灯丝线短只能让步使用，给产品造成较大的质量隐患。 2．故障原因分析。 针对出现的问题工艺设备组织了质量及生产部门开展了专题攻关，选取了5号浸漆机作为实验机进行攻关，用将近1周时间综合分析设备、工艺、人员等情况并进行实验，判断主要由于进/回漆管道故障或液位控制方式失灵造成，并进行相关实践分析： （1）．管道故障的可发点只有管道球阀开启和关闭不良引起；因液位控制是采用上限位控制，程序控制上漆在50秒内未能达到上限位时设备报警停机，需重新上漆才能进行下一步自动运行，但观察上漆与回漆时管道球阀开启或关闭都非常灵活（球阀采用德国进口），并没有发现卡死或密封不良情况，若上漆球阀卡死后上漆量在50秒内肯定达不到上限位，机器会马上报警，如果球阀密封不良时上漆或回漆的速度肯定更快，检查了液位上限信号都能准确的控制加压系统的开启与关闭。排除管道系统的不是造成故障的根源。 （2）．液位控制器失灵：浸漆槽液位控制是通过外部连接液体等高直径为Φ35圆形玻璃管。通过玻璃管内的金属浮子的下升下降位置通过电感式接近开关传送位置信号给PLC。电感式接近开关采用洞头飞凌FA24T-20KA型的，有效感应距离为0～20mm，实际接近开关与金属浮子的距离只有15mm不到，在观察过程中发现玻璃管内的金属浮子有时上下动作不灵活或动作时快时慢反映不及时，有时还出现绝缘漆淹没金属浮子的现象，造成控制液位与实际浸漆槽所需的液位高度有很大的误差，金属浮子控制高度误差与实际漆位高度误差在0～200mm波动。有时金属浮子还没达到上限位接近开关感应位置，接近开关就已经输出到位信号。有时也出现有感应信号时接近开关不输出信号，检查为接近开关故障，更换开关后5～10天内重复故障，发现若控制液位比浸漆槽液位低时若高度误差较大浸漆槽漆满冒出后控制液位还未到上限位，若控制液位的金属浮子在上漆时受到上漆推力与空气压力作用发生上下跳动接触到上限信号停止上漆，此时浸漆槽液漆量过少未能满足浸漆要求造成变压器表面不能完全浸漆。经反复试验断定液位控制失控为产生故障源头。 （二）采取改进方案 1．解决的关键问题点 要解决的以上的故障，关键在于如何保证控制液位与所需液位的高度接近等高，并确保液位控制信号的准确性、精度及元器件的使用环境及工作要求，在采用改进措施时必须考虑以下两个关键点问题。 （1）利用金属浮子感应的结构是很难满足控制液位的要求。 （2）接近开关与使用环境及使用要求不匹配。 （3）程序控制方式需优化。 2．采取的改进措施 综合现场使用情况及要求，结合积累的工作经验，决定采用光电开关直接检测容器液体高度，把金属浮子去掉只留取空玻璃管，加大玻璃容器与浸漆槽上下通管口径，示意图如下： 在具体的实施过程中，采取了下述的改进方法： （1）寻找可穿透玻璃容器检测容器内液体的光电开关，先后试用了进口及国产的光电开关，试用过欧姆龙对射及反射式光电开关信号不灵敏容易故障。经多次实验从反映速度、使用环境、产品质量方面对比选用了日本基恩士品牌的对射穿透式光电开关，并与基恩士技 术人员到现场的多次验证，综合使用情况选用了透过型（NPN）PZ-M51光电开关，该产品 采用了P.S.D(位置敏感检测器)及A.R.P自动功率增强电路，不受目标的颜色、角度、背景或共12页第3页 灰尘的影响，该开关检测距离为10m，最大反应时间1.5ms工作电压为12～24VDC，该产品参数见PZ-M51产品使用说明资料。 设备运行流程： I/O分配表如下： （2）原电路采用交流接近开关直接控制一个交流继电器(MY2)J12，通过继电器的常开点控制X12点接通给PLC信号。改用光电开关后电路需加装一个DC24V开关电源作为光电开关的接受单元及传送单元的供电源，接受单元的输出控制继电器MY4NJ（24VDC）（欧姆龙品牌），再利用继电器的常开触点控制X12点的通断。 （3）将液位管内部金属浮子拆卸后，清洗玻璃管，并将上下通口由Φ8改为Φ12，因为管径加大后液体流动性较好，液位控制点与所需液位点的高度一致性更好。 （4）以上3步完成后，因光电开关是对射式，必须在玻璃管两端用工装固定光电开关，安装时保证牢固并且两光电开关要直线水平，工装可以调整两光电开关的上下移动方便调整液位高度。电源线外部做安全防护，可在外加套一层绝缘套管。 梯形图如下： （三）改进后的效果 从2005年上半年至目前使用，经对浸漆机进行液位控制改进后，我司的11台浸漆机在投入生产使用后，至今未出现过因液位控制器造成浸漆槽冒漆及浸漆不良现象，有效的保证了产品的浸漆质量,节约了因冒漆浪费的绝缘漆最少在500Kg以上，直接挽回因液位失灵造成的生产成本及产品质量流失费用达10万元以上，保证了设备的的正常运行，降低设备的维修保养费用，降低了浸漆机的日常维护工作量，此改进方案连材料成本在1500元人民币以下。 （四）结束语 浸漆机液位装置光电控制的改进，主要是根据光电开关的特点，可靠性，工作方式及工厂企业对产品制造及质量要求方面考虑，通过改进后的生产实践证明，目前我司的设备供应商常熟兴达及帝森公司生产的真空连续浸漆机已采用光电方式控制液位。本次改造主要是工作中的经验积累，参考了一些专业书籍，通过认真、详细分析地故障原因，解决了设备使用中的技术难题，收到的很好效果。作为企业的一名设备维护管理人员首先要为着解决问题，为公司创造收益，增强自己的技术水平的方向为主体，也希望自己的成绩得到公司的认可。 参考文献及资料: 1. 2004～2005基恩士传感器资料、基恩士网站china.keyence.com 2. PZ-M51产品使用说明 3. 浸漆机说明书资料 4. 孙惠芹、刘南平、张材中编著：《传感器入门》，北京科学出版社 2006 5. 牛永奎、冷芳编著：《传感器及应用》，清华大学出版社 2007