KΦT-Ⅲ鋁管收口機(jī)溫度控制系統(tǒng)改進(jìn)

張忠吉

KΦT-Ⅲ鋁管收口機(jī)是中航工業(yè)沈陽飛機(jī)工業(yè)(集團(tuán))有限公司從國外引進(jìn)的舊設(shè)備，由溫度控制系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、冷卻循環(huán)系統(tǒng)等組成，主要用于某操縱連桿管端做熱收口加厚管壁。鋁管收口機(jī)是公司關(guān)鍵設(shè)備，目前存在設(shè)計(jì)落后、元件老化、故障率高等問題，為此對(duì)其電氣和溫度控制系統(tǒng)進(jìn)行改造。下面介紹對(duì)溫度控制系統(tǒng)做的一些改進(jìn)措施及設(shè)備調(diào)試。

一、KΦT-Ⅲ鋁管收口機(jī)溫度控制系統(tǒng)

1.存在的問題

該機(jī)溫度控制原理見圖1，1臺(tái)380V/20V、40kV·A感應(yīng)變壓器向加熱管供電，在加熱爐體內(nèi)形成電磁渦流，產(chǎn)生熱量。插入爐體的熱電偶將溫度變化信號(hào)傳送至指針式溫控表，若爐體內(nèi)溫度達(dá)到設(shè)定溫度，溫控表內(nèi)部繼電器切斷感應(yīng)變壓器主電路交流接觸器線圈，停止加熱；若低于設(shè)定溫度，溫控表內(nèi)部繼電器接通感應(yīng)變壓器主電路交流接觸器線圈，開始加熱，周而復(fù)始。

上述通過控制接觸器通斷調(diào)節(jié)溫度的方式存在熱沖程效應(yīng)，影響鋁管熱收口質(zhì)量。當(dāng)爐體達(dá)到設(shè)定溫度接觸器斷電停止加熱后，由于余熱作用，爐體內(nèi)溫度仍將繼續(xù)上升到一定程度后再下降，同理當(dāng)爐體溫度降至設(shè)定溫度接觸器開始通電加熱后，爐體內(nèi)溫度將繼續(xù)下降到一定程度后再回升。

2.改進(jìn)措施

采用LT37050000-00A型智能數(shù)顯溫控儀、溫度記錄儀、希曼頓公司H3120ZF型固態(tài)繼電器等元器件改進(jìn)溫度控制系統(tǒng)（圖2）。溫控儀具有PID調(diào)節(jié)功能，當(dāng)爐體溫度接近設(shè)定溫度時(shí)，溫控儀發(fā)出斷續(xù)觸發(fā)脈沖控制固態(tài)繼電器，使加熱器時(shí)通時(shí)斷，確保爐體內(nèi)溫度穩(wěn)步升高并保持在設(shè)定溫度水平。

二、設(shè)備調(diào)試

1.空車調(diào)試

（1）溫度控制系統(tǒng)過電流。主要表現(xiàn)為電流表每隔幾分鐘向上擺動(dòng)1次，仔細(xì)檢查設(shè)備電氣元件，分析電氣線路后判斷主要原因是電路中發(fā)生串聯(lián)諧振。感應(yīng)變壓器電感值L較大，固態(tài)繼電器SSR1和SSR2內(nèi)部存在非線性分布電容值C，當(dāng)線路通過較大加熱電流時(shí)，固態(tài)繼電器內(nèi)部發(fā)熱，C值增大。當(dāng)L、C匹配，即ωL=1/ωC時(shí)，電路中阻抗最小，電流最大，導(dǎo)致電流表指針向上擺動(dòng)。當(dāng)大電流通過固態(tài)繼電器時(shí)，又引起固態(tài)繼電器C值變化，電路中阻抗重新增大，電流減小，電流表指針回落，這樣每隔幾分鐘，L、C匹配1次，出現(xiàn)過電流。解決辦法是在固態(tài)繼電器兩端并聯(lián)1個(gè)阻容吸收器（經(jīng)計(jì)算，參數(shù)選擇150Ω、0.22uF、1000V），同時(shí)在感應(yīng)變壓器原邊并接 1個(gè)SDR20型壓敏電阻。

（2）感應(yīng)變壓器副邊連接銅排發(fā)熱嚴(yán)重。主要原因是連接螺栓固定不緊產(chǎn)生氧化電阻，變壓器副邊通過電流超過1000A，根據(jù)熱能公式Q=I2Rt，氧化電阻可在變壓器副邊連接銅排上產(chǎn)生極大熱量。解決辦法是在銅排表面重新鍍錫并緊固螺栓。

（3）加熱圈電磁噪聲大。主要原因是加熱圈和加熱模具位置不對(duì)稱，適當(dāng)調(diào)整即可。

2.零件加工調(diào)試

空車調(diào)試完畢，即可進(jìn)行零件加工調(diào)試，經(jīng)過人工上件、程梁預(yù)行程、預(yù)熱、收口、返程等一系列程控操作，零件加工完畢。檢查零件加工質(zhì)量，解決存在的問題。

（1）靠近收口加工端，鋁管彎曲變形。仔細(xì)分析設(shè)備各部件功能，確定主要原因及處理方法：①零件卡具在常溫下測量改制，加熱后模具受熱變形，造成零件卡具與加熱模具不同心。需在450℃時(shí)測量模具中心高，根據(jù)此時(shí)中心高加工卡具。②收口行程過長。正常情況下，零件加工完畢后碰壓行程開關(guān)返程，若返程開關(guān)位置調(diào)得過遠(yuǎn)，鋁管收口到位后，在承梁推壓下仍在前進(jìn)，容易造成鋁管變形。③收口速度選擇不當(dāng)。鋁管收口速度通過調(diào)壓閥調(diào)節(jié)油缸壓力進(jìn)行控制，若收口速度過快，鋁管在加熱模具中受熱不均，反之鋁管在模具中受熱時(shí)間過長，材料變軟，兩種情況均容易使鋁管變形。④加熱模具磨損。更換加熱模具。

（2）管壁收口厚度不夠。主要原因是模具內(nèi)溫度下降，鋁管在模具中加熱收口時(shí)，要吸收較大熱量，使模具內(nèi)溫度下降，觀察每加工1次，模具內(nèi)溫度均下降2～3℃。解決辦法是在爐體內(nèi)部增設(shè)石棉保溫層，調(diào)長預(yù)熱時(shí)間。

改進(jìn)后，鋁管收口質(zhì)量明顯提高，產(chǎn)品合格率超過95%，每年節(jié)省費(fèi)用在5萬元以上。