抑塵設(shè)備故障分析及使用探討*

錢久年

(上海鐵路裝卸服務(wù)集團(tuán)有限公司淮南分公司，上海 232000)

1 前言

鐵路提速后運行列車會車時的相對速度已超過200 km/h，鐵路運輸線路上的散堆裝煤炭揚塵日益加大，為確保鐵路運輸安全，減少煤炭運輸過程中煤炭顆粒揚塵給鐵路沿線的環(huán)境帶來的污染，降低運輸過程中散裝礦物粉料的損耗，減少其對線路內(nèi)道床、鐵路信號和接觸電網(wǎng)等鐵路設(shè)備造成的破壞，上海鐵路局經(jīng)充分調(diào)研后，決定投資新建抑塵站。采取在貨物列車煤層表面噴淋抑塵劑法，通過給列車煤層表面噴灑一層抑塵劑，使煤層表面形成以煤塊、煤粒和煤塵黏結(jié)在一起的直徑較大的固化層，用以避免氣流加速引起的揚塵污染，以達(dá)到防止煤炭揚塵污染的效果。

淮南礦務(wù)局日均從淮南西站鐵路發(fā)送超過2000車煤炭，為進(jìn)一步加強(qiáng)和規(guī)范散裝煤炭鐵路運輸抑塵作業(yè)管理，從2010年5月起上海局在淮南西站轄區(qū)相繼建立了五個固定抑塵站，兩個流動站。隨著出礦煤炭量的增加，抑塵設(shè)備晝夜不停運轉(zhuǎn)，其運行時間長，開關(guān)頻率高，對于治理煤炭揚塵達(dá)到了預(yù)期的效果。由于抑塵設(shè)備屬于新型設(shè)施，無先前的經(jīng)驗可循，加上設(shè)計制造有缺陷，在實際運用過程中出現(xiàn)過各類故障，影響了現(xiàn)場的工作秩序。

淮南地區(qū)各抑塵站自投入運營以來每次發(fā)生設(shè)備故障工作人員都認(rèn)真做好統(tǒng)計記錄，如圖1所示是發(fā)生的設(shè)備故障與時間比較變化規(guī)律。

由圖1中設(shè)備發(fā)生故障與時間比較可見，隨時間推移，抑塵設(shè)備的故障率逐步增加，如何降低抑塵設(shè)備的故障成為茲待解決的問題。

圖1 設(shè)備發(fā)生故障與時間

抑塵設(shè)備主要是由供水系統(tǒng)、預(yù)溶加料系統(tǒng)、罐體管道系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、噴灑系統(tǒng)、電控系統(tǒng)組成，其工作原理是由加料機(jī)把原料加入攪拌罐與清水混合，混合均勻后由潛水泵提升至儲液罐里，當(dāng)有煤炭列車需要噴灑時，噴灑管在液壓轉(zhuǎn)向閥的帶動下轉(zhuǎn)向合適的方位，與儲液罐相連的電磁閥打開，噴灑泵開啟吸入噴灑管道進(jìn)行噴灑，期間遇到列車鉤檔時噴灑管被遮擋，避免誤噴。

自設(shè)備運營開始筆者統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，從設(shè)備發(fā)生故障的類型統(tǒng)計來看大致可分為以下幾類:潛水泵、管道系統(tǒng)、預(yù)溶加料系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、噴灑系統(tǒng)、電控系統(tǒng)六大系統(tǒng)故障，下面介紹一下各類故障發(fā)生的原因及排除故障的方法，及在日常使用設(shè)備的注意事項。

2 潛水泵故障

潛水泵由水泵、潛水電機(jī)、輸水管和控制開關(guān)四部分組成，潛水泵最常見故障之一是漏電，故障現(xiàn)象是合上閘刀時，漏電保護(hù)器便自動跳閘。2010年6月潘集抑塵站發(fā)生此故障，查找原因發(fā)現(xiàn)是由于絕緣膠布纏繞不當(dāng)，水進(jìn)入電纜內(nèi)部造成潛水電機(jī)發(fā)生漏電而燒壞電機(jī)導(dǎo)致的。工作人員可通過聽抽水泵聲音判斷其是否正常，如水泵聲音運轉(zhuǎn)平穩(wěn)無異聲、無雜音，則無異常;如噪音較大，有“嗡嗡”的交流聲，則發(fā)生故障，應(yīng)立即切斷電源，檢查進(jìn)水口過濾網(wǎng)是否堵塞，當(dāng)潛水泵不能啟動時，可用萬用表檢查電源電路是否短路，保險是否熔斷，如無異常可能是潛水電機(jī)損壞。制液人員平時要注意觀察輸水管道閥門是否關(guān)閉嚴(yán)實和有無漏水現(xiàn)象，如關(guān)閉不嚴(yán)管道將有回流聲響。

3 罐體管道系統(tǒng)

抑塵設(shè)備配備有四個罐體:攪拌罐、儲液罐、儲水罐和清洗灌，各罐體之間的管道及排污口由手動閘閥、電磁閥進(jìn)行聯(lián)通與關(guān)閉。由于各站用水量大，使用地下水較多，因此罐體底部清潔非常重要，罐底的淤泥很容易造成電磁閥關(guān)閉不嚴(yán)而失效，淮南五個固定抑塵站都出現(xiàn)過電磁閥損壞的故障，如潘集站發(fā)生過電磁閥通電不動作銜鐵無吸力的現(xiàn)象，檢查發(fā)現(xiàn)是線圈燒壞所致，后經(jīng)更換線圈解決故障。如果電磁閥打開時液體流量變小、工作壓差不符要求，一個原因可能是閥芯與動磁芯周圍混入雜垢、雜質(zhì)導(dǎo)致閥前過濾器或?qū)чy孔堵塞，可對其內(nèi)部進(jìn)行清洗，要及時清洗過濾器或?qū)чy孔，另一種原因可能是使用頻率高導(dǎo)致彈簧變形或壽命到期，可加墊片或更換彈簧并清洗閥座上的粘附贓物來處理故障，各管道連接處松動或密封件損壞也會出現(xiàn)壓力變小的現(xiàn)象，這就需擰緊螺栓或更換接管螺紋密封件來解決此問題。

由于攪拌罐是低于地平面的臥式罐體，要確保罐體外無水泄露，避免發(fā)生罐體變形漂移。2011年9月，謝橋抑塵站發(fā)生攪拌罐外滲水導(dǎo)致的罐體漂移外部壓力加大致使罐體變形，攪拌軸脫焊的故障。攪拌罐和清洗罐都有攪拌軸，為避免不必要的磨損其轉(zhuǎn)動軸套需要及時進(jìn)行潤滑并要確保攪拌減速器不缺油。

4 預(yù)溶加料系統(tǒng)

抑塵站加料系統(tǒng)主要由加料電機(jī)、螺旋推進(jìn)軸、料斗、流量器組成，由于抑塵劑的粘附性較強(qiáng)，極易發(fā)生異物堵塞加料機(jī)的現(xiàn)象，保持加料機(jī)清潔衛(wèi)生非常重要，可在料斗口增加過濾網(wǎng)清除異物。

抑塵粉劑顆粒較小，易鉆入各傳動部件，可在加料電機(jī)處加不銹鋼防護(hù)罩來預(yù)防該問題。各站都出現(xiàn)過螺旋推進(jìn)軸不同程度的損壞，要解決此共性問題，必須確保加料機(jī)傳動部件潤滑良好，螺旋軸承無潤滑孔可以添加機(jī)油進(jìn)行潤滑，也可以在螺旋軸加工潤滑油孔，以便加注黃油把抑塵劑擠出進(jìn)行潤滑。制液員要注意觀察螺旋軸有無異聲、卡死、發(fā)熱燙手等現(xiàn)象，如出現(xiàn)發(fā)熱、燙手等現(xiàn)象要立即切斷電源，否則有可能燒壞電機(jī)。及時拆下軸和查找發(fā)熱原因，如腐蝕嚴(yán)重?zé)o法拆卸可以用柴油浸泡半小時以上來解決。筆者采取對各站螺旋軸進(jìn)行加工改裝的處理方法，在螺旋軸上打眼擴(kuò)孔增加潤滑油孔，經(jīng)處理后大大降低了加料系統(tǒng)的故障率。

由于現(xiàn)場使用地下水情況雜質(zhì)較多，流量計作為抑塵溶液混合配制的重要部件，易出現(xiàn)卡滯壓力達(dá)不到漩渦無力現(xiàn)象，要經(jīng)常對流量器進(jìn)行清洗清除里面污穢物質(zhì)確保其清潔。

5 液壓系統(tǒng)

液壓系統(tǒng)有兩個部件十分重要，也是故障的高發(fā)點，一個是液壓泵，另一個是轉(zhuǎn)向油缸。對于液壓泵平時要注意檢查工作油泵液壓油面是否符合要求:①缺油及時補(bǔ)充，加油時不能過滿;②液壓閥是否起作用，指示燈是否亮。要經(jīng)常檢查液壓油是否變質(zhì)以便及時更換，進(jìn)入冬季溫度較低，液壓油粘度變大，要及時更換粘度小的液壓油，可適當(dāng)調(diào)整表壓力大于5 MPa小于8 MPa，不然急速轉(zhuǎn)動易造成鋼結(jié)構(gòu)變形。

對于擺臂式抑塵設(shè)備油缸來回轉(zhuǎn)動極易造成固定螺絲松動，嚴(yán)重時會造成油缸脫落，排除故障十分復(fù)雜。2011年8月望峰崗抑塵站發(fā)生擺臂無法轉(zhuǎn)動現(xiàn)象，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)油缸固定螺絲孔損壞，螺絲緊固失效，油缸脫落，考慮到設(shè)備在線路一側(cè)附近，為確保行車安全，必須利用天窗點進(jìn)行修復(fù)，工作人員租用吊機(jī)進(jìn)行吊裝，把油缸拆下選擇合適位置攻絲再重新安裝，耽誤了4 h才處理好故障，設(shè)備恢復(fù)運行。分析故障產(chǎn)生原因主要是平時不注意保養(yǎng)造成的擺臂式油缸脫落，由此可見，經(jīng)常檢查油缸固定螺絲是否緊固十分重要，還要確保升降油缸轉(zhuǎn)動軸的潤滑良好。

經(jīng)現(xiàn)場調(diào)研，筆者對擺臂式油缸設(shè)計進(jìn)行了優(yōu)化改動。如圖2所示，擺臂式噴灑設(shè)備來回轉(zhuǎn)動擺臂進(jìn)行噴灑，帶動固定螺絲來回旋轉(zhuǎn)，極易造成固定螺絲松動，出現(xiàn)故障;為限制底座鐵塊隨著轉(zhuǎn)動慣性跟著聯(lián)動，筆者在固定底座兩側(cè)分別焊接了止位鐵塊用于限制底座移位。這樣平時只要進(jìn)行螺固定螺絲緊固就行了，筆者對管內(nèi)的4個擺臂設(shè)備進(jìn)行了同樣的處理，通過現(xiàn)場試用至今未發(fā)生油缸脫落的現(xiàn)象。

圖2 擺臂式設(shè)備油缸示意圖

擺臂轉(zhuǎn)動盤在室外工作極易進(jìn)入雜質(zhì)造成磨損，要避免磨損平時要檢查轉(zhuǎn)盤軸部位是否缺油，當(dāng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動不靈活時可加注黃油潤滑，潤滑不良時，采取加注機(jī)油或(有油嘴處)加注潤滑油脂解決此問題。

由于擺臂來回轉(zhuǎn)動慣性較大，經(jīng)常出現(xiàn)噴灑軟管和液壓管磨損開裂等現(xiàn)象，可采取在易磨損的液壓管附近增加耐磨橡膠墊的方法解決此類問題。

6 噴灑系統(tǒng)

噴灑系統(tǒng)主要有噴灑泵、滾筒(擋板)、翻轉(zhuǎn)電機(jī)和噴嘴組成，噴灑泵主要是將具備壓力的抑塵溶液，通過吸入室向噴嘴高速噴出，將溶液的壓力能變?yōu)閯幽?，形成高速噴出的液體，噴灑泵要定期排氣，如出現(xiàn)噴灑泵只“嗡嗡”響而不能噴灑的現(xiàn)象就說明是未排氣的原因。

由于電腦程序設(shè)計滾筒(擋板)翻轉(zhuǎn)步進(jìn)值已固定，如出現(xiàn)翻轉(zhuǎn)與噴嘴不能同步對齊的現(xiàn)象，一般是機(jī)械故障，多數(shù)是翻轉(zhuǎn)軸阻力較大，不能靈活翻轉(zhuǎn)，因此要及時進(jìn)行潤滑。要保證噴灑過程中噴嘴較好的霧化效果，就要及時清除噴嘴雜質(zhì)，疏通堵塞物。

7 電控系統(tǒng)

電控設(shè)備主要是由一組PLC控制器、變頻器、伺服驅(qū)動器、接觸器、保護(hù)繼電器、轉(zhuǎn)換開關(guān)等電氣元件組成，為避免灰塵、潮濕及其他信號干擾，所有電控設(shè)備都集中安裝在電器控制柜中。

由于農(nóng)用電電壓不穩(wěn)定，在配電柜上安裝電流、電壓表指示便于現(xiàn)場觀察，平時要時刻關(guān)注其顯示是否正常。PLC控制器是整個變頻恒壓噴灑控制系統(tǒng)的核心部分，直接對系統(tǒng)中的工況、壓力、報警信號進(jìn)行采集，對來自人機(jī)接口和通訊接口的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析實施控制算法，得出對執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制方案，通過變頻調(diào)速器和接觸器對執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制。2012年6月潁上抑塵站出現(xiàn)輸入電壓過高造成PLC控制器無反應(yīng)的故障，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)PLC控制器內(nèi)部線路板被擊穿，后更換PLC控制器解決故障。

伺服驅(qū)動器出現(xiàn)故障頻率較高的是顯示故障代碼AL003，主要原因是主回路電壓值低于規(guī)格電壓值，需檢查主回路輸入電壓，檢查輸入電源是否符合要求，當(dāng)出現(xiàn)故障代碼AL22時，表示主回路電源缺相，應(yīng)該檢查電源線連接是否松動。2011年3月謝橋抑塵站出現(xiàn)伺服驅(qū)動器故障，現(xiàn)象是驅(qū)動器亂碼，遮擋板誤動作，工作人員發(fā)現(xiàn)輸入電壓過高，把電變壓器調(diào)壓位置放在Ⅲ位置，降低二次輸出電壓，解決了此問題;當(dāng)出現(xiàn)故障代碼AL11時，一般是編碼器接線錯誤或編碼器故障，應(yīng)仔細(xì)檢查編碼器連接線并檢電機(jī)屏蔽線是否連接驅(qū)動器。對于伺服驅(qū)動器其他故障可參照三菱伺服驅(qū)動器說明書加以解決。

謝橋、潁上、潘集經(jīng)常發(fā)生停電現(xiàn)象，由于突然停電來電造成的電壓沖擊較大，極易造成開關(guān)電源(220 V轉(zhuǎn)24 V)的損壞，因此停電時要及時關(guān)閉控制柜總開關(guān)，觀察電指示燈亮?xí)r再依次按順序合閘送電。筆者通過視頻監(jiān)控裝置把視頻部分采集到電腦硬盤上，而視頻部分和控制系統(tǒng)是相互獨立的兩套系統(tǒng)，可在電腦上分別備份應(yīng)用軟件以防止電腦病毒侵襲帶來的數(shù)據(jù)丟失。如果電腦控制軟件上儲液罐液位顯示不起作用，多數(shù)可以判定是液位傳感器損壞，應(yīng)予以更換。

為實現(xiàn)對噴灑液體的恒壓、恒流量的控制，抑塵噴灑很好的利用了變頻技術(shù)，使防塵噴灑智能控制系統(tǒng)的噴灑水泵具有顯著的節(jié)能效果，且實現(xiàn)了軟啟軟停，減少對電網(wǎng)的沖擊，且操作簡便。當(dāng)列車經(jīng)過噴灑設(shè)備時，首先進(jìn)行光電測速，之后根據(jù)火車速度的大小由PLC控制變頻器調(diào)節(jié)頻率，由此來控制噴灑量，使噴灑流量與車速符合鐵道部規(guī)定的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)運煤列車通過時，待牽引機(jī)車通過后，發(fā)出信號給PLC控制步進(jìn)電機(jī)傳動減速箱，與此同時PLC控制變頻器啟動噴灑泵，測速儀檢查列車速度反饋給PLC，PLC控制變頻器可給定電機(jī)不同頻率，進(jìn)行流量和恒壓的控制。光電檢測系統(tǒng)在列車鉤檔間發(fā)出信號給PLC，用以控制變頻器輸出，同時伺服電機(jī)通過傳動連接裝置，旋轉(zhuǎn)遮擋裝置實現(xiàn)停噴和噴灑作業(yè)。變頻器出現(xiàn)故障最簡便的解決方法是脫開電機(jī)電纜進(jìn)行空載啟動檢測，能啟動的話可測試三相輸出電壓是否平衡，如果平衡一般是電機(jī)和電纜的問題，用搖表檢查電機(jī)電纜和電機(jī)就可以。各抑塵站都使用西門子430變頻器，其故障分為主線路、控制線路、變頻器三步處理法，針對西門子變頻器出現(xiàn)F0001故障代碼的情況較多點，主要原因是平時未及時清除變頻器里的灰塵，導(dǎo)致變頻器受潮，里面的高壓短路到低壓的驅(qū)動部分，造成元器件燒毀造成;另一種原因是變頻器長時間的工作，超溫、超負(fù)荷而使變頻器元件老化，性能下降導(dǎo)致模塊燒毀、驅(qū)動電路燒毀、檢測電路壞、主板壞、CUP壞、電源電路壞等故障。如果出現(xiàn)其他故障代碼工作人員可以參照變頻器使用說明書進(jìn)行判斷，如主線路無其他問題，有可能是控制板和功率板接口的插針接觸不良或者污損所造成的故障。

8 結(jié)語

總之，要降低抑塵設(shè)備故障，提高設(shè)備的利用率，除了要做好故障記錄不斷積累經(jīng)驗外，還要加強(qiáng)抑塵設(shè)備的清潔、潤滑、檢查、調(diào)整等日常保養(yǎng)工作;要確保機(jī)械、電控部分和安全防護(hù)等各種裝置良好，各單元原件完整、運轉(zhuǎn)靈活，保持抑塵設(shè)備潤滑良好、內(nèi)外清潔;要對職工更新知識和加強(qiáng)教育培訓(xùn)，讓每名抑塵站職工了解掌握設(shè)備日常保養(yǎng)的內(nèi)容及步驟，懂得處理抑塵設(shè)備的簡單故障，如確保掀塵工作的順利開展。

［1］ 向曉漢，陸 彬.西門子PLC高級應(yīng)用實例精解［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

［2］ 張英書，葉文孫.電工技術(shù)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1990.

［3］ 機(jī)械設(shè)計手冊聯(lián)合編寫組.機(jī)械設(shè)計手冊下冊液壓傳動和氣動［M］.北京:石油化學(xué)工業(yè)出版社，1976.