Sinowalk冷却机原理及其故障分析与处理

王 锐，阎贵柱，王洪霞,张建国

Sinowalk冷却机原理及其故障分析与处理

Faults Analysis and Treatment on Sinowalk Grate Cooler

王 锐1，阎贵柱2，王洪霞2,张建国2

Sinowalk步进式冷却机是中材装备集团有限公司热工分公司近年来主推的成熟产品，采用先进的设计理念，拥有多项专利技术，具有独特的技术特点，在客户中建立了良好的口碑。

Sinowalk冷却机基于先进的模块化设计理念，由新颖而紧凑的模块组建而成，能适应于不同规模水泥厂的需求。模块的优化组合减少了用于设计、制造和安装的时间，且易于维护；进料端优化的固定斜坡设计，使得固定斜坡段熟料停留时间短、堆积少，熟料在整个篦床上分布均匀，可提高入口段的热交换效率；精妙的四连杆机构专利技术突破了以往的冷却机传动方式，经过计算和计算机模拟技术，使得四连杆机构能够进行100%的线性运动，巧妙通过三角架的旋摆运动产生篦床的往复直线运动（见图1）；篦冷机在运行中，当篦床往前送料时所有列一起前进，而篦床回退时1/3列错位间隔后退；独有的稳流阀流量调节功能优化冷却风分布，依料床变化自动稳定冷却风量、无漏料，提高了热交换效率。总体而言，Sinowalk冷却机用风量少，磨损少，输送效率高，热回收效率高，运转率高，冷却效果好（见图2）。

Sinowalk冷却机主要技术指标如下：单位篦面积产量：44～46 t/m2d；单位冷却风量：1.7～1.9m3（标）/kg熟料；热回收率：75%；运转率：＞98%；出料温度：65℃+环境温度（粒度≤25mm）。以上指标均达到了国际先进水平。

随着Sinowalk冷却机在国内外市场的不断推广和使用，其良好的冷却效果、可靠的使用性能及优质的售后服务得到了广大用户的认可和好评。然而Sinowalk冷却机在使用过程中也会因各种情况产生一些故障，下面笔者将要介绍的就是在某个现场篦冷机运行中曾产生的故障现象及判断处理过程的相关内容，供同行参考。

1 篦冷机第一列篦床无法正常并列运行

该现场使用的篦冷机为四代冷却机，型号为TCFC5500；熟料破碎机为锤式破碎机，型号为φ1000mm×3900mm（见图3）。

图1 四连杆机构原理

图2 篦床运动原理

1.1 故障现象描述

篦冷机在运行过程中，第一列篦床与其他列篦床的运行步调明显不一致。每次启动篦床时，篦冷机液压缸的推动压力正常，前后限位开关信号的接收显示也正常。但约过2min之后，就会出现第一列篦床和其他列篦床前后运行步调明显不一致的现象（见图4中黑色手柄），即所谓的“乱列”现象抑或说“滞后”现象。例如：本来12列篦床都应该前进，而第1列篦床有时却处在后退的位置上。由于电气控制系统的保护作用，待延迟时间过后，篦冷机就会跳停，同时伴随篦冷机备妥信号丢失。此时如果启动篦床运行，就需要断掉PLC电源后才可重新启动，给中控人员进行自动操作带来极大不便，所以用户停掉第一列，使第一列篦床处于屏蔽状态。

从故障现象分析，第一列篦床屏蔽的原因可能与机械运行阻力、液压管路或阀门的故障以及电气控制系统的故障有关，应该从这三大方面入手查找原因。

1.2 机械与液压故障原因的查找和判断

1.2.1 检查篦床是否有“带列”现象

从车间现场检查的篦床实际运行情况来看，各列篦床在行程距离范围内运行速度平稳、均匀，并不存在“带列”现象。补油管路的安装对防止“带列”问题的发生确实起到了关键作用，因此故障原因可排除“带列”问题（见图5）。

1.2.2 检查液压管路中各种阀体的工作情况

（1）从现场屏显画面上来看，比例阀开度的给定值和反馈值相差不大，比例阀开度显示均正常。（2）经手动操作篦床的黑色检修手柄来推动第一列运行，感觉比例阀开度灵敏，操作灵活，不存在比例阀、梭阀、单向阀等阀体卡滞故障。（3）检查液压管路，未发现漏油、AB口接反及阀门反向等故障现象。因此排除液压系统本身存在问题（见图6、图7）。

1.2.3 检查接近开关的工作情况

经检查，现场第五风室内的接近开关上面没有太多灰尘，接近开关和信号挡板距离在5mm左右，虽然信号接收距离较远，但也基本符合接近开关安装距离的要求（见图8）。同时，篦床运行到行程限位时，接近开关上的红色指示灯均能正常显示。所以，不存在因接近开关上面灰尘多或者距离信号挡板过远造成的信号不稳、不强的现象，因此初步排除了第五风室内接近开关存在故障。

1.2.4 检查篦床带料运行情况

将第一列篦床暂时解除屏蔽，并入程序运行，同时对包括第一列在内的各列篦床运行情况进行检查，未发现篦床有“脉动、爬行”等运行阻力现象，液压缸的工作压力均在12.0MPa左右（见图9），因此也可以排除篦冷机设备本体运行异常。

图3 TCFC篦冷机及锤式破碎机

图4 图中左侧第一列手柄不同步

图5 红色油漆所示为“补油”管路

图6 液压管路中的梭阀

通过以上分析，基本排除篦冷机设备本体及液压传动系统产生故障，故对第一列篦床运行不正常的原因分析重点放在电气控制方面。

1.3 电气控制故障原因的查找和判断

1.3.1 车间现场电控柜的检查

（1）在车间现场打开电气控制柜，发现柜子里沉积大量灰尘，以致电控柜内有些指示灯表面模糊不清。因粉尘的尘粒荷电性、吸水性，易造成电气元件的误动作和线路短路等，据此判断，如此多的灰尘覆盖在电气元件表面和控制线路中，肯定会对控制系统产生不利影响，随之对电控柜进行了清扫。

（2）清扫处理后，接着观察限位开关在电控柜上的指示灯运行情况。发现第一列篦床运行时其前后限位指示灯有异常闪烁现象，收到的信号不明朗，初步怀疑该现象是由信号挡板与接近开关的距离偏大所致。于是进入第五风室再次对接近开关进行检查、调整，使信号挡板和接近开关的距离调到最小，在2mm左右。但上述措施实施后，接近开关限位指示灯的闪烁现象仍未消除，即第一列篦床运行仍不正常，据此判断并非接近开关距离不合适导致篦床故障。

1.3.2 电控柜内指示灯工作情况的进一步检查分析

如图10（DI开关量输入模块）所示：DI模块上的数字0～7分别表示模块的8个通道。其中，该现场的0、1通道分别代表某列篦床接近开关的前后限位，后面依次类推。经仔细检查发现，DI模块通道0、1两处的指示灯有异常闪烁现象，也就是说篦床的前进和后退与指示灯亮起和关闭的时间不匹配，表明系统收到了较为混乱的指示信号，导致篦床无法按指示运行，从而造成第一列篦床“乱列”现象产生，控制系统的延迟判断时间一到，篦冷机就跳停了，即柜子内指示灯的异常闪烁造成篦床运行故障。如果把该列篦床屏蔽，行程开关不动作，控制系统就无法收到故障信号，现场屏蔽了第一列后并不影响篦床的整体运行。因此，我们需要查明是何原因造成了控制柜内指示灯异常闪烁的现象。

1.3.3 电控柜内接线端子的检查

针对控制柜内指示灯不正常闪烁现象，如前所述，调整了接近开关信号板的距离后仍未消除故障现象。于是进一步对控制柜内部的各接线端子进行检查，发现有几处的端子接线松动，产生虚接。至此，困扰现场多日的第一列篦床运行故障的原因找到了，是由接线端子虚接造成，遂用工具紧固。

图7 车间现场控制柜屏显画面

图8 篦下风室内接近开关

图9 液压缸工作压力曲线

图10 车间现场控制柜内部运行情况

第一列篦床产生运行故障的原因看似简单，然而在原因的查找、分析及处理的整个过程中，涉及到了多方面因素，对检修人员的技术能力和综合判断能力要求较高。端子虚接的原因，有以下几种：（1）在安装时接线松动；（2）运行一段时间后因其他设备振动影响而产生虚接；（3）粉尘环境及高温环境下对电气元件的影响。

1.4 故障处理结果

将现场电控柜内的灰尘彻底清扫、吹净并将控制柜内电气通道上的端子接线重新紧固后，电控柜内部信号指示灯的不正常闪烁现象消除，并且与篦冷机风室内的接近开关指示灯同步显示，第一列篦床正常并列运行。

这个案例的分析、处理过程提示我们：接近开关的信号指示正常，并不完全表明控制系统一定能收到正确信号，还要观察控制柜内部的指示灯是否接收到了正常信号，控制信号换向动作不明朗就会造成篦床运行产生故障。此外，对现场控制柜的维护和保养也应引起大家的重视，要做到防尘、防振和防高温，并对控制柜定期检查。

2 篦冷机液压站的备用泵投入运行后短时间内篦床跳停

篦冷机液压站共有5台液压泵，其中1～4号泵是工作泵，5号为备用泵（见图11）。

2.1 故障现象描述

篦冷机在正常生产运行了一段时期以后，业主为了试验1～4号液压泵能否与5号备用泵正常切换，分别用1～4号工作泵依次与5号备用泵切换。其结果是：任意一台工作泵与备用泵切换后，都会出现短时间内篦冷机跳停的现象，而此时车间现场的5号备用泵仍然能够正常运行。这种情况下需要岗位人员在现场重新启动后，篦冷机才能够正常运行，但过一段时间又会出现同样的跳停故障，有时会出现“紧急停车”故障报警信号，但有时该信号却又不出现（见图12）。

2.2 故障原因的查找及分析

2.2.1 备用泵的检查

每次切换备用泵导致篦冷机跳停后，虽然有时会伴随出现“紧急停车”的故障报警信号，但5号备用泵仍在正常运行，且运行电流平稳正常，泵体本身运行温度正常，备用泵运行时也无任何杂音。这说明泵体本身没有任何问题，因此首先排除备用泵本身问题而导致备用泵不能正常切换。

2.2.2 篦床带料运行情况的检查

经对篦床各列运行情况的检查，篦床运行平稳，无冲击、振动和刮蹭现象，不存在任何运行阻力，各液压缸工作压力均在12.0MPa以下（见图13）。故此，备用泵不能正常切换排除了设备、液压方面的原因。

通过以上的检查、分析，技术服务人员与业主检修人员把故障原因重点放在对电气控制系统的检查上。

图11 液压站中的五台液压泵

图12 “紧急停车”故障信号

图13 篦冷机工作画面

图14 备用泵与各工作泵切换

2.2.3 控制柜及控制程序的检查

通过在车间现场检查控制柜，发现篦冷机的驱动信号丢失，这说明系统可能接收到了“紧急停车”的指令，从而迫使篦冷机运行终止。所以，我们应该从DCS控制系统来检查5号备用泵切换投入运行后，是哪一条控制指令让篦冷机跳停的（见图14）。

2.2.4 控制程序的进一步检查

通过和业主的自动化工程师沟通，在工程师站上发现1～4号泵工作时驱动程序运行正常，设备运行也正常，但只要5号备用泵切换投入运行，超过15min篦冷机就会跳停。据此可以判断备用泵的投入使用是导致篦床跳停的根本原因，应重点检查该部分的控制程序编制是否合理。

通过对DCS控制程序的详细检查、分析后发现，现场控制程序中没有工作泵与备用泵的允许切换程序，这就是备用泵切换后篦冷机跳停的原因。

2.3 故障处理结果

加入了1～4号工作泵与5号备用泵的允许切换信号，修正了控制程序，圆满解决了上述故障现象，实现了备用泵与各工作泵的正常切换，篦床运行正常。

3 结语

综上所述，在Sinowalk篦冷机的使用和维护中，除了对设备本体和液压系统的维护检查，电气控制系统的维护和检查也应引起大家的高度重视，尤其在使用过程中遇到问题的时候，要从设备、液压、电气控制等几方面综合考虑，把与故障现象相关联的所有原因一一列出，逐项加以分析，利用故障分析排除法，最终找到问题原因所在。

[1]陈友德,刘继开.四代篦冷机的技术进展[J].中国水泥,2007.（6）.

[2]陶从喜,孙义飞.TCFC第四代行进式篦冷机的研发及应用[J].中国水泥,2011.（2）.

TQ172.622.4

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2013-04-10； 编辑：吕 光