1引言
高精度電流傳感器不當使用的分析應用,是保障設備正常運行、工業生產中工藝技術實現的關鍵。電鍍作業現場常見直流計量儀表配置和使用不當所致的設備故障和生產運行事故,輕則影響生產進程、降低作業效率、使產品精度降低;重則造成設備損壞導致停產甚至火災等傷害事故。所以,在電鍍生產現場必須保證電鍍設備和生產線配置儀表的合理與規范。根據生產現場積累的實踐經驗,記錄了一些因測量儀表配置或使用不當引發的典型設備、生產故障和事故,對其中的一些直流電流表故障加以分析討論,供從業人員在設備管理、維護和生產運行工作中參考。
2儀表表頭和分流器不配套使用的故障
2.1生產實例1
某電鍍車間生產線大修后,發現按照原工藝規定的直流電流進行電鍍時(工件的工藝鍍鉻),鍍層不能實現工藝要求,造成產品批量不合格,表現在鍍層不均勻,電鍍工件成品表面粗糙。
2.2故障現場處理及原因分析
(1)處理方法:電鍍工認為“電鍍槽內鍍液的氣泡沒有生產線大修前劇烈,感覺直流電流比大修前同類生產加工條件下要小。”檢查硅整流設備正常,銅母排良好,母排各連接點無大電阻出現;校驗直流電流表表頭,正常合格;檢查分流器,阻值正常,輸出正常。又檢查電鍍液的原料工藝配比和配料配方,符合工藝規程;檢查電鍍陽極極板、陰極極棒,也無異樣。現場綜合分析認為,電鍍生產過程中鍍槽內的實際電流值小于儀表所指示的電流。檢查發現現場采用的分流器規格為3000A/75mV,而現場表頭的規格為45mV/3000A,導致表頭所指示的直流電流大于鍍槽內電鍍生產過程中的實際電流值,產生電流指示錯誤,使作業人員產生錯誤判斷。對45mV/3000A重新按照75mV/3000A標定,標注正確的標稱電流值,故障排除。在這例故障的處理中,以更換配套的表頭為宜,本例實際操作中之所以采取重新標定表頭,是因為故障現場地處山區,沒有更多的儀器儀表備件。
(2)原因分析:在設備大修過程中,高精度電流傳感器不當使用的分析，進行了儀表檢定,原直流表頭報廢,更換表頭時沒有注意分流器和儀表表頭的量程規格,用45mV/3000A表頭替代了75mV/3000A,導致兩者配合不當。
2.3故障1揭示的要點
要點1:直流測量儀表的表頭和分流器應嚴格配套使用;當出現不能配套時,應重新標定表頭。要點2:直流電流表表頭的準確度和配套的分流器的準確度應一致,當兩者準確度不一致時,準確度低者為該計量儀表的準確度等級。要點3:對直流電流表進行檢定、檢查時,應同時檢定、檢查儀表表頭和配套的分流器。
2.4與故障1相關的技術措施
(1)儀表表頭的重新標定常用兩種方法,一種是比對法,在標準校表臺上將需要標定的表頭(如例1中的45mV/3000A)與高**度等級的標準表頭(如例1中選75mV/3000A)相比對,逐點進行標定;另一種方法是直流電流標準值法。因為電鍍現場大電流直流表的表頭實際上是一個毫伏表,可以選取準確度等級高于現場儀表表頭準確度兩個等級的直流電源,將標準的毫伏值加在待標定的表頭上,按照毫伏值與直流電流值的對應關系進行逐點標定。
(2)生產現場定性檢驗“分流器-直流表頭”配合的常用方法是:在分流器輸出端量取直流毫伏值,高精度電流傳感器不當使用的分析，根據分流器的變比,計算出現場的實際直流電流量值,與直流表頭的輸出顯示相對比。實例1中故障的發現即得益于此方法。
3儀表與分流器的連接不符合測量儀表要求的故障
3.1生產實例2
電鍍現場,鍍槽所在位置設置的指示儀表顯示的直流電流值與實際電流值相比明顯偏小(按照經驗,從生產過程中鍍槽內電化學反映的劇烈程度判斷)。檢驗儀表表頭合格,重新安裝儀表表頭后設備恢復正常。該故障在這一生產進程中間歇性發作,并伴有表頭指針不規則偏轉晃動,已影響生產報修。
3.1.1處理方法
會同現場維修電工檢查計量回路,發現儀表表頭的接線端子有銹蝕現象;表頭與分流器連接線采用1mm2鋁線直接緊固于表頭接線端子。用細砂紙處理儀表接線端子銹蝕處并做防腐處理,改用1mm2銅芯絕緣線配接線端子(線鼻子)做連接導線,故障排除。
3.1.2原因分析
儀表的接線端子通常為銅材質,這里采用鋁線作為分流器和儀表表頭的連接線,銅鋁對接產生氧化腐蝕[1];又因為沒有采用接線端子(接線耳或線鼻子)對接導線,導致設備運行一段時間后連接導線與儀表端子接觸電阻增大,使傳送到儀表表頭的電壓毫伏值小于分流器產生的實際值,也就使得儀表表頭顯示的直流電流小于直流母排上的實際電流。而每次拆換儀表表頭均暫時使故障點接觸電阻減小,設備運行一段時間后該電阻又增大,則故障重現。
表頭指針不規則偏轉晃動是由電鍍電流變化引起的。高精度電流傳感器不當使用的分析，電流變化導致已經平衡的故障點出現阻值變化或產生電弧,傳送到儀表表頭的毫伏值即劇烈變化,表頭指針即相應變化。
3.2生產實例3
一電鍍現場,進行電鍍電流的調整,整流器交流電流表顯示電流變化,而直流指示儀表卻不能顯示直流電流的變化。直流電流表表頭偶爾出現劇烈擺動。檢查直流電源設備正常,沒有電源電壓的異常波動現象和其他的三相交流電源故障,設備不存在過載。檢驗直流儀表表頭,合格;檢查分流器,正常。
3.2.1處理方法
檢查設備,排除交流電源和整流設備故障。檢查電鍍工藝程序和渡槽內電極設施,正常。檢查直流計量回路,發現儀表表頭與分流器連接線有一處破損接地,更換該導線,故障排除。
3.2.2原因分析
儀表表頭與分流器間連接線的破損接地,使分流器產生的毫伏電壓值不能有效地傳送到直流電流表的儀表表頭,即不能顯示直流電流值。出現電流劇烈變化的現象,是因接地點因為多種原因移動所致(如檢修和生產過程中觸動連接導線,實際電流的大幅度變化等)。
3.3故障2和故障3揭示的要點
要點4:直流測量儀表與分流器的連接導線應采用單股銅芯絕緣線,根據信號傳輸距離選擇導線截面。
要點5:分流器信號的傳輸距離不能大于儀表和分流器的傳輸距離上限。具體量值參見所用儀表的使用說明。
要點6:連接導線與表頭、分流器的連接應采用接線端子并鍍錫,保證連接的可靠。
要點7:對直流計量儀表進行檢定、檢查時,應同時檢定、檢查儀表表頭和分流器之間的連接線。現場檢定或者“表頭-分流器-連接線”一體化檢定*佳。
3.4與故障2和故障3相關的技術措施
(1)儀表接線端子的防腐處理方法有兩點:一是接線時加裝彈簧墊片,避免接觸不牢固發熱氧化;二是在接線時涂抹導電膏或者中性凡士林膏,加強防腐[2]。 信息來源:http://365zha
(2)連接導線接線端子的防腐處理方法也有兩點。一是端子(如:線鼻子)與導線采用焊接并鍍錫;二是導線接頭留下5~10倍導線線徑的彎折作為導線受力后的伸縮余量以避免導線連接點受力,避免導線松動可能導致的發熱。
(3)避免導線損傷的措施:一是導線加裝保護管線;二是敷設路徑和位置應避免導線承重和受損。
(4)維修過程中如懷疑儀表表頭和分流器的連接導線有接地故障時,應將導線與分流器和表頭分離后再用兆歐表測量,以避免測量過程中對儀表和分流器造成絕緣擊穿。
4儀表量程選用不當引發的生產事故
4.1生產實例4
某電鍍廠的電鍍生產線需要進行的一個生產工藝中要求直流電流電鍍作業時的直流電流較小(400A)。生產過程中電鍍操作工不能通過現場設備準確判定實際電鍍直流電流的大小,使產品質量不能保證,次品率居高不下。
4.2事故的現場處理及原因分析 .
(1)處理方法。首先檢查設備,排除小電流輸出時設備的故障因素。按照2.4節所列的現場檢測方法測量發現,小電流電鍍時,分流器的毫伏輸出值較小。改變指示儀表的分辨度,方法是:從原6000A/75mV分流器引出信號接45mV/6000A和75mV/6000A的表頭各1只;75mV表頭作為常規大電流計量指示,45mV表頭前接一轉換開關,作為較小電流的計量檔位,增大電流較小工藝下的表頭分辨度。如圖1所示。故障排除。
事故的現場處理及原因分析
(2)原因分析。該電鍍生產線上述工藝采用的直流電流為400A,原有表頭顯示的刻度在指針起始位置,分辨度不夠,示值不準確,改接后有所改善。事實上,這里存在設備和工藝不配套的問題,本文不做討論。也有人在直流回路中加另一套量程小的“分流器-表頭”組合解決本章中的這一問題,如圖2所示,但這樣會加大母排上的直流電壓降,同時還使母排的分段點增加,故障點人為增多,作者認為不宜采用這樣的加裝分流器的方法。
電鍍生產線直流電流表不當使用的分析
4.3故障4揭示的要點
要點8:儀表的量程應和生產工藝要求的電流匹配,以被測電流在儀表量程的1/3~2/3為宜。要點9:當生產現場直流儀表的測量范圍不能滿足要點8時,可以采用雙表頭轉換計量的方式,即一個75mV分流器引出信號接75mV和45mV兩個規格的表頭各1;在45mV表頭前接一轉換開關控制,作為計量較小的電流檔位。
5儀表極性應用不當引發的設備故障
5.1生產實例5
某電鍍生產線試車過程中直流電流表表頭沒有電流顯示值。但現場鍍槽內的電化學反應表明此時母排上有電流傳送,主回路有較大的電流值。
5.1.1故障的現場處理
停止試車,檢查測量回路,發現直流電流表表頭為單向偏轉表頭,端子正負極接反。調換表頭的接線端子正負極,故障排除。
5.1.2原因分析及處理方法討論
此故障原因顯而易見,因正負極反接,使得單向偏轉的直流毫伏表(標稱的電流表)反向偏轉,表頭指針卡在零位限位,造成無電流指示的假象。在此類問題的處理中,有三種錯誤的方法被一部分維修人員認為是有效快捷的辦法。**是繼續保持試車的通電狀態,分別按照前面幾個章節的方法,逐步排除系統的故障,*后通過測量分流器的輸出和儀表表頭的輸入端子找到故障所在。**是在反復調節電鍍電流的過程中,監視直流電流表表頭,同時參照交流電流表和電壓表,以及直流電壓表的示值變化,發現表針的卡位。第三是停車分析,再快速試車調試檢查,反復至找到故障點。這三種方法之所以錯誤,在于可能造成故障擴大甚至釀成設備事故。他們之所以被認為有效,是因為較之于本節所述正確方法,更便于直觀查找故障。實際工作中,當結合故障現象和理論分析,在無激勵、非工作狀態實在不能解決問題時,可以采用快速通電的方法,但從筆者的實踐經驗出發,認為通電試車查找此類故障時,反復測試不宜超過三次。
5.2生產實例6
某運行多年的3000A/0~18V硅整流設備一直固定安裝在一條電鍍生產線上,某天起,在生產過程中直流電流表表頭頻繁出現表頭指針損壞,導致反復更換表頭。
5.2.1故障的現場處理
按照前幾章的方法排除了設備、電源、工藝、鍍液、分流器、表頭、連接線等故障。查看設備運行和工藝記錄,發現故障發生在該生產線上產品更新后的一個時期。比對新產品和原有產品的工藝,發現從電氣角度來看,一個*大的改變是增加了“電鍍開始時采用大反向電流沖擊”的方法。查看設備圖紙,該硅整流設備是雙向直流輸出。實際檢查設備,發現直流電流表表頭是單向偏轉表頭,查看設備維修記錄,因原生產工藝中沒有反向電流的需求,在前一次設備大修時,將原雙向偏轉直流表頭替換為單向偏轉表頭,將之更換為原設備配用的雙向偏轉直流表頭,故障排除。
5.2.2原因分析
因大反向沖擊電流造成表頭指針偏轉至零位,生產中的反復沖擊致指針折彎或者折斷。又因為反向沖擊只是短時間完成,在現場設備維修中易于被忽視。
5.3故障5和故障6揭示的要點
要點10:直流儀表的表頭實際上是一個直流毫伏表,應注意其接線端子的極性,避免表頭反向偏轉造成儀表損壞。
要點11:當化工生產工藝中有反向沖擊電流要求時,應選用雙向偏轉直流顯示的儀表表頭。
6結束語
針對直流電流表的這些故障,現場維護人員之所以處理不當并報修,原因在于儀器儀表使用和維護知識在生產現場普及不夠。儀器儀表專業知識對于生產現場的設備操作人員、機修和電氣維修人員是一個邊緣化知識點。事實上,現有的機、電和設備維修類本、專科非儀表專業在這方面的知識點設置也是一個薄弱環節。現場儀表維修人員的缺乏已經成為設備管理的一個難題。因直流測量儀表配置、運行方式不當引起電鍍車間設備和生產線不能正常工作、影響產品質量在電鍍加工中經常出現。直流電流表是其中*為重要的指示儀表,和生產工藝密切相關。在電鍍生產線的使用、維護中,應當以規范化的作業手段進行線路的安裝和運行工作。直流電流表配置、運行方式的規范化是電鍍生產線運行中的一項重要課題,需要從業人員在實踐中結合相關專業知識不斷完善、避免設備和生產事故的發生。