750KG空氣錘的PLC改造

趙樹權 唐興貴

摘 要：750KG空氣錘動力驅動系統及電控系統多而復雜，加上設備陳舊，基本失去使用功能。通過對該設備的驅動部分改造，取消原有動力供應系統新增電液錘驅動頭、動力頭及氮氣驅動系統，經過PLC進行邏輯控制實現了機、電、液、氣一體化，使老舊設備重煥生機。

關鍵詞：空氣錘；電液錘；霍爾開關；PLC；改造

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.01.225

0 前言

空氣錘工藝技術水平低下，噪音大，而且耗能高產出低。電液錘技術成熟，已占領了現在的鍛錘市場。有些單位在是購置新的液壓鍛錘設備，還是改造現有的空氣錘上進行著選擇。對于投入使用時間長，但是由于設備利用率不太高，機體完好，以及錘身和砧坐部份剛性強度較好的空氣錘，如果進行改造，可以節約一半的購買資金。下面將以750KG空氣錘為例進行“換頭”改造工作。

1 電液錘動作原理分析

電液錘驅動系統的主體是一個箱體，作為工作時短期容油的油箱，該箱體又稱連缸梁。中間連有主缸并與外部氣缸相連，氣缸充有氮氣（2.5～3.5MPa）。主缸側下部有二個孔分別與快速放油閥（二級閥）和保險閥連通。液壓站來的高壓油通過管路進入連缸梁右上側安裝的主控閥和蓄能器中，上部通過管路接大氣罐，蓄能器下部的油腔直接和主控閥相通。電液驅動頭的基本動作是提錘和打擊兩種，即“氣壓驅動，液壓蓄能”。當提錘時，油泵和蓄能器來的高壓油克服錘頭的自重和活塞上部氮氣壓力的作用使錘頭上升，同時將活塞上腔的氮氣壓縮蓄能；打擊時，活塞的下腔的高壓油斷開卸荷，靠活塞上部氮氣氣體膨脹，加上錘頭系統的重力使錘頭系統產生加速向下形成打擊。

2 電氣控制的設計要求及實現

本系統主要以可編程控制器PLC為控制核心，結合各電控和儀控元器件實現液、氣路卸荷與電機的Y-△降壓起動。整個控制能充分地完成對系統的起動、停止、故障檢測與保護、顯示與報警、卸荷與加載、有必要時強行停機等功能。以下就電氣控制的要求以及相應的軟、硬件設計配置作說明。

2.1 電液錘電機保護功能

電液錘電機保護功能中采用功能齊全、動作可靠的新型的電機綜合保護器，反時限特性曲線精度高，能對各種對稱性故障和非對稱性故障進行保護。（1）當出現三相電流不平衡時，斷相指示燈點亮并鎖定。當電機故障后保護器給PLC一信號，同時故障電機停機，對應的“某號電機故障”顯示燈閃爍且蜂鳴器發聲報；（2）當電機起動或發生過載時，過載指示燈亮，保護器內延時電路按積分曲線進行計算，如過載時間小于設定時間，則過載指示燈自動熄滅，否則一直長亮且保護動作；（3）正常工作時，電源指示燈亮。

2.2 電液錘卸荷功能

所謂卸荷也就是卸掉負荷。當電機帶動油泵不是將油液供給系做功，而是通過打開電磁溢流閥直接將油液返回油箱，此時電機近似于空載運行，稱為卸荷，反之系統正常工作時，由電機帶動油泵將高壓油供給系統做功，電氣上實為電機帶負荷；也就是說，在該系統中加載和卸荷是通過電磁溢流閥的關閉和打開來實現的。當卸荷載系統中發生時，對應的指示燈亮要亮；反之則對應的指示燈要滅。

2.3 電液錘中液位檢測功能

液位檢測在電液錘中作用很大，防止油位過低，主泵產生吸空，在液壓站油箱主泵吸油腔上裝有一支液位傳感控制繼電器。油位過低并且低于我們的設定值，液位檢測開關中的常開觸點閉合送給PLC信號，系統會強制停機，同時液位檢測開關中的常開觸點閉合信號促使“液位低”顯示燈閃爍且蜂鳴器發聲報警。

2.4 超失壓保護功能

超壓和失壓只有一種可能，不可同時產生，因此，共用一個顯示燈指示。當出現超壓或失壓時，對應的電機停止運行，蜂鳴器發聲報警，同時相應的“某號超失壓”顯示燈閃爍。在油箱上安裝了耐震電接點壓力表，分別監測單臺泵的動態工作壓力，當壓力升高使動態指針與上限指針接通時，耐震電接點壓力表給PLC一信號，雖然理論上應該卸荷，但也可能因電磁閥、單向閥等設備原因，導至不能卸荷，8-10秒鐘后對應的電機停機。

2.5 電液錘油溫控制功能

改造過程中設置了一套油溫控制系統在系統中，由傳感器檢測溫度并通過數顯儀輸出。數顯儀安裝在電氣控制柜內，傳感器安裝在能準確檢測油溫的油箱內。在溫度設定上下限溫度值50?C，上限溫度值60?C。當到達上限值60?C時，主電機則強行停機（冷卻泵外），同時“油溫高”顯示燈閃爍且蜂鳴器發聲報警，當油溫重新降低到 60?C以下后才能重新起動主電機。

3 S7-200邏輯梯形圖

圖1是電液錘控制系統部分梯形邏輯圖。型號為西門子S7-200（CPU226）輸入、輸出各20點。系統的輸入端接入霍爾開關、電接點壓力表、液位控制器、溫控傳感器等控制元器件，根據工藝原理通過對PLC進行邏輯編程，實現對一號泵、電磁溢流閥等的控制，最終完成空氣錘改造為電液錘的電氣控制要求。

4 結束語

電液錘改造后實現了機、電、液、氣一體化，結構緊湊合理，重量大為減小，鉗工平日只需少量調整和緊固。由PLC作為主控系統結構簡單，抗干擾能力強，操作方便，維護容易，且具有較高的性價比，實際使用工作可靠，效果良好。對于企業擁有大量750KG空氣錘且保養較好的，適合進行如上所述的改造。

參考文獻：

[1]貴陽萬里鍛造新技術公司電液錘改造方案[J].

[2]華滿香，劉小春主編.電氣控制與PLC應用[J].人民郵電出版社，2009.

[3]?？巳?蒸、空氣錘改造為電液錘節能效果顯著[J].設備管理與維修，2008（06）.